分离工程中重要分离技术的进展与展望
中药有效成分提取分离新技术的研究进展
中药有效成分提取分离新技术的研究进展提取是中药制剂生产过程中最基本、最重要的环节之一，以下是搜集整理的一篇探究中药有效成分提取新技术的，供大家阅读参考。
摘要：综述超临界流体萃取、微波辅助萃取、超声辅助提取、酶工程技术、动态连续逆流提取及动态循环阶段连续逆流提取、半仿生提取、新型吸附剂电泳、超高效液相色谱(UPLC)、高分离度快速液相色谱(RRLC)和超快速液相色谱(UFLC)、高速逆流色谱、超临界流体色谱、亲和色谱、分子烙印亲和色谱、免疫亲和色谱、生物色谱、分子生物色谱、细胞膜色谱、多维组合色谱、萃取与色谱技术联机耦合、大孔树脂吸附分离、膜分离、分子蒸馏技术及双水相萃取等新技术在中药有效成分提取分离中的研究进展。
�关键词：中药;有效成分;提取分离;新技术;进展中药的化学成分十分复杂，含有多种有效成分，提取其有效成分并进一步加以分离、纯化，得到有效单体是中药研究领域中的一项重要内容。
从天然产物中分离有效成分，并发展新药和寻找先导化合物是药物开发的重要内容。
近年来，在中药有效成分提取分离方面出现了许多新技术、新方法，已显示极大的应用前景，使中医药工业更加生机盎然。
以下笔者将这些新技术的进展作一简要介绍：1 中药有效成分提取新技术的进展提取是中药制剂生产过程中最基本、最重要的环节之一，提取的目的是最大限度地提取药材中的药效成分，避免药效成分的分解流失和无效成分的溶出。
随着现代化工工程技术的迅猛发展，一些现代高新技术不断被应用到中药生产中来，大大促进了中药产业的发展，使中药制药工业技术水平上升了一个新的高度。
1.1 超临界流体萃取技术(supercritical fluid extraction，SFE)SFE是一种以超临界流体代替常规有机溶剂，对目标成分进行萃取的新技术。
以CO2为流体的超临界萃取技术在天然药物提取分离中得到广泛的应用，超临界状态下的CO2的极性与正己烷相似，所以最适合用于溶解亲脂性、低沸点的物质，如挥发油、烃、酯、内酯、醚及环氧化合物等，是目前解决中药制药工业中挥发性或脂溶性有效成分提取分离的有效方法，有很强的实用性。
分离工程(邓修)1 绪论
原理：利用膜的 渗透性和选择性 实现物质分离
应用：广泛应用 于水处理、食品 加工、生物制药 等领域
特点：高效、节 能、环保、操作 简便
发展趋势：膜材 料的改进、膜过 程的优化、膜技 术的集成化
原理：利用不同分子间的沸点差异进行分离 特点：高效、节能、环保 应用领域：精细化工、医药、食品等行业 发展趋势：不断优化和改进提高分离效率和精度
离子液体：由离子组成的液体具有低熔点、高沸点、高热稳定性等特性 离子液体分离技术：利用离子液体的物理化学性质进行分离具有高效、环保、节能等优点 应用领域：石油化工、生物医药、食品加工等领域 发展趋势：离子液体分离技术正在逐渐取代传统分离技术成为分离工程中的重要技术之一
能量消耗：分离过程中需要消耗大量的能量包括电能、热能等
绿色分离技术：采用环保、节能、 高效的分离技术如膜分离、吸附 分离等
展望：未来绿色分离技术将更加 成熟应用范围更广成为主流分离 技术
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发展趋势：随着环保意识的提高 绿色分离技术将越来越受到重视
挑战：需要解决绿色分离技术的 成本、效率、稳定性等问题提高 其竞争力
石油化工：分离石油、苗等医药产品
物理分离：如过 滤、离心、沉降 等
化学分离：如萃 取、离子交换、 吸附等
生物分离：如发 酵、酶解、细胞 破碎等
核分离：如核磁 共振、质谱分析 等
热力学定律： 能量守恒、 熵增、热力
学平衡等
相平衡：固 液气三相平 衡、相图等
相变：蒸发、 冷凝、升华、
,
01 单 击 添 加 目 录 项 标 题 02 分 离 工 程 的 重 要 性 03 分 离 工 程 的 基 本 原 理 04 分 离 工 程 中 的 常 用 技 术 05 分 离 工 程 中 的 新 技 术 与 新 发 展 06 分 离 工 程 中 的 能 效 与 环 保 问 题
化工分离工程
混合建模
结合机理建模和数据驱动建模 的优势，提高模型的精度和泛 化能力。
优化算法
应用遗传算法、粒子群优化等 智能优化算法，对分离过程进
行参数优化和操作优化。
先进控制技术应用
预测控制
基于模型预测控制（MPC）技术， 实现对分离过程的实时优化和控制。
化工分离工程
汇报人：XX
目 录
• 分离工程概述 • 化工分离原理与方法 • 化工分离设备与技术 • 化工分离过程优化与控制 • 典型案例分析 • 未来展望与挑战
01
分离工程概述
分离工程定义与重要性
分离工程定义
利用物理、化学或物理化学方法 ，将混合物中的各组分进行分离 、提纯或富集的过程。
重要性
膜分离法
01
02
03
原理
利用特定膜材料的选择性 透过性，使混合物中的某 些组分能够透过膜而实现 分离。
分类
微滤、超滤、纳滤、反渗 透等。
应用
海水淡化、废水处理、气 体分离等。
03
化工分离设备与技术
塔设备
蒸馏塔
用于多组分溶液的分离， 通过加热使不同组分在不 同温度下挥发，从而实现 分离。
吸收塔
用于气体吸收操作，将气 体中的某一组分通过液体 吸收剂吸收到液体中。
通过化工分离技术，将废弃物中的有用成分提取 出来，实现废弃物的资源化利用，减少环境污染 。
环保型分离剂的开发
研发环保型的分离剂，如生物可降解的分离剂、 无毒无害的分离剂等，以降低化工分离过程对环 境的污染。
化工行业面临的挑战与机遇
挑战
随着环保法规的日益严格和资源的日益紧缺，化工行业面临着越来越大的环保压力和成本压力。同时，新兴技术 的不断涌现也给传统化工行业带来了竞争压力。
生物产品分离纯化的一般工艺流程及发展前景
生物产品分离纯化的一般工艺流程1.生物材料的来源及选择生物产品的种类繁多，如氨基酸及其衍生物、蛋白质、酶、核酸、多糖、脂类等。
各种生物物质主要来源于它们广泛存在的生物资源中，包括天然的生物体及其器官、组织以及利用现代生物技术改造的生物体等，归纳起来主要有以下几种:①植物器官及组织植物器官及组织中含有很多活性成分，我国药用植物种类繁多，从天然植物材料中寻找和提取有效生物药物已逐渐引起爪视，品种逐年增加。
此外，转基因植物可产生大览的以传统方式难以获得的生物物质。
②动物器官及组织以动物器官和组织为原料可制备多种生物制品，从海洋生物的器官和组织中获取生物活性物质是目前研究的热点和重要的发展趋势。
③血液、分泌物及其他代谢物人和动物的血液、尿液、乳汁，以及胆汁、蛇毒等其他分泌物与代谢产物也是生物物质的正要来源。
④微生物及其代谢产物微生物种类繁多，其代谢产物有1300多种，应用前景广泛。
以微生物为资源，除了可生产初级代谢产物如奴荃酸、维生索外，还可生产许多次级代谢产物如抗生素等。
