第五章分离原理与设备
分离科学与技术第5章 色层分离法
如 Sephadex G50 的溶胀率为 500 30%。
第二节 凝胶色谱分离法
三、凝胶特性参数 4) 凝胶粒径 形状 球形，粒径大小 分离度？粒径越小，分离效 率越高。 粒径大小的表示：筛目（微米），如软凝胶 50 ~ 150
m，硬凝胶 5 ~ 50 m。
第二节 凝胶色谱分离法
第二节 凝胶色谱分离法
二、凝胶的种类及性质 • 交联葡聚糖凝胶 • 琼脂糖凝胶 • 聚丙烯酰胺凝胶 • 聚苯乙烯凝胶
第二节 凝胶色谱分离法
二、凝胶的种类及性质 • 交联葡聚糖凝胶（Sephadex） 由葡萄糖残基构成的多糖物，经蔗糖微生物发酵制成。 基本骨架：葡聚糖 交联剂：环氧氯丙烷
分类：交联度大小，8 种型号（P107，表 5-2）
凝胶渗透极限 B 相对分子质量 < B 的分子全部进入
凝胶颗粒的微孔中。
第二节 凝胶色谱分离法
三、凝胶特性参数 2) 分级范围 能为凝胶阻滞，且互相之间可以得到分离的溶质的相 对分子质量范围。
第二节 凝胶色谱分离法
三、凝胶特性参数 3) 溶胀率 干胶溶胀后所吸收的水分的百分数称为溶胀率。
溶胀平衡后质量 干胶质量 溶胀率 100% 干胶质量
有关方法称为色谱法（chromatography）。
分离植物叶子：叶绿素a、叶绿素b、叶黄素等
第一节 概述
色谱创始人：茨维特 “一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用” 茨维特这一方法在其后 30 年内没有引重视。 1931 年，著名有机化学家库恩（Kuhn）用这一方法 把从卵黄素中得到的叶黄素又成功分成黄体素和玉米黄
能溶于水及亲脂溶剂，用于分离不溶于水的物质。
第二节 凝胶色谱分离法
二、凝胶的种类及性质 • 琼脂糖凝胶（Sepharose） 依靠糖链之间的次级键（氢键）来维持网状结构，网 孔疏密由琼脂糖浓度决定。 化学稳定性较葡聚糖低，无干胶，在溶胀态下保存。 无带电基团，对蛋白质非特异性吸附小，主要用于分 离核酸类、多糖类及蛋白质等。
离心机
5.1.3 沉降离心机液体动力学基本方程
及沉降分离过程
5.1.3.1 基本方程 离心力场中流体流动的特性与规律可用一般 流体力学的原理和方程求解。不同之处在于 必须引入离心力场的特性。联系到离心机转 鼓内流体流动的特点，采用随动圆柱坐标系 （ r 、φ 、 Ｚ）来表示各参变数间的关系。
Exit
r Z
Exit
同时该元素的质量变化为： 1 rdrd dZ
二者应相等，将等式除以 rdrd dZ 后得到连 续性方程式如下
1 1u1r 1u r 1uZ 0 t r r r Z
t
对于不可压缩流体以及无限小的微体元素， 可以认为是一常数，因此上式可写成：
（1）连续方程 连续方程式是根据质量守恒的一般原理推导 出来的，它说明一个系统内的质量不随时间 而改变，或系统内质量如有改变，其值必然 等于流进和流出该系统的质量之差。现取离 心机的内部流场中圆柱坐标系中三对相邻坐 标面所接触的液体体积一微元作为研究系统。 如图5-6所示。该元素的体积为 dV rdrd dZ 流经该元素的液体的流进和流出的液体质量 之差为： 1u1r 1u r 1uZ drd dZ
Exit
（4）哥氏力
当研究回转运动的特性时，除了离心力，必 须注意到可能出现的哥氏力。哥氏加速度是 哥氏力的来源，哥氏加速度是出于质点不仅 作圆周运动，而且也作径向运动或周向运动 所产生的。 由理论力学可知，当牵连运动为匀角速度定 轴运动时，哥氏力加速度的大小为
ak 2u
式中 u为质点相对于转鼓的径向速度或周向 速度。
以下两种情况 ①液体相对于转鼓无周向滞后现象：
Exit
设若转鼓进料口处有加速装置，可以认为液 体角速度与转鼓相同，无滞后现象，则 而可 由基本方程加边界条件得到
第五章 核酸药物的分离ppt课件
第五章 核酸药物的分离
5.2核酸药物分离
分离核酸的原则 1 保持核酸分子一级结构的完整性
2. 防止核酸的生物降解
2
分离提取核酸的主要步骤
细胞的破碎 核蛋白的解聚、变性蛋白的去除 核酸的沉淀 核酸的浓度测定 核酸的保存
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
5.2.1盐析法及沉淀法 特点：应用广，设备简单，沉淀易于过滤 原理： 1破坏了核酸和蛋白质分子间的氢键和盐键， 从而分开 2利用试剂选择性的沉淀蛋白质分子，和浓缩 核酸，从而分离
《化工原理》教案
《化工原理》教案第一章：绪论1.1 课程介绍解释化工原理的概念和重要性概述课程的目标和内容1.2 化工过程的基本类型介绍化工过程的四个基本类型：单元操作、单元过程、化学反应和物理变化解释每种类型的特点和应用1.3 化工工艺流程图介绍化工工艺流程图的符号和表示方法分析一个简单的化工工艺流程图1.4 化工生产中的安全和环保强调化工生产中的安全措施和注意事项讨论环保在化工生产中的重要性第二章：流体力学基础2.1 流体的性质介绍流体的定义和分类解释流体的密度、粘度和表面张力等基本性质2.2 流体力学方程介绍流体力学的基本方程，如质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程解释这些方程在化工中的应用2.3 流体的流动讨论流体的层流和湍流流动分析流速、流量和流阻等概念2.4 