萃取分离技术

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萃取分离技术

后处理的问题

为什么对后处理的问题容易忽视呢?我们平时所看到的各种文献尤其是学术性的研究论文对这一问题往往重视不够或者很轻视,他们重视的往往是新的合成方法,合成试剂等。专利中对这一问题也是轻描淡写,因为这涉及到商业利润问题。有机教科书中对这一问体更是没有谈论到。只有参加过工业有机合成项目的人才能认识到这一问题的重要性,有时反应做的在好,后处理产生问题得不到纯的产品,企业损失往往巨大。这时才认识到有机合成不光是合成方法的问题,还涉及到许多方面的问题,那一方面的问题考虑不周,都有可能前功尽弃。后处理问题从哪里可以学到?除了向有经验的科研人员多多请教外,自己也应处处留心,虽说各种文献中涉及较少,但是还有不少论文是涉及到的,这就要求自己多思考,多整理,举一反三。另外,在科研工作中,应注意吸取经验,多多磨练。

完成后处理问题的基本知识还是有机化合物的物理和化学性质,后处理就是这些性质的具体应用。当然,首先要把反应做的很好,尽量减少副反应的发生,这样可以减轻后处理的压力。因此,后处理还是考验一个人的基本功问题,只有化学学好了才有可能出色的完成后处理任务。后处理根据反应的目的有不同的解决办法,如果在实验室中,只是为了发表论文,得到纯化合物的目的就是为了作各种光谱,那么问题就简单了,得到纯化合物的方法不外就是走柱子,TLC,制备色谱等方法,不用考虑太多的问题,而且得到的化合物还比较纯;如果是为了工业生产的目的,则问题就复杂了,尽量用简便、成本低的方法,实验室中的那一套就不行了,如果您还是采用实验室中的方法则企业就亏损了。

后处理过程的优劣检验标准是:(1)产品是否最大限度的回收了,并保证质量;(2)原料、中间体、溶剂及有价值的副产物是否最大限度的得到了回收利用;(3)后处理步骤,无论是工艺还是设备,是否足够简化;(4)三废量是否达到最小。

后处理的几个常用而实用的方法:

(1)有机酸碱性化合物的分离提纯(碱提酸沉或酸提碱沉即是异提同分)

具有酸碱性基团的有机化合物,可以得失质子形成离子化合物,而离子化合物与原来的母体化合物具有不同的物理化学性质。碱性化合物用有机酸或无机酸处理得到胺盐,酸性化合物用有机碱或无机碱处理得到钠盐或有机盐。根据有机化合物酸碱性的强弱,有机、无计酸碱一般为甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸。碱为三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠等。在一般情况下,离子化合物在水中具有相当大的溶解性,而在有机溶剂中溶解度很小,同时活性碳只能够吸附非离子型的杂质和色素。利用以上的这些性质可对酸碱性有机化合物进行提纯。以上性质对所有酸碱性化合物并不通用,

一般情况下,分子中酸碱性基团分子量所占整个分子的分子量比例越大,则离子化合物的水溶性就越大,分子中含有的水溶性基团例如羟基越多,则水溶性越大,因此,以上性质适用于小分子的酸碱化合物。对于大分子的化合物,则水溶性就明显降低。酸碱性基团包括氨基。酸性基团包括:酰氨基、羧基、酚羟基、磺酰氨基、硫酚基、1,3-二羰基化合物等等。值得注意的是,氨基化合物一般为碱性基团,但是在连有强吸电子基团时就变为酸性化合物,例如酰氨基和磺酰氨基化合物,这类化合物在氢氧化钠、氢氧化钾等碱作用下就容易失去质子而形成钠盐。

中合吸附法:

将酸碱性化合物转变为离子化合物,使其溶于水,用活性碳吸附杂质后过滤,则除去了不含酸碱性基团的杂质和机械杂质,再加酸碱中合回母体分子状态,这是回收和提纯酸碱性产品的方法。由于活性碳不吸附离子,故有活性碳吸附造成的产品损失忽劣不计。

中和萃取法:

是工业过程和实验室中常见的方法,它利用酸碱性有机化合物生成离子时溶于水而母体分子状态溶于有机溶剂的特点,通过加入酸碱使母体化合物生成离子溶于水实现相的转移而用非水溶性的有机溶剂萃取非酸碱性杂质,使其溶于有机溶剂从而实现杂质与产物分离的方法。

成盐法:

对于非水溶性的大分子有机离子化合物,可使有机酸碱性化合物在有机溶剂中成盐析出结晶来,而非成盐的杂质依然留在有机溶剂中,从而实现有机酸碱性化合物与非酸碱性杂质分离,酸碱性有机杂质的分离可通过将析出的结晶再重结晶,从而将酸碱性有机杂质分离。对于大分子的有机酸碱化合物的盐此时还可以采用水洗涤除去小分子的酸碱化合物已经成盐且具有水溶性的杂质。对于水溶性的有机离子化合物,可在水中成盐后,将水用共沸蒸馏或直接蒸馏除去,残余物用有机溶剂充分洗涤几次,从而将杂质与产品分离。

以上三种方法并不是孤立的,可根据化合物的性质和产品质量标准的要求,采用相结合的方法,尽量得到相当纯度的产品。

(2)几种特殊的有机萃取溶剂

正丁醇:大多数的小分子醇是水溶性的,例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等。大多数的高分子量醇是非水溶性的,而是亲脂性的能够溶于有机溶剂。但是中间的醇类溶剂例如正丁醇是一个很好的

有机萃取溶剂。正丁醇本身不溶于水,同时又具有小分子醇和大分子醇的共同特点。它能够溶解一些能够用小分子醇溶解的极性化合物,而同时又不溶于水。利用这个性质可以采用正丁醇从水溶液中萃取极性的反应产物。

丁酮:性质介于小分子酮和大分子酮之间。不像丙酮能够溶于水,丁酮不溶于水,可用来从水中萃取产物。

乙酸丁酯:性质介于小分子和大分子酯之间,在水中的溶解度极小,不像乙酸乙酯在水中有一定的溶解度,可从水中萃取有机化合物,尤其是氨基酸的化合物,因此在抗生素工业中常用来萃取头孢、青霉素等大分子含氨基酸的化合物。

丁基叔丁基醚:性质介于小分子和大分子醚之间,两者的极性相对较小,类似于正己烷和石油醚,二者在水中的溶解度较小。可用于极性非常小的分子的结晶溶剂和萃取溶剂。也可用于极性较大的化合物的结晶和萃取溶剂。

(3)做完反应后,应该首先采用萃取的方法,首先除去一部分杂质,这是利用杂质与产物在不同溶剂中的溶解度不同的性质

(4)稀酸的水溶液洗去一部分碱性杂质。例如,反应物为碱性,而产物为中性,可用稀酸洗去碱性反应物。例如胺基化合物的酰化反应。

(5)稀碱的水溶液洗去一部分酸性杂质。反应物为酸性,而产物为中性,可用稀碱洗去酸性反应物。例如羧基化合物的酯化反应。化学学习考研复试调剂,提供免费真题笔记课件教材等,为化学工作者提供学习和科研、工作等的网络交流平台

(6)用水洗去一部分水溶性杂质。例如,低级醇的酯化反应,可用水洗去水溶性的反应物醇。

(7)如果产物要从水中结晶出来,且在水溶液中的溶解度又较大,可尝试加入氯化钠、氯化铵等无机盐,降低产物在水溶液中的溶解度-盐析的方法。

(8)有时可用两种不互溶的有机溶剂作为萃取剂,例如反应在氯仿中进行,可用石油醚或正己烷作为萃取剂来除去一部分极性小的杂质,反过来可用氯仿萃取来除去极性大的杂质。

(9)两种互溶的溶剂有时加入另外一种物质可变的互不相容,例如,在水作溶剂的情况下,反应完

毕后,可往体系中加入无机盐氯化钠,氯化钾使水饱和,此时加入丙酮,乙醇,乙腈等溶剂可将产物从水中提取出来。

(10)结晶与重结晶的方法基本原理是利用相似相容原理。即极性强的化合物用极性溶剂重结晶,极性弱的化合物用非极性溶剂重结晶。对于较难结晶的化合物,例如油状物、胶状物等有时采用混合溶剂的方法,但是混合溶剂的搭配很有学问,有时只能根据经验。一般采用极性溶剂与非极性溶剂搭配,搭配的原则一般根据产物与杂质的极性大小来选择极性溶剂与非极性溶剂的比例。若产物极性较大,杂质极性较小则溶剂中极性溶剂的比例大于非极性溶剂的比例;若产物极性较小,杂质极性较大,则溶剂中非极性溶剂的比例大于极性溶剂的比例。较常用的搭配有:醇-石油醚,丙酮-石油醚,醇-正己烷,丙酮-正己烷等。但是如果产物很不纯或者杂质与产物的性质及其相近,得到纯化合物的代价就是多次的重结晶,有时经多次也提不纯。这时一般较难除去的杂质肯定与产物的性质与极性及其相近。除去杂质只能从反应上去考虑了。

(11)水蒸气蒸馏、减压蒸馏与精馏的方法

这是提纯低熔点化合物的常用方法。一般情况下,减压蒸馏的回收率相应较低,这是因为随着产品的不断蒸出,产品的浓度逐渐降低,要保证产品的饱和蒸汽压等于外压,必须不断提高温度,以增加产品的饱和蒸汽压,显然,温度不可能无限提高,即产品的饱和蒸汽压不可能为零,也即产品不可能蒸净,必有一定量的产品留在蒸馏设备内被设备内的难挥发组分溶解,大量的斧残既是证明。水蒸气蒸馏对可挥发的低熔点有机化合物来说,有接近定量的回收率。这是因为在水蒸气蒸馏时,斧内所有组分加上水的饱和蒸汽压之和等于外压,由于大量水的存在,其在100℃时饱和蒸汽压已经达到外压,故在100℃以下时,产品可随水蒸气全部蒸出,回收率接近完全。对于有焦油的物系来说,水蒸气蒸馏尤其适用。因为焦油对产品回收有两个负面影响:一是受平衡关系影响,焦油能够溶解一部分产品使其不能蒸出来;二是由于焦油的高沸点使蒸馏时斧温过高从而使产品继续分解。,水蒸气蒸

