几种现代分离方法及应用
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什么是超导磁分离
以超导体作为磁体材料的一种磁分离技术。
1 超导磁分离
按装置原理分类 磁凝聚分离 磁盘分离 高梯度磁分离法。 按产生磁场的方式分类 永磁分离 电磁分离
分类
按工作方式分类 连续式 间断式
按颗粒物去除方式 磁凝聚沉降分离 磁力吸着分离
1 超导磁分离
超导磁分离技术的应用
• 矿石选矿 • 高岭土提纯 • 燃煤脱硫 • 污水处理
7 电解分离法
电解分离法的应用
提炼金、银、 铜、铅、锌、 铝等，在分析 测试中也获得 广泛应用。
致谢
THANK YOU☺
4 膜分离
分离方法的分类
反渗透
微滤
电渗析
超滤
纳滤
4 膜分离
优点
• 在常温下进行 • 无相态变化 • 无化学变化 • 选择性好 • 适应性强 • 能耗低
优缺点
• 膜面易发生污染，膜分离性 能降低，故需采用与工艺相 适应的膜面清洗方法；
• 稳定性、耐药性、耐热性、 耐溶剂能力有限，故使用范 围有限；
分析速度快、载液流速快， 较经典液体色谱法速度快得 多，通常分析一个样品在 15～30分钟，有些样品甚至 在5分钟内即可完成，一般小 于1小时。
1
2
3
4
高压
流动相为液体，流经色谱柱 时，受到的阻力较大，为了 能迅速通过色谱柱，必须对 载液加高压。
高效
分离效能高。可选择 固定相和流动相以达 到最佳分离效果，比 工业精馏塔和气相色 谱的分离效能高出许 多倍。
几种现代分离方法及应用
什么是分离？
分离是利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异， 通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或 者在不同的时间一次分配至同一空间区域的过程。
超导磁分离 1 5
分子蒸馏 2 6
高效液相色谱 3 7
膜分离Baidu Nhomakorabea4
溶剂萃取法 超临界流体萃取 电解分离法
1
超导磁分离
7
电解分离法
7 电解分离法
原理
电解是一种借外电源的作用使化学反应向 着非自发方向进行的过程，外加直流电压 于电解池的两个电极上，改变电极电势， 使电解质在电极上发生氧化还原反应，电 解池中通过电流的过程称为电解。电解法 应用广泛，如氯碱工业中电解食盐水制取 烧碱，氯气和氢气；冶金工业中电解法制 学纯金属铜，铅及铝等。在分析化学中， 用电解法分离和沉淀各种物质等。
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
刮膜式（在釜中设置 一聚四氟乙烯制的转 动刮板，既保证液体 能够均匀覆盖蒸发表 面，又可使下流液层 得到充分的搅动，从 而清华传热、传质过 程。）
2 分子蒸馏
分子蒸馏 技术应用
食品产业
精制鱼油、鱼肝油、脂肪酸 及其衍生物、二聚酸、生养 酚、单甘酯、脂肪酸酯、牛 油及猪油脱胆固醇、小麦胚 芽油、乳酸、双甘油酯、辣 椒油树脂、植物蜡等。
2
分子蒸馏
2 分子蒸馏
原理
为了达到使液体混合物分离的目的，首先 进行加热，能量足够的分子逸出液面。轻 分子的平均自由程大，重分子的平均自由 程小，若在离液面小于轻分子平均自由程 而大于重分子平均自由程处设置冷凝面， 使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，从而破 坏了轻分子的动态平衡，使得轻分子继续 不断逸出。而重分子因达不到冷凝面，很 快趋于动态平衡。于是将混合物分离了。
应用范围广
百分之七十以上的有 机化合物可用高效液 相色谱分析，特别是 高沸点、大分子、强 极性、热稳定性差化 合物的分离分析，显 示出优势。
5
高灵敏度
紫外检测器可达 0.01ng，进样量在μL 数量级。
4
膜分离
4 膜分离
原理