泵与风机的原理及应用介绍泵和风机的分类和工作原理讨论泵和风机在化工生产中的应用和选择第三章：热力学基础3.1 热力学基本概念介绍热力学的定义和基本术语，如系统、状态、过程和能量解释热力学第一定律和第二定律3.2 热力学方程介绍热力学方程，如状态方程、焓方程和熵方程分析这些方程在化工中的应用3.3 相平衡讨论相平衡的基本原理和相图解释单组分系统和多组分系统的相平衡条件3.4 热传递介绍热传递的类型和方式，如导热、对流和辐射分析热传递的数学表达式和计算方法第四章：化学平衡与反应工程4.1 化学平衡的基本概念介绍化学平衡的定义和基本原理解释化学平衡常数和勒夏特列原理4.2 化学平衡的计算介绍化学平衡的计算方法和步骤分析化学平衡计算中的限制条件和优化问题4.3 反应动力学介绍反应动力学的定义和基本方程解释零级反应、一级反应和二级反应的特点和计算方法4.4 反应器设计介绍反应器的类型和设计原则分析反应器的操作条件、效率和优化问题第五章：分离工程5.1 分离方法概述介绍分离工程的概念和重要性概述常见的分离方法，如过滤、离心、吸附和蒸馏5.2 过滤原理与设备介绍过滤原理和过滤介质的选择分析过滤设备的设计和操作条件5.3 离心分离原理与设备解释离心力产生的原理和离心分离的适用范围讨论离心分离设备的设计和操作条件5.4 蒸馏原理与设备介绍蒸馏原理和蒸馏塔的设计分析蒸馏操作的条件和蒸馏效率的优化第六章：膜分离技术6.1 膜分离原理介绍膜分离技术的定义和基本原理解释膜的筛选作用和选择性分离机制6.2 膜材料的类型及选择讨论膜材料的种类，如聚合物膜、陶瓷膜和生物膜分析膜材料的选择依据和应用领域6.3 膜分离过程及设备介绍常见的膜分离过程，如微滤、超滤、纳滤和反渗透分析膜分离设备的设计和操作条件6.4 膜污染与清洗讨论膜污染的类型和影响因素介绍膜清洗的方法和技术第七章：吸附工程7.1 吸附原理介绍吸附的概念和吸附等温线解释吸附剂的选择和吸附过程的类型7.2 吸附平衡与动力学分析吸附平衡的数学表达式和影响因素讨论吸附动力学的基本方程和特点7.3 吸附塔的设计与操作介绍吸附塔的类型和设计原则分析吸附塔的操作条件、效率和优化7.4 吸附应用实例探讨吸附技术在化工、环境保护等领域的应用实例第八章：离子交换与电解8.1 离子交换原理介绍离子交换的定义和基本原理解释离子交换树脂的选择和离子交换过程的类型8.2 离子交换设备及操作介绍离子交换设备的类型和操作条件分析离子交换效率和优化问题8.3 电解原理与设备解释电解的概念和电解池的类型讨论电解设备的设计和操作条件8.4 电解应用实例探讨电解技术在化工、能源等领域的应用实例第九章：热泵与制冷工程9.1 热泵原理与分类介绍热泵的概念和分类，如空气源热泵、水源热泵和地源热泵解释热泵的工作原理和性能评价指标9.2 热泵系统的设计与运行介绍热泵系统的设计方法和运行条件分析热泵系统的能效比和优化问题9.3 制冷原理与设备解释制冷的概念和制冷循环的类型讨论制冷设备的设计和操作条件9.4 制冷应用实例探讨制冷技术在空调、食品保鲜等领域的应用实例第十章：化工过程控制与优化10.1 过程控制的基本概念介绍过程控制的目标和基本原理解释控制器、传感器和执行机构等基本组成部分10.2 常用过程控制策略讨论常用的过程控制策略，如比例-积分-微分控制（PID控制）和模糊控制分析这些策略在化工过程中的应用10.3 过程优化方法介绍过程优化的基本方法和算法，如线性规划、非线性规划和小肠曲线法解释这些方法在化工过程中的应用和效果10.4 过程控制与优化的案例分析探讨实际化工过程中过程控制与优化的案例，分析其效果和经济效益第十一章：化工过程强化的途径11.1 过程强化的意义强调过程强化在提高化工生产效率和降低成本中的重要性讨论过程强化的目标和方法11.2 反应工程强化技术介绍反应工程中常用的强化技术，如微反应器、固定床反应器和流动床反应器分析这些技术在提高反应速率和选择性方面的应用11.3 分离工程强化技术讨论分离工程中常用的强化技术，如膜分离、吸附和离子交换分析这些技术在提高分离效率和降低能耗方面的应用11.4 能量工程强化技术介绍能量工程中常用的强化技术，如热泵、热交换器和制冷循环分析这些技术在提高能源利用效率和降低运行成本方面的应用第十二章：化工过程中的节能与减排12.1 节能的意义与途径强调节能对于化工生产的重要性讨论节能的途径和方法，如过程优化、设备改进和能源管理12.2 减排的意义与途径强调减排对于环境保护的重要性讨论减排的途径和方法，如废物利用、污染物控制和清洁生产12.3 节能减排技术的应用介绍节能减排技术在化工生产中的应用实例分析这些技术的经济效益和环境效益12.4 节能减排的政策与法规讨论国家和地方关于节能减排的政策和法规分析遵守这些政策和法规的重要性及应对措施第十三章：化工过程中的危险与防护13.1 危险源识别与风险评价介绍危险源识别和风险评价的方法和步骤分析化工过程中可能遇到的危险和风险13.2 安全技术与措施介绍化工过程中常用的安全技术和措施，如泄压装置、防火防爆设施和紧急停车系统分析这些技术和措施在防止事故发生和减轻事故损失方面的作用13.3 职业健康与防护强调职业健康在化工生产中的重要性讨论化工过程中职业病的类型和防护方法13.4 应急预案与救援介绍应急预案的编制和实施分析化工事故应急救援的方法和措施第十四章：化工企业的管理与组织14.1 企业管理的基本原理介绍企业管理的基本原理和方法，如目标管理、绩效评价和组织结构设计分析这些原理在化工企业中的应用和效果14.2 