⑤动植物细胞培养产物细胞培养技术的发展使得从动物细胞、植物细胞中获得有较高应用价值的生物物质成为可能，且发展迅速，前景广阔。
选择生物材料主要根据实验的目的而定。
从工业生产角度来考虑，首先是材料来源丰富、含量高、成本低。
有时材料来源丰富但含最不高，或者材料来源、含量都很理想，但材料中杂质太多，分离纯化手续十分烦琐，以致影响质量和收率，反不如含量低些但易于操作获得纯品者。
因此，必须根据共体情况，抓住主要矛后而决定取舍.如果为了科学实验和某种特殊需要，例如从某种材料或某一生物品种中寻找某种未知物质，选材时则无需全面考虑上述问题，只要能达到实验目的即可。
2.分离纯化的一般工艺流程由于工业生物技术产品众多，原料广泛，性质多样，用途各异，且对产品质量与纯度的要求也可以是多方面的，因而其分离纯化技术、生产工艺及相关装备也是多种多样的。
大多数生物产品的分离纯化过程按生产过程的顺序大致可分为四个类似步骤，即预处理与固液分离、提取(初步纯化)、精制(高度纯化)和成品制作，具体流程见图1-3。
蛋白质分离技术的发展及意义
蛋白质分离技术的发展及意义引言：蛋白质是生物体中最重要的基础分子之一，对于生命活动起着不可替代的作用。
蛋白质分离技术的发展可以追溯到19世纪末20世纪初，随着生物学和生物化学研究的深入，蛋白质分离技术也随之不断发展。
本文主要介绍了蛋白质分离技术的发展历程及其在科学研究和应用领域中的意义。
一、蛋白质分离技术的发展历程1.经典的分离技术：最早期的蛋白质分离技术主要是通过溶液的物理化学性质进行分离，如共沉淀法、浓缩法和盐析法等。
这些方法简单易行，但分离效果有限，只能分离出少量的重要蛋白质。
2.电泳技术的发展：20世纪50年代，琼斯等人首次利用凝胶电泳技术分离蛋白质，标志着蛋白质分离技术的重大突破。
随后，人们陆续发展出了多种不同类型的电泳技术，如凝胶电泳、等电聚焦电泳和二维电泳等。
这些电泳技术不仅可以分离蛋白质，还可以从复杂的混合物中分离出不同电点或分子量的蛋白质。
3.亲和层析技术的出现：20世纪60年代，罗尔夫和鲍尔等人首次提出了亲和层析技术，该技术根据蛋白质与亲和树脂之间的特异性结合进行分离。
亲和层析技术具有高效、灵敏、特异性强等优点，成为了蛋白质分离技术中的重要方法。
4.质谱技术的应用：20世纪80年代以后，质谱技术开始得到广泛应用，特别是质谱与分离技术相结合，进一步提高了蛋白质的分离和鉴定能力。
如基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）等技术的出现，使得蛋白质分离技术的分辨率和准确性大大提高。
二、蛋白质分离技术的意义1.生命科学研究：蛋白质是生命的重要组成部分，研究蛋白质的分离和功能可以深入了解生物体的结构和生理过程。
蛋白质分离技术可用于鉴定蛋白质的种类、数量和分子量，从而揭示蛋白质的功能和相互作用关系。
通过蛋白质分离技术，研究人员可以挖掘出分离和鉴定妨碍细胞生长和发育的病理因素，并为疾病的治疗提供新的靶点和方法。
2.药物研发和生物医药产业：蛋白质分离技术在药物研发和生物医药产业中起着重要的作用。
新型分离技术的研究进展
新型分离技术的研究进展分离技术作为化学、制药、材料科学等领域中最为重要的技术之一，一直以来都受到广泛关注。
在过去的几十年中，各种新型的分离技术不断涌现，极大地提高了产品的纯度和品质。
本文将探讨目前新型分离技术研究的最新进展。
I. 传统分离技术的缺陷在传统的分离技术中，传统溶剂萃取、膜分离、结晶分离技术等是常用的分离方法。
但是这些方法也有着很多的缺陷。
例如：(1) 使用易燃、易挥发的有机溶剂可能会引起安全隐患，且污染环境。
(2) 传统膜分离技术的膜通常寿命较短，容易受到受污染的影响从而降低分离效果。
(3) 结晶分离技术必须要求物质有结晶性，而且耗时较长。
这些缺陷都对传统分离技术的应用产生了很大的制约。
II. 近年来，一些全新的分离技术出现了，它们正在逐渐取代传统的分离技术，成为应用领域的新宠。
目前，新型分离技术主要包括：(1) 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是利用超临界流体优异的溶解性能进行分离的一种新型技术。
它主要利用压力和温度对气态或液态物质进行临界点之上的处理，使其成为具有高扩散能力的超临界流态物质，并使其保持临界点以上的特异性质。
超临界流体萃取技术的主要特点是：无毒、无污染、高效率、易于操作。
与其他技术相比，它具有化学可控性好、分离效果高等优点。
在某些领域，如材料科学、化学工程等领域，已经被广泛应用。
例如，将它应用于石油提炼可大大降低污染和能源消耗。
(2) 嵌段共聚物膜分离技术嵌段共聚物膜分离技术是一种可控结构的膜，它在表面上具有多种特定的化学官能团。
这种结构在分离过程中能够选择性地吸附一些物质，达到分离效果。
该技术的优点是反应时间短、效率高、选择性好，并且可以在极端条件下工作，如高温、高浓度、高压等环境下。
该技术已经在水处理、有机物质回收等领域中被广泛应用。
(3) 金属有机骨架材料分离技术金属有机骨架材料是一种由有机配体与中心金属离子桥接形成的多孔材料。
它的优点是具有大孔径、大比表面积、氨基、羧基等基团，并具有很好的化学可控性。
膜分离技术的应用及发展趋势
膜分离技术的应用及发展趋势摘要：综述膜分离技术的分离机理、特点、种类，介绍国内外膜分离技术的研究进展及其在各个领域的应用现状，同时指出该技术存在的问题，提出选用更佳的膜材料以及多种膜分离技术联用是其今后的发展方向。
关键词：膜分离技术；微滤；超滤；纳滤；生化产品；微生物制药膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，它是材料科学与介质分离技术的交叉结合，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域，尤其在食品、医药、生化领域发展迅猛。
据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场[1] 。
笔者在此综述了膜分离技术的原理及其应用现状，并展望其发展趋势。
1 膜分离技术1.1 原理膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。
膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。
现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3 种。
1.2 特点膜分离技术具有如下特点[2]：1）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。