现代膜分离技术分离的根本原理在于膜 具有选择透过性。膜分离法是用天然或 人工合成的高分子薄膜，以外界能量或 化学位差为推动力，对双组分或多组分 的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和 富集的方法，可用于液相和气相。对于 液相分离，可用于水溶液体系、非水溶 液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒 的水溶液体系。
5
溶剂萃取法
5 溶剂萃取法
概念
利用不同物质在互不相溶的两相间的分配系数的差异，使目标物质与基体物质相互分离 的方法。因为两相都是液体，所以溶剂萃取也称液液萃取。
优缺点
• 优点： 仪器设备简单、操作方便、分离选择性高、应用范围广泛
• 缺点： 大量使用有机溶剂 分离效率不高 自动化溶剂萃取仪器的普及慢 手工操作费时 手工操作重现性低 易乳化
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
静止式（一个 静止不动的水 平蒸发表面， 按其形状，有 釜式、盘式等）
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
降膜式（流体靠重 力在蒸发避免流动 时形成一层薄膜， 液膜流动一般为层 流，传质、传热阻 力大）
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
离心式（物料送到 高速旋转的转盘中 央，在旋转面扩散 形成薄膜，同时加 热蒸发，在对面的 冷凝面凝缩）
塑料及涂料产业
异氰酸酯、环氧树脂、 丙烯酸酯、增塑剂等。 农业：氯菊酯、增效 醚、氧化乐果、除草 剂、杀虫剂等。
3
高效液相色谱
3 高效液相色谱
简介
高效液相色谱法(HPLC)是目前应用 广泛的分离、分析、纯化有机化合 物(包括能通过化学反应转变为有机 化合物的无机物)的有效方法之一。 在已知的有机化合物中，约有80% 能用高效液相色谱法分离、分析， 而且由于此法条件温和，不破坏样 品，因此特别适合高沸点、难气化 挥发、热稳定性差的有机化合物和 生命物质。
1
2
3
化妆品产业
羊毛脂、羊毛醇、烷 基多苷、玫瑰油、姜 油、辣椒红色素等。
4
5
化学产业
高碳醇、碳氢化合物、芥酸 酰胺、油酸酰胺、塔尔油、 硅油、润滑油、真空泵油、 制动液、沥青脱蜡、粗石蜡、 微晶蜡、焦油、废油回收等。
医药产业
酸性氯化物、氨基酸 酯、葡萄糖衍生物、 茄尼醇、萜烯烃、自 然及合成维生素等。
5 溶剂萃取法
基本步骤
水相中的被萃取溶质与 加入的萃取剂生成可萃
取化合物
（也称为萃合物，通常 是配合物）
在两相界面萃合物因疏水 分配作用进入有机相
萃合物在有机相中发生化学 反应（聚合、解离、与其它
组分反应等）溶质最终在两 相中达到平衡。
5 溶剂萃取法
应用实例
胡敬辉等采用溶剂萃取法对有机硅 高 COD 废水进行处理，实验结果 表明，采用庚烷作为萃取剂，废水 的 pH 值采用盐酸调节为5，在温 度 25℃ ， 庚烷与有机硅废水的 体积比为 3∶ 1 时，采用机械搅拌 在速1000r /min 的条件下搅拌 6min， 然后静置分层可以使有机 硅水裂工段产生的高 COD 碱性废 水的 COD 去除率达到 69% 。
6
超临界流体萃取
6 超临界流体萃取
原理
超临界流体( Supercritical Fluid 即SCF) 即指的是物体处于其临界温度和临界压 力以上状态时，向该状态气体加压，气 体不会液化，只是密度增大，具有类似 液体的性质。同时还保留气体性能。超 临界流体既具有液体对溶质有较大溶解 度的特点，又具有气体易于扩散和运动 的特点。更重要的是，超临界流体的许 多性质如黏度、密度、扩散系数、溶剂 化能力等性质随温度和压力变化很大， 因此对选择性的分离非常敏感。
1 超导磁分离
原理
磁分离技术是将物质进行磁 场处理的一种技术，该技术 是利用组分或元素的磁敏感 性的差异，借助外磁场进行 磁场处理，从而达到强化分 离的技术。
1 超导磁分离
什么是超导体
