模拟移动床柱色谱原理及过程分析

模拟移动床

• 模拟移动床（Simulated Moving Bed SMB）是一种可以用于层析、吸附、离子交换、梯度洗脱等一种连续运行的色谱设备主体； • 与吸附剂结合，多个单体柱组合，通过“模拟移动”工艺可以实现高效、廉价、连续分离。 • 最基本功能：是能够实现分离技术工业化与连续化。
研究进展
1.20世纪60年代发展起来的，主要用于石油化工产品的分离;
果糖因不易导致高血糖、肥胖、龋齿而被重视；工业化常采用淀粉做原料，利用固定化葡萄糖异构酶转化，一般含有42％果糖和58％葡萄糖，成为果葡糖浆；葡萄糖与果糖互为同分异构体不易分离，因此，果葡糖浆中分离纯化果糖需要用精细分离技术；
本研究利用模拟移动床技术成功的将果糖与葡萄糖分离，制备出99%以上的高纯果糖。
目前，我国生物、药物及农副产物中活性化合物的色
谱分离纯化使用的是工业制备色谱。
存在的瓶颈问题是：分离成本高、制备效率较低、设备造价高。
为了改变这种现状，开始注重研究模拟移动床色谱分离技术（SMB）的应用。
SMB 的特点
• 可连续分离操作； • 可根据生物、药物活性成分的种类调试不同的分离方法（层析、离交、吸附等等）； • 制备效率高，提纯效果较一般工业制备色谱分离高出 40%。 • 运行成本低，使加工成本降50%，甚至80%。
（四）SMB分离纯化肝素钠的应用技术研究
肝素钠（heparin）是重要的生物药品。我国是世界上粗
品肝素钠的主要出口国
低效价、低附加值——加工技术和装备水平达不到要求。本研究利用模拟移动床色谱分离设备，研究了肝素钠的纯化新工艺。
展望
SMB技术是一种先进的分离技术，但是由于其系统配置及操作参数的确定较为复杂，且长期为国外专利所垄断，售价极高，限制了它在我国的推广利用。随着生命科学、生物技术和医药技术的快速发展，各种高附加值的活性成分需要研究开发，越来越多的单

模拟移动床柱色谱原理及过程分析

多柱串联式模拟移动床实际模型示意图
模拟移动床柱色谱原理及过程分析
盘状模拟移动床运行原理
通过旋转圆盘变化E、F、R、D四个进/出液口的位置，达到模拟固定相循环运动的目的。
柱状模拟床色谱过程分析
A-弱吸附组分 B-强吸附组分 Q1/2/3/4-各区流体流速
模拟移动床色谱Ⅰ区位于洗脱液入口处与提取液出口处之间，在此区内，实现组分B 的解吸。在 Ⅰ区应将固定相清洗干净，使其不能将组分B 带入Ⅳ区，因此要使Q1大于组分B随固定相向下移动的速度。模拟移动床色谱Ⅱ区位于提取液出口处与进料口之间，其作用相当于精馏塔，使被吸附的组分B 反复吸附、解吸而浓缩。要使Q2介于组分A、组分B移动速度之间，使组分A 往上移动，而组分B 往下移动，从而在提取液出口得到纯的组分B。模拟移动床色谱Ⅲ区位于进料口与提余液出口之间，其作用是尽可能地将组分 A吸附在固定相上。在 Ⅲ区要控制Q3，使组分A 往上移动，而组分B向下移动，这样就可以在提余液出口得到纯的组分A。模拟移动床色谱Ⅳ区位于洗脱液入口与提余液出口之间。一方面，液相中的组分 A被固定相吸附，其洗脱液与新鲜的洗脱液一起进入Ⅰ区，从而达到循环利用的目的；另一方面将Ⅲ区与Ⅰ区隔开，以免提余液中的组分A进入Ⅰ区而污染提取液，起到一定的缓冲作用。因此在Ⅳ区使Q4 小于组分 A向下移动的速度，使其循环液中不含组分A，这样就不会污染Ⅰ区。

模拟移动床技术

装备的应用与工业放大是极有意义的。
参考文献

【1】Calculation and Optimization of Simulated Moving Bed for the Industrial Process of p-Xylene Separation [D]. Zhufeng WANG，Nanjing University，2011.6
鞠全亮-张友全教授李维-崔学民教授王靖淳-潘远凤教授
主要内容
模拟移动床简介