企业战略与规划强调企业战略和规划在化工企业发展中的重要性讨论企业战略的类型和制定方法14.3 企业技术创新与管理介绍企业技术创新的途径和方法分析企业技术创新在提高竞争优势和适应市场需求方面的作用14.4 企业文化建设与员工培训强调企业文化建设在提高员工凝聚力和促进企业发展中的重要性讨论员工培训的方法和内容第十五章：化工行业的现状与展望15.1 化工行业的现状分析全球化工行业的总体状况和发展趋势讨论我国化工行业的发展现状和存在问题15.2 化工行业的挑战与机遇强调化工行业面临的挑战和机遇分析应对这些挑战和机遇的方法和策略15.3 化工行业的发展方向介绍化工行业未来发展的趋势和方向分析低碳经济、绿色化学和可持续发展在化工行业发展中的重要性15.4 化工行业的技术创新与人才培养强调技术创新和人才培养在推动化工行业发展中的重要性讨论技术创新和人才培养的途径和方法重点和难点解析重点：1. 化工过程的基本类型和特点2. 流体力学、热力学和化学平衡的基础知识3. 常见单元操作和单元过程的原理和应用4. 泵与风机、膜分离技术、吸附工程、离子交换与电解、热泵与制冷工程的基本原理和设备设计5. 过程控制与优化的基本概念和方法6. 化工过程强化的途径、节能与减排的措施和技术7. 化工过程中的危险与防护、管理与组织、行业的现状与展望难点：1. 流体力学方程在复杂情况下的应用2. 热力学第二定律和熵的概念理解3. 化学平衡的计算和反应工程的优化4. 分离工程中膜污染和清洗的技术5. 吸附工程中吸附等温线和动力学的分析6. 离子交换与电解设备的设计和操作7. 过程控制中的PID控制和优化算法8. 化工过程强化、节能减排技术的实际应用和效果评估9. 化工企业管理和组织结构的优化10. 化工行业面临的挑战和机遇，以及低碳经济和可持续发展的实践这些重点和难点涵盖了教案《化工原理》的主要内容，学生在学习和理解这些知识点时，需要充分的实践和老师的指导。
第五章-离心技术
离心技术离心技术离心是利用旋转运动的离心力以z离心是利用旋转运动的离心力，以及物质的沉降系数或浮力密度的差别进行分离、浓缩和提纯的项操作技进行分离、浓缩和提纯的一项操作技术。
主要内容z离心的基本原理z离心设备的分类z离心机的选择z 离心技术应用实例一、离心的基本原理z 利用转子高速旋转时所产生的强大离心力，加快颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数的或浮力密度差的物质分离开。
离心力）当离心机转子以一定的角速度z 离心力（F ）：当离心机转子以一定的角速度ω（弧度/秒）旋转，颗粒的旋转半径为r （厘米）时，颗粒所受的向外的力即离心力力即离心力。
2==F ma m rωω:旋转角速度ω: 旋转角速度r：旋转体离旋转轴的距离()2/sec n rad πω=60相对离心力（RCF）：又称分离因数，是衡量离心程度的相对离心力参数，是指在离心力场中，作用于颗粒的离心力相当于地球引力的倍数，单位是重力加速度g （980cm/秒2）。
RCF=ω2r/980=4π2n 2r/3600*980= 1.119*10-5n 2r222524 1.11910980r n r RCF n r ωπ−===×3600980×低速离心时常以每分钟的转数rpm （即n ）来作为离心力单n：转子每分钟的转数（rpm）位；而高速离心则以g 表示。
Dole&Cotzias制作了转子速度和半径相对应的离心力列线图半径相对离心力转数Sedimentation coefficient (S)沉降系数Sedimentation coefficient (S)z 离心沉降和重力沉降只是对沉降的作用力不同，离心沉降的速度v 2v S r ω=z其中S 即为沉降系数。
z S 表示单位离心场中粒子的移动速度。
2303S −沉降速度212221log log 2.303()r r v r t t ωω===−单位离心力zr 1:离心前粒子距离转轴的距离z r :离心后粒子距离转轴的距离2在实际应用时常在1010-13秒左右，故把S在实际应用时常在Svedberg单位，单位，秒称为一个Svedberg沉降系数10沉降系数-1310秒称为一个。
现代分离方法与技术第五章课后答案
现代分离方法与技术第五章课后答案
1、分子蒸馏技术？
答：分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离技术，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。
2、它的原理？
答：当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同，因此，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，若能恰当地设置一块冷凝板，则轻分子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。
这样，达到物质分离的目的。
3、需要如何的条件。
答：残余气体的分压必须很低，使残余气体的平均自由程长度是蒸馏器和冷凝器表面之间距离的倍数。
在饱和压力下，蒸汽分子的平均自由程长度必须与蒸发器和冷凝器表面之间距离具有相同的数量级。
4、有何应用？