使用超导导线制作的磁体。通常都用加电流源供电方式工作，升场、降场都方便、安全。原则 上也可以用闭合超导回路采用超导开关方式工作。在低温下，超导线可以无电阻运行，因此具 有非常大的优势，广泛用于工业及科研、医疗领域。
• 单独的膜分离技术功能有限， 需与其他分离技术连用。
缺点
总结
虽然膜分离技术的广泛成熟应用在许多方面离产业化要求仍有很长距离，但是随着新型膜 材的不断开发，高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入，膜分离技术将得到更加广泛 的应用。
4 膜分离
应用
随着工业化的发展，大量的工业废水和 生活废水排入水体中，严重影响了水质。 为了保护环境不受污染，并能回收一些 有用物质，需对工业和生活污水进行处 理，以达到排放标准要求。废水处理中 常采用超滤和纳滤技术。据研究采用纳 滤技术处理城市污水，可有效地降低水 的浊度、色度及有机物；经超滤处理的 污水可用于循环冷却水、造纸用水等对 水质要求不高的工业用水水源，这大大 提高了水的利用率，也保护了水资源。
6 超临界流体萃取
超临界流体萃取的应用
超临界流体萃取技术在食品工业中的应用已有相当长的历史，而且发展迅速，并取得了一定成效。利用超临界流体萃 取咖啡中的咖啡因、啤酒花的萃取、动植物油的萃取及对食品中香料的萃取。随着超临界流体萃取技术的进一步研究， 在日本、美国、德国等发达国家陆续建立起了一些中小规模的超临界技术生产厂家。在德国和美国1 万t 以上的咖啡 豆脱咖啡因装置已分别投产。日本已经建立起用于天然产物加工的中等和工业化规模的超临界流体萃取装置。从世界 来看，超临界流体萃取技术正在向石油、化工医药等各个领域迈进，并将成为21 世纪一门新兴的高新技术。
3 高效液相色谱
HPLC系统
输液泵、色谱柱、检测器是 关键部位。有的仪器还有梯 度洗脱装置、在线脱气机、 自动进样器、与柱或保护住、 柱温控制器等，现代HPLC仪 还有微机控制系统，进行自 动化仪器控制和数据处理。 制备型HPLC仪还备有自动馏 分收集装置。
3 高效液相色谱
优点 （四高一广）
高速
以超导体作为磁体材料的一种磁分离技术。
1 超导磁分离
按装置原理分类 磁凝聚分离 磁盘分离 高梯度磁分离法。 按产生磁场的方式分类 永磁分离 电磁分离
分类
按工作方式分类 连续式 间断式
按颗粒物去除方式 磁凝聚沉降分离 磁力吸着分离
1 超导磁分离
超导磁分离技术的应用
• 矿石选矿 • 高岭土提纯 • 燃煤脱硫 • 污水处理
7 电解分离法
电解分离法的应用
提炼金、银、 铜、铅、锌、 铝等，在分析 测试中也获得 广泛应用。
致谢
THANK YOU☺
4 膜分离
分离方法的分类
反渗透
微滤
电渗析
超滤
纳滤
4 膜分离
优点
• 在常温下进行 • 无相态变化 • 无化学变化 • 选择性好 • 适应性强 • 能耗低
优缺点
• 膜面易发生污染，膜分离性 能降低，故需采用与工艺相 适应的膜面清洗方法；
• 稳定性、耐药性、耐热性、 耐溶剂能力有限，故使用范 围有限；
分析速度快、载液流速快， 较经典液体色谱法速度快得 多，通常分析一个样品在 15～30分钟，有些样品甚至 在5分钟内即可完成，一般小 于1小时。
1
2
3
4
高压
流动相为液体，流经色谱柱 时，受到的阻力较大，为了 能迅速通过色谱柱，必须对 载液加高压。
高效
分离效能高。可选择 固定相和流动相以达 到最佳分离效果，比 工业精馏塔和气相色 谱的分离效能高出许 多倍。
几种现代分离方法及应用
什么是分离？
分离是利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异， 通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或 者在不同的时间一次分配至同一空间区域的过程。
超导磁分离 1 5
分子蒸馏 2 6
高效液相色谱 3 7
膜分离Baidu Nhomakorabea4