馏能够接近定量的从焦油中回收产品,又在蒸馏过程中避免了产品过热聚合,收率较减压蒸馏提高3-4%左右。虽然水蒸气蒸馏能提高易挥发组分的回收率,但是,水蒸气蒸馏难于解决产物提纯问题,因为挥发性的杂质随同产品一同被蒸出来,此时配以精馏的方法,则不但保障了产品的回收率,也保证了产品质量。应该注意,水蒸气蒸馏只是共沸蒸馏的一个特例,当采用其它溶剂时也可。

共沸蒸馏不仅适用于产品分离过程,也适用于反应物系的脱水、溶剂的脱水、产品的脱水等。它比分子筛、无机盐脱水工艺具有设备简单、操作容易、不消耗其它原材料等优点。例如:在生产氨噻肟酸时,由于分子中存在几个极性的基团氨基、羧基等,它们能够和水、醇等分子形成氢键,使氨噻肟酸中存在大量的游离及氢键的水,如采用一般的真空干燥等干燥方法,不仅费时,也容易造成产物的分解,这时可采用共沸蒸馏的方法将水分子除去,具体的操作为将氨噻肟酸与甲醇在回流下搅拌几小时,可将水分子除去,而得到无水氨噻肟酸。又比如,当分子中存在游离的或氢键的甲醇时,可用另外一种溶剂,例如正己烷、石油醚等等,进行回流,可除去甲醇。可见共沸蒸馏在有机合成的分离过程中占有重要的地位。

(12)超分子的方法,利用分子的识别性来提纯产物。

(13)脱色的方法

一般采用活性炭、硅胶、氧化铝等。活性炭吸附非极性的化合物与小分子的化合物,硅胶与氧化铝吸附极性强的与大分子的化合物,例如焦油等。对于极性杂质与非极性杂质同时存在的物系,应将两者同时结合起来。比较难脱色的物系,一般用硅胶和氧化铝就能脱去。对于酸碱性化合物的脱色,有时比较难,当将酸性化合物用碱中和形成离子化合物而溶于水中进行脱色时,除了在弱碱性条件下脱色一次除去碱性杂质外,还应将物系逐渐中和至弱酸性,再脱色一次除去酸性杂质,这样就将色素能够完全脱去。同样当将碱性化合物用酸中和至弱碱性溶于水进行脱色时,除了在弱酸性条件下脱色一次除去酸性杂质外,还应将物系逐渐中和至弱碱性,再脱色一次除去碱性杂质。

中药分离和纯化(1)

(一)溶剂分离法:一般是将上述总提取物,选用三、四种不同极性的溶剂,由低极性到高极性分步进行提取分离。水浸膏或乙醇浸膏常常为胶伏物,难以均匀分散在低极性溶剂中,故不能提取完全,可拌人适量惰性填充剂,如硅藻土或纤维粉等,然后低温或自然干燥,粉碎后,再以选用溶剂依次提取,使总提取物中各组成成分,依其在不同极性溶剂中溶解度的差异而得到分离。例如粉防己乙醇浸膏,碱化后可利用乙醚溶出脂溶性生物碱,再以冷苯处理溶出粉防己碱,与其结构类似的防己诺林碱比前者少一甲基而有一酚羟基,不溶于冷苯而得以分离。利用中草药化学成分,在不同极性溶剂中的溶解度进行分离纯化,是最常用的方法。

广而言之,自中草药提取溶液中加入另一种溶剂,析出其中某种或某些成分,或析出其杂质,也是一种溶剂分离的方法。中草药的水提液中常含有树胶、粘液质、蛋白质、糊化淀粉等,可以加入一定量的乙醇,使这些不溶于乙醇的成分自溶液中沉淀析出,而达到与其它成分分离的目的。例如自中草药提取液中除去这些杂质,或自白及水提取液中获得白及胶,可采用加乙醇沉淀法;自新鲜括楼根汁中制取天花粉素,可滴人丙酮使分次沉淀析出。目前,提取多糖及多肽类化合物,多采用水溶解、浓缩、加乙醇或丙酮析出的办法。

此外,也可利用其某些成分能在酸或碱中溶解,又在加碱或加酸变更溶液的pH后,成不溶物而析出以达到分离。例如内酯类化合物不溶于水,但遇碱开环生成羧酸盐溶于水,再加酸酸化,又重新形成内酯环从溶液中析出,从而与其它杂质分离;生物碱一般不溶于水,遇酸生成生物碱盐而溶于水,再加碱碱化,又重新生成游离生物碱。这些化合物可以利用与水不相混溶的有机溶剂进行萃取分离。一般中草药总提取物用酸水、碱水先后处理,可以分为三部分:溶于酸水的为碱性成分(如生物碱),溶于碱水的为酸性成分(如有机酸),酸、碱均不溶的为中性成分(如甾醇)。还可利用不同酸、碱度进一步分离,如酸性化台物可以分为强酸性、弱酸性和酷热酚性三种,它们分别溶于碳酸氢钠、碳酸钠和氢氧化钠,借此可进行分离。有些总生物碱,如长春花生物碱、石蒜生物碱,可利用不同rH 值进行分离。但有些特殊情况,如酚性生物碱紫董定碱(corydine)在氢氧化钠溶液中仍能为乙醚抽出,蝙蝠葛碱(dauricins)在乙醚溶液中能为氢氧化钠溶液抽出,而溶于氯仿溶液中则不能被氢氧

化钠溶液抽出;有些生物碱的盐类,如四氢掌叶防己碱盐酸盐在水溶液中仍能为氯仿抽出。这些性质均有助于各化合物的分离纯化。

(二)两相溶剂萃取法:

1.萃取法:两相溶剂提取又简称萃取法,是利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的方法。萃取时如果各成分在两相溶剂中分配系数相差越大,则分离效率越高、如果在水提取液中的有效成分是亲脂性的物质,一般多用亲脂性有机溶剂,如苯、氯仿或乙醚进行两相萃取,如果有效成分是偏于亲水性的物质,在亲脂性溶剂中难溶解,就需要改用弱亲脂性的溶剂,例如乙酸乙酯、丁醇等。还可以在氯仿、乙醚中加入适量乙醇或甲醇以增大其亲水性。提取黄酮类成分时,多用乙酸乙脂和水的两相萃取。提取亲水性强的皂甙则多选用正丁醇、异戊醇和水作两相萃取。不过,一般有机溶剂亲水性越大,与水作两相萃取的效果就越不好,因为能使较多的亲水性杂质伴随而出,对有效成分进一步精制影响很大。

两相溶剂萃取在操作中还要注意以下几点:

1)先用小试管猛烈振摇约1分钟,观察萃取后二液层分层现象。如果容易产生乳化,大量提取时要避免猛烈振摇,可延长萃取时间。如碰到乳化现象,可将乳化层分出,再用新溶剂萃取;或将乳化层抽滤,或将乳化层稍稍加热;或较长时间放置并不时旋转,令其自然分层。乳化现象较严重时,可以采用二相溶剂逆流连续萃取装置。

2)水提取液的浓度最好在比重1.1~1.2之间,过稀则溶剂用量太大,影响操作。

3)溶剂与水溶液应保持一定量的比例,第一次提取时,溶剂要多一些,一般为水提取液的1/3,以后的用量可以少一些,一般1/4-1/6。

4)一般萃取3~4次即可。但亲水性较大的成分不易转入有机溶剂层时,须增加萃取次数,或改变萃取溶剂。萃取法所用设备,如为小量萃取,可在分液漏斗中进行;如系中量萃取,可在较大的适当的下口瓶中进行。在工业生产中大量萃取,多在密闭萃取罐内进行,用搅拌机搅拌一定时间,使二液充分混合,再放置令其分层;有时将两相溶液喷雾混含,以增大萃取接触,提高萃取效率,也可采用二相溶剂逆流连续萃取装置。

2.逆流连续萃取法:是一种连续的两相溶剂萃取法。其装置可具有一根、数根或更多的萃取管。管内用小瓷圈或小的不锈钢丝圈填充,以增加两相溶剂萃取时的接触面。例如用氯仿从川楝树皮的水浸液中萃取川楝素。将氯仿盛于萃取管内,而比重小于氯仿的水提取浓缩液贮于高位容器内,开启活塞,则水浸液在高位压力下流入萃取管,遇瓷圈撞击而分散成细粒,使与氯仿接触面增大,萃取就比较完全。如果一种中草药的水浸液需要用比水轻的苯、乙酸乙酯等进行萃取,则需将水提浓缩液装在

萃取管内,而苯、乙酸乙酯贮于高位容器内。萃取是否完全,可取样品用薄层层析、纸层析及显色反应或沉淀反应进行检查。

3.逆流分配法(CounterCurrentDistribution,CCD):逆流分配法又称逆流分溶法、逆流分布法或反流分布法。逆流分配法与两相溶剂逆流萃取法原理一致,但加样量一定,并不断在一定容量的两相溶剂中,经多次移位萃取分配而达到混合物的分离。本法所采用的逆流分布仪是由若干乃至数百只管子组成。若无此仪器,小量萃取时可用分液漏斗代替。预先选择对混合物分离效果较好,即分配系数差异大的两种不相混溶的溶剂。并参考分配层析的行为分析推断和选用溶剂系统,通过试验测知要经多少次的萃取移位而达到真正的分离。逆流分配法对于分离具有非常相似性质的混合物,往往可以取得良好的效果。但操作时间长,萃取管易因机械振荡而损坏,消耗溶剂亦多,应用上常受到一定限制。

