传统的化学反应和分离过程由于使用大量易挥发的有机溶剂
【技术】废酸液资源化处理处置(四),废酸液处理的常见技术!
【技术】废酸液资源化处理处置(四),废酸液处理的常见技术!盐酸废液回用常见技术国内外对盐酸废液的回用处理方法有多种,需要根据不同盐酸废液的具体特点,结合产酸企业自身的情况,选择合适的治理技术。
目前常用的盐酸废液回用技术有:中和沉淀法、喷雾焙烧法、蒸发法、离子交换树脂法、膜分离法、萃取法、硫酸置换法等。
1、中和沉淀法酸碱中和处理盐酸废液是我国钢铁和电镀行业处理盐酸废液最常用的处理方法,其基本的原理就是利用碱将盐酸废液中和至pH为6~9,将盐酸废液中的大量金属离子沉淀,通过污泥的形式排出。
典型的中和实际包括采用碳酸钠、氢氧化钠、石灰石或石灰,其中最普遍的是采用石灰。
采用中和沉淀法处理盐酸废液后虽然pH值可以达到要求,但是其余各项指标很难达标,而且产生的泥渣脱水困难、不易干燥、后处理难度大,大部分情况是堆积待处理,占用了大量土地,造成二次污染,同时该方法也会浪费了大量的盐酸和金属资源。
随着国家对酸洗污泥的严格管理和并入危险固废,此处理方法将来肯定会被淘汰。
2、喷雾焙烧法喷雾焙烧法是利用焙烧炉的高温燃烧,将盐酸废液中的氯化氢变成气态,并使亚铁盐在高温下氧化水解,转化为氧化铁和盐酸。
是一种最彻底的盐酸废液处理方法。
喷雾焙烧法的主体设备由焙烧炉、旋风除尘器、预浓缩器和吸收塔等组成。
在处理过程中,盐酸废液的蒸发、游离酸的脱水、亚铁离子的氧化和水解、氧化铁和盐酸的收集和吸收被有机地结合在一个系统内一并完成,因此,喷雾焙烧法具有处理设备紧凑、处理能力大的优点,而且该法盐酸的再生回收率高,被回收的盐酸可返回使用,而回收的氧化铁既可作高品位的冶炼原料,亦可作磁性材料或颜料的生产原料,具有显著的经济效益和环境效益。
只是该方法投资大、处理费用高,一般中小型涉酸企业都承担不起。
而近年国内焙烧法制造企业生产的盐酸废液焙烧装置实地使用备受指责,其主要问题有几点:(1)盐酸回收浓度仅为16%~18%,无法满足冷轧、薄板、线材等企业的盐酸使用要求;(2)尾气治理不过关,造成周边酸雨的产生;(3)粉尘治理不达标,严重生产车间周边的环境,装置生产2个月后,包括车间屋面、外围地面在内都是一片红色;(4)处理费用、维护费用居高不下。
2-5化工生产过程中无毒无害的溶剂
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超临界水的应用: P63 (1)甲烷氧化反应 (2)Friedel-Crafts反应 (3)超临界水氧化(SCWO)技术在环保处
理方面的应用
2.5.3 超临界二氧化碳
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如何理解二氧化碳是无毒无害的? 1)从来源上看,是生产合成氨和天然气的副产物。
对它加以利用只会减少二氧化碳的排放,故不会加 剧温室效应。 2) CO2无色、无味、无毒、化学性质稳定,不燃 烧,不形成光化学烟雾,也不破坏臭氧层,有利于 操作人员健康。 3)二氧化碳虽能引起窒息,但允许浓度比有机溶 剂低10~100倍,不会发生中毒和爆炸事故。 来源丰富,价格便宜。但气体CO2对一般有机物的 溶解能力很差,难以满足一般的工业应用。
☉为反应提供了新的分子环境,有可能造成不同于
传统溶剂的新的反应,例如反应物中有的官能团在 传统溶剂中需要保护的,以水为介质时可能不用保 护也可以,从而缩短合成路线。
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2.有机合成反应以水为介质的问题: ☉有机反应物一般不溶于水,通常要用表面活性剂或
者共溶剂打破分层反应才可能顺利进行,而许多反 应根本不能进行。 ☉若反应的触媒、中间体或生成物在水中不稳定时, 也会造成反应不能进行。 ☉在水中进行有机电解合成,可能分解放出H2和O2。
⑥提高化学反应的选择性(提高目的产物的生成速 度)。
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2、超临界二氧化碳作为聚合反应的介质(溶剂) 优点: 1)二氧化碳分子很稳定,不会导致副反应; 2)利用溶解能力随压力的变化,可得到某特定分子
量很窄分布的产品; 3)产物易纯化,超临界二氧化碳通过减压成为气体
很容易与产物分离; 4)超临界二氧化碳对高聚物有很强的溶胀能力,可
提高聚合反应的转化率和产物的分子量。
3.超临界二氧化碳作为烃类反应介质的应用 P67
异丁烷与异丁烯的分离-概述说明以及解释
异丁烷与异丁烯的分离-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容:异丁烷与异丁烯是一对常见的有机化合物,它们在工业生产中具有重要的应用价值。
异丁烷是一种无色气体,具有较低的沸点和可燃性,在化工领域广泛用于溶剂、燃料和润滑剂等方面。
异丁烯则是一种无色液体,具有较高的沸点和双键的存在,常用作合成橡胶、塑料和溶剂等。
由于它们在性质上的相似性,使得在工业分离过程中面临着一些挑战。
本文将重点探讨异丁烷与异丁烯的分离问题,分析现有的分离方法并对其进行评价。
同时,本文还将展望未来的研究方向,以期对解决异丁烷与异丁烯分离问题提供一定的参考。
不同的分离方法具有各自的特点和适用范围,包括蒸馏、吸附、萃取等。
然而,由于异丁烷与异丁烯在物理性质上的相似性,传统的分离方法往往效果不佳,存在分离度低、能耗高等问题。
因此,对异丁烷与异丁烯分离问题的研究和探索具有重要的理论和应用意义。
总之,本文将通过对异丁烷与异丁烯的性质进行分析,介绍现有的分离方法,并对其进行评价和展望。
同时,将探讨未来研究方向,以期为解决该分离问题提供可行的解决方案。
文章结构是指文章的组织框架,通常包括引言、正文和结论三个部分。
每个部分又可以分为不同的子部分,以便更好地组织和呈现文章内容。
在本文中,文章结构如下:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 异丁烷的性质2.2 异丁烯的性质2.3 异丁烷与异丁烯的分离方法3. 结论3.1 总结异丁烷与异丁烯的分离问题3.2 对分离方法的评价和展望3.3 未来研究方向1.3 目的本文的目的是探讨异丁烷与异丁烯的分离方法,以解决工业生产中常见的分离难题。
具体来说,我们将对异丁烷和异丁烯的性质进行研究和分析,以了解它们之间的差异和相互作用。
根据性质的不同,我们将研究和比较各种分离方法,包括物理方法和化学方法。
我们将关注这些方法的效率、成本、环境友好性以及工业应用的可行性。
同时,我们也将评价当前已知的分离方法的优缺点,并展望未来可能的研究方向。
离子液体的毒性及其潜在风险评估