溶剂萃取法 超临界流体萃取 电解分离法
1
超导磁分离
7
电解分离法
7 电解分离法
原理
电解是一种借外电源的作用使化学反应向 着非自发方向进行的过程，外加直流电压 于电解池的两个电极上，改变电极电势， 使电解质在电极上发生氧化还原反应，电 解池中通过电流的过程称为电解。电解法 应用广泛，如氯碱工业中电解食盐水制取 烧碱，氯气和氢气；冶金工业中电解法制 学纯金属铜，铅及铝等。在分析化学中， 用电解法分离和沉淀各种物质等。
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
刮膜式（在釜中设置 一聚四氟乙烯制的转 动刮板，既保证液体 能够均匀覆盖蒸发表 面，又可使下流液层 得到充分的搅动，从 而清华传热、传质过 程。）
2 分子蒸馏
分子蒸馏 技术应用
食品产业
精制鱼油、鱼肝油、脂肪酸 及其衍生物、二聚酸、生养 酚、单甘酯、脂肪酸酯、牛 油及猪油脱胆固醇、小麦胚 芽油、乳酸、双甘油酯、辣 椒油树脂、植物蜡等。
2
分子蒸馏
2 分子蒸馏
原理
为了达到使液体混合物分离的目的，首先 进行加热，能量足够的分子逸出液面。轻 分子的平均自由程大，重分子的平均自由 程小，若在离液面小于轻分子平均自由程 而大于重分子平均自由程处设置冷凝面， 使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，从而破 坏了轻分子的动态平衡，使得轻分子继续 不断逸出。而重分子因达不到冷凝面，很 快趋于动态平衡。于是将混合物分离了。
应用范围广
百分之七十以上的有 机化合物可用高效液 相色谱分析，特别是 高沸点、大分子、强 极性、热稳定性差化 合物的分离分析，显 示出优势。
5
高灵敏度
紫外检测器可达 0.01ng，进样量在μL 数量级。
4
膜分离
4 膜分离
原理
现代膜分离技术分离的根本原理在于膜 具有选择透过性。膜分离法是用天然或 人工合成的高分子薄膜，以外界能量或 化学位差为推动力，对双组分或多组分 的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和 富集的方法，可用于液相和气相。对于 液相分离，可用于水溶液体系、非水溶 液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒 的水溶液体系。
5
溶剂萃取法
5 溶剂萃取法
概念
利用不同物质在互不相溶的两相间的分配系数的差异，使目标物质与基体物质相互分离 的方法。因为两相都是液体，所以溶剂萃取也称液液萃取。
优缺点
• 优点： 仪器设备简单、操作方便、分离选择性高、应用范围广泛
• 缺点： 大量使用有机溶剂 分离效率不高 自动化溶剂萃取仪器的普及慢 手工操作费时 手工操作重现性低 易乳化
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
静止式（一个 静止不动的水 平蒸发表面， 按其形状，有 釜式、盘式等）
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
降膜式（流体靠重 力在蒸发避免流动 时形成一层薄膜， 液膜流动一般为层 流，传质、传热阻 力大）
2 分子蒸馏
分子蒸馏设备
离心式（物料送到 高速旋转的转盘中 央，在旋转面扩散 形成薄膜，同时加 热蒸发，在对面的 冷凝面凝缩）
塑料及涂料产业
异氰酸酯、环氧树脂、 丙烯酸酯、增塑剂等。 农业：氯菊酯、增效 醚、氧化乐果、除草 剂、杀虫剂等。
3
高效液相色谱
3 高效液相色谱
简介
高效液相色谱法(HPLC)是目前应用 广泛的分离、分析、纯化有机化合 物(包括能通过化学反应转变为有机 化合物的无机物)的有效方法之一。 在已知的有机化合物中，约有80% 能用高效液相色谱法分离、分析， 而且由于此法条件温和，不破坏样 品，因此特别适合高沸点、难气化 挥发、热稳定性差的有机化合物和 生命物质。
1
2
3
化妆品产业