4.液滴逆流分配法:液滴逆流分配法又称液滴逆流层析法。为近年来在逆流分配法基础上改进的两相溶剂萃取法。。对溶剂系统的选择基本同逆流分配法,但要求能在短时间内分离成两相,并可生成有效的液滴。由于移动相形成液滴,在细的分配萃取管中与固定相有效地接触、摩擦不断形成新的表面,促进溶质在两相溶剂中的分配,故其分离效果往往比逆流分配法好。且不会产生乳化现象,用氮气压驱动移动相,被分离物质不会因遇大气中氧气而氧化。本法必须选用能生成液滴的溶剂系统,且对高分子化合物的分离效果较差,处理样品量小(1克以下),并要有一定设备。应用液滴逆流分配法曾有效地分离多种微量成分如柴胡皂甙原小檗碱型季铵碱等。液滴逆流分配法的装置,近年来虽不断在改进,但装置和操作较繁。目前,对适用于逆流分配法进行分离的成分,可采用两相溶剂逆流连续萃取装置或分配柱层析法进行。

(三)沉淀法:是在中草药提取液中加入某些试剂使产生沉淀,以获得有效成分或除去杂质的方法。

1.铅盐沉淀法:铅盐沉淀法为分离某些中草药成分的经典方法之一。由于醋酸铅及碱式醋酸铅在水及醇溶液中,能与多种中草药成分生成难溶的铅盐或络盐沉淀,故可利用这种性质使有效成分与杂质分离。中性醋酸铅可与酸性物质或某些酚性物质结合成不溶性铅盐。因此,常用以沉淀有机酸、氨基酸、蛋白质、粘液质、鞣质、树脂、酸性皂甙、部分黄酮等。可与碱式醋酸铅产生不溶性铅盐或络合物的范围更广。通常将中草药的水或醇提取液先加入醋酸铅浓溶液,静置后滤出沉淀,并将沉淀洗液并入滤液,于滤液中加碱式醋酸铅饱和溶液至不发生沉淀为止,这样就可得到醋酸铅沉淀物、碱式醋酸铅沉淀物及母液三部分。

然后将铅盐沉淀悬浮于新溶剂中,通以硫化氢气体,使分解并转为不溶性硫化铅而沉淀。含铅盐

母液亦须先如法脱铅处理,再浓缩精制。硫化氢脱铅比较彻底,但溶液中可能存有多余的硫化氢,必须先通人空气或二氧化碳让气泡带出多余的硫化氢气体,以免在处理溶液时参与化学反应。新生态的硫化铅多为胶体沉淀,能吸咐药液中的有效成分,要注意用溶剂处理收回。脱铅方法,也可用硫酸、磷酸、硫酸钠、磷酸钠等除铅,但硫酸铅、磷酸铅在水中仍有一定的溶解度,除铅不彻底。用阳离子交换树脂脱铅快而彻底,但要注意药液中某些有效成分也可能被交换上去,同时脱铅树脂再生也较困难。还应注意脱铅后溶液酸度增加,有时需中和后再处理溶液,有时可用新制备的氢氧化铅、氢氧化铝、氢氧化铜或碳酸铅、明矾等代替醋酸铅、碱式醋酸铅。例如在黄芩水煎液中加入明矾溶液,黄芩甙就与铝盐络合生成难溶于水的络化物而与杂质分离,这种络化物经用水洗净就可直接供药用。

2.试剂沉淀法:例如在生物碱盐的溶液中,加入某些生物碱沉淀试剂(见生物碱性质下),则生物碱生成不溶性复盐而析出。水溶性生物碱难以用萃取法提取分出,常加入雷氏铵盐使生成生物碱雷氏盐沉淀析出。又如橙皮甙、芦丁、黄芩甙、甘草皂甙均易溶于碱性溶液,当加入酸后可使之沉淀析出。某些蛋白质溶液,可以变更溶液的pH值利用其在等电点时溶解度最小的性质而使之沉淀析出。此外,还可以用明胶、蛋白溶液沉淀鞣质;胆甾醇也常用以沉淀洋地黄皂甙等。可根据中草药有效成分和杂质的性质,适当选用。

(四)盐析法:盐析法是在中草药的水提液中、加入无机盐至一定浓度,或达到饱和状态,可使某些成分在水中的溶解度降低沉淀析出,而与水溶性大的杂质分离。常用作盐析的无机盐有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵等。例如三七的水提取液中加硫酸镁至饱和状态,三七皂甙乙即可沉淀析出,自黄藤中提取掌叶防己碱,自三颗针中提取小檗碱在生产上都是用氯化钠或硫酸按盐析制备。有些成分如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等水溶性较大,在提取时,亦往往先在水提取液中加入一定量的食盐,再用有机溶剂萃取。

作者:highdragon

(五)透析法:透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜,而大分子物质不能通过半透膜的性质,达到分离的方法。例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖等物质时,可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半透膜内,而将小分子的物质通过半透膜进入膜外溶液中,而加以分离精制:透析是否成功与透析膜的规格关系极大。透析膜的膜孔有大有小,要根据欲分离成分的具体情况而选择。透析膜有动物性膜、火棉胶膜、羊皮纸膜(硫酸纸膜)、蛋白

质胶膜、玻璃纸膜等。油常多用市售的玻璃纸或动物性半透膜扎成袋状,外面用尼龙网袋加以保护,小心加入欲透析的样品溶液,悬挂在清水容器中。经常更换清水使透析膜内外溶液的浓度差加大,必要时适当加热,并加以搅拌,以利透析速度加快。为了加快透析速度,还可应用电透析法,即在半在半透膜旁边纯溶剂两端

放置二个电极,接通电路,则透析膜中的带有正电荷的成分如无机阳离子、生物碱等向阴极移动,而带负电共荷的成分如无机阴离子、有机酸等则向阳极移动,中性化合物及高分子化合物则留在透析膜中。透析是否完全,须取透析膜内溶液进行定性反应检查。

一般透析膜可以自制:动物半透膜如猪、牛的膀胱膜、用水洗净,再以乙醚脱脂,,即可供用;羊皮纸膜可将滤纸浸入50%的硫酸15~60分钟,取出铺在板上,以水冲洗制得。其膜孔大小与硫酸浓度、浸泡时间以及用水冲洗速度有关;火棉胶膜系将火棉胶溶于乙醚及无水乙醇,涂在板上,干后放置水中即可供用,其膜孔大小与溶剂种类、溶剂挥发速度有关,溶剂中加入适量水可使膜孔增大,加入少量醋酸可使膜孔缩小;蛋白质胶(明胶)膜可用20%明胶涂于细布上,阴干后放水中,再加甲醛使膜凝固,冲洗干净即可供用。近来商品有透析膜管成品出售,国外习称“ViskingDialysisTubing”,有各种大小厚度规格,可供不同大小分子量的多糖、多肽透析时选用。(六)结晶、重结晶和分步结晶法:鉴定中草药化学成分,研究其化学结构,必须首先将中草药成分制备成单体纯品。在常温下,物质本身性质是液体的化台物,可分别用分馏法或层析法进行分离精制。一般他说,中草药化学成分在常温下多半是固体的物质,都具有结晶他的通性,可以根据溶解度的不同用结晶法来达到分离精制的目的。研究中草药化学成分时,一旦获得结晶,就能有效地进一步精制成为单体纯品。纯化台物的结晶有一定的熔点和结晶学的特征,有利于鉴定。如果鉴定的物质不是单体纯品,不但不能得出正确的结论,还会造成工作上的浪费。因此,求得结晶并制备成单体纯品,就成为鉴定中草药成分、研究其分子结构重要的一步。1.杂质的除去:中草药经过提取分离所得到的成分,大多仍然含有杂质,或者是混合成分。有时即使有少量或微量杂质存在,也能阻碍或延缓结晶的形成。所以在制备结晶时,必须注意杂质的干扰,应力求尽可能除去。有时可选用溶剂溶出杂质,或只溶出所需要的成分。有时可用少量活性炭等进行脱色处理,以除去有色杂质。有时可通过氧化铝,硅胶或硅藻土短柱处理后,再进行制备结晶。但应用吸附剂除去杂质时,要注意所需要的成分也可能被吸附而损失。此外,层析法更是分离制备单体纯品所常用的有效方法。

如果一再处理仍未能使近于纯品的成分结晶化,则可先制备其晶态的衍生物,再回收原物,可望得到结晶。例如游离生物碱可制备各种生物碱盐类,羟基化合物可转变成乙酸化物,碳基化台物可制备成苯踪衍生物结晶。美登碱在原料中含量少,且反复分离精制难以得到结晶,但制备成3一滇丙基

美登碱结晶后,再经水解除去澳丙基,美登碱就能制备成为结晶。

2.溶剂的选择;制备结晶,要注意选择合宜的溶剂和应用适量的溶剂。合宜的溶剂,最好是在冷时对所需要的成分溶解度较小,而热时溶解度较大。溶剂的沸点亦不宜太高。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙醋等。但有些化合物在一般溶剂中不易形成结晶,而在某些溶剂中则易于形成结晶。例如葛根素、逆没食子酸(ellagicacid)在冰醋酸中易形成结晶,大黄素(emodin)在吡啶中易于结晶,萱草毒素(hemerocallin)在N,N一二甲基甲酞胺(DMF)中易得到结晶,而穿心莲亚硫酸氢钠加成物在丙酮一水中较易得到结晶。又如蝙蝠葛碱通常为无定形粉未,但能和氯仿或乙醚形成为加成物结晶。

3.结晶溶液的制备:制备结晶的溶液,需要成为过饱和的溶液。一般是应用适量的溶剂在加温的情况下,将化合物溶解再放置冷处。如果在室温中可以析出结晶,就不一定放置于冰箱中,以免伴随结晶析出更多的杂质。“新生态”的物质即新游离的物质或无定形的粉未状物质,远较晶体物质的溶解度大,易于形成过饱和溶液。一般经过精制的化合物,在蒸去溶剂抽松为无定形粉未时就是如此,有时只要加入少量溶剂,往往立即可以溶解,稍稍放置即能析出结晶。例如长春花总弱碱部分抽松后加入1.5倍量的甲醇溶解,放置后很诀析出长春碱结晶。又如蝙蝠葛碱在乙醚中很难溶解,但当其盐的水溶液用氨液碱化,并立即用乙醚萃取,所得的乙醚溶液,放置后即可析出蝙蝠葛碱的乙醚加成物结晶。制备结晶溶液,除选用单一溶剂外,也常采用混合溶剂。一般是先将化合物溶于易溶的溶剂中,再在室温下滴加适量的难溶的溶剂,直至溶液微呈浑浊,并将此溶液微微加温,使溶液完全澄清后放置。例如J一细辛醚重结晶时,可先溶于乙醇,再滴加适量水,即可析出很好的结晶。又如自虎杖中提取水溶性的虎杖甙时,在已精制饱和的水溶液上添加一层乙醚放置,既有利于溶出其共存的脂溶性杂质,又可降低水的极性,促使虎杖俄的结晶化。自秦皮中提取七叶甙(秦皮甲素),也可运用这样的办法。