云南大学学报(自然科学版),2007,29(S1):232~236CN53-1045/N ISSN0258-7971 Journal of Yunnan U niversityΞ离子液体的毒性及其潜在风险评估丁 琪,孙国泉,乐长高,李 敏(东华理工学院应用化学系,江西抚州 34400)摘要:组成离子液体的结构和纯度对其毒性有较大的影响.综述离子液体的纯度,阳离子、阴离子组成对其毒性的影响以及离子液体的生态学设计方案和多维风险分析的研究进展.关键词:离子液体;毒性;生态学设计;评估;风险中图分类号:TQ413 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2007)S1-0232-05 传统的化学反应和分离过程由于涉及大量的易挥发有机溶剂,容易对环境造成严重污染.针对有机溶剂产生的污染,目前普遍采用绿色替代溶剂技术[1].离子液体代替传统的有机溶剂,在改善环境方面具有诱人前景.近年来,新型绿色环保的离子液体研究越来越受到关注[2].离子液体是指没有电中心分子,且100%由有机阳离子和阴离子组成的液态物质.离子液体阳离子多为烷基取代的咪唑离子和嘧啶离子,常见阴离子包括PF-6,BF-4, HB(C3F7COO-),NO-3,Tf2N-((CF3SO2)2N-), Cl-,O Tf-(CF3SO-3)、Br-等.离子液体几乎没有蒸汽压,可溶解有机物、无机物高分子化合物,具有可设计性强、导电性好、较宽的电化学窗口[3]、黏度低、热容大等特征.在极性或非极性有机溶剂中,离子液体可改变其湿度和溶解度.最近几年来离子液体的研究应用越来越广泛,如作为电池组中的电解质[4]、有机电合成[5]、金属催化剂[6]、液-液萃取中的溶剂[7]、狄尔斯-阿尔德反应[8]、及烷基化等方面[9~11].Seddon[12],Wassercheid和Weltom, Rogers[13]等人指出,在化学和化工技术的多领域里,离子液体改进了现有的工艺.但是,随着离子液体研究的不断深入,发现季铵和吡啶类化合物对于一些细菌和真菌有显著的毒性作用,因此咪唑、嘧啶和季铵类离子液体的潜在抗菌性越来越受到重视.Pernak[14~17]等研究者观察到随着咪唑、嘧啶类离子液体烷基链链长的增加,其对细菌的毒性相应增强.Ranke[18]等研究者也观察到:弧菌、IPC-81细胞和神经胶质瘤细胞等在含有[C3 mim]+到[C10mim]+阳离子和BF-4,PF-6及Cl-等阴离子的离子液体中,存在烷基链链长影响其毒性的现象.Docherty[19]等研究者指出:在评估和设计离子液体时,应充分考虑离子液体的毒性.合理的产品设计不仅要满足技术需要,而且要考虑产品的毒性及生态毒理风险评估.科学工作者越来越认识到基于生态学设计的离子液体的潜在风险评估的重要性.Anastas和Warner[20]提出的绿色化学原理对化学化工行业的持续发展具有指导意义,也为新化学实体及产品的发展提供了向导.为了降低离子液体对环境影响和评价离子液体的潜在风险,Jastorff[21]等研究者利用SAR或QSAR算法,提出寻找新型工业化学品的思路.本文将综述离子液体的纯度,阳离子、阴离子组成对其毒性的影响以及离子液体的生态学设计方案和多维风险分析的研究进展.1 离子液体纯度评估及分析方法离子液体的纯度直接影响离子液体的毒性,以及其物理常数、化学常数和生物常数.由于经济原Ξ收稿日期:2007-04-07 基金项目:江西省自然科学基金资助项目(052001);教育部科学技术研究重点资助项目(206075);江西省教育厅科技项目(赣教技字[2006]207号). 作者简介:丁琪,女,硕士生. 通讯作者:乐长高(1967- ),男,博士,教授,主要从事有机化学的研究工作.E-mail:zhgle@.因,只有工业级离子液体被大规模生产应用.然而,工业生产及使用的离子液体的质量和分析方法并非总是达到环境要求.在使用和评估工业级离子液体的潜在风险及环境之前,为保证其质量,必须先分析其中杂质的性质和数量.通常的分析方法是对比工业级和分析级离子液体化学和毒性数据,当工业级离子液体显示较高的毒性时,可通过纯化来降低和消除毒性.总之,由于在产品或流程中存在多个使用模式,当离子液体纯度检测作为其分析标准一部分时,采用合理生产流程,离子液体纯度问题就能够得到解决.否则,不能排除杂质的副作用[22,23].为检测不同用途的离子液体纯度,Jastorff[24]等研究者设计了几种监测离子液体纯度的方法.当温度达到使离子液体分解时,挥发性杂质可用气相色谱监测.高挥发性化合物可用顶空气相色谱法检测,而低挥发性杂质则溶解在低分子量的醇中,通过注射来测得.卤代烷与胺或膦的烷基化反应合成离子液体带来杂质———卤代物,可以用Volhard法滴定测定;而低浓度的则用奈斯勒法测定.由于痕量水对离子液体的物理、化学性质的影响,一般使用Karl-Fischer滴定法或水容量GC分析法测定水含量.对阳离子及阴离子(如咪唑类及嘧啶类阳离子)的定量检测,通常采用带有像UV[25,26]或电导率等检测器的反相或离子交换HPLC方法. Markuszewski[27]等研究者已报道了利用毛细管电泳法筛选咪唑类离子液体阳离子.可见,分析离子液体中杂质的方法越来越完善.例如,水环境样品中的咪唑类离子液体的分析方法已建立[28].2 离子液体毒性影响因素侧链的长度、阴离子和阳离子结构对离子液体毒性具有较大影响.2.1 侧链长度对离子液体毒性的影响 Docher2 ty[19]等学者观察到一系列与1-烷基-3-甲基咪唑和1-烷基-3-甲基嘧啶类溴化物中的1号碳原子相连的烷基链长度不断增加时,离子液体毒性也随之增强(见图1).但是,当烷基链为丁基时,离子液体的毒性却和毒性较低的传统挥发性有机试剂差不多.丁基取代类离子液体具有较低的辛醇-水的分配系数值,表明离子液体很难被生物体吸收而累积.他们也发现:通过增加溴离子和氰胺根阴离子类嘧啶类离子液体环上甲基的个数,来增强对弧菌Fischeri的毒性,不同离子液体的毒性顺序为:1-丁基嘧啶类<1-丁基-3-甲基嘧啶类<1 -丁基-3,5-二甲基嘧啶类,这个也和分子疏水性增强相一致.图1 6种离子液体EC50值Fig.1EC50of six kind of ionic liquids离子液体的毒性效果可能与细胞结构或其形成过程有关,研究表明[29,30]:离子液体的毒性机理是通过破坏细胞膜,这与攻击脂质结构的清洁剂、杀虫剂和抗生素的机理类似.由于自身的界面性质,许多类似于阳离子表面活性剂的离子液体能够促使极性麻醉,且可以导致束膜蛋白质分解.另有报道离子液体毒性机制[31,32]与乙酰胆碱酯酶的抑制作用相关.Docherty[19]等研究小组使用细菌模型系统进一步试验离子液体的毒性机理,重点研究离子液体的诱变性和测定该机理是否适用更复杂生物体.2003年,Jastorff等研究者报道了咪唑阳离子部分的侧链长度增加对海洋细菌及两种哺乳动物培养细胞的细胞毒素影响的研究.侧链长度增加,毒性增强的作用在海拉细胞[33]及其它血细胞(未公布的U937和NB4的结论)中也是明显的. M lter[18]等学者用哺乳动物血细胞做2个离子液体标准基因毒性(genotoxicity)测试.姐妹染色体交换实验[34]表明毒性与烷基链长度有相同的趋势.烷基链长度的增长,在所有生物水平测试下获得的结果显示毒性也增强.这些结果与Swatloski[22]发表的数据相一致.另外,Bottin-Weber等研究者选择2个高等植物有机体(小浮萍和花园Cress)来评估工业化学品的生态毒物学危害.对2种高等植物的测试结果表明:离子液体的支链长度越长,其生态毒性越强.在烷基咪唑类(甲基、丁基>3000 uM,辛基=200uM)及一些功能化阳离子中,例如那些在丁基(EC50>3000uM)或辛基(EC50=250332第S1期 丁 琪等:离子液体的毒性及其潜在风险评估uM )上作运输终点的羟基化合物,发现侧链长度影响其毒性.很明显:侧链链长越短,其毒性越低.由此可见,离子液体的毒性与其侧链长度成正比,侧链长度越短,其毒性越弱;侧链长度越长,其毒性越强.2.2 阴离子对离子液体毒性的影响 Heimers [24]研究小组系统研究了离子液体与其它物质进行阴离子交换是否影响生成的新离子液体的毒性.Heimers 等学者筛用阳离子保持不变、改变阴离子的种类得到的离子液体做为测试包,经WST 细胞存活率实验扫描,通过T -SAR 讨论阴离子分子机理的影响,观察20种阴离子的细胞毒素结果.