羊毛脂、羊毛醇、烷 基多苷、玫瑰油、姜 油、辣椒红色素等。
4
5
化学产业
高碳醇、碳氢化合物、芥酸 酰胺、油酸酰胺、塔尔油、 硅油、润滑油、真空泵油、 制动液、沥青脱蜡、粗石蜡、 微晶蜡、焦油、废油回收等。
医药产业
酸性氯化物、氨基酸 酯、葡萄糖衍生物、 茄尼醇、萜烯烃、自 然及合成维生素等。
5 溶剂萃取法
基本步骤
水相中的被萃取溶质与 加入的萃取剂生成可萃
取化合物
（也称为萃合物，通常 是配合物）
在两相界面萃合物因疏水 分配作用进入有机相
萃合物在有机相中发生化学 反应（聚合、解离、与其它
组分反应等）溶质最终在两 相中达到平衡。
5 溶剂萃取法
应用实例
胡敬辉等采用溶剂萃取法对有机硅 高 COD 废水进行处理，实验结果 表明，采用庚烷作为萃取剂，废水 的 pH 值采用盐酸调节为5，在温 度 25℃ ， 庚烷与有机硅废水的 体积比为 3∶ 1 时，采用机械搅拌 在速1000r /min 的条件下搅拌 6min， 然后静置分层可以使有机 硅水裂工段产生的高 COD 碱性废 水的 COD 去除率达到 69% 。
6
超临界流体萃取
6 超临界流体萃取
原理
超临界流体( Supercritical Fluid 即SCF) 即指的是物体处于其临界温度和临界压 力以上状态时，向该状态气体加压，气 体不会液化，只是密度增大，具有类似 液体的性质。同时还保留气体性能。超 临界流体既具有液体对溶质有较大溶解 度的特点，又具有气体易于扩散和运动 的特点。更重要的是，超临界流体的许 多性质如黏度、密度、扩散系数、溶剂 化能力等性质随温度和压力变化很大， 因此对选择性的分离非常敏感。
1 超导磁分离
原理
磁分离技术是将物质进行磁 场处理的一种技术，该技术 是利用组分或元素的磁敏感 性的差异，借助外磁场进行 磁场处理，从而达到强化分 离的技术。
1 超导磁分离
什么是超导体
使用超导导线制作的磁体。通常都用加电流源供电方式工作，升场、降场都方便、安全。原则 上也可以用闭合超导回路采用超导开关方式工作。在低温下，超导线可以无电阻运行，因此具 有非常大的优势，广泛用于工业及科研、医疗领域。
• 单独的膜分离技术功能有限， 需与其他分离技术连用。
缺点
总结
虽然膜分离技术的广泛成熟应用在许多方面离产业化要求仍有很长距离，但是随着新型膜 材的不断开发，高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入，膜分离技术将得到更加广泛 的应用。
4 膜分离
应用
随着工业化的发展，大量的工业废水和 生活废水排入水体中，严重影响了水质。 为了保护环境不受污染，并能回收一些 有用物质，需对工业和生活污水进行处 理，以达到排放标准要求。废水处理中 常采用超滤和纳滤技术。据研究采用纳 滤技术处理城市污水，可有效地降低水 的浊度、色度及有机物；经超滤处理的 污水可用于循环冷却水、造纸用水等对 水质要求不高的工业用水水源，这大大 提高了水的利用率，也保护了水资源。
6 超临界流体萃取
超临界流体萃取的应用
超临界流体萃取技术在食品工业中的应用已有相当长的历史，而且发展迅速，并取得了一定成效。利用超临界流体萃 取咖啡中的咖啡因、啤酒花的萃取、动植物油的萃取及对食品中香料的萃取。随着超临界流体萃取技术的进一步研究， 在日本、美国、德国等发达国家陆续建立起了一些中小规模的超临界技术生产厂家。在德国和美国1 万t 以上的咖啡 豆脱咖啡因装置已分别投产。日本已经建立起用于天然产物加工的中等和工业化规模的超临界流体萃取装置。从世界 来看，超临界流体萃取技术正在向石油、化工医药等各个领域迈进，并将成为21 世纪一门新兴的高新技术。
3 高效液相色谱
HPLC系统
输液泵、色谱柱、检测器是 关键部位。有的仪器还有梯 度洗脱装置、在线脱气机、 自动进样器、与柱或保护住、 柱温控制器等，现代HPLC仪 还有微机控制系统，进行自 动化仪器控制和数据处理。 制备型HPLC仪还备有自动馏 分收集装置。
3 高效液相色谱
优点 （四高一广）
高速