结晶过程中,一般是溶液浓度高,降温诀,析出结晶的速度也快些。但是其结晶的颗粒较小,杂质也可能多些。有时自溶液中析出的速度太快,超过化合物晶核的形成劝分子定向排列的速度,往往只能得到无定形粉未。有时溶液太浓,粘度大反而不易结晶化。如果溶液浓度适当,温度慢慢降低,有可能析出结晶较大而纯度较高的结晶。有的化合物其结晶的形成需要较长的时间,例如铃兰毒甙等,有时需放置数天或更长的时间。

4.制备结晶操作:制备结晶除应注意以上各点外,在放置过程中,最好先塞紧瓶塞,避免液面先出现结晶,而致结晶纯度较低。如果放置一段时间后没有结晶析出,可以加入极微量的种晶,即同种化合物结晶的微小颗粒。加种晶是诱导晶核形成常用而有效的手段。一般他说,结晶化过程是有高

度选择性的,当加入同种分子或离子,结晶多会立即长大。而且溶液中如果是光学异构体的混合物,还可依种晶性质优先析出其同种光学异构体。没有种晶时,可用玻璃棒蘸过饱和溶液一滴,在空气中任溶剂挥散,再用以磨擦容器内壁溶液边缘处,以诱导结晶的形成。如仍无结晶析出,可打开瓶塞任溶液逐步挥散,慢慢析晶。或另选适当溶剂处理,或再精制一次,尽可能除尽杂质后进行结晶操作。5.重结晶及分步结晶:在制备结晶时,最好在形成一批结晶后,立即倾出上层溶液,然后再放置以得到第二批结晶。晶态物质可以用溶剂溶解再次结晶精制。这种方法称为重结晶法。结晶经重结晶后所得各部分母液,再经处理又可分别得到第二批、第三批结晶。这种方法则称为分步结晶法或分级结晶法。晶态物质在一再结晶过程中,结晶的析出总是越来越快,纯度也越来越高。分步结晶法各部分所得结晶,其纯度往往有较大的差异,但常可获得一种以上的结晶成分,在未加检查前不要贸然混在一起。

6.结晶纯度的判定:化合物的结晶都有一定的结晶形状、色泽、熔点和熔距,一可以作为鉴定的初步依据。这是非结晶物质所没有的物理性质。化合物结晶的形状和熔点往往因所用溶剂不同而有差异。原托品碱在氯仿中形成棱往状结晶,熔点207℃;在丙酮中则形成半球状结晶,熔点203℃;在氯仿和丙酮混合溶剂中则形成以上两种晶形的结晶。又如N一氧化苦参碱,在无水丙酮中得到的结晶熔点208℃,在稀丙酮(含水)析出的结晶为77~80℃。所以文献中常在化合物的晶形、熔点之后注明所用溶剂。一般单体纯化合物结晶的熔距较窄,有时要求在0.5℃左右,如果熔距较长则表示化合物不纯。

但有些例外情况,特别是有些化合物的分解点不易看得清楚。也有的化合物熔点一致,熔距较窄,但不是单体。一些立体异构体和结构非常类似的混合物,常有这样的现象。还有些化合物具有双熔点的特性,即在某一温度已经全部融熔,当温度继续上升时又固化,再升温至一定温度又熔化或分解。如防己诺林碱在1760C时熔化,至200℃时又固化,再在2420C时分解。中草药成分经过同一溶剂进行三次重结晶,其晶形及熔点一致,同时在薄层层析或纸层层析法经数种不同展开剂系统检定,也为一个斑点者,一般可以认为是一个单体化合物。但应注意,有的化合物在一般层析条件下,虽然只呈现一个斑点,但并不一定是单体成分。例如鹿含草中主成分为高熊果砍,异高熊果甙极难用一般方法分离,经反复结晶后,在纸层及聚酞胺薄层上都只有一个斑点,易误认为单一成分,但测其熔点在115~125℃,熔距很长。经制备其甲醚后,再经纸层层析检定,可以出现两个斑点,异高熊果甙的比移值大于高熊果甙。又如水菖蒲根茎挥发油中的α一细辛醚和β一细辛醚,在一般薄层上均为一个斑点,前者为结晶,熔点63℃,后者为液体沸点296℃,用硝酸银薄层或气相层忻很容易区分。有时个别化合物(如氨基酸)可能部分地与层析纸或薄层上的微量金属离子(如Cu)、酸或碱形成络合

物、盐或分解而产生复斑。因此,判定结晶纯度时,要依据具体情况加以分析。此外,高压液谱、气相层析、紫外光谱等,均有助于检识结晶样品的纯度

现代分离科学与技术复习题(1)

1、名词解释 1)分配系数,指一定温度下,处于平衡状态时,组分在流动相中的浓度和在固 定相中的浓度之比,以K表示。分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关,也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中,K有不同的概念:吸附色谱法为吸附系数,为选择性系数(或称交换系数),凝胶色谱法为渗透参数 2)絮凝,使水或液体中悬浮微粒集聚变大,或形成絮团,从而加快的,达到固 -液分离的目的,这一现象或操作称作 3)层析分离,是利用各组分(、、分子的形状与大小、分子的电荷性与)的不 同,将多组分混合物进行分离的方法。主要是利用不同物质在固定和流动相上的亲和性差异,利用移动速度的不同进行分离。 4)吸附分离,吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能 力,使其富集在吸附剂表面,再用适当的洗脱剂将其解吸达到分离纯化的过程 5)分子印迹技术分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分 子(印迹分子) 完全匹配的聚合物的实验制备技术。 6)反渗析,利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂(通常是水)的性质,对溶液 施加压力,克服溶液的渗透压,使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。 7)共沉淀分离,共分离法是富集痕量组分的有效方法之一,是利用溶液中主沉 淀物(称为)析出时将共存的某些微量组分载带下来而得到分离的方法 8)离子交换分离,通过分子中的活性离子将溶液中带相反电荷的物质吸附在离 子交换剂上,然后用适当的洗脱溶剂将吸附物质再从离子交换剂上洗脱下来,达到分离的目的。 9)沉降分离,在外力场作用下,利用分散相和连续相之间密度差,使之发生相 对运动而实现非均相混合物分离。 10)液膜分离,液膜萃取,也称液膜分离,是将第三种液体展成膜状以隔开两个 液相,使料液中的某些组分透过液膜进入接收液,从而实现料液组分的分离。 11)临界胶团浓度,分子在溶剂中缔合形成的最低浓度 12)液膜分离, 13)反相色谱,根据流动相和相对不同,液相色谱分为和反相色谱。流动相大于 固定相极性的情况,称为反相色谱。合相色谱可作反相色谱。

多糖的提取分离方法

1.多糖的提取方法 生物活性多糖主要有真菌多糖、植物多糖、动物多糖3 大类。多糖的提取首先要根据多糖的存在形式及提取部位,决定在提取之前是否做预处理。动物多糖和微生物多糖多有脂质包围,一般需要先加入丙酮、乙醚、乙醇或乙醇乙醚的混合液进行回流脱脂,释放多糖。植物多糖提取时需注意一些含脂较高的根、茎、叶、花、果及种子类,在提取前,应先用低极性的有机溶剂对原料进行脱脂预处理,目前多糖的提取方法主要有溶剂提取法、生物提取法、强化提取法等。1.1溶剂法 1.1.1水提醇沉法 水提醇沉法是提取多糖最常用的一种方法。多糖是极性大分子化合物,提取时应选择 水、醇等极性强的溶剂。用水作溶剂来提取多糖时,可以用热水浸煮提取,也可以用冷水浸提渗滤,然后将提取液浓缩后,在浓缩液中加乙醇,使其最终体积分数达到70 %左右,利用多糖不溶于乙醇的性质,使多糖从提取液中沉淀出来,室温静置 5 h,多糖的质量分数和得率均较高。影响多糖提取率的因素有:水的用量、提取温度、浸提固液比、提取时间以及提取次数等。 水提醇沉法提取多糖不需特殊设备,生产工艺成本低,安全,适合工业化大生产,是一种可取的提取方法。但由于水的极性大,容易把蛋白质、苷类等水溶性的成分浸提出来,从而使提取液存放时腐败变质,为后续的分离带来困难,且该法提取比较耗时,提取率也不高。 1.1.2酸提法 为了提高多糖的提取率,在水提醇沉法的基础上发展了酸提取法。如某些含葡萄糖醛酸等酸性基团的多糖在较低pH 值下难以溶解,可用乙酸或盐酸使提取液成酸性,再加乙醇使多糖沉淀析出,也可加入铜盐等生成不溶性络合物或盐类沉淀而析出。 由于H+的存在抑制了酸性杂质的溶出,稀酸提取法提取得到的多糖产品纯度相对较高,但在酸性条件下可能引起多糖中糖苷键的断裂,且酸会对容器造成腐蚀,除弱酸外,一般不宜采用。因此酸提法也存在一定的不足之处。 1.1.3碱提法 多糖在碱性溶液中稳定,碱有利于酸性多糖的浸出,可提高多糖的收率,缩短提取时间,但提取液中含有其它杂质,使粘度过大,过滤困难,且浸提液有较浓的碱味,溶液颜色呈黄色,这样会影响成品的风味和色泽。 1.1.4超临界流体萃取法 超临界流体萃取技术是近年来发展起来的一种新的提取分离技术。超临界流 体是指物质处于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特点,密度大,粘稠度小,有极高的溶解,渗透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增大,提取结束后,再通过减压将其释放出来,具有保持有效成分的活性和无溶剂残留等优点。由于CO2的超临界条件(TC=304.6 ℃,Tp=7.38 MPa)容易达到,常用于超临界萃取的溶剂,在压力为8~40 MPa 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性化物。 该法的缺点是设备复杂,运行成本高,提取范围有限。 1.2酶解法 1.2.1单一酶解法 单一酶解法指的是使用一种酶来提取多糖,从而提高提取率的生物技术。其中经常使 用的酶有蛋白酶、纤维素酶等。蛋白酶对植物细胞中游离的蛋白质具有分解作用,使其结构变得松散;蛋白酶还会使糖蛋白和蛋白聚糖中游离的蛋白质水解,降低它们对原料的结合力,有利于多糖的浸出。