其中(见图2),他们发现:当离子液体的浓度一定时,[bmim ][BF 4]的细胞存活率要比[bmim ][btfmi ]的高,即[bmim ][BF 4]的毒性比[bmim ][btfmi ]的弱,且阴离子的影响比较大.尤其是当浓度处于较高水平时,效果更显著.尽管如此,目前阴离子对离子液体的毒性影响研究还有待进一步研究.2.3 阳离子结构对离子液体毒性的影响 M lter 等研究者用WST 细胞存活率实验和乙酰胆碱酯酶抑制实验,可以扫描不同离子液体的毒性数据.从图3、4可发现:当离子液体的浓度一定时,[bmpyr ][BF 4]的细胞存活率比[bmim ][BF 4]的高,[bmpyr ][BF 4]的酶活性比[bmim ][BF 4]的低.研究表明:尽管对不同的阳离子结构该影响是变化的,甚至在某些情况下可忽略,但是,阳离子结构的化学性质对生物活性具有一定作用. 图2 不同阴离子的离子液体[bmim][BF 4]和[bmim][btf mi]对白鼠早幼粒细胞存活率的影响Fig.2The effects of forepart young grain cells livabilitythat the ionic liquids of [bmim ][BF 4]and [bmim ][btfmi ]of different anion had influenced 图3 不同头基的离子液体[bmpyr][BF 4]和[bmim][BF 4]对白鼠早幼粒细胞存活率的影响Fig.3The effects of forepart young grain cells livabilitythat the ionic liquids of [bmpyr ][BF 4]and [bmim ][BF 4]of different head group anion had influenced 图4 不同头基的离子液体[bmpy][BF 4]和[bmim][BF 4]对乙酰胆碱酯酶酶活性的影响Fig.4The effects of acetylcholine enzyme activity thatthe ionic liquids of [bmpy ][BF 4]and [bmim ][BF 4]of different head group anion had influ 2enced3 离子液体的生态学设计及多维风险分析离子液体的常规应用设计流程如下:一系列离子液体的合成;测定其生物降解能力及生态毒物性质,选择环境友好的特性;然后寻找离子液体工业应用.Behrend [24]等研究者建议一种特殊生态应用设计,这包括:为可行性设计,定义有价值的结构元素包和离子液体科技应用的研究方法.为提高化学产品对人类影响评估的可行性,应处理好环境和利益的关系.化学产品由于应用、再使用及再循环等损耗了.和再生需求能源一样,这些损耗的物质需432云南大学学报(自然科学版) 第29卷测定其生命使用周期(LCI).潜在风险测定不仅取决于化合物的毒性,更重要的是取决于环境意义重大的3个问题:产生的废物,再生及生产、使用和再循环中造成的漏损.很显然,理论漏损量与实际应用中的情况不同.例如,充当热塑剂的离子液体在使用时,漏损可能导致土壤和地表水的污染.在两相液体体系生物化学生产过程中,离子液体随废水的流出而损失.当在密闭化学生产中使用离子液体时,要考虑的环保问题较少.考虑到风险评估中特殊应用的潜在风险,Behrend等研究者建议使用二重生态设计算法.同时,常见化学品应用的多维风险分析对生态学设计相当重要,且运用越来越广泛.Ranke[35]等人在研究有关防污生物灭杀剂期间,已经讨论运用5个生态毒物指示因素进行多维风险分析.这些指示因素分别是:排放(R)、时空范围(S)、生物体内积累(B)、生物活性(A)和不确定性(U).用丙酮和[bmim][BF4]及[dmim][BF4]等离子液体作为有机合成上的溶剂,Ranke等人发现:丙酮排放含量很高,时空范围很广,生物体内积累少,生物活性弱,风险性低;[bmim][BF4]和[dmim][BF4]离子液体排放较低,生物活性很弱,风险性高.而由于在处理中导致挥发和生物降解的相关分解反应还有待深入研究,Ranke等人研究还发现,[bmim][BF4]和[dmim][BF4]离子液体时空范围可能很广,在生物体内积累可能较少.该分析方法为离子液体大规模工业应用提供了新的风险评估.4 展 望关于离子液体的生物活性评估已取得重大进展.但对离子液体的毒性、毒理和对环境的影响不系统,不深入.为了解离子液体对人类健康和生态环境的影响,必须对离子液体进行多维风险分析和毒理实验,掌握更多关于离子液体的生态毒理数据和曝光路径(筛选技术应用)、生物转化及吸附过程等数据.总之,不但要关注再生或再循环方法,而且要考虑到离子液体的整个使用周期.离子液体的风险评估及分析方法是为了避免污染,为实际解决绿色自然提供信息.离子液体的毒性研究和潜在风险评估将为离子液体的应用开辟新的发展思路.参考文献:[1] ALL EN D T,SHONNARD D R.Green Engineering:Environmentally Conscious Design of Chemical Process2es[M].Prentice Hall,Upper Saddle River,NJ,2002. 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discussed.The relevant measures can be taken to improve performance of Li-ion batteries according to the analysis of these factors and methods.K ey w ords:Li-ion batteries;performance;influencing factors;improving methods 333333333333333333333333333333 (上接第236页)Toxicity of ionic liquids and potential risk evaluationDIN G Qi,SUN Guo2quan,L E Zhang2gao,L I Min(Department of Applied Chemistry,East China Institute of Technology,Fuzhou344000,China)Abstract:The toxicities of ionic liquids was impacted on by the structure of the components and the puri2 ty.It was reviewed that the studies of the purity of ionic liquids,the cationic and anionic components had ef2 fects for ionic liquids toxicities and the eco2design of ionic liquids and multidimensional risk analysis.K ey w ord:ionic liquids;toxicity;eco2design;assessment;risks。