模拟移动床（Simulated Moving Bed SMB）是一种可以用于层析、吸附、离子交换、梯度洗脱等一种连续运行的色谱设备主体；与吸附剂结合，多个单体柱组合，通过“模拟移动”工艺可以实现高效、廉价、连续分离。最基本功能：是能够实现分离技术工业化与连续化。

移动床的工作原理

色谱分离的工作原理
利用样品在流动相和固定相中分配系数或者吸附能力的不同来达到分离的目的。在此基础上，若使固定相和移动相的逆向流动，并且通过控制移动速度使各组分逆向分开，从而形成了移动床的工作原理。

移动床的工作原理

龟兔赛跑
设兔子速度v1，乌龟速度v2 传送带速度v0。其中v1>v0>v2
通过对进料组成、吸附比、置换比、脱附比、温度和压力等因素的调整，最终产品纯度可以达到 99.5%。
图5.Parex法工艺示意图【1】
工业化SMB设备
模拟移动床对C8芳烃的分离
石化领域：正构烷烃的分离，奈系物异构体
的分离；
食品领域：生产高纯度化的果糖，蔗糖的脱
色，氨基酸的分离；
制药领域：手性药物和天然药物的分离。

模拟移动床色谱的分离原理

12.2模拟移动床色谱的分离原理12.2.1真实移动床色谱的分离原理为了更好的理解模拟移动床的工作原理，首先介绍一下与之相关的真实移动床（tru moving bed, TMB）的分离原理。

对于传统的单柱色谱，假设是一个两组份分离体系，当脉冲进样后用适当的溶剂洗脱时就产生如图12.1.a的情况：一个物质移动慢，另一个物质移动快，当色谱柱足够长时，两者将最终分开。

这与龟兔赛跑的情形相似，两者的距离会越落越远。

这正是经典色谱分离纯化物质的原理。

真实移动床则给我们提供了另外一种分离方法。

如果龟兔赛跑的跑道是会逆向移动的。

在跑道的作用下，龟兔会向相反的方向运动。

现在讨论下述情况：当跑道不动时，设龟的速度为V1,兔的速度为V2，则V1<V2 (12.1) 当跑道逆向运动时，且运动速度V0介于龟兔运动速度V1和V2之间，即：V1<V0<V2(12.2) 当跑道移动和自身运动的共同作用下，龟的移动速度V1和兔的移动速度V2分别为：V1=V1-V0<0 (12.3)V2=V2-V0>0 (12.4)由此可见，龟将会向跑道的移动方向移动，而兔则向跑道移动相反的方向移动。

这样就好像是龟在往后走，兔在往前走，最终兔与龟分别从跑道的两头下来，如图12.1b所示：图12.1真实移动床色谱原理图[12]a. 单柱分离过程b、龟和兔在移动带上这样通过移动床模式就可以把龟兔完全分开。

可以看出，在这一分离过程中，进样可以采取连续进样方式。

从而改变了经典色谱法间断进样的这一不利制备分离的工艺要求。

上面的原理可应用于移动床色谱中，即将龟兔自身的移动看成流动相的推动作用。

跑道的反向作用可通过固定相的整体逆向于流动相方向来实现。

这种制备分离装置便称为真实移动床，其原理如图10.2所示：图12.2真实移动床示意图在图12.2中所示的真实移动床色谱中，固定相自上向下移动，淋洗液自下向上移动，同时连续地进行再循环。