答：食品工业、单甘酯的生产、鱼油的精制、羊毛脂的提取。
5、在分离中的应用。
答：色谱分离，MIPS最广泛的应用之一是利用其特异的识别功能去分离混合物，近年来，引人瞩目的立体、特殊识别位选择性分离已经完成。
其适用的印迹分子范围广，无论是小分子（如氨基酸、
药品和碳氢化合物等）还是大分子（如蛋白质等）已被应用于各种印迹技术中。
生物分离工程-第五章-萃取技术PPT课件
mCl
[R Cl - ] [Cl - ]
则
mAKeC mlCl1[H K 2][K H 1 K ]2 21
43
-化学萃取平衡之分配平衡（2）
二（2－乙基己基）磷酸萃取氨基酸为例，其所对应的离 子交换反应
A2(H2RA ) R(3H H R )
KeH[A[AR]([(HH3R]R[2)H])]
氨基酸的表观分配系数为
6
生物产品萃取根据分子量大小划分
小分子类 化合物相对分子量约小于1000，如氨基酸、 抗生素、维生素、有机酸等，采用有机溶 剂萃取
大分子类 相对分子量大于1000，如酶，抗体，蛋白 质等，有机溶剂不适用，可选用反胶团萃 取、双水相萃取等
7
工业上生产青霉素
大多采用醋酸丁酯为萃取剂，pH=1.8～2.2， 相比VO/VW=1/2～1/2.5，温度5℃，反萃取过 程采用碳酸氢钾或碳酸钾水溶液为反萃取剂。
A
A+
A+
AA+
A AClA
有机相
R+Cl-
RR++CA-l-
R+Cl-
R+Cl-
R+Cl-
42
化学萃取平衡之分配平衡
季胺盐萃取氨基酸为例，其所对应的离子交换反应
R C lA R A -C l
[RA-][Cl- ] KeCl [RCl- ][A- ]
氨基酸和氯离子对应的表观分配系数分别为
[R A- ] mA cA
51
2、双水相形成
当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作 用时，即一种分子周围将聚集同种分子而 排斥异种分子，则在达到平衡时，就形成 分别富含不同聚合物的两相 。
第五章_离心分离
5.5 螺旋卸料沉降离心机
沉降计算：
5.6 管式离心机
操作： 操作： 应用： 、 液分离 连续式)，B、低固体含量 液分离(连续式 应用：A、液-液分离 连续式 、 (<1%)的固 液分离(间歇式 的固-液分离 间歇式)。 的固 液分离 间歇式 主要技术指标： 主要技术指标 ： A、离心管直径40-150mm，长 径比4-8；B、离心强度8000—15000g；C、 处理能力100-400 L/h；D、适应的颗粒直径 适应的颗粒直径 0.01-100µm，固液密度差大于 µ ， 固液密度差大于0.01g/cm3 ，固 体含量小于1% 体含量小于 优点： 优点：A、结构简单，价廉，B、分离效果好， 、分离效果好， 分离因子高8000—15000g 分离因子高 缺点： 缺点 ：A、处理能力有限; B、低固体含量的悬 浮液(<1%)
5.2 离心分离原理
离心力： 离心力： Stock’s Force(粘滞吃力 ： 粘滞吃力)： 粘滞吃力 离心沉降速度： 离心沉降速度：
分离因子定义Fr： 分离因子定义 ：离心力/重力加速度(g)的比值
Hale Waihona Puke 意义：衡量离心设备的离心程度的重要技术参数，用于离心 衡量离心设备的离心程度的重要技术参数， 衡量离心设备的离心程度的重要技术参数 机的分类
Questions
1
2 3 4 5
过滤技术难处理的发酵液如何处理 液液分离，并含少量固体颗粒 细胞器的分离 大分子物质分子量的测定 DNA半保留复制
1、何谓沉降 、
思考题
2、沉降与离心的异同 、 3、沉降与离心的速度方程 、 4、如何选择离心设备 、 5、常用的离心沉降设备有哪些 、 6、常用的离心过滤设备有哪些 、
第五章萃取分离技术
酶的固定化
6、反胶束萃取技术研究新进展
¾
酶通过一定方法固定在反胶束中,酶系统可以反复使用,而且反胶 束对酶形成保护作用,使其与有机溶剂分隔而保持活性。 目前反胶束酶系统的应用主要有以下几方面: 油脂的水解和合成 脂酶仅能催化油水界面上的脂肪分子,对纯样脂肪体系无能为 力,利用反胶束就可以解决这个问题,反胶束中的脂酶可催化脂 肪的合成或分解。 肽和氨基酸的合成 反胶束酶催化合成肽的优点是能够溶解非极性和极性的底物 有害物质的降解 Crecchio等将这种酶成功固定于反胶束中,用于水中的芳香族 化合物的解毒,反应产物是水不溶性的,易于分离。
③疏水性相互作用 aa的疏水性各不相同 , 研究表明 , aa或肽的 m随 aa疏水性的增大而增大 。 蛋白质的疏水性影响其在反胶团中的溶解形式 , 因而影响其分配系数 . 疏水性较大的 pro可能以 “半岛 式 ”形式溶解。
¾ B. 在各pro的pI处(排除了静电相互作用的影响)，反胶团萃
取实验研究表明: 随着M增大 , pro的分配系数 (m, 溶解率 )下 降。表明随M增大 , 空间排阻作用增大 , pro的溶解率降低 . 所以可以根据pro间M的差别选择性对 pro进行萃取分离
W0 - 有 机 相 中 水 与 S 的 摩 尔 比 ， 又 称 为 含 水 率 (water content) ； M-水的相对分子质量； asurf- 界面处一个 S的面积； N-阿弗加德罗常数。
2、反胶束萃取蛋白质的基本原理