离子液体——精选推荐
离子液体1离子液体的概述 (1)2离子液体的种类和性质 (2)3离子液体合成的方法 (4)4离子液体的应用 (6)1离子液体的概述随着科技发展和环保意识的增强,清洁、低耗、高效的化学化工反应是发展的必然趋势。
绿色化学作为环境友好化学,它从源头上避免和消除了对生态环境有毒有害的原料、催化剂、溶剂和试剂的使用以及副产物等的产生,力求使化学反应具有“原子经济”性,实现废物的“零排放”。
可以看出绿色化学是发展生态经济和工业的关键,是实现可持续发展战略的重要组成部分。
而传统的化学反应和分离过程由于涉及大量的易挥发有机溶剂,容易对环境造成严重污染。
针对常规有机溶剂易产生污染的缺点,为适应绿色化学发展需要,一种新型绿色溶剂—室温离子液体引起人们的高度重视。
室温离子液体是一种兼有液体与固体功能特性的“固体”液体。
特别是离子液体具有“零”蒸气压、高稳定性和催化功能,使得其在取代挥发性高、有毒、且易燃、易爆的有机溶剂或高腐蚀性及污染环境的浓硫酸、氢氟酸等无机酸,发展绿色化学和清洁工艺与过程研究领域中具有广泛的应用前景。
作为一种非传统液体,其物理、化学性质前人一直在不断的研究,发现了大量有价值的数据和规律。
但离子液体毕竟是新兴事物,还有许多未开发的空白,致使离子液体本身的特性还未能被系统的充分认识。
而且有一些很必要的物理数据还没有准确测定甚至尚未测定,这些都限制了离子液体的应用研究工作的开展。
近年来,随着环境意识的加强,对汽柴油硫含量的要求日益严格,世界各国也纷纷提出了更高的油品质量标准,进一步限制汽柴油中的含硫量以更好地保护人类的生存空间。
因此最大限度地脱除含硫化合物,在燃油生产加工和储备中显得尤为重要。
到目前为止,开发的各种柴油脱硫技术中,加氢还原脱硫技术比较成熟,对反应机理研究比较透彻,也是目前工业脱硫的主要技术。
但加氢脱硫技术的苛刻反应条件和高成本,限制了它的应用。
探索更温和的脱硫方法和条件是当前实现可持续发展战略的重要工作之一,也是突破制约化学工业发展瓶颈的主要手段,而室温离子液体的良好的脱硫效果让研究者们看到了一类对环境友好的新型绿色溶剂。
天然产物的传统提取分离方法及其原理
天然产物的传统提取分离方法及其原理一、概述天然产物是指由生物体产生的具有特定育胎亲庖、化学结构和生理活性的有机物质。
这些天然产物常常具有重要的药用、保健和化妆品等功能。
为了从天然产物中提取有效成分,人们发展了多种提取分离方法,其中包括传统提取分离方法。
本文将介绍天然产物的传统提取分离方法及其原理。
二、传统提取分离方法1. 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法是一种古老的提取分离方法,通常用于提取植物中的挥发油。
其原理是利用水蒸气将植物中的挥发性成分带出,再通过冷凝后形成液态,最终分离得到目标物质。
这种方法简单易行,对于一些挥发性成分含量较高的植物很有效。
2. 浸提法浸提法是通过将天然产物与溶剂浸泡一定时间后,再通过过滤或蒸发得到目标成分的方法。
浸提法主要适用于提取植物中的高分子化合物、脂溶性成分和生物碱等。
3. 化学提取法化学提取法是利用化学反应将天然产物中的目标成分转化为易提取的化合物,再通过溶剂提取或结晶蒸发等方法分离得到目标成分。
这种方法通常用于提取生物碱、色素等。
4. 蒸馏法蒸馏法是通过将含有目标成分的液体加热至沸点后,将产生的蒸汽冷凝后收集得到目标成分的方法。
蒸馏法主要适用于提取易挥发的天然产物成分。
5. 萃取法萃取法是将天然产物与合适的溶剂混合,通过溶解和分配平衡来实现目标成分的分离。
这种方法适用于提取天然产物中的脂溶性成分、生物碱等。
三、传统提取分离方法的原理1. 水蒸气蒸馏法的原理水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气的温度和湿度来使植物中的挥发性成分转化为蒸气,再通过冷凝形成液态。
这种方法利用了水蒸气的特性和挥发性成分的物理性质,实现了提取分离的过程。
2. 浸提法的原理浸提法的原理是利用溶剂与植物中的目标成分发生物理或化学作用,使目标成分溶解到溶剂中,最终通过过滤或蒸发分离得到目标成分。
这种方法利用了溶剂的溶解性和植物成分的亲和性。
3. 化学提取法的原理化学提取法的原理是通过化学反应将目标成分转化为易提取的化合物,再通过溶剂提取或结晶蒸发等方法分离得到目标成分。
制药分离工程思考题及练习试题答案解析
1-2 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义。
生物药物是利用生物体、生物组织或其成分,综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。
广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。
化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得<称全合成>;或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得<称半合成>。
中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主,但自古以来也有一部分中药来自人工合成<如无机合成中药汞、铅、铁,有机合成中药冰片等>和加工制成<如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等,近年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等>。
1-5 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。
1-10 试按照过程放大从易到难的顺序,列出常用的8种分离技术。
1-11 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中,最容易放大的是哪一种?最不容易放大的又是哪一种?1-12 吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中,技术成熟度最高的是哪一种?最低的又是哪一种2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。
①浸润、渗透阶段,即溶剂渗透到细胞中②解析、溶解阶段,解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力③扩散、置换阶段,包括分子扩散和对流扩散2-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些,对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。
①对溶质的溶解度足够大,以节省溶剂用量②与溶质之间有足够大的沸点差,以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小④价廉易得,无毒,腐蚀性小生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类〔果胶、粘液质、菊糖、淀粉,以及酶和少量挥发油都能被水浸出,选择性相对差,容易引起有效成分水解。
分离技术在化工生产中的应用