3)膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。
1.3分类超滤的截留相对分子质量在1000-100000之间，选择某一截留相对分子质量的膜可以将杂质与目标产物分离。
超滤技术在生化产品分离中应用最早、最为成熟，已广泛应用于各种生物制品的分离、浓缩。
化学工程中的分离工程
分离工程在化学工业中扮演着至关重要的角色，它涉及到各 种化学物质的制备、提纯和精制，是实现物质分离与纯化的 关键环节。分离工程技术的进步对于提高产品质量、降低能 耗和减少环境污染等方面具有重要意义。
分离工程的基本原理
相平衡理论
相平衡理论是分离工程的基本原理之一，主要研究物质在不同相之间的平衡分配 关系。通过相平衡理论，可以了解物质在两相之间的溶解度、分配比等参数，为 实现物质的分离提供理论依据。
离子液体是一种新型的绿色溶剂，具有优异的物理化学性质，在分离工程中具有广泛的应用前景。
详细描述
离子液体在分离工程中主要应用于萃取、吸附、精馏等领域。离子液体作为萃取剂可以有效地分离不同种类的物 质，同时具有较高的选择性和分离效果。此外，离子液体还可以作为吸附剂用于气体和液体的分离和纯化。
人工智能在分离工程中的应用
然气分离、油品精制等方面。分离工程技术用于将石油和天然气中的不
同组分进行有效的分离和提纯。
02
制药工业
制药工业中，分离工程技术用于药物的制备、提纯和质量控制。通过分
离工程技术，可以获得高纯度的药物成分，提高药物的治疗效果和安全
性。
03
环境工程
环境工程中，分离工程技术用于处理各种工业废水、废气和固体废弃物
环保性原则
在设计和实施分离过程时，应 尽量减少对环境的负面影响。
经济性原则
在满足工艺要求的前提下，应 尽量降低投资和运行成本。
可靠性原则
分离过程应具有较高的可靠性 和稳定性，以确保生产过程的
连续性和产品质量。
分离过程的优化方法
数学模拟与优化
实验设计与优化
利用数学模型和计算机模拟技术，对分离 过程进行模拟和优化。
膜分离技术的研究进展及其应用展望
膜分离技术的研究进展及其应用展望膜分离技术是一种重要的分离技术，主要通过多孔膜的筛选作用实现物质分离。
该技术已经广泛应用于生物技术、食品工业、化学工业、环保工程、医药等领域。
本文将介绍膜分离技术的研究进展及其应用展望。
一、膜分离技术的研究进展（一）膜材料的研究膜材料是膜分离技术的基础，目前主要有有机膜、无机膜和复合膜三种类型。
有机膜主要包括聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚氨酯薄膜等。
这些膜材料具有重量轻、成本低的特点，但是它们的相对分子质量截止率较低，不能满足高精度的分离要求。
无机膜主要包括陶瓷膜、玻璃膜、金属膜等。
这些膜材料具有相对分子质量截止率高、高温抗腐蚀、使用寿命长的特点，但是成本昂贵，生产工艺复杂。
复合膜则是综合了有机膜和无机膜的优点，同时避免了它们的缺点，被广泛应用于分离领域。
（二）膜分离机理的研究膜分离机理主要包括纳滤、超滤、微滤和逆渗透等，其中逆渗透技术是目前应用最广泛的一种膜分离技术。
它主要利用高压将溶液逆向渗透过一种微孔膜，使得溶液中间的水分子进入膜孔，而其他大分子物质则难以通过膜孔的筛选。
逆渗透技术广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、浓缩果汁等领域。
（三）膜分离过程的研究膜分离过程主要包括内部浓度极化层、外部浓度极化层、膜分离区等几个步骤。
其中，内外两层浓度极化层对分离效果有非常重要的影响，需要根据实际情况进行调整和优化。
此外，膜分离过程中存在一些不确定性因素，如温度、压力、污染物等，这些因素为分离过程带来了一定的不稳定性。
二、膜分离技术的应用展望（一）水处理领域随着全球水资源日益紧张，不断有新的水处理技术被推出。
膜分离技术通过其高效、节能、环保等特点，被认为是未来水处理领域的重要突破口。
目前，膜分离技术已经广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、水中微量有害物质的去除等方面。
（二）食品工业膜分离技术已经广泛应用于食品的处理和包装。
例如，利用膜分离技术，可以从牛奶中分离出蛋白质、糖类、脂肪等成分，生产出优质乳制品；同时，膜分离技术也可以帮助包装行业实现食品保鲜、防腐、防污染等需求，满足人们对于健康、安全、方便的生活需求。
酶的分离技术及进展
酶的分离纯化技术及进展摘要：随着工业用酶的广泛应用对大规模纯化酶的需求日益增加，酶制品的大规模分离纯化成为当前生物工程中的关键技术问题，本文介绍了沉淀法、离子交换、凝胶过滤、疏水相互作用色谱及亲和色谱等常规方法和反胶团萃取、膜分离技术、免疫纯化技术、双水相体系萃取等新型技术在分离纯化酶的应用。
此外，随着对工业用酶要求的提高，常规方法和新颖方法的结合也为分离纯化酶提供了高效的分离纯化效果。
关键词：酶分离技术生物分离一.引言酶作为生物催化剂，因具备底物特异性、位置特异性、立体特异性等催化特点,在油脂加工、去污剂与脱脂、食品加工与饲料、精细化工、医药、造纸业、化妆业、皮革加工、生物柴油、生物降解等诸多领域有着广泛的应用[1]。
大多数工业用酶都由微生物发酵得到，且随着发酵技术的优化已能成功进行大规模生产。
随着蛋白类临床治疗药物和工业用酶的广泛应用对大规模纯化酶的需求日益增加，酶制品的大规模分离纯化成为当前生物工程中的关键技术问题。
酶的分离纯化是指将酶从细胞或培养基中取出，再与杂质分开而获得与使用目的要求相一致的有一定纯度的酶产品的过程。
常规的微生物酶分离纯化方法有沉淀法、离子交换、凝胶过滤、疏水相互作用色谱及亲和色谱等，新兴的分离技术，如反胶团萃取、膜分离技术、免疫纯化技术、双水相体系萃取等在分离纯化酶的应用上也取得了一定进展。
此外，利用常规方法和新颖方法相结合的分离技术为分离纯化酶提供了新的方法。
二.分离纯化酶的常规方法纯化方法的选择很大程度上取决于它在整个纯化方案中的位置和次序，为了获得最大纯化倍数和回收率，工艺次序及分离次序的选择也至关重要。
一般的分离次序遵循以下原则：将含量较多的杂质用尽量简单且经济的方法先分离出去，如沉淀、过滤和吸附；将费时又昂贵的工艺放在最后阶段。
因此在分离纯化酶之前通常需要对发酵液进行预处理，对于胞外酶，发酵液经离心或过滤除掉细胞,上清液用超滤、硫酸铵沉淀或有机溶剂抽提等方法浓缩；胞内酶则需进行细胞破碎再分离，大多数采用硫酸铵沉淀的浓缩方法。
生物分离工程的趋势
生物分离工程的趋势生物分离工程是一门综合应用了生物学、化学、生物化工等学科理论与方法的工程学科，主要研究如何利用各种分离方式与技术，将混合物中的生物体或生物产物从其他成分中分离出来。
随着科学技术的不断进步和工程应用的推广，生物分离工程也在不断发展和壮大。