内水的性质： 当 W0较低 (如 S = AOT, W0 = 6~8)时 , 微水相的水分子受 S亲水基团的强烈束缚 , 表观粘度上升 50倍 , 疏水性也极高。随 W0的增大 , 这些现象逐渐减弱 , 当 W0>16时 , 微水相的水与正 常的水接近 , 反胶团内可形成双电层。但即使当 W0值很大 , 水 池内水的理化性质也不能与正常的水完全相同 , 特别是在接近 S亲水头的区域内。 改变水相条件 (如 pH值、离 子种类或离子强度 ) ,又可使蛋 白质从有机相中返回到水相中， 实现反萃取过程。
现代分离方法与技术第三版答案第五章答案
现代分离方法与技术第三版答案第五章答案第五章分离方法与技术
1.现代分离技术包括哪些？
A.离心分离、膜分离、层析分离、溶剂萃取、电泳分离、细胞分离、
凝胶电泳、组蛋白分离，表面增强拉曼散射等。
2.什么是吸附分离？
A.吸附分离是一种利用介质对待分离物质表面的吸附作用实现分离的
方法，主要有离子交换、活性炭吸附、动态混凝土吸附、多孔介质吸附、
吸附液晶体等。
3.层析分离的基本原理是什么？
A.层析分离是一种基于物质的性质（如电荷、大小、密度、极性等）
在特殊介质中的分离机理，通常是利用物质在介质中的不同移动速度实现
分离的。
4.溶剂萃取的优势是什么？
A.溶剂萃取是一种利用溶剂间的不相溶和亲和力，将待分离物质从一
个介质中迁移到另一个介质中实现分离的方法。
溶剂萃取的优势在于多数
化合物的组分都能在指定的溶剂中受到萃取，萃取过程快速，分离效率高，可操作性强，可实现完全分离等。
5.电泳分离的原理是什么？
A.电泳分离是利用电场引起电荷对等物质在液相介质中的有规律迁移
实现分离的方法，也可称之为电动力层析。
它是利用物质在电场作用下的
有规律的移动，对具有不同电荷或分子量的物质经电泳的不同移动速度实现分离的。
生物分离工程-第5章-萃取技术
单级萃取
假定：两相中的分配很快达到平衡； 两相完全不互溶，完全分离。
X S VS CS VS 1 ★ 萃取因素： E 萃取液溶质总量 ＝ ＝K K 萃余液溶质总量 XF VF CF VF m
单级萃取
单级萃取：只包括一个混合器和一个分离器
分离因素（β）
分离因素表示有效成分A与杂质B的分离程度。
KA KB
β=1 KA = KB 分离效果不好；
β>1 KA > KB 分离效果好；
β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。
弱电解质在有机溶剂-水相的分配平衡
分配系数中CO和CW 必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。对 于弱电解质，在水中发生解离，则只有两相中的单分子化合物的浓度才 符合分配定律。 例如青霉素在水中部分离解成负离子（青COO－），而在有机溶剂相 中则仅以游离酸（青COOH）的形式存在，则只有两相中的游离酸分子 才符合分配定律。
多级逆流萃取
在多级逆流萃取中，在第一级中连续加入料液，并 逐渐向下一级移动，而在最后一级中连续加入萃取 剂，并逐渐向前一级移动。
料液移动的方向和萃取剂移动的方向相反，故称为 逆流萃取。 在逆流萃取中，只在最后一级中加入萃取剂，故和 错流萃取相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液 平均浓度较高。
有机溶剂萃取的影响因素
pH的影响
pH对表观分配系数的影响（pH-K）
pH低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质分 配在水相。 对弱酸随pH↓，K↑, 当pH << pK时，K→K0
由萃取机理和K～pH的关系式可得出如下结论
酸性物质 萃取 反萃取 pH<pK pH>pK 碱性物质 pH>pK pH<pK
化工原理第五章-颗粒-流体非均相物系分离
过滤
过滤是将悬浮液中固、液两相有效 地加以分离的常用方法，藉过滤操 作可以获得清洁的液体或获得作为 产品的固体颗粒。
过滤操作的原理
利用重力或压差使悬浮液通过某 种多孔性过滤介质，使悬浮液中 的固体颗粒被截留，液体则穿过 介质流出，从而实现固-液分离。
滤饼洗涤
滤饼脱水
滤浆加入
洗水
浓洗液
真空分配器
未稀释的 母液
空气吹入
滤布 干燥
滤饼脱水
滤饼卸下
滤布洗净
结构与原理：沿园周分布排列的若干个扇形过滤盘，各通过径 向管道与中心分配头的转动盘相连。扇形过滤盘的多孔底板上 敷设滤布作为过滤介质。各扇形盘回转到不同的圆周位置时， 借助于分配头依次进行真空抽滤、洗涤、脱水、翻盘(吹气)卸 渣和滤布清洗等全部操作。
过滤
WYB系列卧式叶片过滤机 SYB系列水平叶片过滤机
过滤
转筒真空过滤机
II 1 2 4
3
6
III
7
5
a.转动盘
b.固定盘
I
1－转筒； 2－滤饼； 3－割刀； 4－分配头 5－吸走滤液的真空凹槽； 6－吸走洗水的真空凹槽； 7－通入压缩空气的凹槽； I－过滤区； II－洗涤脱水区； III－卸渣区
第五章 颗粒-流体非均相物系分离
概述
在化工生产中，常常需要使固体与流体两相分离。如晶体 与母液分离；气相中分离催化剂微粒分离等。
由于液体与气体对颗粒物料分散特性差别很大，故常将颗 粒-流体系统以划分为液-固和气-固体系。不过从两相流体 力学原理的角度而言都是共通的。
颗粒分散在液体中称悬浮液，分散在气体中称含尘气。小 于1m的颗粒称为“胶质”(Colloid)，分散在液体中称 “溶胶”(Sol)，分散在气体中则称“气溶胶”(Aerosol)。