柱色谱的原理及应用实验报告

柱色谱的原理及应用实验报告1. 引言柱色谱是一种广泛应用于分离纯化和分析化学物质的技术。

柱色谱的原理是利用样品在固定相与流动相之间的相互作用力不同，实现化合物的分离。

柱色谱在药学、食品科学、环境监测和化学工业等领域都有广泛的应用。

2. 原理柱色谱的原理是基于样品分子在固定相（填料）与流动相（溶剂）之间的相互作用力差异。

固定相可以是固定在柱壁上的固体颗粒，也可以是涂覆在柱壁上的液体膜。

流动相则可以是液体（液体色谱）或气体（气相色谱）。

固定相的选择是根据化合物的特性和分离的目标来确定的。

常用的固定相有硅胶、活性炭、葡聚糖等。

不同的固定相对化合物的吸附和分离性能有所区别。

流动相的选择也是根据具体实验要求来确定的。

流动相的pH值、溶剂的类型、浓度和流速等参数都会影响到柱色谱的分离效果。

3. 实验步骤3.1 准备工作1.检查柱色谱设备的条件，确保仪器状态良好。

2.根据待分离的化合物的性质和分离目标，选择合适的固定相和流动相。

3.2 样品处理1.根据实验要求，制备样品溶液。

2.将样品溶液过滤，去除杂质。

3.3 准备柱1.将柱装入柱架中。

2.使用压缩空气吹洗柱子，确保固定相充分均匀。

3.4 注射样品1.使用注射器将处理好的样品溶液注入柱中。

注意避免气泡的产生。

3.5 进行柱色谱分离1.打开柱色谱设备，调节流动相的流速和温度等参数。

2.观察样品在柱中的分离情况，记录结果。

3.6 数据处理1.根据分离结果，计算每个化合物的保留时间。

2.利用保留时间和标准物质的保留时间进行对照，确定待分离化合物的纯度和结构。

4. 应用实验柱色谱技术在各个领域都有广泛的应用。

以下是柱色谱在三个领域的具体应用案例：4.1 药学领域柱色谱可以用于药物研发过程中的纯化和分析。

通过柱色谱技术，可以实现对复杂的药物混合物的分离和定量分析，确保药物的纯度和质量。

4.2 食品科学领域柱色谱技术在食品安全监测中起着重要的作用。

通过柱色谱分析技术，可以检测食品样品中的有害物质和残留农药，确保食品的质量和安全。

模拟移动床色谱(SMBC)..

物的分离。
模拟移动床色谱原理
1-a
1-b
图1 SMB工作原理图
对于传统的单柱色谱, 假设是一个两组分分离体系, 当脉冲进样后用适当的溶剂洗脱时就产生如图1-a 的效果: 一个物质移动慢, 另一个物质移动快, 当色谱柱足够长时两者将最终分开。这与龟兔赛跑的情形相似, 两者的距离会越落越远。
如果假设龟兔赛跑的跑道是会逆向移动的, 并
且移动速度介于龟与兔之间, 这样就好像是龟在往后走, 兔在往前走。最终龟与兔分别从跑
道的两头下来, 如图1-b 所示。
移动床分成4 个区域, 原料(A+ B, A
为弱吸附组分, B为强吸附组分) 从ц、 ш区之间连续进入, 流动相由下往上移动, 固定相以介于A 和B 之间的速度向下移动 , 最终从两个出口可以分别得到纯的提取液 (Extract)B 和提余液(Raffinate) A。图2中Q1~ Q4 分别为区Ι~ 的流动相流量; Qr, Qf,
• 3.料剂比 • 料剂比是评价SMB的重要指标之一, 也是影响分离能力的关键。模拟移动床运行时, 每一升原料液, 需要加入的解吸剂的量越小, 表示模拟移动床分离效果越好。
模拟移动床色谱应用
1.模拟移动床色谱技术在石油化工领域中的应用 1969 年美国 UOP 公司将模拟移动床色谱技术用于分离对二甲苯和间二甲苯；同时 UOP 公司还将该技术应用于其他工业级的石油产品的分离过程中。如：对甲苯酚和间甲苯酚的分离，从 C8 芳香族化合物中分离乙苯，从煤油 C4 烯烃混合物中分离丁烯 - 1，从蒎烯混合物中分离 β- 蒎烯等。
• 柱压降与柱结构、泵动力和分离剂粒径有关。相同的柱结构,
分离剂
粒径越小, 柱压降越大。一般柱压降为 0.02M Pa /m。分离剂粒径小,对

模拟移动床色谱(SMBC)