本文将从技术创新、设备改进以及应用拓展等方面介绍生物分离工程的趋势。
1. 技术创新随着生物学、分子生物学等领域的不断突破和发展，一些新的技术和方法也被应用到生物分离工程中。
例如，基于高效液相色谱技术的生物分离、膜分离技术和离子交换层析技术等，不仅能提高分离效率和纯度，还能节省工艺流程和能源消耗。
此外，生物分离工程中的仿生技术、纳米技术、微流控技术等也将不断创新和完善，以更好地满足不同的分离需求。
2. 设备改进随着生物分离工程的发展，分离设备也在不断创新与改进。
例如，现代分离技术中使用的离心机、过滤设备、分离柱等都在不断升级和优化，以提高效率、减少损失，并降低操作难度。
此外，一些新型的设备，如超临界流体萃取设备、逆渗透装置等也逐渐在生物分离工程中得到应用，使分离工艺更加可行和经济。
3. 应用拓展生物分离工程的应用领域也在不断拓展和延伸，尤其是在生物制药、生物能源、农业生产等领域。
例如，生物制药中的提纯工艺、配方改进等都需要生物分离工程的支持与发展。
另外，生物能源领域的生物质分离、生物能源的利用与回收等方面也需要生物分离工程的技术支持。
农业生产中，生物分离工程可以帮助提取农产品中的有用成分，优化生产流程与方法，提高农产品的附加值与市场竞争力。
4. 环保技术随着环境保护意识的增强，生物分离工程也在朝着绿色环保方向发展。
例如，采用可再生材料制造分离设备，减少对环境的污染；使用低能耗技术，降低能源消耗和废弃物产生；推广废物再生利用技术，降低生物制造过程中的废物处理难度和成本等。
绿色环保技术的发展将为生物分离工程的可持续发展提供更加坚实的基础。
总而言之，生物分离工程是一个多学科交叉与融合的工程学科，其发展前景广阔且应用领域广泛。
国外过滤与分离技术的进展
国外过滤和分离技术的进展对第八届世界过滤大会和ACHEMA2000展览会上交流和展出的过滤和分离技术的研究成果及展品概况作以简介。
分析了国外过滤和分离技术的发展趋势，对我国存在的差距和值得思考的问题提出了看法。
随着世界各国能源短缺、资源贫化、水资源及环保问题的日益突出,如何节省能源，有效利用资源,重视水资源的科学合理使用，加强环境保护，仍是当务之急；同时随着科学技术水平的不断提高，生物化工新材料、精细化工、制药、食品等行业的迅速崛起，要求过滤和分离向高纯度、高分离精度发展，这些现实都为当今过滤和分离技术的发展提供了极大的机遇。
1第八届世界过滤大会概况第八届世界过滤大会2000年在英国召开，有42个国家近600人参加，英、德、美、意大利、日本、芬兰和比利时等发达国家的参加人数为342人，占全体的57%,中国（包括香港、台湾）共计30人,仅次于英、德、美、法，居第5位。
会议共宣读和张贴论文274篇。
表1为第八届世界过滤大会论文主题的统计。
从论文的具体内容来分析:a .使用基础的研究仍占相当重要的地位，共47篇,占论文总数的17%; b .研究强调了工业使用，共47篇，占论文总数的18%; c .环保得到充分，重视共55篇,占论文总数的20%; d . 过滤介质的研究和开发尤为重视，共43篇,占论文总数的16%; e .膜分离技术，共47篇,占论文总数的17%。
表1第八届世界过滤大会论文主题分析主题论文数占论文比例/%固液分离228深层过滤114过滤特性测定73预处理技术62固液分离工业使用49 18环境保护55 20过滤介质43 16沉降和浮选62离心及相近的分离技术62液液分离52新过滤技术-----磁、声、电方法的使用62膜分离47 17气固分离114合计274 100以使用基础的研究为例，从两相流体力学，特别是宏观和微观流体流动相结合，研究过滤和分离中流体流动的本质，研究颗粒粒度分布、滤饼结构、孔隙率、流体流动阻力对过滤和洗涤等不同阶段的影响，如：a.细小颗粒滤饼孔隙率和流体阻力的研究，颗粒粒径分布对滤饼渗透性的研究,双组分物料滤饼特性对滤饼渗透性的影响，滤饼洗涤过程的数学物理模型等从颗粒特性、滤饼结构等入手研究其对过滤速率及洗涤效果的影响。
新型分离纯化技术的发展与应用
新型分离纯化技术的发展与应用在科技迅猛发展的时代下，新型分离纯化技术在不断进步和完善，成为生物科学研究中的一个重要领域。
新型分离纯化技术是根据样品的性质和目标分子的特性进行选择和优化的方法，通常是为了提高纯度和提纯策略的效率。
本文将围绕新型分离纯化技术的发展与应用展开探讨。
一、新型分离纯化技术的背景传统的分离纯化技术方法包含反渗透、离子交换、滤过、凝胶层析等。
这些方法通过物理或化学的手段对分离、纯化物质进行操作。
然而，随着生物技术行业的发展，越来越多的复杂生物发现和重大疾病的出现，要求提高对分离纯化靶分子的选择性和纯度，并要求高效、低成本的生物工艺过程。
为了应对这些新的需求，新型分离纯化技术应运而生。
新型技术主要是以基于仿生学的设计、基于遗传工程的方法、重组蛋白和抗体工程等为基础的。
二、新型分离纯化技术的主要类型1. 亲和层析技术亲和层析技术是通过靶分子与固定在质子或树脂的试剂之间的相互作用进行分离纯化的。
这种方法是一种非常有效的分离纯化方法，可以选择性地纯化目标分子。
相比于传统的分离纯化技术方法，亲和层析技术的优势在于选择性高、纯度高、研究时间短。
2. 薄层电泳技术薄层电泳技术为一种基于电荷差异进行分离的技术。
电泳技术的原理基本上是利用分子电荷差异，将分子分离出来。
薄层电泳技术通过把分子嵌入在石英薄膜中，能够提供更高的分辨率，并且在检测过程中不需要添加额外剂。
3. 微流控芯片技术微流控芯片技术，可以精确调节反应的小尺度尺寸和组成，以及流体的流速和温度，从而进一步提高反应效率和选择性。
与传统的生物分析技术相比，微流控芯片技术无需大量的样品，可以在非恶性条件下进行分离和检测。
三、新型分离纯化技术的应用新型分离纯化技术越来越得到生物科学界的关注和应用，已经应用到多个领域，例如医药生物工程，食品行业以及环境污染检测等。
在生物医药行业中，新型分离纯化技术被广泛应用于制药生产过程中。
比如利用亲和层析技术，可以对生物分子进行精准的纯化。
食品分离技术
食品分离技术的现状及研究进展1 分离操作在食品工业中的作用随着食品工业的发展，化工单元操作不断向食品工业渗透并在食品加工领域内实践和提高，形成了适应食品加工特殊要求的新的单元操作。
由于食品加工所用的动植物性原料几乎都为固态和液态，为了使固体和液体原料成为多种美味可口、营养丰富的食品，首先必须提取其精华，扬弃其糟粕，分离出不同成分并组合成不同种类的制品。
同时为了做到有益无毒，风味别致，又必须反复提纯和精制。
因此分离操作已在食品工业中占有相当重要的地位，研究分离技术在食品加工中的应用，对食品加工的科学化具有重要意义[1]。
食品分离技术在食品工业中具有相当重要的地位。
其重要性表为以下几个方面:(1)食品分离技术是食品工业的基础[2]。