气焊和气割主要工艺设计参数

在多层焊时,第一、二层应选用较细的焊丝,以后各层可采用较粗的焊丝。一般平焊应比其它焊接位置选用粗一号的焊丝,右焊法比左焊法选用的焊丝要适当粗一些。 2.火焰性质的选择 一般来说,需要尽量减少元素的烧损时,应选用中性焰;对需要增碳及还原气氛时,应选用碳化焰;当母材含有低沸点元素[如锡(Sn)、锌(Zn)等]时,需要生成覆盖在熔池表面的氧化物薄膜,以阻止低熔点元素蒸发,应选用氧化焰。总之,火焰性质选择应根据焊接材料的种类和性能。 由于气焊焊接质量和焊缝金属的强度与火焰种类有很大的关系,因而在整个焊接过程中应不断地调节火焰成分,保持火焰的性质,从而获得质量好的焊接接头。 不同金属材料的气焊所采用焊接火焰的性质参照表2—1。 3.火焰能率的选择 火焰能率指单位时间内可燃气体(乙炔)的消耗量,单位为L/h。火焰能率的物理意义是单位时间内可燃气体所提供的能量。 火焰能率的大小是由焊炬型号和焊嘴号码大小来决定的。焊嘴号越大火焰能率也越大。所以火焰能率的选择实际上是确定焊炬的型号和焊嘴的号码。火焰能率的大小主要取决于氧、乙炔混合气体中,

氧气的压力和流量(消耗量)及乙炔的压力和流量(消耗量)。流量的粗调通过更换焊炬型号和焊嘴号码实现;流量的细调通过调节焊炬上的氧气调节阀和乙炔调节阀来实现。 火焰能率应根据焊件的厚度、母材的熔点和导热性及焊缝的空间位置来选择。如焊接较厚的焊件、熔点较高的金属、导热性较好的铜、铝及其合金时,就要选用较大的火焰能率,才能保证焊件焊透;反之,在焊接薄板时,为防止焊件被烧穿,火焰能率应适当减小。平焊缝可比其它位置焊缝选用稍大的火焰能率。在实际生产中,在保证焊接质量的前提下,应尽量选择较大的火焰能率。 4.焊嘴倾斜角的选择 焊嘴的倾斜角是指焊嘴中心线与焊件平面之间的夹角。详见图2—4。焊嘴的倾斜角度的大小主要是根据焊嘴的大小、焊件的厚度、母材的熔点和导热性及焊缝空间位置等因素综合决定的。当焊嘴倾斜角大时,因热量散失少,焊件得到的热量多,升温就快;反之,热量散失多,焊件受热少,升温就慢。 一般低碳钢气焊时,焊嘴的倾斜角度与工件厚度的关系详见图2—4。一般说来,在焊接工件的厚度大、母材熔点较高或导热性较好的金属材料时,焊嘴的倾斜角要选得大一些;反之,焊嘴倾斜角可选得小一些。 图2-4焊嘴倾斜角与焊件厚度的关系

生物分离工程第四章综合测试

第四章萃取 一、名词解释 萃取:是利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作。 反萃取:通过调节水相条件,将目标产物从有机相转入水相的萃取操作成为反萃取。 分配系数:在恒温恒压条件下,溶质在互不相容的两相中达到分配平衡时,其在两相中的浓度之比为一常数,该常数称为分配系数。即K=溶质在萃取相中的浓度/溶质在萃余相中的浓度=C2/C1。 分离因子:萃取剂对溶质A和B的选择或分离能力可以用分离因子表示。即α=(C2A/CIA)/(C2B/C1B)=KA/KB (C:浓度;下标1,2分别表示萃余相和萃取相;A、B:溶质;α越大,A和B越容易分离,分离效果越好) 超临界流体:物质均具有其固有的临界温度和临界压强,在P-T相图上称为临界点,在临界点以上物质处于即非液体也非气体的超临界状态,这时的物质称为超临界流体。 化学萃取:化学萃取是指利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合因子实现水溶性溶质向有机相的分配,主要用于一些氨基酸和极性较大的抗生素的萃取。 双水相体系:某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相,并且在两相水分均占有很大比例,即形成双水相系统。 \ 萃取因子:即萃取平衡后萃取相和萃余相中质量之比。用E表示。 盐效应:由于同一双水相系统中添加不同的盐产生的相间电位不同,故分配系数与静电荷数的关系因无机盐而异,这称为盐效应。 二、选择 1.萃取利用的是物质在两相之间的___B___不同来实现分离或纯化。 2. A.溶解度比 B.分配系数 C.分离系数 D.稳定常数 3.下列搭配中不适合双水相萃取的是____C__。 4. A.聚乙二醇/磷酸盐 B.葡聚糖/甲基纤维素 5. C.聚乙二醇/丙三醇 D. 聚乙二醇/葡聚糖 6.荷电溶质分配系数的对数与溶质的净电荷数成___A___关系,称为______。 7. A.正比/盐效应 B.指数/塞曼效应 8. C.非线性/道南效应 D.反比/法拉第效应 9.对于超临界流体萃取,溶解萃取物时通常__C____;分离萃取物时通常______。 10. A.降压降温/加压加温 B.降压加温/加压降温 11. C.加压降温/降压加温 D.加压降温/降压加温 5. 对于液液萃取时的两相,下列名词中搭配正确的是_A B D_____。 A.上相/下相 B.萃取相/萃余相 C.萃取相/料液相 D.溶剂相/物料相

现代分离技术 课程考核

课程考核 第一部分:课程总结 第二部分:综述论文 膜分离技术的研究进展与应用展望 The Research Progress of Membrane Separation Technology and its Application Prospect 课程:现代分离技术 姓名: 学号: 专业:化学 指导老师: 电话:

第一部分: 课程总结 《现代分离技术及应用》是一门理论性和应用性很强的专业拓展教育课,通过本课程的学习,可以全面的了解分离技术在化学以及其它学科发展中的重要作用,熟悉和掌握现代分离技术的基本理论、方法以及在分析和化学工业中的应用。了解现代分离技术的最新研究方向。 在第一章“分离与富集概论”中,讲述了现代分离科学的重要性、研究对象等一些基本知识点。还介绍了分离科学与分析的联系、分离富集依据及方法、分离富集效果评价、分离富集技术的发展趋势等内容。通过这一章节的学习,我们要重点掌握以下三点:1.分离科学在化学及其它学科中的重要性。2.组分进行分离的依据及必要条件。3.分离科学的发展趋势。 从第二章“蒸发与挥发”中,我们学习到了蒸馏分离和挥发分离两种有效的利用物质挥发性的差异分离共存组分的方法,主要讲解了蒸馏类型及原理、相对挥发度、理论塔板数和芬斯克方程及蒸馏分离方法等内容。 第三章“沉淀与结晶分离”先讲述的是沉淀分离技术,沉淀分离法是在试料溶液中加入沉淀剂,使某一成分以一定组成的团相析出,经过滤而与液相分离的方法。沉淀分离是一种可以起到浓缩与分离的双重作用最重要的分离方法之一。并学习了沉淀的生成过程、晶形沉淀与胶体等知识。第二节是结晶分离技术,这是化工、生化、轻工等工业生产中常用的制备纯物质的精制技术。第三节讲到了蛋白质的沉淀分离,无论是实验室规模还是工业生产,蛋白质沉淀法都得到了普遍应用。 溶剂萃取是分离液体混合物常用的单元操作,它不仅可以提取和增浓产物,还可以除掉部分其他类似的物质,使产物获得初步纯化。它是利用物质在不同的溶剂中的溶解度不同和分配系数的差异,使物质达到相互分离和富集的方法。在第四章“溶剂萃取”中,我们学到了溶剂萃取的基础、待征参数、体系类型、提高萃取率及选择性的方法、溶剂萃取过程及设备和常用萃取体系及应用实例等知识点。

分离工程

生物分离工程复习题 第一章导论 一解释名词 生物下游加工过程(生物分离工程), 二简答题 1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同?(生物下游加工过程特点是什么?生物分离工程的特点是什么?) 2 生物分离工程在生物技术中的地位? 3 分离效率评价的主要标准有哪些?各有什么意义? 4 生物分离工程可分为几大部分,分别包括哪些单元操作?(简述或图示分离工程一般流程及基本操作单元) 5 在设计下游分离过程前,必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠? 6 下游加工过程的发展趋势有哪些方面? 7 纯化生物产品的得率是如何计算的?若每一步纯化产物得率为90%,共6步纯化得到符合要求产品,其总收率是多少? 第二章发酵液预处理 一解释名词 凝聚,絮凝,凝聚剂,过滤,离心,细胞破碎,包含体 二简答题 1 为什么要进行发酵液的预处理?常用处理方法有哪几种? 2 凝集与絮凝过程有何区别?如何将两者结合使用?常用的絮凝剂有哪些? 3 发酵液预处理中凝聚剂主要起什么作用?絮凝机理是什么? 4 细胞破碎的方法包括哪几类?工业上常用的方法有哪些?为什么? 5 沉降与离心的异同? 6 离心设备可分为哪两大类?按分离因子Fr不同,离心机一般分为哪几类? 7 常用的离心沉降设备有哪些?常用的过滤设备有哪些? 8 固-液分离主要包括哪些方法和设备? 9 试比较固液分离中过滤和离心分离技术的特点。 10 高压匀浆与高速珠磨破碎法各有哪些优缺点? 11 比较工业常用的过滤设备优缺点。离心与过滤各有什么优缺点?