前
言
模拟移动床(SMB)色谱分离技术是20 世纪60 年代发展起来的一种现代化分离技术, 具有分离能力强, 设备体积小, 投资成本低, 便于实现自动控制并特别有利于分离热敏性及难以分离的物系等优点, 在制备色谱技术中最适用于进行连续性大规模工业化生产。 SMB 技术的兴起是化工技术中的一次革新, 其应用范围也不断扩大, 遍及石油、精细化工、生物发酵、医药、食品等很多生产领域, 尤其在同系化合物、手性异构体药物、糖类、有机酸和氨基酸等混合
2.模拟移动床色谱技术在糖醇分离中的应用 SMB 早期主要应用在制糖工业上，在糖醇分离中果糖与葡萄糖的分离，可能是目前制糖工业分离中规模最大的，也是起步最早的。这是一个典型的二组分分离，因此利用 SMB 的优势也非常明显。利用 SMB 分离果葡糖浆的工艺已有成熟的工业化实例，该分离通常是选择一种 Ca 型的阳离子交换树脂作为固定相，利用去离子水作为洗脱剂，由于果糖和 Ca 离子形成一个复合体而被阻流在柱中，而葡萄糖和其他寡糖则被洗脱剂带走。含果糖 42%的果葡糖浆利用模拟移动床色谱分离后，流出液果糖纯度为 95%～99%，回收率在 90%以上；残液中葡萄糖的纯度在 90%以上。
利用smb分离果葡糖浆的工艺已有成熟的工业化实例该分离通常是选择一种ca型的阳离子交换树脂作为固定相利用去离子水作为洗脱剂由于果糖和ca离子形成一个复合体而被阻流在柱中而葡萄糖和其他寡糖则被洗脱剂带走
模拟移动床色谱（SMBC）
前言
SMBC原理 SMBC评价指标 SMBC的应用 SMBC的发展前景
SMB 在制药行业的应用主要是用于分离手性药物、生物药物
和天然药物。
手性药物种类繁多, 对其的吸附分离要比石化系统中的异构体分离和糖业中的不同糖类分离复杂得多。

模拟移动床色谱分离技术

1941年Martin和Synge设计了一个萃取容器，将乙酰化氨基酸从水相中萃取到有机相，使其离析出来。
分离条件的产品回流进入II带。生物质：是植物通过光合作用生成的有机物，是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派
生、排泄和代谢的许多有机质。
相当要时➢有 Tsw一eItt定I将带的这强种是度分离组方法分命名A为的色谱精法，制分离带出的。谱带该为色带谱。中吸附有弱吸附组分B和强吸附三床带层模和拟吸移附组动剂床的分运利行用A方率的式低，固定相与I带流上来的仅含有A+D的流动相接触，两 219H5P3L年C，检组J测an条a分k件根据在某些流固体动物质相能吸和附气固体而定发展相了气中-固色再谱法次，分配。由于固定相对组分A的例169模435在拟年替移，考动吸液A拉床da宁色m附中分谱s和离系能的H中统ol的m力组e应s合用强分成了，A离所子固交置换定剂换并相用，于中色经谱被分过离吸，多从附而次诞的生反了组离复子分交的换B色吸逐谱。附步、被置后换来、的解A+吸D溶，洗脱液D入组口与分萃取B液渐E出口渐之间减的区少域称直为洗至脱带全I；部置换出来。随着两相的逆流流动，
➢ 在色谱分离过程中，当流动相携带样品通过色谱的固定相时，样品分子与固定相分子之间发生相互作用，使样品分子在流动相和固定相之间进行分配。与固定相分子作用力越大的组分向前移动速度越慢，与固定相分子作用力越小的组分向前移动速度越快，经过一定的距离后，由于反复多次的分配使原本性质（沸点、极性等）差异很小的组分之间得到很好的分离。
❖ 色谱分离过程的特点是分离效率高，无需加热和能耗低，对于那些用传统分离方法如蒸馏、萃取及重结晶等难以分离的物系以及热敏性物系，该方法具有明显的优越性。因此，在色谱技术发展过程中，不少化学、化工专家都致力于色谱技术的放大，使之用于制备和规模化生产。尤其随着生物工程以及中医药现代化的迫切要求，在相关的领域都面临着大量的分离纯化任务，制备色谱作为一种快速高效的分离技术，已经引起世界各国的高度重视。在我国该技术已被列入“863”工程生物技术领域的攻关项目中。

模拟移动床

r r
颗粒度粒径分布吸附性能(或交换容量) 装填方式
黑龙江省农产品加工工程技术研究中心 /
模拟移动床色谱分离技术
工业色谱的分离介质
固定相种类
•活性炭 •硅胶(包括化学键合相硅胶) •分子筛 •活性氧化铝 •多孔玻璃 •多孔氧化锆 •多孔二氧化钛
•大孔吸附树脂 •离子交换树脂
黑龙江省农产品加工工程技术研究中心 /
模拟移动床色谱分离技术
工业色谱的特点

分析色谱

低进样量分离度、灵敏度尽可能高色谱峰形较对称色谱柱压降大溶剂废弃
工业制备色谱

过载适当的分离度峰形不对称柱压降适中溶剂回收追求最低成本
体分离、手性化合物分离等方面。
报告人：张丽萍教授 E-mail：ZLP57@
黑龙江省农产品加工工程技术研究中心 /
模拟移动床色谱分离技术
研究进展
国际上糖醇工业中多数采用了SMB分离技术。
模拟移动床色谱
并利用SMB进行脱色、除蛋白、离子交换和脱盐等。
报告人：张丽萍教授 E-mail：ZLP57@
黑龙江省农产品加工工程技术研究中心模拟移动床色谱分离技术黑龙江省农产品加工工程技术研究中心 /
模拟移动床色谱分离技术
工业色谱应用的基本原则
以纯度、最低成本为出发点在四大要素之间寻求平衡点