分离技术在化工生产中的应用摘要:分离技术在化工生产中有着不可替代的重要位置,在医药、食品、石油、化工、冶金、原子能等领域有着非常广泛的应用,物料的分离过程中的能量消耗占总能量消耗的很大一部分。
许多年前,一些传统分离技术如沉降分离等只能在液固分离中分离混合物,还有一部分微小固体和液体会形成浓度较小的悬浊液而无法分离。
随着化工产业的飞速发展,出现了越来越多、越来越有效的分离技术,正在努力解决传统分离技术中分离效率不高、规模小、费时费力的一系列问题,研究化工分离技术已经成为研究化工生产的重要课题。
本文主要介绍了超临界流体萃取技术、膜分离技术、分子蒸馏技术的原理、优点、在化工生产中的应用。
关键词:超临界流体萃取技术;膜分离技术;分子蒸馏技术引言近些年来,随着人类社会化学工业的逐步发展,能源利用率不高、浪费严重,能源逐渐枯竭已经逐渐成为一个巨大的全球性问题,因此,改良生产工艺,提高原料利用率,节约能源,回收利用现有能源,可持续发展开始被人类重视。
以化工分离技术为例,化工生产中所要用到的原材料、产物、中间产物、副产物等绝大部分都是混合物,某些不纯的物质在一定条件下极易发生爆炸,如果生产出具有很多杂质的产物作为药物使用会严重危害人类健康,所以,如果要得到高纯度高质量的产品必须对各类混合物进行分离提纯,只有这样,才能获得安全性好、质量高的合格产品,才能对原材料进行有效的利用,节省成本,节约资源。
1.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是一种新型物质分离技术。
它是以超临界流体代替传统的有机溶剂作萃取剂,把一种所需要的化学物质从多组分各相态混合物中以高纯度分离出来的新型化工分离技术。
当超临界流体与待分离的化学物质接触进行萃取时,能够有选择性地把极性大小不同、沸点高低不同和分子量大小不同的各类物质依次以很高的纯度萃取出来。
在萃取过程中,可以通过控制反应条件温度、压力等得到各物质比例达到最佳比例的混合物成分,然后依靠减小压力、升高温度的方法使分离出的超临界流体转化为普通流体,所需物质可以在很大比例下被析出进行分离提纯。
低共熔溶剂在混合物分离中的应用
低共熔溶剂在混合物分离中的应用一、本文概述随着科学技术的快速发展,混合物分离技术在化工、生物、环境等领域的应用日益广泛。
在众多分离技术中,低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DES)作为一种新型的绿色溶剂,以其独特的性质在混合物分离中展现出巨大的应用潜力。
本文旨在全面概述低共熔溶剂在混合物分离中的应用,包括其基本原理、制备方法、应用领域以及面临的挑战和未来发展方向。
我们将介绍低共熔溶剂的基本概念及其特性,如低共熔点、良好的溶解性、生物相容性和可降解性等。
接着,我们将详细阐述低共熔溶剂在混合物分离中的基本原理,包括其溶解能力、选择性以及分离过程的动力学和热力学。
我们还将讨论低共熔溶剂的制备方法,包括原料选择、配比优化以及制备工艺等。
在应用领域方面,本文将重点介绍低共熔溶剂在石油化工、生物分离、药物提取、环境污染治理等领域的应用案例。
通过具体实例,我们将展示低共熔溶剂在这些领域中如何有效地提高分离效率、降低能耗和减少环境污染。
我们还将分析低共熔溶剂在实际应用中面临的挑战,如溶剂稳定性、重复使用性、成本效益等。
本文将展望低共熔溶剂在混合物分离领域的未来发展方向。
随着研究的深入和技术的完善,低共熔溶剂有望在更多领域发挥重要作用,为可持续发展和环境保护做出更大贡献。
二、低共熔溶剂的基本原理与性质低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DES)是一种新型绿色溶剂,其基本原理主要基于共熔现象。
共熔现象指的是两种或多种物质混合时,其熔点会显著低于各组分单独存在时的熔点。
在低共熔溶剂中,通常是由一种氢键接受体(如季铵盐、季磷盐等)和一种氢键给体(如羧酸、多元醇等)通过氢键相互作用形成的。
这种相互作用不仅降低了溶剂的熔点,还赋予了低共熔溶剂独特的物理化学性质。
低共熔溶剂具有许多优良的性质,使其在混合物分离中具有广泛的应用前景。
低共熔溶剂的制备过程简单、原料来源广泛、价格低廉,且多为可生物降解的物质,因此具有良好的环境友好性。
绿色化工技术在精细化工中的应用
绿色化工技术在精细化工中的应用摘要:本文将探讨绿色化工技术在精细化工中的应用。
通过采用环保、高效的生产工艺和绿色能源,可以减少化学品的污染排放和资源消耗,以实现可持续发展。
绿色化工技术的应用不仅有助于保护环境,降低生产成本,还能提高产品的品质和竞争力。
本文将分析政府、企业以及科研机构在推动绿色化工技术发展中的角色和责任,同时探讨推广和应用绿色化工技术的挑战和前景。
关键词:绿色化工技术;精细化工;应用引言:随着环境保护意识的增强和可持续发展的要求,绿色化工技术在精细化工中的应用日益受到重视。
传统化工生产过程中使用的化学品和能源往往会产生大量的污染物和废弃物,对环境造成严重影响。
而绿色化工技术则注重在生产过程中减少污染物的排放和资源的消耗,以实现环境友好型的化工生产。
本文将重点介绍绿色化工技术在精细化工中的应用,并探讨其在可持续发展中的作用和意义。
同时,将分析推广和应用绿色化工技术所面临的挑战,并展望其未来的发展前景。
一、绿色化工技术的概述1.1绿色化工的定义和原则绿色化工是一种以环保、可持续和资源高效利用为原则的化工技术体系。
其目标是通过减少或消除对环境的污染和资源的消耗,实现化工生产过程的绿色化和可持续发展。
绿色化工技术的原则包括避免使用有害物质、最大限度地减少废物的产生、优化能源和资源利用效率,以及提高产品的环境友好性。
绿色化工的定义和原则在精细化工中具有重要作用,可以实现对有毒有害物质的替代,提高产品的纯度和质量,并降低生产过程中的能源消耗和废物排放。
通过采用绿色化工技术,可以促进精细化工行业的可持续发展,并为社会和环境带来更多的利益。
1.2绿色化工技术的分类(1)清洁生产技术:采用低能耗、低污染的生产工艺和设备,减少或消除有害物质的排放和废弃物的产生。
例如,通过生物降解材料替代传统塑料,减少对环境的负担。
(2)循环经济技术:通过回收、再利用和资源循环利用,最大限度地减少资源的消耗和废物的排放。
离子液体在萃取分析中的应用
第22卷第3期2008年6月 白城师范学院学报Journal of Ba i cheng Nor m al College Vo l .22,No .3June,2008 离子液体在萃取分析中的应用马春宏1,尹彦苏1,王仁章2,李东影1,王 良1(11吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;21三明学院化学与生物工程系,福建三明365004) 摘要:室温离子液体被认为是一种多功能的新型绿色溶剂,其应用十分广泛。
其特点是几乎没有蒸汽压、溶解度大、溶解范围广、易于回收利用、稳定性好。
本文介绍了离子液体在萃取方面的应用,包括液―液萃取,固―固分离,液―固萃取,气体的吸收分离,与超临界CO 2结合的萃取分离以及膜萃取等方面的应用研究进展情况。
关键词:离子液体;萃取;应用中图分类号:O645.13文献标识码:A文章编号:167323118(2008)0320025204收稿日期:2008-04-18作者简介:马春宏(1976———),女,吉林师范大学化学学院讲师,主要研究方向:离子液体制备、萃取分离抗生素研究;尹彦苏(1982———),女,吉林师范大学在读硕士,主要研究方向:离子液体制备和萃取分离研究;王仁章(1960———),男,三明学院化学与生物工程系教授;李东影(1983———),女,吉林师范大学在读硕士,主要研究方向:离子液体制备和萃取分离研究;王良(1974———),女,吉林师范大学讲师,主要研究方向离子液体制备、萃取及浮选研究。