第五章 膜分离
纳米膜过滤是介于反渗透与超滤之间的液相膜处理新技术。
其特点为：（1）能截留小分子的有机物并可同时透析除盐，集浓缩透析为一体；（2）操作压力远比反渗透低，具有节约动力的优点。
纳滤膜的性质与特点大多数的纳滤膜是由多层聚合物薄膜组成。
活性层通常带荷负电化学基团。
一般认为纳滤膜是多孔性的，其平均孔径为2nm。
作为一般规律，通常分子量截留范围为100一200道尔顿，纳滤膜具有良好的热稳定性，pH稳定性和有机溶剂的稳定性。
纳米过滤的分离机理纳滤膜不仅具有依靠筛分作用进行分离，也显示有建立在离子电荷密度基础上的选择性，因为膜的离子选择性，对于含有不同自由离子的溶液，透过膜的离子分布是不相同的(透过率随离子浓度的变化而变化)，这就是Donnan效应。
Donnan平衡模型对于荷电膜脱盐，多用Donnan平衡模型来解释。
当系统达到平衡时，膜相、水相、溶液相的离子的化学电位应该达到平衡态。
虽然，利用Donna 平衡理论来说明荷电膜的脱盐机理有所依据，而对于在压力下透过膜的机理，还不能从膜、进料及传质过程等多方面来定量描述。
第二节膜材料及其特性膜材料◆纤维素衍生物醋酸纤维素（CA）：由纤维素和醋酸反应制得。
是反渗透膜、微滤和超滤的膜材料。
优点：价格便宜，膜的分离和透过性能良好；缺点：pH使用范围窄（pH=4~8），容易被微生物分解以及在高压操作下时间长了容易产生压密，引起透量下降。
硝酸纤维素（CN）：由纤维素和硝酸反应制得。
价格便宜，广泛用作透析膜和微滤膜材料。
为了增加膜的强度，一般与醋酸纤维素混合使用。
再生纤维素：纤维素溶于某些溶剂如铜氨溶液并在溶解过程中发生降解，在成膜过程中又回复到纤维素的结构，称为再生纤维素。
广泛用于人工肾透析膜材料和微滤、超滤膜材料。
◆聚砜类是一类具有高机械强度的工程塑料。
是目前最重要、生产量最大的高分子聚合膜。
用途：超滤和微滤的膜材料，多种商品复合膜的支撑层膜材料。
优点：耐酸、耐碱缺点：耐有机溶剂的性能差。
生物分离工程 第五章 萃取
多级逆流萃取
L1, y0 1 H, x1
y1 2 x2
y2
yn-2 n-1
yn-1 n xn
yn, L
x3
xn-1
xn+1, H
确定要达到一定的回收率所需萃取的级数
E=kL/H （E萃取因子，k分配系数） 1- φn= (En+1-E)/ (En+1-1) 1- φn=n/(n+1) (φ萃余分数）(E=1时，据罗比塔极限法得之）
and Solid phase extraction.利用在两个互不相溶的液相中各种组分
（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的 （萃取剂、萃 取液、萃余液）
The extraction classifications萃取的分类：
By physical conditions of extract solvents and materials: L-L extraction, L-S extraction and SFE根据萃取剂和原料的物理状态分：液液萃取（有机溶剂萃取、 双水相萃取、液膜萃取和反胶束萃取等），液固萃取，超临界流体萃取等
表面活性剂：稳定油水分界面的重要组成，相当于生物膜类脂双
分子层的亲水端，含量在1%-5%
流动载体：相当于生物膜的蛋白质载体 膜增强剂：
液膜分类（p87-88） 乳状液膜：（W/O)/W型和(O/W)/O型，在生物分离中主要是（W/O)/W
型
支撑液膜： 流动液膜： 液膜萃取机理 单纯迁移：又称物理渗透
By extraction flowsheet: single stage extraction and multistage extraction.根
分离工程各章知识点总结
分离工程各章知识点总结分离工程是指对混合物中不同组分进行分离和提纯的工艺过程。
在化工生产中，分离工程是非常重要的一部分，它涉及到原料的提取、产品的纯化、废物的处理等诸多方面。
分离工程的核心是通过不同的分离方法，将混合物中的各种组分分离出来，以获得纯度较高的单一物质。
分离工程主要包括以下几个方面：1、分离原理：分离工程的基础是分离原理，它包括各种分离方法的基本原理，如溶剂抽提、蒸馏、结晶、萃取、吸附、色谱等。
2、分离设备：分离工程中常用的设备包括离心机、蒸馏塔、萃取塔、结晶器、过滤器、冷凝器等。
3、分离过程：分离过程包括前处理、分离操作、后处理等环节，其中前处理包括混合物的预处理和预分离，分离操作包括各种分离方法的应用，后处理包括得到的产品的进一步提纯和废物的处理。
在分离工程中，要充分考虑原料的性质、产品的要求、成本的限制等因素，综合考虑各种因素，选择合适的分离方法和设备，设计出合理的分离工艺流程。
第二章：溶剂抽提溶剂抽提是一种常用的分离方法，它适用于多种情况下，如萃取有机物质、提取植物精华、分离金属离子等。
溶剂抽提的基本原理是通过合适的溶剂，溶解目标组分，并将其与底物分离。
在实际操作中，通常是将混合物和溶剂加热混合，再通过过滤或离心等操作将底物和溶液分离开来，接着通过蒸馏等方法将溶剂去除，得到目标组分。
溶剂抽提的优点包括操作简单、效率高、选择的溶剂可以回收利用等。
但也有其缺点，如溶剂的选择和回收比较麻烦，产生的有机废物处理也相对复杂。
第三章：蒸馏蒸馏是一种基本的分离方法，适用于分离挥发性组分的情况。