模拟移动床色谱
SMB通过料液进出口位置的依次、定时移动实现分离设备的模拟移动。
报告人：张丽萍教授 E-mail：ZLP57@
黑龙江省农产品加工工程技术研究中心
模拟移动床色谱分离技术
研究进展
离纯化使用的是工业制备色谱。
模拟移动床色谱

Simulated moving bed technology

SMB的应用
SMB
糖醇工业生化领域
SMB的应用
手性药物中的应用
随着FDA于1992年提出对外消旋药物要尽可能拆分的要求，模拟移动床由于其经济、高效的优点，越来越多见于手性药物的分离提纯之中。
SMB的应用实例
L-苯丙氨酸工业中的应用
L-Phe
葡萄糖的好氧发酵
醪液用酸调整pH值
精密过滤
高纯度（98.5%）苯丙氨酸盐酸盐
ห้องสมุดไป่ตู้
SMB分离原理
切换进出口位点模拟相对逆流运动
实验室级SMB
国外工业级SMB
我国工业级SMB
SMB的应用
SMB最早运用在石化行业，早在30年前美国的UOP就建造了每套十万吨规模的从C8链烃混合物中分离对二甲苯的装置,被称为Sorbex过程。并扩展到乙苯、烯烃和正构烷烃等产品。
Sorbex工艺图
应用更为广泛，如废水中 Monomeros哥仑比亚公司、加回收氨、有机化合物脱色、拿大Saskatchewan钾盐公司、废水中回收氟化物、烟道汽体净化回收胺、有机酸挪威Norsk Hydro公司等公司中催化剂的回收、丁二酸利用SMB技术来进行盐分离中去除铜/矾、铜电解液中其他工业中的应用硫酸钾生产。去除铁以及尼龙废液清洁、在发酵、生物技术领域，有机介质回收、胺精制等。 SMB正逐步大展手脚。有关的报导有：赖氨酸精化肥工业化学工业制、乳酸脱矿质、柠檬其应用包括：高色素甜菜酸脱矿质等。糖浆的脱灰、脱色、阳离子去除和甜碱的回收等。
SMB离交系统回收
在吸附洗涤区，4、5部分的在14部分，床中的液流被排干，吸附首先发生在6、7和8、9部分。排出的液体在10和11 在17部分加入洗脱剂，然后用泵使洗脱剂串联地通碱性混合物在1部分工艺水洗涤树脂床后，与6、并送到储槽。接着，在15、16 部分被再一次吸附。然后用酸碱调整物流pH值以达到最过18、19和20部分。洗脱剂的pH值应保持在一定的排出到洗脱剂补充槽。 7、8、9部分的排出液汇合，部分用清水将床洗涤干净。佳回收状态，醪液在12和13部分进行最后一次吸附。最 pH之间，以达到最大的回收量。在2、3部分，用工艺继续进行剩余苯丙氨酸的回后，用泵将含有发酵产物和无机盐的排出液送到储槽中。水来反洗树脂床。收。该循环再重复进行。

模拟移动床

低聚木糖的分离纯化
（二）甜叶菊甙分离纯化的工艺技术研究
——甜菊糖甙是含8种成分的双萜糖甙的混合物，天然无热量高倍甜味剂。 ——甜叶菊甙的常规制取方法中需要经过脱盐、脱色和吸附三步处理。 ——本研究利用多功能模拟移动床小试设备对甜叶菊甙粗提液进行分离和纯化技术参数摸索。
（三）果葡糖浆中的果糖分离技术研究
研究进展
1.20世纪60年代发展起来的，主要用于石油化工产品的分离;
2.1969年，美国UOP公司（环球石油公司）将SMB分离技术用于分离对二甲苯和间二甲苯; 3.1993年，法国Seperex公司将SMB分离技术用于药物和精细化工领域; 4.近些年，SMB分离技术研究主要集中在糖类分离、同分异构体分离、手性化合物分离等方面。
运行成本低。
关键技术：多通旋转阀、槽道外臵结构、料
液分配器的制造技术。
创新性：多功能性—柱层析、离子交换和
梯度洗脱；可进行批处理分离操作；具有连续离子交换、连续色谱分离等5项功能。
SMB应用前景
功能性物料制备（皂甙、异黄酮、糖甙……）高纯度食品配料、食品添加剂（果糖浆、低聚木糖 ……）医药石油…… 化工……
模拟移动床（SMB）应用研究进展
组员：丛畅- 熟悉资料、准备答辩孙婉婷 - 查找文献、收集资料张倩- 整理资料、制作ppt
模拟移动床色谱
• 模拟移动床（Simulated Moving Bed SMB）是一种可以用于层析、吸附、离子交换、梯度洗脱等一种连续运行的色谱设备主体； • 与吸附剂结合，多个单体柱组合，通过“模拟移动”工艺可以实现高效、廉价、连续分离。 • 最基本功能：是能够实现分离技术工业化与连续化。
（四）SMB分离纯化肝素钠的应用技术研究