绝大多数食品工业都分离不开食品分离技术，其中不少行业都是以分离工程为主要生产工序的。
例如植物油的提取，淀粉的分离，糖制品的分离以及精练提纯等等。
(2)食品分离技术能提高食品原料的综合利用程度。
在食品加工工程中运用分离技术可以有效的利用食品原料中的各种成分，提高原料的综合利用程度，就提高了食品原料的利用价值。
例如采用有效的分离方法可以从茶叶下脚料中分离出茶多酚、茶碱等，从柑橙中分离甘橙油、果胶等，使原料利用率大为增值。
制糖行业中色谱分离技术的应用使得产糖率大大提高。
(3) 食品分离技术能保持和改进食品的营养和风味。
采用现代分离技术可以将一些需在高温下完成的工艺改为在常温下进行，这样就可以大大地改善食品的色、香、味及营养。
如用膜分离技术代替常规的蒸发浓缩和真空浓缩咖啡、果汁、茶汁等[3-4]。
(4) 食品分离技术使产品符合食品卫生要求。
食品分离技术包括提取原料中的有益组分和去除其中的有害成分。
如花生、玉米等油制品易受黄曲霉污染而产生黄曲霉素，所以在加工过程中必须用适当的方法将其去除。
（5）现代食品分离技术能改变食品行业的生产面貌。
现代分离技术在食品工业中的应用，往往可以使行业的生产面貌大为改观。
谷氨酸分离提取工艺进展
谷氨酸分离提取工艺进展一、本文概述谷氨酸，作为一种重要的氨基酸，在生物体内发挥着至关重要的作用，包括蛋白质合成、能量代谢、神经传导等多个方面。
近年来，随着生物技术的不断发展和人们对谷氨酸需求量的增加，谷氨酸的分离提取工艺受到了广泛关注。
本文旨在综述谷氨酸分离提取工艺的最新进展，包括传统的提取方法、新型的分离技术，以及工艺优化和经济效益分析等方面。
通过对这些内容的探讨，希望能够为谷氨酸的生产和应用提供有益的参考，推动相关产业的可持续发展。
二、谷氨酸的传统分离提取工艺谷氨酸作为一种重要的氨基酸，其分离提取工艺一直是生物化学领域的研究重点。
传统的谷氨酸分离提取工艺主要基于发酵液的预处理等电点沉淀、离子交换、结晶和精制等步骤。
发酵液预处理是关键的一步，旨在去除发酵液中的杂质，如蛋白质、糖类、无机盐等，以提高后续分离提取的效率。
这一步通常包括离心、过滤和调节pH值等操作。
接下来，等电点沉淀法是利用谷氨酸在特定pH值下溶解度降低的特性，通过调整溶液的pH值至谷氨酸的等电点，使其沉淀析出。
这一方法操作简便，但谷氨酸的纯度和收率往往受到等电点附近其他杂质的干扰。
离子交换法则是利用离子交换树脂对谷氨酸的选择性吸附能力，将谷氨酸从发酵液中分离出来。
此方法对谷氨酸的纯度提升效果显著，但设备投资和操作成本相对较高。
在结晶步骤中，通过控制温度、浓度和pH值等条件，使谷氨酸以晶体的形式析出，进一步提高其纯度。
然而，结晶过程中可能出现的杂质共结晶现象会影响谷氨酸的质量。
精制步骤通常包括重结晶、脱色、脱盐等操作，以进一步提高谷氨酸的纯度。
精制后的谷氨酸产品可以满足不同领域的应用需求。
尽管传统的谷氨酸分离提取工艺已经相对成熟，但在操作成本、产品纯度、环境友好性等方面仍有改进空间。
因此，研究者们一直在探索更加高效、环保的谷氨酸分离提取新工艺。
三、谷氨酸分离提取工艺的新进展近年来，随着科学技术的不断进步，谷氨酸的分离提取工艺也取得了显著的进展。
生物分离工程重点
生物技术即有机体的操作和应用有机体生产有用物质、改善人类生存环境的技术。
其目标是利用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品。
生物技术的最新进展:(1)基因工程方面:试管婴儿、细胞融合、蛋白质序列分析，人参培养、转基因(2)生物反应器:连续式，柱式、固定化酶、固定化细胞反应器(3)发酵技术:固定化酶、固定化细胞技术生物分离工程：为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程.单元操作:完成一道工序所需的一种方法和手段。
生物技术上游加工过程：优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等)。
生物下游加工特点：①生物产品稳定性差（化学降解、微生物降解）②培养液是多组分混合物（细胞代谢产物未用完的培养基）③对最终产品质量要求高④原料液中目标产物浓度一般很低（氧传递限制细胞量、产物抑制）生物下游加工在生物技术中的地位1) 生化产品的必经的过程。
2) 回收率不高。
抗生素(80%左右)，蛋白质(60-90%)。
3) 分离纯化昂贵。
4) 中药现代化的重要技术平台。
农学、分离科学、生化分析、药学等。
5) 提供产品竞争力的关键技术之一。
6) 环境污染的治理（慢性铅中毒）。
生化产品的特点:1)应用面广。
2)种类繁多。
分子量X0–X000000，结构功能复杂，生物活性各异。
3)目的产物在初始物料中的含量低。
4)初始物料成分复杂。
有大量的细胞及碎片、其他、培养基成分、无机盐等。
5)生物活性物质的稳定性低。
易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感。
6)产品的质量要求高，尤其是药品等。
生物分离的流程与单元操作①细胞回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。
②细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆，化学破碎技术③初步纯化技术: 吸附，离子交换，沉淀（盐析法，有机溶剂沉淀，等电点，沉淀剂），溶剂萃取，两水相萃取，超临界萃取，逆胶束萃取，膜分离技术④高度纯化技术: 各类层析，亲和，聚焦，离子交换，结晶⑤成品加工：浓缩，除菌与热原，喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥生物分离过程的特点①主要特点是生物制品多种多样，产品的多样性导致分离方法的多样性②绝大多数生物分离方法来源于化学品的分离方法大约80%的化工分离方法可应用于生物分离技术中③生物分离一般比化工分离难度大:成分复杂;悬液中的目标产物浓度低;成本高.④生物产品要求高质量：纯度、卫生、生物活性生物分离一般分四步①不溶物的去除：过滤、离心以及细胞破碎（产物浓度和质量得到了提高）②产物分离：离子交换吸附、萃取、溶剂萃取、反微团萃取、超临界流体萃取、双水相萃取（分离不具有特异性）③产品纯化：色谱、电泳、沉淀（具有产物高选择性和杂质的去除性）④产品的精制：结晶与干燥生物分离技术及原理1）物理性质力学性质：重力、离心力、筛分；热力学性质：状态变化、相平衡；传质性质：扩散；电磁性质：磁化；2）化学性质化学热力学：化学平衡；化学反应动力学：反应速率；化学解离性质：极化、离子化3）生物学性质生物分子识别：生物亲和作用；生物输送性质：生物膜输送；生物反应、控制：酶反应、免疫系统。