第三章沉淀与结晶 一解释名词 沉淀,结晶,盐析,盐溶,盐析结晶,盐析沉淀,硫酸铵饱和度,晶种,晶核,晶型, 饱和溶液,过饱和溶液,饱和度 二简答题 1 根据加入沉淀剂的不同沉淀分离主要包括哪几类?) 2 常用的蛋白质沉淀方法有哪些?有机溶剂沉淀蛋白质的机理什么?用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项? 3 影响盐析的主要因素有哪些?在工艺设计中如何应用? 4 如何确定盐析过程中需要加入硫酸铵的量? 5 简述有机溶剂沉淀的原理。 6沉淀与结晶有何不同? 7 结晶操作的原理是什么?常用结晶器包括哪两种类型?如何选择结晶设备? 8 粒子大小与溶解度有何关系? 9 有哪些方法造成溶液过饱和? 10 绘制饱和温度曲线和过饱和温度曲线,并标明稳定区、亚稳定区和不稳定区。并简述其意义 11 影响硫酸铵盐析效果的主要因素有哪些?公式Ig S=β- Ks I 中β、Ks各与什么因素有关? 第四章萃取 一解释名词 萃取,反萃取,分配系数,有机溶剂萃取,分离因子,乳化,胶团,反胶团,反胶团萃取,临界胶束浓度,溶解度参数,介电常数,HLB 值,萃取因素,带溶剂,超临界流体,超临界流体萃取,双水相萃取,液膜萃取,多级逆流萃取 二简答题 1 生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点? 2 溶剂萃取按参与溶质分配的两相不同而分为哪5类?有机溶剂萃取中产生乳化后使有机相和水相分层困 难,一般会出现哪两种夹带?各产生什么后果? 3 萃取过程(方式)设计分为哪几种类型? 4 pH 对弱电解质的萃取效率有何影响? 5 发酵液乳化现象是如何产生的?对分离纯化产生何影响? 影响乳浊液稳定的因素主要有哪些?如何有 效消除乳化现象?

萃取分离工艺参数设计

萃取分离工艺参数设计 ——最优化串级萃取工艺设计 1、确定原料和处理能力 根据市场需求现状和发展趋势、本地稀土资源状况和开采能力、企业投资和融资能力大小等因素,确定稀土生产线的原料来源、基本配份、年处理能力。 2、确定产品方案 产品品种和规格要符合主流要求,适销对路,既不要盲目求高而增加分离难度和成本,又不能没有市场竟争能力而遭淘汰。 3、确定分离工艺流程 稀土分离时往往按“四分组”效应首先将原料分为轻、中、重稀土富集物。 分组的切割位置通常选择边界元素间分离系数(或等效分离系数)较大、并保持易萃取组分比例均衡,同时兼顾产品要求、设备条件、工艺衔接、操作稳定性和可行性等因素,以降低生产成本、提高流程的稳定性。 (1)工艺采用了具有世界先进水平分离提纯技术,确保产品质量稳定,纯度较高。 (2)工艺流程在实施过程中容易控制,比较灵活,可以根据市场的不同需求,生产不同规格的产品,充槽投资较省,化工辅料消耗降低,有利于降低产品成本。 (3)整个工艺流程较短,可连续化操作,稀土机械损失少,稀土的总收率高。 (4)实现产品“系列化”“高纯化”“单一化”“规模化”,经济指标较好,市场适应能力较强。 4、最优化串级萃取工艺设计 4.1 确定萃取体系和测定分离系数β 针对要分离的问题,选择一个合适的萃取体系,进行单级试验,确定最适宜的有机相配比、皂化度、料液和洗液的浓度和酸度等。测定萃取段和洗涤段的平均分离系数β和β'。 B A E E =β (1)

' '' B A E E =β (2) 若β和β'值相差不大,通常采用数值较小的β值进行计算。 4.2 确定分离指标 根据料液组成,确定分离切割线位置,确定易萃组分A 和难萃组分B ,B f 为料液中组分B 的摩尔分数,1A B f f =-为料液中组分A 的摩尔分数。 根据市场需求确定产品分离指标,若A 为主要产品,规定其纯度An m p +,回收率为A Y ,则A 的纯化倍数和B 的纯化倍数为: (1) n m n m A A A B P P a f f ++-= (3) (1) A A a Y b a Y -= - (4) 出口水相B 的纯度1B P 和A 的纯度1A P 为: 1B B A B bf P f bf = + (5) 111A B P P =- (6) 出口有机相和出口水相分数A f '和B f ': n m A A A A f Y f P +'= (7) 1 B A f f ''=- (8) 若B 为主要产品,规定其纯度为1B P ,回收率为B Y ,则: 1 1(1) B B B A P P b f f -= (9) (1) B B b Y a b Y -= - (10)

关键质量属性和关键工艺设计参数

关键质量属性关和键工艺参数(CQA&CPP) 1、要求: 生产工艺风险评估的重点将由生产工艺的关键质量属性(CQA)和关键工艺参数(CPP)决定。 生产工艺风险评估需要保证能够对生产工艺中所有的关键质量属性(CQA)和关键工艺参数(CPP)进行充分的控制。 2、定义: CQA关键质量属性:物理、化学、生物学或微生物的性质或特征,其应在适当的限度、范围或分布内,以保证产品质量。 CPP关键工艺参数:此工艺参数的变化会影响关键质量属性,因此需要被监测及控制,确保产产品的质量。 3、谁来找CQA&CPP 3.1 Subject Matter Experts(SME)在某一特定领域或方面(例如,质量部门,工程学,自动化技术,研发,销售等等),个人拥有的资格和特殊技能。 3.2 SME小组成员:QRM负责/风险评估小组主导人、研发专家、技术转移人员(如适用)、生产操作人员、工程人员、项目人员、验证人员、QA、QC、供应商(如适用)等。 3.3 SME小组能力要求矩阵: 4、如何找CQA&CPP 4.1 在生产工艺中有很多影响产品关键质量属性的因素,每个因素都存在着不同的潜在的风险,必须对每个因素充分的进行识别分析、评估,从而来反映工艺的一些重要性质。

4.2 列出将要被评估的工序步骤。工艺流程图,SOP或批生产记录可以提供这些信息。评估小组应该确定上述信息的详细程度来支持风险评估。 例:

文件资源:保证在评估之前已经具备所有必要的文件。 良好培训:保证在开展任何工作之前所有必要的风险评估规程、模板和培训已经就位。 评估会议:管理并规划所有要求的风险评估会议。 例:资料需求单 ICH Q8(R2)‐ QbD‐系统化的方法、 ICHQ9‐质量风险管理流程图 CQA&CPP风险评估工具‐FMEA

三种新型分离技术的综述

1引言 国内外对分离技术的发展十分重视,但由于应用领域十分广泛,原料、产品和对分离操作的要求多种多样,决定了分离技术的多样性。按机理划分,可大致分为五类:生成新相以进行分离(如蒸馏、结晶);加入新相进行分离(如萃取、吸收);用隔离物进行分离(如膜分离);用固体试剂进行分离(如吸附、离子交换)和用外力场或梯度进行分离(如离心萃取分离、电泳)等。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。 2超临界流体萃取技术及其应用 超临界流体萃取是_种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术。其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。由于二氧化碳具有无毒、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,所以是最常用的超临界流体。相对于传统提取分离方法(煎煮、醇沉、蒸发浓缩等)具 作者简介:周芙蓉,女,中北大学化工与环境学院研究生有以下优点: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。 超临界流体萃取技术特点 ⑴由于在临界点附近,流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化,使萃取后溶剂与溶质容易分离。 ⑵由于超临界流体具有与液体接近的溶解能力,同时又保持了气体所具有的传递性,有利于高效分离的实现。 (3)利用超临界流体可在较低温度下溶解或选择性地提取出相应难挥发的物质,更好地保护热敏性物质。 (4)萃取效率高,萃取时间短。可以省却清除溶剂的程序,彻底解决了工艺繁杂、纯度不够且易残留有害物质等问题。 (5)萃取剂只需再经压缩便可循环使用,可大大降低成本。 (6)超临界流体萃取能耗低,集萃取、蒸馏、分离于_体,工艺简单,操作方便。 (7)超临界流体萃取能与多种分析技术,包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用,省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。避免样品的损失、降解或污染,因而可以实现自动化。

现代分离技术

看看现代分离技术整理 1.传质分离过程分为哪两个分离过程? 平衡分离过程和速率分离过程 2.从不同的角度对分离效率有不同的评价指标 ①分离方法和角度②产品纯度 分离速率,分辨率,浓缩比,纯化程度,回收率。 3.写出5种使用能量媒介和5种使用物质媒介的分离操作。 能量媒介:精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏、结晶 物质媒介:萃取、浸提、吸收、吸附、液液萃取 4.萃取精馏的定义。 1)定义:加入的新组分不和原物系中的组分形成恒沸物,只改变组分间的相对挥发度,而其沸点比物系中其它组分的沸点高的分离过程。 2)萃取剂的作用:改变组分的相对挥发度。加入萃取剂与其中一个组分形成正偏差溶液(非理想溶液),与另外一个组分形成理想溶液(负偏差溶液),来改变相对挥发度。 3)萃取精馏塔中对萃取剂的要求: 不形成恒沸物 沸点要高 改变相对挥发度 不能分层 选择性强 溶解度大 沸点高,挥发度小 热稳定性和化学稳定性好 适宜的物性 使用安全无毒,对设备不腐蚀,污染小,环境友好,价格低廉,来源丰富 5)萃取精馏塔中回收段的作用: 使溶剂不在塔顶出现,达到回收效果。 如果不设回收段会使塔顶物料中含有高浓度的溶剂。 去除塔顶产品中可能夹带的溶剂,对于某些沸点很高的溶剂可不使用