模拟移动床色谱分离技术在功能糖生产中的应用

模拟移动床色谱分离技术在功能糖生产中的应用
口刘宗利王乃强王明珠王彩梅杨海军保龄宝生物股份有限公司
色谱分离技术又称层析分离技术或
色层分离技术，是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。它是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配．从而使
产品分离纯化中的应用
低聚异麦芽糖（ｏｌｓ）－８Ｉｍａｔｅ是２ｓｏ个葡萄糖分子以ｏ，糖苷键连接起【６－１
分离物收集点的位置来实现逆流操作．
产生相当于吸附剂连续向下移动．而物料连续向上移动的效果。这种设备的生产能力和分离效率比固定吸附床高，又
（）２分离参数优化选用钠型树脂作为分离用树脂，
式模拟移动床分离低聚异麦芽糖的最佳参数为：采用钠离子改型的强酸性聚苯乙烯的大孔树脂．分离条件为料液浓
度５％～６％．温６～７口分离ｐ８３柱５Ｃ．５Ｈ
因子经多年临床与实际应用表明，。双歧杆菌有许多保健功能．而作为双歧杆菌促进因子的低聚异麦芽糖自然就受到
度达￣９％以上，由于生产成本高而Ｊ０但
离，应运而生的ＳＭＢ（Ｓ顺序式模拟移动
床色谱分离）技术则有效解决了这一难题。Ｓ是一种间歇顺序操作的模拟ＳＭＢ移动床．增加了可以供分离中间组分流
各物质达到分离。色谱分离技术能够分离物化性能差别很小的化合物当混合

色谱的原理及优缺点分析r2

Volumetric concentration factor (VCF) 体积浓缩倍数
Temperature 温度
ACTIONS 主要调节因素
Membrane fouling limitation 膜的污染程度
Permeate flow 过滤流速
Mass transfert 传质性能
Viscosity 粘度
膜的分类1
• 根据材料分类
有机膜
醋酸纤维素芳香族聚酰胺聚醚砜聚偏氟乙烯等
无机膜
陶瓷膜碳膜金属膜等
膜的分类2
• 根据膜材组装形式分类
卷式膜板式膜管式膜
膜的分类3
终端过滤
• 根据过滤形式分类
错流过滤
Filter过滤
Membrane 膜
cake thickness 滤饼厚度
Filtrate flow 过滤流速
资政策鼓励否
色谱法无极少少低多少无更高低
低高高是
由上表可以看出，色谱法相比于钙盐法拥有诸多优点。其存在的最主要的缺点在于蒸汽用量高和投资费用大。针对蒸汽用量高的问题，可以通过利用MVR技术来克服。针对投资高的问题，可以通过提高收率和申请政府补贴来补偿。
不消耗蒸汽的– 机械压缩蒸发器MVR
陶瓷膜原理图
浓缩液原料罐
过滤液
进料泵循环泵
简单间歇系统
带回流间歇系统
连续过滤系统
Main parameters leading Cross-flow filtration 膜过滤系统的主要参数
PARAMETERS 参数
Linear velocity 线性速度
Trans-membrane pressure 跨膜压力

模拟移动床色谱的分离原理

12.2模拟移动床色谱的分离原理12.2.1真实移动床色谱的分离原理为了更好的理解模拟移动床的工作原理，首先介绍一下与之相关的真实移动床（tru moving bed, TMB）的分离原理。