基金项目国家自然科学基金(N );江苏省高校自然科学基础研究项目(N KB 6);吉林省教育厅基金项目(N 56) 离子液体是完全由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质。
与固态物质相比较,它是液态的;与传统的液态物质相比较,它是离子的。
因而,与其他固体或液体材料相比,离子液体往往展现出独特的物理化学性质及特有的功能,是一类值得研究发展的新型的“软”功能材料(soft m ate rials)或介质[1]。
有机化学实验中关于过柱的实验方法和技巧
关于过柱的实验方法和技巧(注意:有机溶剂对身体特有害别是心肺;肝脏等所有过柱操作都要在通风橱里进行!!常说的过柱子应该叫柱层析分离,也叫柱色谱。
我们常用的是以硅胶或氧化铝作固定相的吸附柱。
由于柱分的经验成分太多,所以下面我就几年来过柱的体会写些心得,希望能有所帮助。
1、柱子可以分为:加压,常压,减压压力可以增加淋洗剂的流动速度,减少产品收集的时间,但是会减低柱子的塔板数。
所以其他条件相同的时候,常压柱是效率最高的,但是时间也最长,比如天然化合物的分离,一个柱子几个月也是有的。
减压柱能够减少硅胶的使用量,感觉能够节省一半甚至更多,但是由于大量的空气通过硅胶会使溶剂挥发(有时在柱子外面有水汽凝结),以及有些比较易分解的东西可能得不到,而且还必须同时使用水泵抽气(很大的噪音,而且时间长)。
以前曾经大量的过减压柱,对它有比较深厚的感情,但是自从尝试了加压后,就几乎再也没动过减压的念头了。
加压柱是一种比较好的方法,与常压柱类似,只不过外加压力使淋洗剂走的快些。
压力的提供可以是压缩空气,双连球或者小气泵(给鱼缸供气的就行)。
特别是在容易分解的样品的分离中适用。
压力不可过大,不然溶剂走的太快就会减低分离效果。
个人觉得加压柱在普通的有机化合物的分离中是比较适用的。
2、关于柱子的尺寸,应该是粗长的最好柱子长了,相应的塔板数就高。
柱子粗了,上样后样品的原点就小(反映在柱子上就是样品层比较薄),这样相对的减小了分离的难度。
试想如果柱子十厘米,而样品就有二厘米,那么分离的难度可想而知,恐怕要用很低极性的溶剂慢慢冲了。
而如果样品层只有厘米,那么各组分就比较容易得到完全分离了。
当然采用粗大的柱子要牺牲比较多的硅胶和溶剂了,不过这些成本相对于产品来说也许就不算什么了(有些不环保的说,不过溶剂回收重蒸后也就减小了部分浪费)。
现在见到的柱子径高比一般在1:5~10,书中写硅胶量是样品量的30~40倍,具体的选择要具体分析。
如果所需组分和杂质分的比较开(是指在所需组分rf 在~,杂质相差以上),就可以少用硅胶,用小柱子(例如200毫克的样品,用2cm×20cm的柱子);如果相差不到,就要加大柱子,我觉得可以增加柱子的直径,比如用3cm的,也可以减小淋洗剂的极性等等。
分离技术综述
现代分离技术综述分离技术是研究生产过程中混合物的分离、产物的提取或纯化的一门新型学科,随着社会的发展,对分离技术的要求越来越高,不但希望采用更高效的节能、优产的方法,而且希望所采用的过程与环境友好。
正是这种需求,推动了人们对新型分离技术不懈的探索。
近十余年来,新型分离技术发展迅速,其应用范围已涉及化工、环保、生化、医药、食品、电子、航天等领域,不少技术已趋成熟。
本文对分子蒸馏技术、膜分离技术、超临界萃取技术、新型生物膜技术进行综述。
1、分子蒸馏技术1.1分子蒸馏过程技术的基本原理分子蒸馏(molecular distillation)是指在高真空的条件下,液体分子受热从液面逸出,利用不同分子平均自由程差导致其表面蒸发速率不同,而达到分离的方法[1]。
分子分离过程如图1所示,经过预热处理的待分离料液从进料口沿加热板自上而下流入,受热的液体分子从加热板逸出。
由于冷凝和蒸发表面的间距一般小于或等于蒸发分子的平均自由程,逸出分子可以不经过分子碰撞而直接到达冷凝面冷凝,最后进入轻组分接收罐。
重组分分子由于平均自由程小,不能到达冷凝板,从而顺加热板流入重组分接收罐中,这样就实现了轻重组分的分离[2]。
图1分子蒸馏过程1.2分子蒸馏过程理论的研究国内外许多学者在过去几十年里,尝试建立了两种不同方法来研究分子蒸馏过程。
一种是蒸发系数法,即把各种阻力对分子蒸馏速率的影响归纳于参数蒸发系数E,但是由于在某种条件下得到的E值并不能用于另一种条件下的分子蒸馏速率的预测,所以采用该方法研究分子蒸馏并无太多的现实意义。
另一种方法是数学模型化法,即对分子蒸馏过程各个阶段产生的阻力进行研究,分别建立数学模型并求解,计算出分子蒸馏的速率。
Rees G J[3~4]针对离心式分子分馏器从传质传热机理出发,建立了一维数学分析模型,提出了蒸发面温度、液膜厚度与蒸发速率相关联的有限元方程,从微观方面分析了分子蒸馏过程。
M等[5]用高质量流量下膜理论描述了静止式分子蒸馏器液体内部传递过程对液相温度和组成分布的影响,理论和实验结果取得了一致。
超临界萃取的技术原理及应用
所谓超临界流体,是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态。
这种流体兼有液体和气体的优点,密度大,粘稠度低,表面张力小,有极高的溶解能力,能深入到提取材料的基质中,发挥非常有效的萃取功能。
而且这种溶解能力随着压力的升高而急剧增大。
这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。
而超临界流体萃取,就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性,从动、植物中提取各种有效成份,再通过减压将其释放出来的过程。
超临界流体萃取法是一种物理分离和纯化方法,它是以CO2为萃取剂,在超临界状态下,加压后使其溶解度增大。
将物质溶解出来,然后通过减压又将其释放出来。
该过程中CO2循环使用。
在压力为8--40MPa时的超临界CO2足以溶解任何非极性、中极性化合物,在加入改性剂后则可溶解极化物。
一、超临界萃取的技术原理利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。
在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。
当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
超临界CO2是指处于临界温度与临界压力(称为临界点)以上状态的一种可压缩的高密度流体,是通常所说的气、液、固三态以外的第四态,其分子间力很小,类似于气体,而密度却很大,接近于液体,因此具有介于气体和液体之间的气液两重性质,同时具有液体较高的溶解性和气体较高的流动性,比普通液体溶剂传质速率高,并且扩散系数介于液体和气体之间,具有较好的渗透性,而且没有相际效应,因此有助于提高萃取效率,并可大幅度节能。
超临界CO2的物理化学性质与在非临界状态的液体和气体有很大的不同。
由于密度是溶解能力、粘度是流体阻力、扩散系数是传质速率高低的主要参数,因此超临界CO2的特殊性质决定了超临界CO2萃取技术具有一系列的重要特点。
绿色化学理念在工业生产中的实践
绿色化学理念在工业生产中的实践在当今时代,工业生产对于社会的发展和人们的生活有着举足轻重的作用。