展望我国深冷分离技术的现状和发展趋势
展望我国深冷分离技术的现状和发展趋势摘要：随着我国经济的高速发展，空气分离技术目前已发展比较成熟，特别是近几年的冶金、石油、化工、石化等行业的持续稳定发展，加上国内对空气设备的需求不断加大，大型空分设备的需求也迎来了高峰，经过近几年的发展，大型空分设备在发展道路上解决了许多关键的技术问题。
本文主要阐述深冷分离技术在我国的发展应用。
关键词：空气分离；技术；现状；发展前言：深冷技术行业在我国的发展起步相对较晚，和很多新工艺，新技术一样，经历了从无到有、由小到大的过程，20世纪80 年代以后，随着我国工业化进程大幅加速、基础建设投资快速增长，从而推动深冷分离技术行业进入高速发展期。
由于该技术的发展动力主要来自钢铁、有色金属等下游行业对于氧、氮、氩等工业气体的需求，因此我国深冷技术设备厂商纷纷将空气分离作为深冷技术研发的主攻领域。
经过多年的努力，我国深冷空分设备的设计、制造能力显著提升，目前已能够跻身世界先进行列。
1 分离技术的发展与应用深冷分离法又称低温精馏法，1902年由林德教授发明。
其实质就是气体液化技术，把气体压缩、冷却后，利用不同气体沸点上的差异进行精馏，使不同气体得到分离。
因此气体的纯度很高，但压缩、冷却的耗能却很大，最常见的就是大规模的空气制氧，我国80%的制氧量就是该法完成的。
空气分离的原理是以空气为原料，经过压缩、净化、热交换使空气液化，液空主要是液氧和液氮的混合物，根据其沸点不同，通过精馏使它们分离获得氮气和氧气。
最早的分离技术可以追朔到中国夏,商朝的酿酒业中的蒸酒技术;古人制糖和盐掌握了蒸发浓缩和结晶技术;用蒸馏方法从煤焦油中提取油品.十八世纪英国工业革命,使化学工业这个巨人真正诞生和发展起来,分离工程也因此而诞生。
1.1精馏是最重要的分离方法之一.二十世纪的石油化工技术使精馏技术得以大大提高.生产能力大,分离效率高,能耗低,流动阻力小的新型精馏塔不断涌现,常规精馏技术几乎完美,分离复杂物系的特殊精馏,如恒沸精馏,萃取精馏,加盐精馏,分子精馏陆续问世并不断完善.1.2 吸收吸收用于分离气体混合物,目的有直接制取产品如用水吸收HCL制取盐酸;或对原料气实行净化,如焦炉气中苯的脱出;或环保的要求,如烟道气脱硫等.到现在,其技术成熟度与工业应用度也几乎完美.1.3 结晶与精馏和吸收一样,结晶也是一古老传统的分离技术,它多在蒸发的下游,最终获得固体产品.其技术在二十世纪50年代取得重大进展,最著名的是采用深冷结晶法从混合二甲苯中分离出对位二甲苯,但设备庞大复杂,而且能耗很高,工业应用受阻.至20世纪80年代,多级分步结晶技术逐步工业化,使结晶技术取得突破性进展,多级分步结晶最大的优点是能耗低.据统计至少有1500中产品采用了这一技术进行提纯精制。
分离工程
演讲人：
摘要
• 简要介绍了分离工程产生和发展历史，各主要分 离技术的发展现状，研究前沿以及未来的发展方 向。现在运用较多且有很大发展前景的新型分离 技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜 分离技术。本文结合分离工程的发展，就现代化 工分离技术现状、应用和前景进行了简要的论述 。
1）分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操 作的； 2）分子蒸馏是在很低的压强下进行操作，一 般为10-1Pa数量级(10-3托数量级)，可使物料 避免氧化受损； 3）物料受热时间短，避免了因受热时间长造 成某些组分分解或聚合的可能；
4）分子蒸馏的分离程度更高，能分离常规蒸 馏不易分开的物质； 5）无毒、无害、无污染、无残留，可得到纯 净安全的产物； 6）可进行多级分子蒸馏，适用于较为复杂的 混合物的分离提纯，产率较高；
7）特别适合于不同组分分子平均自由程相差 较大的混合物的分离； 8）更适用与对热敏感、产物附加值高的粘性 物料； 9）可与超临界流体技术和膜分离技术等配合 配套使用。
3.2.2分子蒸馏技术的应用
• • • • • •
分子蒸馏技术主要在农产品加工中应用广泛， 且工艺日趋成熟。 1）天然维生素E的浓缩精制 2）高碳脂肪醇的精制 3）风味物质的获取 4）DHA和EPA的富集 5）食用植物油的提取 6）胡萝h素的回收
• 二氧化碳是最常用的超临界流体，具有无毒、不 易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混 合物中分离出来等特点。 • 相对于传统提取分离方法具有以下优点：萃取效 率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、 省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油 等脂溶性成分的提取分离。
3.1.2主要应用
• 1.中药制药： • 1）中药有效成分、有效部位的提取；2）中药新 药的生产；3）中药的二次开发或浓缩回收。 • 2.农产品加工： • 1）农产品风味成分的萃取；2）动植物油的萃取 分离；3）农产品脱色脱臭脱苦；4）农产品灭菌 防腐方面的研究。
化学工程中的分离与提纯技术
WPS,a click to unlimited possibilities
汇报人：WPS
目录 /目录
01
分离与提纯技 术的概述
02
分离与提纯技 术的分类
03
分离与提纯技 术的方法
04
分离与提纯技 术的应用实例
05
分离与提纯技 术的发展趋势 和未来展望
01 分离与提纯技术的概述
分离与提纯技术的应用领域
石油化工：分离石油中的不同成分， 如汽油、柴油等
制药工业：分离药物中的有效成分， 如抗生素、维生素等
添加标题
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食品工业：分离食品中的不同成分， 如糖、蛋白质等
环境保护：分离废水中的有害物质， 如重金属、有机物等
分离与提纯技术的发展历程
近代：化学工业的发展，分 离与提纯技术得到广泛应用
石油炼制：通过提纯技术将原油中的各种成分分离，得到汽油、柴油、煤 油等 石油化工：通过分离与提纯技术将石油中的各种成分分离，得到乙烯、丙 烯等化工原料
石油产品储存与运输：通过分离与提纯技术保证石油产品的质量和安全
食品工业中的分离与提纯技术应用
牛奶脱脂：通 过离心或膜过 滤技术去除牛
奶中的脂肪
果汁浓缩：通 过蒸发或膜过 滤技术浓缩果
现代：高新技术的发展，如 膜分离技术、超临界流体萃
取技术等
古代：利用自然现象进行分 离，如沉淀、结晶等
未来：智能化、自动化、绿 色化将成为分离与提纯技术
的发展趋势
02 分离与提纯技术的分类
根据操作原理的分类
物理分离法： 如过滤、离心、
沉降等
化学分离法： 如萃取、离子 交换、电泳等