对于传统的单柱色谱，假设是一个两组份分离体系，当脉冲进样后用适当的溶剂洗脱时就产生如图12.1.a的情况：一个物质移动慢，另一个物质移动快，当色谱柱足够长时，两者将最终分开。

这与龟兔赛跑的情形相似，两者的距离会越落越远。

这正是经典色谱分离纯化物质的原理。

真实移动床则给我们提供了另外一种分离方法。

如果龟兔赛跑的跑道是会逆向移动的。

在跑道的作用下，龟兔会向相反的方向运动。

现在讨论下述情况：当跑道不动时，设龟的速度为V1,兔的速度为V2，则V1<V2 (12.1) 当跑道逆向运动时，且运动速度V0介于龟兔运动速度V1和V2之间，即：V1<V0<V2(12.2) 当跑道移动和自身运动的共同作用下，龟的移动速度V1和兔的移动速度V2分别为：V1=V1-V0<0 (12.3)V2=V2-V0>0 (12.4)由此可见，龟将会向跑道的移动方向移动，而兔则向跑道移动相反的方向移动。

这样就好像是龟在往后走，兔在往前走，最终兔与龟分别从跑道的两头下来，如图12.1b所示：图12.1真实移动床色谱原理图[12]a. 单柱分离过程b、龟和兔在移动带上这样通过移动床模式就可以把龟兔完全分开。

可以看出，在这一分离过程中，进样可以采取连续进样方式。

从而改变了经典色谱法间断进样的这一不利制备分离的工艺要求。

上面的原理可应用于移动床色谱中，即将龟兔自身的移动看成流动相的推动作用。

跑道的反向作用可通过固定相的整体逆向于流动相方向来实现。

这种制备分离装置便称为真实移动床，其原理如图10.2所示：图12.2真实移动床示意图在图12.2中所示的真实移动床色谱中，固定相自上向下移动，淋洗液自下向上移动，同时连续地进行再循环。

药物分离纯化技术-制备色谱分离技术

反离子，为了提高交换容量，选择结合力小的反离子；
亲疏水性选择，一般分离大分子时，选择疏水性的基质，活性易保持；
30
制备色谱技术
常规柱色谱的操作
(1)装柱：干法和湿法；
(2)上样：液体上样和拌样上样，样品带尽可能窄；
(3)洗脱：始终保持洗脱剂液面高于柱床表面，可梯度洗脱；
(4)流分收集：常采用固定体积收集法，结合TLC检验；
21
(6)
网吸酰极中或非骨和
制
状附结和构分，子大筛比分表离面相积结
合：
胺性基、、强氮极氧性等基团含；氧
硫基
----
----
等极性甲基丙烯酸酯
二极乙性烯、基弱苯极聚性合而成苯；乙
烯
----
架结构决定树脂的极性：
R
制备色谱技术 Si O H+R O H
Si O R
Si OH + SOCl2
Si Cl
(2) 健合硅胶
Si Cl + RNH2
Si NHR
Si Cl + RX M g
Si R
18
制备色谱技术
(3) 氧化铝碱性氧化铝：其水提取液为pH9-10，常用于碳氢化合物的分离，从碳氢化
合物中除去含氧化合物。中性氧化铝：5%乙酸处理，水提取液为pH7.5，适用于醛、酮、醌、某些
切割谱带更加方便；
a. 自动化：自动点样仪、自动程序展开仪、薄层扫描仪、多种强制流动技术、多种联用技术如傅立叶变换红外、拉曼、质谱等。
2
制备色谱技术
常规制备薄层色谱PTLC 薄层板制备为了增大上样量，增加了吸附剂用量。固定相：硅胶、氧化铝、纤维素、C2、