然而,传统的工业生产方式在带来丰富物质产品的同时,也引发了一系列严重的环境问题和资源消耗。
为了实现可持续发展,绿色化学理念应运而生,并逐渐在工业生产中得到广泛的实践和应用。
绿色化学,又称为环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
这一理念强调在化学产品的设计、生产和应用过程中,尽可能减少有害物质的使用和产生,提高原子利用率,降低能源消耗,实现“零排放”。
在工业生产中,绿色化学理念的实践首先体现在原材料的选择上。
传统的工业生产往往依赖于不可再生的化石资源,这些资源的开采和加工不仅对环境造成巨大压力,而且其储量有限。
绿色化学则倡导使用可再生的生物质资源作为原材料。
例如,利用农作物废弃物、木材废料等生产生物燃料和生物基化学品,不仅减少了对化石燃料的依赖,还降低了温室气体排放。
此外,选择无毒、无害、低危险性的原材料也是绿色化学的重要原则。
这样可以避免在生产过程中产生有毒有害物质,降低对环境和人体健康的潜在威胁。
化学反应的设计和优化是绿色化学理念实践的关键环节。
传统的化学反应往往存在转化率低、选择性差、副产物多等问题,导致资源浪费和环境污染。
绿色化学通过采用新型的催化技术、优化反应条件等手段,提高化学反应的选择性和转化率,减少副产物的生成。
例如,在有机合成中,使用高效的均相或多相催化剂,可以在较温和的条件下实现高选择性的反应,降低能源消耗和废弃物的产生。
此外,利用微通道反应技术、超临界流体反应技术等新型反应技术,也能够提高反应效率,减少环境污染。
溶剂在工业生产中广泛应用,但传统的有机溶剂往往具有挥发性、毒性和易燃性等缺点,对环境和人体健康不利。
绿色化学倡导使用绿色溶剂,如超临界二氧化碳、离子液体、水等。
超临界二氧化碳具有良好的溶解性和传质性能,在萃取、反应等过程中具有广阔的应用前景。
绿色溶剂离子液体及其在氟化反应中的应用
绿色溶剂离子液体及其在氟化反应中的应用刘坤峰 杨会娥(中化近代环保化工(西安)有限公司,陕西西安710201)摘 要:主要阐述了离子液体的概念、性质及应用,并分析总结了离子液体在卤素交换氟化反应中的应用,提出了离子液体在氟化反应中具有广阔的应用前景。
关键词:离子液体;绿色化学;氟化反应0 前言传统的化学反应和分离过程对环境造成了严重污染,绿色化学日益受到人们的重视。
而开发挥发性有机溶剂的代替物和无毒无害的高效催化剂,以减少环境污染,是绿色化学的重要内容之一。
近年来,一种新型的高效绿色溶剂 离子液体已成为绿色化学研究的热点之一[1]。
室温离子液体[2]是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类,以下简称离子液体(I Ls)。
它是从传统的高温熔盐演变而来的,但与一般的离子化合物有着非常不同的性质和行为,最大的区别在于一般离子化合物只有在高温状态下才能变成液态,而离子液体在室温附近很大的温度范围内均为液态,最低凝固点可在-96 [3]。
与传统的有机溶剂相比,离子液体具有如下特点:(1)液体状态温度范围宽,从低于或接近室温到300 ,且具有良好的物理和化学稳定性;(2)蒸汽压低,不易挥发,消除了VOC (V o latile O rgan ic C o m pounds)环境污染问题;(3)对大量的无机和有机物质都表现出良好的溶解能力,且具有溶剂和催化剂的双重功能,可作为许多化学反应溶剂或催化活性载体:(4)具有较大的极性可调控性,粘度大,密度大,可以形成二相或多相体系。
适合作分离溶剂或构成反应-分离耦合新体系。
由于离子液体的这些特殊性质和表现,它被认为与超临界CO2和双水相一起构成三大绿色溶剂,具有广阔的应用前景[4]。
离子液体研究的潜在价值已经得到了各国化学工作者的广泛认可。
特别是近几年来,I Ls充当一种 绿色 溶剂或催化剂以及某些催化剂的 液体载体 在催化和有机反应中发挥了独特的作用,正在受到世界各国催化界与石化企业界的接受和关注[5~7]。
离子液体的分类、合成及在氟化工艺中的应用
或介 质 。
导电性 , 在很大程度上允许动力学控制 ; 对大多数无 机 物 、 机物 和高分子 材料 来说 , 子液体 是一 种优 有 离 良的溶剂 ; 表现出酸性及超强酸性质 , 使得它不仅可 以作为溶剂使用 , 而且还可 以作为某些反应 的催 化 剂使用 , 这些 催化活性 的溶剂 避免 了额外 的可 能
电中性 的分 子 , 0 是 阴离 子 和阳离子 , 一10— 1 % 0 在 0
合 而成 的液态介质 , 其具 体 分 类 也 可 以按 照 阴 阳离 子 的不 同进行 划分 】 。 根据 组 成离子 液体 的 阳离子 的不 同可 以分 以下 4类 ( 见表 1 。 ) 根据 组成离 子 液体 的阴离 子 的不 同可 以分 以下 2类 ( 见表 2 。 )
有 毒 的催 化 剂 或 可 能 产 生 大 量 废 弃 物 的 缺 点 ; 离 子液 体 一 般 不 会 成 为 蒸 汽 , 以 在 化 学 反 应 过 程 所 中不 会产 生 对 大 气 造 成 污 染 的有 害 气 体 ; 格 相 价 对便宜 , 多数 离 子 液 体对 水 具 有 稳 定 性 , 易 在 水 容 相 中制 备 得 到 ; 离子 液体 还具 有 优 良 的可 设 计 性 , 可 以通 过 分子 设 计 获 得 特 殊 功 能 的 离 子 液 体 。总 之 , 子液 体 的无 味 、 恶 臭 、 污 染 、 易 燃 、 离 无 无 不 易
池 的液态 电解质 。直到 19 9 2年 , ks等 合 成 了 Wie 低熔 点 , 抗水 解 , 定性 强 的 1一乙基 一3一甲基 咪 稳 人 们 广 泛认 可 和接 受 。
1 离子液体的分类
现代化工分离技术
流量计
CO2
钢 瓶
泵 冷箱
携 带 剂
流量计
泵
萃 取
混 合
分
精
离
馏
柱
分 离
超临界CO2萃取基本流程图
与传统工艺比较的优势
工业上,传统工艺中大都根据相似相溶原理 采用有机溶剂作为萃取剂,但是有机溶剂在液液 萃取或是固相萃取中总会或多或少带来一些环境 问题,比如比较显著的废溶剂的回收问题。
二次污染严重影响人们的日常生活和工作, C无O溶2是剂较残容留易,也提避纯免与了分溶离剂的对气人体体,因的此毒萃害取和物对几环乎境 的污染。如脱去咖啡中的有害成分咖啡因,传统 的萃取剂为有毒副作用的二氯乙烷,产生二次污 染,而采用超临界CO2作为萃取剂,当有机物质 荣誉超临界二氧化碳时,很容易回收,也容易操 作,避免了二次污染。
特点
• (1)可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取,有效 地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此,在萃取物中保持着 药用植物的全部成分,而且能把高沸点,低挥发度、易热解的 物质在其沸点温度以下萃取出来;
• (2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因 此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和 对环境的污染,是100%的纯天然;
2.超临界 CO2萃取原
理 3.超临界CO2
流体萃流程图
4.应用及特点
概述
超临界流体二氧化碳萃取(supercritical CO2 extraction ,CO2-SFE或CO2-SCFE)技术是超临界流 体萃取(superccritical fluid extraction,SCEF或SEF) 技术的一种。