膜分离技术的发展与现状和挑战与机遇
膜分离技术的发展与现状和挑战与机遇张明礼摘要本文简述了膜分离技术的发展过程，提出了作者本人对液体膜分离技术和当前市场的看法。
关键词液体膜分离技术工艺设备装置自控绿色化工膜分离、树脂吸附与交换、色谱、超临界萃取、分子蒸馏等化工分离技术被称为当代新型分离技术。
其中膜分离技术是发展最快应用最广的新型分离高技术之一，亦属于绿色化工技术。
本文拟对该技术的发展与现状，存在的挑战与机遇进行简述以供决策者参考。
1.膜分离技术的发展和现状膜分离是人们所掌握的最节能的物质分离（包括分级、纯化、精制、浓缩）技术之一。
近三十年来发展极其迅速，已从单纯的海水与苦咸水脱盐、纯水及超纯水的制备、工业用水的回用，逐步拓展到环保、化工、医药、食品、航天等领域中，以每年大于10%的速率递增，发展前景备受关注。
自20世纪60年代Loeb和Saurirajan研制成功了世界第一张非对称型醋酸纤维素反渗透膜以来，大规模海水淡化就变成了现实；20世纪70～80年代开发的超滤、气体分离膜等也已进入工业应用；80～90年代建成无水酒精渗透气化装置，现已大规模推广应用于有机物的回收和脱水；90年代以来被称之为膜接触器（membrane contactor）的膜萃取、膜吸收、膜汽提（membrane-based striping）、膜蒸馏（membrane distillation）等，为膜技术全面溶入大化工(流程工业：包括石油化工、化工、精细化工、制药、食品、发酵工程)领域提供了技术支持；近几年来膜促进传递（facilitated transport）、膜反应器（membrane-reactor）、膜传感器（membrane sensor）、控制释放（controlled release）等膜技术发展很快，膜式燃料电池（membrane fuel cell）则成为当今发达国家探索研究的热点。
目前膜分离技术已被广泛地用于水处理领域如海水淡化、苦咸水脱盐、超纯水制取；医药工业，人工脏器如人工肾（artificial kidney）、膜式氧合器（membrane oxygenator）、人工肝的制备，以及药剂的浓缩、提纯；食品工业，如果汁和果肉等的浓缩、饮料的灭菌和纯清、从家畜等动物的血液中提取蛋白质；石油化学工业，如天然气中回收氦，合成氨厂尾气中回收氢、石油伴生气二氧化碳的回收、轻烃气流中脱除硫化氢等；环境保护，如废水（电镀废水、印染废水、石油化工废水、食品制药工业废水）中有用物质的回收，以及城市生活污水和放射性废水的处理等。
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分离工程中重要分离技术的进展与展望摘要：简要介绍了分离工程产生和发展历史,各主要分离技术的发展现状, 研究前沿以及未来的发展方向.分离工程过去在化学工程以及相近产业的发展中起了重要作用,也将在现在和未来推动现代化工和相关工业的发展,并在高新技术领域的发展中大显身手.评述 10余年来在分离科学与工程领域的进展，这些领域包括：萃取分离(反胶团萃取，双水相萃取，液膜萃取，，超临界萃取，凝胶萃取，胶团萃取)。
吸附蒸馏，膜分离，反应强化分离等方面的研究简况。
关键词：分离技术，新进展，展望引言：化工分离技术是一个面对经济建设,广泛应用于多种工业的技术基础学科,是过程工程的核心技术之一。
化工、石化，冶金、医药等所谓“过程工业”一般均包括三大工序,即原料准备、反应与分离。
分离即负担反应后未反应物料与产物的分离,也包括目标产物与副产物间的分离、排放到环境中的废气、水、固体物料与有用产物的分离,以及原料中杂质的分离等等。
随着高新技术的发展,成千上万种新的化合物被发现、设计和合成,尤其是产物的多样化及深度加工,环境保护的严格标准的实施,都对化工分离技术提出了新的任务和更高要求。
例如,大部分生物技术产品以低浓度存在于水溶液中,需要发展在低温条件下的高效分离并富集的方法。
随着关系到国计民生和战略储备的矿产资源的枯竭,处理贫矿，复杂矿和回收利用二次资源将成为必然趋势,从而对分离技术的要求越来越高。
此外,包括我国在内的世界各国对环境保护日益重视,对废气，废水，废渣的排放制定出越来越严格的标准。
国外报道,过程工业总投资的50%~90%用于分离设备,操作费用60%以上用于分离工序。
因此国内外均对分离科学与工程的发展十分重视。
随着化学工程科学的发展,不仅其共性应用基础研究扩展为过程工程,而且将研究目标提升为产品工程。
分离技术的研究是过程工程的关键性和前沿性的项目之一。
把握分离过程的基本规律,吸取和发展化工学科交叉的特点,拓宽分离技术的辐射领域,是分离科学与技术发展的根本所在。
近年来,国外对分离科学、分离工艺和分离工程的研究十分活跃,除一般的化工、化学杂志不断介绍分离方面的研究成果外,国际性的分离专业杂志不下十余种。
每年还举办大量的各种分离技术的国际会议。
因此,对关系到我国“过程工业”如化学工业、石油化工、环境工程、生物化工等国家支柱产业21世纪初在国际上竞争力和综合实力的若干分离技术中带有共性、基础性的课题进行深层次的研究,在逐步进行传统分离技术与设备的根本性的改造的同时,研究和开创具有高效性、针对性和无害化的新型的分离技术,完善分离技术的工程开发,形成知识产权,科学地发展新的分离过程、分离方法、分离体系及分离设备,促进我国高新技术产业的可持续发展,提高我国工业整体水平,实现整个“过程工业”的现代化,是亟待解决的带有战略性的研究任务。
十年来,我国以萃取分离、精馏分离与膜分离等为代表的分离科学与技术的研究取得了较大的成就,扩大了国际上的影响,形成的科技成果己在国民经济的诸多领域中得到广泛应用,取得了十分显著的经济效益和社会效益。
本文重点就这些方面的新进展进行评价和介绍。
1 分离技术的诞生与发展最早的分离技术可以追朔到中国夏,商朝的酿酒业中的蒸酒技术;古人制糖和盐掌握了蒸发浓缩和结晶技术;用蒸馏方法从煤焦油中提取油品.十八世纪英国工业革命,使化学工业这个巨人真正诞生和发展起来,随之分离工程也诞生并发展起来.1901年英国学者戴维斯在其著作《化学工程手册》中首先确定了分离操作的概念,1923年美国学者刘易斯和麦克亚当斯合著出版了《化工原理》,从而确立了分离工程理论。