它的基本原理是利用不同组分的沸点差异，通过加热混合物，使其中某些组分蒸发，再通过冷凝，将蒸气凝结收集下来，从而实现不同组分的分离。
蒸馏可以分为简单蒸馏、分馏、连续蒸馏等多种类型，根据实际需要选择合适的蒸馏方法。
蒸馏的优点包括分离效果好、操作相对简单、适用范围广等。
但它也有缺点，如耗能大、设备成本高、不适用于非挥发性组分的分离等。
制药分离工程 第五章 晶析分离技术(67张)
第五章 晶析分离技术
第二节 结晶分离操作模式
六、重结晶
3.重结晶关键溶剂选择的原则 ——溶质在该溶剂中随温度的升高而迅速增大，冷却时容易 析出大量结晶
——溶质易溶于某溶剂而难溶于另一溶剂
——将首次收获的晶体溶解于少量热溶剂中再冷却结晶是简 便常用方法
可使用多次重结晶操作使纯度达到较高的要求标准
第五章 晶析分离技术
3.纯度
——越高越好
第五章 晶析分离技术
第三节 晶体质量评价及其影响因素
二、晶体结构的有关概念 1.晶体
——微观内部结构质点呈三维有序规则排列的固体
第五章 晶析分离技术
第三节 晶体质量评价及其影响因素
二、晶体结构的有关概念 2.结晶多面体
——晶体生长成具有规则的多面体外形称结晶多面体，每个 面成晶面
第五章 ——在一定的条件下，物质从蒸汽、溶液、 熔液中变成化学成分均一固体颗粒的过程和 现象 二、结晶的主要作用 ——对物质的分离和纯化
第五章 晶析分离技术
第一节 结析分离的技术原理
三、结晶的形态 ——微观粒子规则排列型结晶 ——微观粒子不规则排列型无定型
第五章 晶析分离技术
第三节 晶体质量评价及其影响因素
三、晶体的粒度分布 1.定义
——SCD,crystal size distrubition ——晶体的尺寸与对应数量的关系称粒度分布
粒度分布曲线
第五章 晶析分离技术
第三节 晶体质量评价及其影响因素
三、晶体的粒度分布 2.粒度分布的测定
(1)筛分法 ——筛下/筛下累积质量与筛孔大小的关系曲线
第五章 晶析分离技术
第一节 结析分离的技术原理
九、结晶过程中的成核 3.影响二次成核的因素
第五章离心机
第五章离心机5.1 概述用来转鼓旋转产生的离心力，来实现悬浮液、乳浊液及其他无聊的分离或浓缩的机器。
它具有结构紧凑、体积小、分离效率高、生产能力大及附属设备少等优点。
5.1.1离心分离过程1.离心过滤用来分离固体含量较多且颗粒较大的悬浊液。
转鼓由拦液板、鼓壁、和鼓底组成。
金属丝网作底、滤布覆盖在上面。
离心力远大于重力，所以主要是离心过滤。
2.离心沉降过程用于分离固体含量较少且粒度较细的悬浮液。
转鼓鼓壁上没有小孔，不设过滤介质。
当转鼓旋转时，悬浮液在离心力的作用下，固体颗粒因为密度大于液体密度而向鼓壁沉降，形成沉渣，而留在内层的澄清液体则经过转鼓上溢流口排出。
3.离心分离过程用于分离两种密度不同的液体所形成的乳浊液或含有极微量的固体颗粒的悬浮液。
在离心力的作用下，液体按照密度不同分为内外两层，密度大的在外企曾，密度小的在内层，通过一定的装置将它们分别引出；固相则沉于鼓壁上，间歇排出。
用于这种分离过程的离心机叫分离机，其转鼓也是没有孔的。
5.1.2分离因数物质在转鼓中作圆周运动，一定受到离心力的作用，离心力的大小与转股的直径、物料的密度、转速等有关系，可以表示为：离心机分离的效果如何取决于分离因数，分离因数经常用离心力与重力的比值来表示分离因数反映了离心机离心能力 的大小，数值越大，分离效果越好；对于固体颗粒小、液体粘度大和难分离的悬浮液用分离因数较大的离心机。
一般分离因数的数值在300～106之间，所以重力的因素在来考虑离心分离时，可以忽略不计。
但是，分离因数不可能无限制的增大，还要考虑结构和操作的方便。
5.1.3 离心机的型号分类及型号编制1.分类按分离过程分：过滤式离心机，如三足式离心机、上悬式离心机、卧式刮刀卸料式离心机； 沉降式离心机，如三足式沉降离心机、刮刀卸料沉降离心机和螺旋卸料式离心机； 分离机，如管式分离机、多室式离心机按照分离因数分类：常速分离机 ，分离因数小于3500，适用于含固体颗粒较大或颗粒中等及纤维状固体的悬浮液；高速离心机，分离因数在3500～50000。
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添加方法：一是先形成助滤层，再过滤；二是先于混 悬液混合同时过滤。注意如需要的产品是滤饼，则不 许加入助滤剂。
4.过滤设备
分类 1. 操作方法：间歇式和连续式 2. 过滤介质：粒状介质过滤器、多孔介质过滤器、滤
布介质过滤器和膜滤器等。 3. 推动力：重力过滤、加压过滤和真空过滤。 选择设备，考虑因素 1. 溶液性质 2. 固体悬浮物性质 3. 产品的类型及价格
④ 石棉：孔隙率10%，可耐温至150℃，化学稳定性优 良，对细菌及热原的除去性能较高，主要用于无菌饮 料、注射液的过滤。缺点是滤材碎屑易混入药液。
⑤ 多孔塑料：聚氯乙烯、聚丙烯等。
⑥ 多孔玻璃：多孔玻璃是烧结而成，对碱不稳定。可耐 高温（230-250℃）。
⑦ 多孔陶瓷：多用于精滤，过滤原理是筛分效应和静电 吸附。
原理：利用气体与固体在性质上的差异。
分离类型：干法、湿法和电净制
一、干法
重力沉降：利用重力作用使悬浮的微粒沉降，适用于 大颗粒分离的初步净化，40µm以上的颗粒。
惯性分离：利用气流中固体颗粒的惯性进行分离， 15µm以上的颗粒.