化工分离中的三类分离方法
超临界萃取技术简介
超临界萃取技术简介贺沄波(中山大学化学与化学工程学院化学专业05级,广州 510275)摘要:本文从SFE的基本概念以及SFE萃取技术的基本概况着手,重点阐述SFE 技术用于中药和天然产物,超临界技术用于纳米材料制备,并简单介绍超临界萃取技术的实验装置。
关键字:超临界流体,超临界流体萃取技术,中药和天然产物提取,纳米材料制备引言自20 世纪60 年代Zosel 博士提出超临界萃取(SFE) 工艺并被成功地应用于咖啡豆脱咖啡因的工业化生产以来,SFE 技术被视为环境友好且高效节能的新的化工分离技术,这种分离技术在很多领域得到了广泛的重视和开发[1]。
同时,随着对SCF 性质认识的深入,超临界微粒化、超临界条件下的化学反应、超临界色谱等超临界流体新技术也得到了迅速发展,所涉及的应用范围也在迅速扩大,遍及化工、能源、燃料、医药、食品、香料、环保、海洋化工、生物化工、分析化学等众多领域[2-4],近年来又拓展到印染、微电子和清洗领域,成为当今国际高科技研究的前沿与热点。
1 基本概念及简介1.1 SCF的基本概念和SFE技术简介超临界流体(super critical fluid,SCF)是指流体的温度和压力均处于其临界温度(Tc)和临界压力(Pc)之上,性质介于气体和液体之间,以单相形式存在的一种流体状态。
处于临界点附近的流体,其温度和压力的微小变化都能导致其密度、粘度、扩散系数等性质的显著变化[3]。
超临界流体萃取(super critical fluid extraction,SFE)正是利用超临界流体作为溶剂所具有的一系列特殊理化性质来实施化工分离的一种单元操作,它是近30年才发展起来的一项新兴分离技术。
SCF 兼具气、液两重特性,即密度接近液体,而粘度和扩散系数又与气体相似,因而它具有与液体相当的萃取能力和与气体相当的传质性能。
SFE 由于其操作参数易于控制、萃取具有选择性、相对能耗低,以及萃取后溶剂易于与被萃取产物分离等特点,使得SFE 技术优于传统萃取技术,因而得到了蓬勃的发展。
《有机溶剂》课件
现代有机溶剂
随着化学工业的发展,大量合成 有机溶剂涌现,如苯、甲苯、二 甲苯等,广泛应用于医药、农药
、燃料等领域。
现状分析
当前,有机溶剂的使用已经相当 普遍,但同时也面临着环境问题
和健康危害的挑战。
有机溶剂的未来发展方向
环保型有机溶剂
开发低毒、低污染、可生物降解的有机溶剂,替 代传统有毒有害的有机溶剂。
详细描述
有机溶剂通常具有较低的沸点和易挥发的性质,这使得它们在加热时容易变成气 体。此外,有机溶剂还具有良好的溶解性,能够将不同物质溶解在一起,这使得 它们在化学反应和混合物分离过程中具有广泛的应用。
02
有机溶剂的用途
工业用途
溶解和分离
有机溶剂在工业中常被用作溶解和分 离物质。例如,在石油工业中,有机 溶剂被用于溶解和分离石油中的不同 成分。
有机溶剂多数属于易燃易爆物质,遇明火、高温 或与氧化剂接触时可能引发燃烧或爆炸。
有机溶剂的闪点较低,其蒸汽与空气混合后达到 一定的浓度范围,遇火源易引发燃烧。
在生产、储存和使用有机溶剂时,应严格遵守安 全规定,采取必要的防火防爆措施。
有机溶剂的环保法规与处理方法
国家及地方政府对有机溶剂的生产、储存和使用制定了严格的环保法规,以确保安 全和环保。
03
有机溶剂的生产与制备
有机溶剂的生产方法
石油分馏法
利用石油中不同组分的沸点差 异,通过加热和冷凝的方法分 离出各种有机溶剂,如苯、甲
苯等。
化学合成法
通过一系列化学反应,将原料 转化为目标有机溶剂,如乙醇 、乙酸乙酯等。
生物发酵法
利用微生物发酵产生有机溶剂 ,如生物柴油等。
废气回收法
从工业废气中回收有机溶剂, 实现资源再利用。
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传统的化学反应和分离过程由于使用大量易挥发的有机溶剂,对环境造成严重污染。
所以一提到化学,人们马上想到化学反应过程可能会产生有毒物质或某些污染物。
现在人们可以免去这种担心,化学家正在研究一种新的溶剂——离子液体,从而从源头上解决化学反应过程可能出现的上述问题。
离子化合物在常温下都是固体是一个众所周知的常识。
这是由于离子键是很强的化学键,而且没有方向性和饱和性,大量的阴、阳离子同时存在时,强大的离子键使它们彼此靠拢,尽可能地利用空间,形成具有平移对称性的固体,所有离子只能在原地振动或者加上角度有限的摆动,而不能移动。
离子化合物一般具有较高的熔、沸点和硬度。
知道了离子化合物在常温下为什么呈固态的原因,反其道而行,将带正电的阳离子和带负电的阴离子做得很大,而且其中之一结构极不对称,难以在微观空间做有效的紧密堆积,离子之间作用力也将减小,从而使这种化合物的熔点下降,就有可能得到常温下呈液态的离子化合物,这就是离子液体。
早在19世纪,科学家就在研究离子液体,但当时没有引起人们的广泛兴趣。
20世纪70年代初,美国空军学院的科学家威尔克斯开始倾心研究离子液体,以尝试为导弹和空间探测器开发更好的电池,发现了一种可用做电池的液态电解质。
到了20世纪90年代末,兴起了离子液体的理论和应用研究的热潮。
与典型的有机溶剂不一样,在离子液体里没有电中性的分子,100%是阴离子和阳离子,在负100摄氏度至200摄氏度之间均呈液体状态,具有良好的热稳定性和导电性,在很大程度上允许动力学控制;
对大多数无机物、有机物和高分子材料来说,离子液体是一种优良的溶剂;表现出酸性及超强酸性质,使得它不仅可以作为溶剂使用,而且还可以作为某些反应的催化剂使用,这些催化活性的溶剂避免了额外的可能有毒的催化剂或可能产生大量废弃物的缺点;
离子液体一般不会成为蒸汽,所以在化学实验过程中不会产生对大气造成污染的有害气体;
价格相对便宜,多数离子液体对水具有稳定性,容易在水相中制备得到;
离子液体还具有优良的可设计性,可以通过分子设计获得特殊功能的离子液体。
总之,离子液体的无味、无恶臭、无污染、不易燃、易与产物分离、易回收、可反复多次循环使用、使用方便等优点,是传统挥发性溶剂的理想替代品,它有效地避免了传统有机溶剂的使用所造成严重的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题,为名副其实的、环境友好的绿色溶剂。
适合于当前所倡导的清洁技术和可持续发展的要求,已经越来越被人们广泛认可和接受。
离子液体已经在诸如聚合反应、选择性烷基化和胺化反应、酰基化反应、酯化反应、化学键的重排反应、室温和常压下的催化加氢反应、烯烃的环氧化反应、电化学合成、支链脂肪酸的制备等方面得到应用,并显示出反应速率快、转化率高、反应的选择性高、催化体系可循环重复使用等优点。
此外,离子液体在溶剂
萃取、物质的分离和纯化、废旧高分子化合物的回收、燃料电池和太阳能电池、工业废气中二氧化碳的提取、地质样品的溶解、核燃料和核废料的分离与处理等方面也显示出潜在的应用前景。
从理论上讲离子液体可能有1万亿种,化学家和生产企业可以从中选择适合自己工作需要的离子液体。
目前,对离子液体的合成与应用研究主要集中在如何提高离子液体的稳定性,降低离子液体的生产成本,解决离子液体中高沸点有机物的分离以及开发既能用作催化反应溶剂,又能用作催化剂的离子液体新体系等领域。
随着人们对离子液体认识的不断深入,相信离子液体绿色溶剂的大规模工业应用指日可待,并给人类带来一个面貌全新的绿色化学高科技产业。