模拟移动床色谱简介

图12
模拟移动床色谱分离原理示意图
第四章模拟移动床色谱应用
工业手性药物大规模拆
1.工业化应用于建造每套10万吨规模的从C8链烃混
合物中分离对二甲苯的装置；从支链和环状烃烯中分离直链烃等。 2.从玉米糖浆中分离果糖有机酸药品及同分异构化合物的提纯。但SMB的主要缺点是所得到的产品液的浓度低于进料液的浓度而在生化工业中几乎所有发酵液中的产品浓度都很低 (0.1%~10%)这给SMB技术在生化领域中的应用带来了困难，Ching和Ruthven曾经开发了可获取高浓度产品的非等温操作SMB系统， 3.从柠檬酸发酵母液中分离柠檬酸目前，国内柠檬酸行业还都是采用钙盐沉淀法精制柠檬酸，少数厂家采用吸交法精制。要实现连续的高效的低成本的低污染精制工艺，采用逆流色谱的模拟移动床技术是很有潜力的方案之一。
思考题：
关于加入一只猎兔犬的问题？
图8 移动床色谱分离原理示意图
第三章模拟移动床色谱简介
模拟移动床色谱把一个长的色谱柱分成若干小的色谱柱，各柱之间首尾相连，由进样点、两个采出点以及洗脱液输入点把所有的色谱柱分成了4组（分区）。t为给定的一个切换时间，选择好进样点、两个采出点和溶剂输入点，在经过了t时间后各点分别沿着溶剂流动的方向，向下一个柱子推移，这样循环往复就形成了固定相向相反方向的虚拟流动，从而实现了与真实移动床色谱相近的分离效果．按照上述模拟移动床色谱的工作原理，把小色谱柱组装成简易的模拟移动床色谱装置，如图6所示．简便起见，
各个分区分别完成不同的功能．分区IV主要用来吸附多余的没有采出的组分A；分区皿主要吸附组分B；分区11用来洗脱组分A；分区I主要用来洗脱没有采出的组分B．移动床色谱虽然有可连续操作和分离效果好的特点，但是在实际操作中实现固定相的流动非常困难，而引人模拟移动床思想就能够很好地解决固定相实际流动困难的问题．它可以在固定相不动的情况下，通过一定的切换序列，模拟出固定相和溶剂间相对流动的效果。

化工分离技术

膜分离技术
பைடு நூலகம்
01
定义
02
工艺原理
03
技术特点
04
应用领域
05
发展与展望
膜分离技术
种类可分为：微滤膜（MF）超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等
膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术
定义
工艺原理
在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。
糖醇食品行业
糖醇行业上, 模拟移动床分离装置可用于果糖与葡萄糖分离; 木糖与阿拉伯糖分离; 麦芽糖醇与多糖醇和山梨醇分离; 甘露醇与山梨醇分离; 甘露糖与葡萄糖分离; 低聚果糖分离; 大豆低聚糖与一糖二糖分离等。
国内模拟移动床分离技术的发展和应用
对于精细化工行业和制药行业上使用的小型化SMB,要解决减小分离体积、寻找选择合适的吸附剂、提高产品浓度和纯度的问题；
纳滤主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业等。
01
反渗透应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。
我国要自行研究生产大型SMB, 以解决石化系统长期从国外进口问题。就目前国内SMB的设备生产水平和自动化控制水平来说, 完全可以生产百万吨级的SMB, 替代进口产品。

模拟移动床色谱模型的显式差分法求解

模拟移动床色谱模型的显式差分法求解李守江;魏伯峰;丛景香;王绍艳【摘要】为了高效选择模拟移动床的操作参数,建立合适的分离体系.采用显式差分法对模拟移动床色谱模型进行了数值求解,并用2-2-2-2模式SMB分离奥美拉唑对映体实验验证了本求解方法的可靠性.用SMB模型考察了色谱柱在各区带的分布效果,显式差分求解法计算结果显示:增加II带、III带的柱子数目可以相应提高E口、R口的产品纯度;Varicol SMB工艺比传统的SMB具有更好的分离效果.【期刊名称】《辽宁科技大学学报》【年(卷),期】2017(040)005【总页数】6页(P362-367)【关键词】有限差分法;模拟移动床;Varicol工艺【作者】李守江;魏伯峰;丛景香;王绍艳【作者单位】辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051【正文语种】中文【中图分类】TQ028模拟移动床（Simulated moving bed，SMB）色谱是由色谱柱串联起来的分离系统，它结合了模拟移动床技术和色谱分离技术的优点，具有分离能力强、分离效率高、易连续化生产的特点，是食品、生物和化工领域的重要分离工具［1-5］。

模拟移动床是连续运行的分离装置，实际分离过程中不合理操作参数的影响都会在连续运行中放大并使分离效果变差，为了达到更好的分离效果，SMB系统的参数优化以及过程的调节一般都需要模型指导。

由于SMB色谱分离模型本身的复杂性，很难解析求解，常通过相应的数学算法对其数值求解。

吴献东等［6］、Zúniga等［7］通过求解真实移动床（TMB）获得模拟移动床（SMB）的数值解，危凤等［8］采用线上求解法，将色谱分离模型沿空间方向离散转换成为常微分方程组进行求解。

Chen等［9］、Jiao等［10］采用有限元法求解色谱模型。