离心沉降：利用离心力作用，称为旋风分离器。通常 对5～10µm以上的粒子，适用于中等粒子净化要求。
1. CLT型 2. CLT/A 3. CLP 4. 扩散式旋风分离器
CLT型
CLP型
扩散式旋风分离器
作业：
1.筛分与混合的定义，混合机理与常用设备 类型，并举例说明。
2.过滤、萃取与离心的定义及常用设备，举 例说明。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
旋风分离器尺寸：直径（一定范围内，较小的效率高 ）、气流排出管直径与位置、筒体长度。
分离器结构：进气口的位置及型式（进口一般有两类 ：轴向进口与切向进口）、内壁粗糙度、排灰装置
切向进口的两种型式
3.几种常见的旋风分离器
C-除尘器、L-离心、T-筒式、P-旁路式，A/B为产品 代号。
（二）渗漉法及其设备
渗漉法是将适度粉碎的药材置渗漉筒中，由上部不 断添加溶剂，溶剂渗过药材层向下流动过程中浸出 药材成分的方法。
结构：渗漉筒 材质：铝、不锈钢、陶瓷、玻璃等 形状： 1. 不膨胀药材，宜选用圆筒形渗漉器 2. 膨胀药材，宜选用圆锥形渗漉器
渗漉法的步骤： 1. 润湿膨胀 2. 填装：填料均匀，不得留有较大的空隙。 3. 浸渍：加入一定量溶剂，排尽药材层空气。
4. 渗漉：打开下部旋塞，以一定速度渗漉，并在上部补 充溶剂，使液面始终没过药材的顶层。
多级逆流接触萃取及其设备
原理：
多级逆流液相萃取
新型固-液萃取器
1. 移动床式萃取器 2. 浸液式萃取器 3. 固体排出式萃取器 4. 固体分散式萃取器
移动床式萃取器
Bollman萃取器全图
Bollman萃取器顶部
优点：适应性强、操作方便、结构简单、制造成本低 等。
缺点：生产能力较低、对微细混悬颗粒分离不完全。
三足式沉降离心机
三足式过滤离心机
2.2沉降式与分离式离心机 对各种胶体液体和煎煮中药溶液采用沉降式离心机；对 乳浊液的分离则采用分离式离心机。
分离式离心机
气-固分离
气体中悬浮固体粉末，需要回收或除去。
3. 卷筒式超滤膜组件： 4. 中空纤维式超滤膜组件：
三、固-液萃取（提取）
（一）浸渍法及设备
浸渍法是将粉碎或切制的一定量药材置于浸取器中， 注入一定量的溶剂，使固液接触，经过一定时间，再 分离药液与药渣的操作。分为冷浸法和热浸法。
特点：溶剂用量大、药液浓度较稀，简单易行、效率 较低。不适宜贵重和有效成分含量低的药材。
4.3微孔滤膜过滤器
结构：微孔滤膜、多孔筛板等。根据膜的不同，应用 较为广泛。
注意：微孔滤膜强度较低，不能使液体反向流动。
二、超滤
概述：一般认为超滤是一种筛孔分离过程。超滤技术 又称为分子筛分技术，介质是超滤膜。
装置 1. 板式超滤膜组件：多孔板支持滤膜。
2. 管式超滤膜组件：筒管内壁或外壁，分为内压式和 外压式。进料截留量面积较大，但单位体积的滤过 面积比卷筒式和中空纤维式膜小。
过滤净制：常用布袋作为过滤介质，又称袋式除尘器 或袋滤器。过滤效率较高。
实际生产过程中，常多种形式的组合使用，以增强分离 效果。
二、设备及影响因素
1.旋风分离器
2.影响性能的因素
粉尘特性：
气流特性：包括气体流速（不是越高越好，一定范围 内随着流速增加性能增加）、含尘浓度（浓度高，利 于分离）等。
⑧ 纤维素酯微孔滤膜：材料有纤维素酯类、聚氯乙烯（ PVC）、聚四氟乙烯（PTFE）。
3.助滤剂
可压缩滤饼：颗粒较软，形成的滤饼在压力下变形， 滤饼中通道变小，阻力增加。
不可压缩滤饼：颗粒具有一定刚性，形成的滤饼在压 力作用下基本不变形，孔隙率高，易过滤。
对易形成可压缩滤饼的滤液，根据实际情况，选择性 添加助滤剂。
四、离心分离
1.简介 是指利用离心力以使液相非均一相进行分离的一种方 法。
类型：离心过滤、离心沉降和离心分离（通常特指乳 浊液的分离）
分离原理：离心力与向心力；离心分离因数（α ），α 愈大、离心力愈大，有助于液体的分离。
2.设备 2.1三足式离心机：有过滤式和沉降式两类，两类主要 区别是转鼓结构。
2. 萃取（提取）：指用溶剂把固体物料中的某 些可溶组分（固体或液体）提取出来，使之 与固体不溶部分分离的过程。“相似相容”。
3. 离心：利用离心力使液相非均一系分离的一 种方法，比如混悬液或乳浊液。
一、过滤
1.类型 表面过滤（饼层过滤） 深层过滤
2.过滤介质
孔隙率ε ：过滤介质内毛细管的体积与过滤介质表观体 积之比，ε 值愈大，说明毛细孔愈多。
应根据过滤的目的选择过滤介质。
① 滤纸：外用液体制剂常用，平均孔径1-7µm，使用前 需用环氧乙烷消毒灭菌。
② 滤布：预滤，有长纤维和短纤维之分，如需滤饼者以 长纤维为宜，需滤液则选择短纤维。
③ 烧结金属：将金属粉末烧结成多孔过滤介质可用来过 滤较细的微粒，如采用不锈钢、合金、金属钛等制造 过滤板。不同材质，性能各异。
4.1板框压滤机
优点：构造简单、过滤面积大、动力消耗少、过滤推 动力大等。
缺点：间歇式、操作劳动强度大、洗涤时间长、不彻 底等。
现自动化程度有所提高。
板框压滤机
板框压滤机
4.2多孔ห้องสมุดไป่ตู้乙烯烧结管过滤器
结构：多孔烧结管 应用：悬浮液中含少量固体的澄清 液的过滤。一般联合应用。
第五章 分离原理与设备
学习目标： 1.掌握萃取与离心的基本原理与方法，掌握
固-液、固-气分离的常用设备的类型及工作 原理； 2.熟悉超滤的常用设备的类型。
固-液分离
常用术语
1. 过滤（包括超滤）：利用混合物中各物质粒 径的不同，以某种多孔物质为筛分介质，将 液体与混悬于其中的粒子分开的操作。