6)萃取精馏塔塔顶产品不合格能否通过加大回流比的方法来使塔顶产品合格? 不能,因为加大回流比会使塔顶到塔底溶剂的浓度降低,液相流率增加, 将使液相中溶剂浓度xS 下降, 而使被分离组分间的相对挥发度 (a12)S 减小,分离效果变差。 7)精馏段萃取剂浓度的公式推导: 萃取剂的挥发度比所处理物料的挥发度低得多,用量较大,故在塔板上基本维持一固定的浓度值,“恒定浓度”即 假定:a 恒摩尔流;b 精馏段总物料衡算: 萃取剂物料衡算: (A ) 设萃取剂S 对被分离组分的相对挥发度为 (B) A=B (C ) 8) 提馏段萃取剂浓度的公式推导: 溶剂对被分离组分的相对挥发度一般很小,当β≈0 时,式(C)可简化为: 类似地,提馏段溶剂浓度: 1 ,,+=n s n s x x 0 =sD x D L S V +=+sD s s Dx Lx S Vy +=+S D L S Lx y S S -+-=β s s s s s s s s s y y y y x x x x x x y y y x x y y 21212121111++=++=--=βs s s s s x x x x x x x 2211211αα++=221121x x x x s s αα++=i is i x x α∑∑=1)1(,11+-=∴--=s s s s s s s x x y x x y y βββ 1)1(+-?=-+-s s s x x S D L S Lx ββRD S S L S L S x S +=≈-≈)1(β???? ??-'+-=S S x W L S x 1)1(ββ )1()1(S S x D L S x ---=ββ

AO工艺设计参数

污水处理A/O工艺设计参数 1.HRT水力停留时间:硝化不小于5~6h;反硝化不大于2h,A段:O段=1:3 在 A/O工艺中,好氧池的作用是使有机物碳化和使氮硝化;缺氧池的作用是反硝 化脱氮,故两池的容积大小对总氮的去除率极为重要。A/O的容积比主要与该废 水的曝气分数有关。缺氧池的大小首先应满足NO3--N利用有机碳源作为电子供体,完成脱氮反应的需要,与废水的碳氮比,停留时间、回流比等因素相应存在一定的关系。借鉴于类似的废水以及正交试验,己内酷胺生产废水的A/0容积比确定在1:6左右,较为合适。 而本设计的A/ 0容积比为亚:2,缺氧池过大,导致缺氧池中的m(BOD)/m (NO3--N)比值下降,当比值低于1.0时,脱氮速率反趋变慢。另外,缺氧池过大,废水停留时间过长,污泥在缺氧池内沉积,造成反硝化严重,经常出现大块上浮死泥,影响后续好氧处理。后将A/O容积比按1:6改造,缺氧池运行平稳。 1.1、A/O除磷工艺的基本原理 A/O法除磷工艺是依靠聚磷菌的作用而实现的,这类细菌是指那些既能贮存聚磷(poly—p)又能以聚β—羟基丁酸(PHB)形式贮存碳源的细菌。在厌氧、好氧交替条 件下运行时,通过PHB与poly—p的转化,使其成为系统中的优势菌,并可以过 量去除系统中的磷。其中聚磷是若干个基团彼此以氧桥联结起来的五价磷化合物,亦被称为聚磷酸盐,其特点是:水解后生成溶解性正磷酸盐,可提供微生物生长繁殖所需的磷源;当积累大量聚磷酸盐的细菌处于不利环境时,聚磷酸盐可分解释放能量供细菌维持生命。聚β—羟基丁酸是由多个β—羟基丁酸聚合而成的大分子聚 合物,当环境中碳源物质缺乏时,它重新被微生物分解,产生能量和机体生长所需要的物质。这一作用可分为两个过程:厌氧条件下的磷释放过程和好氧条件下的磷吸收过程。 厌氧条件下,通过产酸菌的作用,污水中有机物质转化为低分子有机物(如醋酸等),聚磷菌则分解体内的聚磷酸盐释放出磷酸盐及能量,同时利用 水中的低分子有机物在体内合成PHB,以维持其生长繁殖的需要。研究发现,厌 氧状态时间越长,对磷的释放越彻底。 好氧条件下,聚磷菌利用体内的PHB及快速降解COD产生的能量,将污水中的磷 酸盐吸收到细胞内并转变成聚磷贮存能量。好氧状态时间越长,对磷的吸收越充分。由于好氧状态下微生物吸收的磷远大于厌氧状态下微生物释放出的磷,随着厌氧—好氧过程的交替进行,微生物可以在污泥中形成稳定的种类并占据一定的优势,磷就可以通过系统中剩余污泥的排放而去除(见图1)。

现代分离技术复习思考题及答案讲解

第一章膜分离 1.什么是分离技术和分离工程? 分离技术系指利用物理、化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的一种手段。 在工业规模上,通过适当的技术与装备,耗费一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离工程。 2.分离过程是如何分类的? 机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离 第二章膜分离 1.按照膜的分离机理及推动力不同,可将膜分为哪几类? 根据分离膜的分离原理和推动力的不同,可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 2.按照膜的形态不同,如何分类? 按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。 3.按照膜的结构不同,如何分类? 按膜的结构分为对称膜、非对称膜和复合膜。 4.按照膜的孔径大小不同,如何分类? 按膜的孔径大小分多孔膜和致密膜。 5.目前实用的高分子膜膜材料有哪些? 目前,实用的有机高分子膜材料有:纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。 6.MF(微孔过滤膜),UF(超过滤膜),NF(纳滤膜),RO(反渗透膜)的推动力是什么? 压力差。 7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点? 醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。醋酸纤维素性能稳定,但在高温和酸、碱存在下易发生水解。纤维素醋类材料易受微生物侵蚀,pH值适应范围较窄,不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 8.醋酸纤维素膜的结构如何? 表皮层,孔径(8-10)×10-10m。过渡层,孔径200×10-10m。多孔层,孔径(1000 -4000)×10-10m 9.固体膜的保存应注意哪些问题? 分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜;而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。收缩变形使膜孔径大幅度下降,孔径分布不均匀,严重时还会造成膜的破裂。当膜与高浓度溶液接触时,由于膜中水分急剧地向溶液中扩散而失水,也会造成膜的变形收缩。 10.工业上应用的膜组件有哪几种? 工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。 11.在上述膜组件中装填密度最高的是那种?料液流速最快的是那种? 中空纤维式,管式。 12.什么叫浓差极化?如何消除浓差极化现象?

萃取法Ca-La在线分离工艺_贾江涛

萃取法Ca /La 在线分离工艺 X 贾江涛1  廖春生1  严纯华1  曾东海2  冯余清2  周 静3 田北超 3 (1.北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室,北京 100871;2.四川银山化工(集团) 股份有限公司,内江 641201;3.四川省稀土工程技术研究中心,成都 610031) 摘 要:本文提出并研究了轻稀土P 507-HCl 体系La /Ce 分离过程中的在线萃镧除钙工艺,对工艺的实施方法、流程控制及分离效果进行了阐述。结果表明:该工艺可节约设备投资,用在线萃取法进行Ca/La 分离。本工艺同样适用于P 204-HCl 等体系的类似工艺流程。 关键词:萃取法;在线分离;Ca /L a 中图分类号:T F 803.23 文献标识码:A 文章编号:1004-0277(1999)04-0012-04 我国有着丰富的稀土资源,其中又以包头稀土矿和冕宁稀土矿为代表的北方矿为最多。该类矿源中富含轻稀土,超过稀土总量的95%。其中La 和Ce 含量约为轻稀土组成的80%以上〔1,2〕 。一方面,近年来由于La 、Ce 应用的不断深入和拓展,光学玻璃、金属冶炼、石油化工和环境保护等领域对单一稀土的应用日益增长,P507(或P204)-HCl 体系的La/Ce 工艺在稀土分离流程中是非常重要的一环;另一方面,Ca 2+、M g 2+ 、Zn 2+ 、M n 2+ 、Pb 2+ 等非稀土杂质在酸性磷类萃取剂中受萃取顺序的影响,富集在La /Ce 分离后的LaCl 3中。无论后续工艺是制备结晶LaCl 3?x H 2O,还是用碳酸氢铵沉淀,都不能很好地除去这些杂质。尽管通常进行的P507(或P204)-HCl 体系Ca/La 分 离工艺较好地解决了这个问题,但存在独立进行的两段萃取槽设备利用率低、动力消耗大、设备维护费用高、噪音大、稀土收率低等缺点。 本文借鉴稀土皂和稀土洗涤等相转移原理 〔3~8〕,利用Ca 2+、M n 2+、Pb 2+ 等非稀土杂质与 La 3+ 在萃取剂中的萃取平衡差异,提出P507(或 P 204)-HCl 体系La /Ce 分离工艺中的萃取法Ca /La 在线分离新工艺,对工艺组成实施、流程控制方法和在线分离效果进行了论述,可望在稀土分离的集约化研究中做一些有益的探索。 1 工艺流程简介 萃取法Ca/La 在线分离工艺如图1 。 U a :稀土皂U b :除钙级U c :萃取段n :进料级U d :洗涤段U e :反萃段H i :反萃酸H o :反出液W i :洗涤液W ′i :反洗酸W ′o :反洗液W o :废弃水S i :皂化有机相S a 、S b :负载有机相S o :再生有机相F :水相料液 图1 萃取法Ca /L a 在线分离工艺示意图 Fig .1 Flow sheet of Ca /La on -line solvent extraction separation process 1999年8月 Chinese Rar e Ear ths A ugust 1999 收稿日期:1999-02-21 基金项目:国家自然科学基金(29571003)、杰出青年科学基金(29525101)、教育部高等学校博士学科点专项科研基金、博士后基金、方正 基金、科技部攀登计划和国家重点基础科学研究发展规划项目 作者简介:贾江涛(1969-),男,北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室博士后,发表学术论文20余篇