.1. 1 精馏精馏用于分离液体混合物广泛应用于炼油,化工,轻工食品以及空气分离等,是最重要的分离方法之一.二十世纪的石油化工技术使精馏技术得以大大提高.生产能力大,分离效率高,能耗低,流动阻力小的新型精馏塔不断涌现,常规精馏技术几乎完美,分离复杂物系的特殊精馏,如恒沸精馏,萃取精馏,加盐精馏,分子精馏陆续问世并不断完善.1. 2 吸收吸收用于分离气体混合物,目的有直接制取产品如用水吸收HCL制取盐酸;或对原料气实行净化,如焦炉气中苯的脱出;或环保的要求,如烟道气脱硫等.到现在,其技术成熟度与工业应用度也几乎完美. 1. 3 结晶与精馏和吸收一样,结晶也是一古老传统的分离技术,它多在蒸发下游,最终获得固体产品.其技术在二十世纪50年代取得重大进展,最著名的是采用深冷结晶法从混合二甲苯中分离出对位二甲苯,但设备庞大复杂,而且能耗很高,工业应用受阻.至20世纪80年代,多级分步结晶技术逐步工业化,使结晶技术取得突破性进展,多级分步结晶最大的优点是能耗低.据统计至少有1500中产品采用了这一技术进行提纯精制.1. 4 干燥干燥也是一古老传统的分离方法,其应用最广也是能耗最多的分离操作之一,用来脱出水分或湿分以获得固体产品,可以说几乎没有那个行业完全与干燥无关.在过去20～30年间,干燥领域的主要技术进步如下；( 1 ) 流态化干燥.诞生于1921年,目前应用最广,技术最成熟的设备是卧式振动流化床.( 2 ) 喷雾干燥.其独特的优势为可以直接由溶液或悬浮液制成粉状或粒状产品.( 3 ) 间接加热干燥( 也称接触干燥) .这种干燥方式的特点是热气体不直接接触物料,而是通过器壁或管壁加热,如可以用废气作为加热介质而又不会污染产品.( 4 ) 真空干燥与真空冷冻干燥.真空可以降低干燥温度,因此这种干燥方式对于热敏性物料的优势几乎不可替代,已成为近20年来发展最快的干燥技术之一.真空冷冻干燥是集冷冻和干燥为一体,20世纪70年代开发研究,其产品质量均优于普通真空干燥,但成本高,现仅用于高附加值产品, 如人参等.1. 5 超临界萃取提到分离技术,不得不提超临界萃取技术.20世纪70～80年代的全球性能源危机,是超临界萃取技术的催生剂和催化剂,世界各国对超临界流体的溶解能力和相平衡特性进行了大量的研究,我国也不例外. 目前,这一技术已工业化应用于天然物分离.已经工业化的有萃取脂溶性高沸点热敏物质.将超临界萃取技术用于精馏;超临界溶液快速膨胀(RESS);超临界流体脱溶(SAS);超临界逆向结晶(SRC);超临界干燥(SD);超临界流体色谱;超临界流体重结晶提纯以及制备微细颗粒材料.1. 6 膜分离同超临界萃取技术一样,提起分离技术,不得不提膜分离技术.其诞生和发展是近五十年的事.上个世纪50～60年代,人们已经开始意识到能源的潜在危机,传统高能耗的分离技术面临巨大威胁,不得不寻求新的节能分离方法.于是,50年代为膜科学及技术的基础研究阶段，60～70年代为发展并实现工业化阶段,80年代至今为技术深化完善,扩大应用,并研发高难度新型膜分离技术阶段.膜分离技术发展到今天可分为:微滤;超滤;反渗透;电渗析;气体扩散;渗透蒸发;液膜分离等.膜分离过程一般无需相变化,因此对热敏性,相对挥发度小或存在共沸点的混合物具有独特的优势,同时还节省能耗,工业上有用膜分离来取代或部分取代精馏的情况.目前, 气体混合物的分离工业应用较为成熟的有,如美国Monsanto公司开发的气体膜分离器用于分离H 2 和CO2;液体混合物分离方面,较成功的应用有反渗透用于海水淡化和医药及微电子工业无菌水的制造; 超滤用于酶和蛋白质生产中大分子产品的分离提纯,食品工业中乳制品,果汁,酒的浓缩,超滤还应用于环保中废水处理,如汽车制造业中电泳涂料清洗用水的处理, 纸厂纸浆废水处理等.近年来,无机膜应用于微滤和超滤取得了重大进展,它解决了聚合物膜的化学稳定性和热稳定性差的问题,而且选择性也大大提高了.此外,反应—分离耦合技术也是近年发展起来的新兴技术,它是利用反应促进分离或利用分离促进反应.该技术因可以提高反应的转化率,简化工艺过程,节省投资及操作费用而倍受重视.目前已工业化的有反应精馏,所发生的脂化反应在精馏塔中进行,及时分离反应生成的水和脂,是反应持续向脂化方向进行,如醋酸丁脂的生产.又如生化反应中,利用萃取发酵生产乳酸,乙醇,丙酮丁醇,可以提高转化率,使发酵罐的生产能力大大提高.其它的一些传统分离技术,如溶剂萃取,气固吸附,离子交换等, 技术成熟度与工业应用度也相当成熟.2 新世纪的分离工程与其未来新世纪全人类所面临的四大问题: 环保, 能源, 粮食与健康医疗, 每个都与化学工程及分离工程相关. 现已普遍使用的分离技术, 如萃取, 吸附, 离子交换, 膜分离仍大有用武之地. 以下就具体谈谈分离工程的研究前沿及预测未来发展方向.2. 1 各传统分离技术方面精馏,吸收,结晶,溶剂萃取,过滤,干燥等,将向进一步完善方向发展,开发高效节能设备,提高自动化程度,拓宽适用范围等.如精馏,应研究改善大直径填料精馏塔的气液均布问题,反应精馏的进一步开发.结晶方面,将重点开发沉淀技术,将传统的沉淀技术与界面现象结合,前沿课题如在纳米级均匀颗粒或薄膜制备中采用的均匀沉淀技术;生产有色金属超细材料的反萃沉淀技术;具有快速,节能,专一特点,在湿法冶金和生物分离方面有广阔前景的乳化液膜沉淀技术; 将喷雾干燥与沉淀结合的喷雾沉淀技术等.吸附方面,模拟移动床不仅在化工而且在制糖以及医疗中具有独特作用;变压吸附在冶金,材料,医疗,环保以及食品保鲜方面前景广阔;层析应用于纯化度要求高的分离过程;如生物活体的提取,天然动植物中有效成分的提取;扩张床将固液分离,吸附分离和浓缩集成,简化了工艺,提高了产品的回收率,将成为生化分离的关键技术，现已用于基因工程人工血清蛋白的制取.干燥方面,干燥理论及过程模型化的研究始终落后于干燥设备及其工业应用,因此这方面的研究尤其是干燥过程中的传热问题是其前沿课题,如出结果将是十分诱人的.干燥过程的节能也始终是具有重大意义的课题,此外,食品和生物物料干燥技术;可大幅度提高纸和织物干燥强度的冲击穿透干燥技术;可使干燥过程在瞬间完成的对撞流干燥技术;真空冷冻干燥技术;各种特殊干燥技术,如超临界干燥技术等,都将是干燥技术的研究发展方向.2. 2 超临界流体技术超临界流体因其具有独特的物理化学性质, 如具有液体良好的溶解能力和气体良好的扩散性,以及密度,粘度,介电常数,扩散性能随温度和压力的微小变化而发生显著变化的特性,使其在分离工程中起着独到的作用.超临界流体反应;以及前面所提到的超临界溶液快速膨胀,超临界流体脱溶,超临界逆向结晶,超临界流体干燥等均为研究前沿.特别是对过程起着支配作用的重要理论研究超临界结晶机理,干燥机理等的研究将对这些技术的应用起着至关重要的作用.2. 3 膜分离技术有人断言,21世纪是“膜”的世纪,这有一定道理,可见膜分离技术在未来科学技术中举足轻重的作用.在离子交换膜方面,改进电解槽结构,致力于提高全氟离子交换膜的质量以及开发其在非电解HCL方面的应用是研发方向.微滤,超滤和反渗透方面,微滤主要用于分离水溶液中的物质,除去尺寸为500Lm～50Lm的微粒,一般其膜是一次性使用的,因此降低膜成本和拓宽应用范围将是研发方向;超滤也主要是从水溶液中除去12~～500~的大分子及高分子化合物,胶体,病毒等, 根据市场需要,增加品种,提高膜的性能将是其研究方向;反渗透能够除去水溶液3~～12~的溶质,可除去除H+和OH-以外的无机离子。