化工分离新技术剖析
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由于固体吸附剂循环很困难,所以真实移 动床操作非常复杂,同时固定相的移动会引起 柱填料的磨损,使色谱柱柱效很低。
为克服真实移动床的上述缺欠,人们通过 切换装置来模拟固定相的逆向移动,通常将这 种切换装置称为模拟移动床。
模拟移动床
模拟移动床的固定相实际上并没有移动,而是通过阀切换技术改变。这一操作过 程可以通过下图清楚的反应出来。t0时刻流动相样品(A+B)的入口点和提取液B、 提余液(A)的出口点的位置如左图所示,经过t时间后,各进样点和出样点这一的位 置如右图所示。经过位置切换,造成的结果相当于固定相以L/t的速度与流动相相对 运动,从而实现了逆流操作。但在过程中,固定相并未移动。
当跑道不动时,设龟的速度为V1, 兔的 速度为V2,则V1<V2 ;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, V1<V0<V2 ;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;V2=V2-V0>0
真实移动床示意图
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。固定相 由Ⅰ区循环到Ⅳ区,而淋洗液则由Ⅳ区再 循环到Ⅰ区。含有组份A和B的样品由柱中 间的样品入口注入,新鲜的淋洗液由Ⅰ区 引入。在选择的流速下,在固定相上保留 弱的组份A向上移动,由提余液出口流出, 而保留强的组份B 则向下移动,由提取液 出口流出,使组份A和B得到分离。
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SMB的不足与缺陷
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;
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。
SMB应用举例
1.石化行业
该技术在20世纪70年代到80年代主要用于石油产品的分 离,其本身就是在研究分离石油产品的过程中发展起来的。
2.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。
模拟移动床色谱分离的原理
模拟移动床是利用色谱分离原理,通过 连接装有分离剂的柱子而使液流流动的循 环系统的色谱分离器,选用适当的分离剂, 可以高效、廉价地分离那些物理性质和化 学性质非常相似的且用一般分离方法(如蒸 馏、结晶、沉淀、离子交换、萃取、膜过 滤等) 难以分离的混合物。
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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(true moving bed, TMB)的分离原理。
模拟移动床操作原理图 同样,在模拟移动床制备装置中,人们通常将它分为四个区,每各区引起的作用与真 实移动床完全一样,但由于切换阀操作的原因,4个区所在的位置随时间变化而呈现周期 性的改变。
与传统的制备色谱技术相比, SMB 采用 连续操作手段, 易于实现自动化操作, 制备效 率高, 制备量大, 大型模拟移动床制备仪器每 年制备量可达百万吨级水平, 同时流动相的 消耗量少, 因而在石油、精细化工、食品工 业、制药工业(特别是手性药物) 等诸多领域 发挥很大作用, 应用前景广阔。
化工分离技术
生物技术 生物医学 制药工业 分离技术应用 食品科学 化工生产 环境保护 等等 随着科技的不断发展,工业上对分离技术 要求也越来越高,越来越多的分离新技术出现 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
引言
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重大革 新。