污水处理AO工艺主要设计参数

污水处理中A/O工艺主要设计参数经验总结加简单计算 ①HRT水力停留时间:硝化不小于5~6h;反硝化不大于2h,A段:O段=1:3 ②污泥回流比:30~100%,具体根据污泥生长所处阶段确定,保证污泥浓度在设计浓度左右 ③混合液回流比:300~400%,混合液回流主要目的是将硝化作用下产生的氨氮送到A段进行反硝化,生成氮气,从而降低总排水氨氮浓度。所以回流比除要调节平衡污泥浓度外,还有促进反硝化反应顺利进行的目的。 ④反硝化段碳/氮比:BOD5/TN>4,理论BOD消耗量为1.72gBOD/gNOx--N ⑤硝化段的TKN/MLSS负荷率(单位活性污泥浓度单位时间内所能硝化的凯氏氮): <0.05KgTKN/KgMLSS·d ⑥硝化段污泥负荷率:BOD/MLSS<0.18KgBOD5/KgMLSS·d ⑦混合液浓度x=3000~4000mg/L(MLSS)普通生活废水取高值,部分生化性能较差工业废水,MLSS取值3000以下 ⑧溶解氧(重点项目):A段DO<0.2~0.5mg/L ???? O段DO>2~4mg/L ⑨pH值:A段pH =6.5~7.5 ?????O段pH =7.0~8.0 ⑩水温:硝化20~30℃ ????????????????? 反硝化20~30℃ ⑾碱度:硝化反应氧化1gNH4+-N需氧4.57g,消耗碱度7.1g(以CaCO3计)。???????????????? 反硝化反应还原1gNO3--N将放出2.6g氧,生成3.75g碱度(以CaCO3计)

⑿需氧量Ro——单位时间内曝气池活性污泥微生物代谢所需的氧量称为需氧量(KgO2/h)。微生物分解有机物需消耗溶解氧,而微生物自身代谢也需消耗溶解氧,所以Ro应包括这三部分。 ??????????????????????? Ro=a’QSr+b’VX+4.6Nr ?????????????????????????? a’─平均转化1Kg的BOD的需氧量KgO2/KgBOD ????????????????????????? b’─微生物(以VSS计)自身氧化(代谢)所需氧量KgO2/KgVSS·d。 ??????? 上式也可变换为: ???????????????????? Ro/VX=a’·QSr/VX+b’ 或Ro/QSr=a’+b’·VX/QS r ???????????????????? Sr─所去除BOD的量(Kg) ???????????????????? Ro/VX─氧的比耗速度,即每公斤活性污泥(VSS)平均每天的耗氧量KgO2/KgVSS·d ??????????????????? Ro/QSr─比需氧量,即去除1KgBOD的需氧量KgO2/KgBOD 由此可用以上两方程运用图解法求得a’ b’ Nr—被硝化的氨量kd/d???????? 4.6—1kgNH3-N转化成NO3-所需的氧量(KgO2) 几种类型污水的a’ b’值 ⒀供氧量─单位时间内供给曝气池的氧量,因为充氧与水温、气压、水深等因素有关,所以氧转移系数应作修正。

液-液萃取分离法

液-液萃取分离法 【摘要】液—液萃取分离法又称溶剂萃取分离法,简称萃取分离法。这种方法是利用与水不相混溶的有机溶剂同试液一起震荡,这时,一些组分进入有机相中,另一些组分仍留在水相中,从而达到分离富集的目的。如果被萃取组分是有色化合物,则可以取有机相宜接进行光度测定,这种方法称为萃取光度法。萃取光度法具有较高的灵敏度和选择性。 【关键字】液—液萃取分离法、亲水性、分配系数、螯合剂 液—液萃取分离法又称溶剂萃取分离法,简称萃取分离法。这种方法是利用与水不相混溶的有机溶剂同试液一起震荡,这时,一些组分进入有机相中,另一些组分仍留在水相中,从而达到分离富集的目的。 一. 萃取分离法的基本原理及重要参数 1.萃取过程的本质:根据物质对水的亲疏性不同,通过适当的处理将物质从水相中萃取到有机相,最终达到分离。 亲水性物质:易溶于水而难溶于有机溶剂的物质。如:无机盐类,含有一些亲水基团有机化合物常见的亲水基团有一OH,一SO3H,一NH2,=NH 等.疏水性或亲油性物质:具有难溶于水而易溶于有机溶剂的物质。如:有机化合物常见的疏水基团有烷基如一CH3,一C2H3,卤代烷基,苯基、萘基等物质含疏水基团越多,相对分子质量越大,其疏水性越强2.分配系数和分配比 (1)分配系数 分配系数的含义:用有机溶剂从水相中萃取溶质A时,如果溶质A在两相中存在的型体相同,平衡时溶质在有机相的活度与水相的活度之比称为分配系数,用KD表示。萃取体系和温度恒定,KD为一常数。在稀溶液中可以用浓度代替活度。 (2)分配比 分配比的含义:将溶质在有机相中的各种存在形式的总浓度CO和在水相中的各种存在形式的总浓度CW之比,称为分配比. 示例:CCl4——水萃取体系萃取OsO4在水相中Os(VIII)以OsO4,OsO52-和HOsO5-三种形式存在在有机相中以OsO4和(OsO4)4两种形式存在。 (3)分配系数与分配比 当溶质在两相中以相同的单一形式存在,且溶液较稀,KD=D。如: CCl4——水萃取体

年产5万吨木薯酒精工艺设计主要参数

年产5万吨木薯酒精工艺设计主要参数 一、物料、热能衡算 1 鲜木薯1085吨/日(淀粉含量按29%) 2 干木薯450吨/日(淀粉含量按68%) 3 硫酸2000公斤/日(浓度为98%) 4 淀粉酶250公斤/日(酶活力为2万单位) 5 糖化酶500公斤/日(酶活力为10万单位) 6 烧碱250公斤/日(固体) 7 水20000M3/日回收利用按50%计算10000M3/日 8 蒸汽670吨/日 9电33200千瓦/日 二、主要设备 1 干式粉碎机25~30吨/小时110千瓦电动机(二台) 2 风机90千瓦电动机(一台) 3螺旋输送机Ф1.2米一个 4旋风分离器Ф1.4米一个 5洗涤塔 4.5M3 Ф1500×2500 一个 6预煮锅35M3/个二个Ф3000×5000 7搅拌器3档Ф1米轴功率11千瓦2套 8料泵流量100M3/小时不锈钢(2台) (型号100IND-30 )

9 蒸煮锅40M3/个4个Ф1300×10000 10 液化喷射器(智能型) 1台45M3/小时 11汽液分离器30M3/个1个Ф2000×10000 12 真空罐1个Ф3500×4500 13 膜冷 1个Ф1400×4500 14 水力喷射器 1台 3000升/小时 13糖化锅40M3/个Ф3200×48002个 14搅拌器3档Ф1米轴功11千瓦 15料泵流量100M3/小时2台(型号:100IND-30 )16螺旋板冷却器150㎡ 1台 17酒母罐 50M3/个 1个 18 蛇管冷却 30㎡/组 19 发酵罐 500M3/个 14个 20螺旋板冷却器 100㎡/个 2台 80㎡/个 4台 60㎡/个 2台 21发酵料泵流量 50M3/小时 24台(型号:80IND-30) 22 成熟醪泵流量 100M3/小时 2台(型号:100IND-40) 23 硫酸贮罐 20M3/个 2个 24硫酸计量罐 2M3/个 1个 25 耐酸泵功率 2~3千瓦 2台(型号:25FB-25 ) 26粗馏塔Ф2.8米 24~26层塔板板距 450~500㎜

《分离工程》思考题及习题(整理)(1)

《生化分离工程》思考题及习题 第一章绪论 2、生化分离工程有那些特点? 3、简述生化分离过程的一般流程? 第二章预处理与固-液分离法 1、发酵液预处理的目的是什么?主要有那几种方法? 2、何谓絮凝?何谓凝聚?各自作用机理是什么? 3、发酵液中去除杂蛋白的原因是什么?方法主要有那些? 7、何谓密度梯度离心?其工作原理是什么? 第三章细胞破碎法 1、革兰氏阳性菌和阴性菌在细胞壁在组成上有何区别? 2、细胞破碎主要有那几种方法? 3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点? 4、何谓化学破碎法?其原理是什么?包括那几种? 5、何谓酶法破碎法?有何特点?常用那几种酶类? 第四章萃取分离法 1、何谓溶媒萃取?其分配定律的适用条件是什么? 2、在溶媒萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取? 3、何谓乳化液?乳化液稳定的条件是什么?常用去乳化方法有那些? 5、某澄清的发酵液中含260mg/l放线菌D, 现用醋酸丁酯进行多级萃取。已知平衡常数K=57.0,料液流量450升/时,有机相流量20升/时。为达到此抗生素收率为98%的要求,需要多少级的萃取过程?(计算题) 8、何谓双水相萃取?双水相体系可分为那几类?目前常用的体系有那两种? 9、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离? 第五章沉淀分离法 1)何谓盐析沉淀?其沉淀机理是什么?有何特点? 2) 生产中常用的盐析剂有哪些?其选择依据是什么? 3) 何谓分步盐析沉淀? 4)何谓等电点沉淀?其机理是什么?pH是如何影响pI的? 第六章吸附分离法 1、吸附作用机理是什么? 2、吸附法有几种?各自有何特点? 5、已知80g的活性炭最多能吸附0.78 mol腺苷三磷酸(ATP),这种吸附过程符合兰缪尔等温线。其中b=2.0×10E3mol/L,请问在1.2L的料液浓度为多少时才能使活性炭吸附能力达90%? (计算题) ★第七章离子交换法 1、何谓离子交换法(剂)?一般可分为那几种? 2、离子交换剂的结构、组成?按活性基团不同可分为那几大类? 3、pH值是如何影响离子交换分离的? 5、在离子交换层析分离过程中,离子交换剂是如何选择的? 6、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么? 7、软水、去离子水的制备工艺路线? ★第八章膜分离技术 2)膜在结构上可分为那几种?膜材料主要用什么? 3)简述微滤、超滤、纳滤及反渗透膜在膜材料、结构、性能、分离机理及其应用等方面的异同点 5)何谓浓差极化现象?它是如何影响膜分离的?减少浓差极化现象的措施?

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