几种新型化工分离技术的简介
摘要：本文主要介绍了膜分离技术、超临界萃取技术、双水萃取技术、色谱分离技术、分子蒸馏技术、微波萃取技术、耦合分离的技术原理及应用关键词：新型化工分离技术膜分离技术超临界萃取技术
Introduction of New Chemical Separation Technology Abstract:The principle and application of some separation technologies are introduced,such as the membrane separation technology, supercritical fhuid extraction technology, the aqueous two phase extraction technology,the chromatographic separation technology, the molecular distillation technology, the microwave extraction snd coupling separation,etc.
Key words:new chemical separation technology; membrane separation technology; super fluid extraction technology
前言
化工分离技术是化学工程的一个重要分支, 任何化工生产过程都离不开这种技术，原料的精制、中间产物以及产品的分离提纯、废气废水的处理等等，都离不开化工分离技术。
化工分离技术应用领域广泛、分离要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性。
精馏、萃取、吸收、吸附等都是传统的化工分离技术，无论是技术还是应用方面都发展得很成熟。
然而，随着基础工业和高科技的发展，分离技术越来越面临着新的挑战：石油、天然气、煤炭等资源的不可再生要求分离过程必须充分得利用资源，降低能耗；迅速发展的生物医药工程对产品纯度、活性等指标的限制对分离技术提出了更高的要求；由环境保护意识的增强提出的各种废弃物排放限制越来越严格也给分离技术带来了难题；此外新材料的开发、食品工业和天然资源综合利用等领域的迅速发展也对分离技术提出了更高的要求。
所有这些需求都推动了人们对新型化工分离技术的探索。
目前，化工分离过程的方法不断增多，且各自的设计方法和特点都有所不同。
Keller于1987年总结了一些常用分离方法的技术程度和应用程度的关系图（图
1）。
图1 分离过程的技术和应用成熟度
由图 1可以看出膜分离、超临界萃取、色谱分离等都是新型的分离技术，此外还有双水萃取、分子蒸馏、微波萃取、耦合分离等方法。
这些方法的分离原理不同，应用领域及发展情况也不尽相同。
1．膜分离技术
膜分离技术是人们掌握的最节能的物质分离和浓缩技术之一。
近二十年来发展极其迅速, 已从单独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、食品等领域中, 发展前景备受关注。
目前工业化的膜技术主要有微滤、超滤、纳滤、电渗析、膜电解、气体分离等。
微滤主要从气相和液相物质中截留微米及亚微米的细小悬浮物、微生物、微粒、细菌等, 以达到净化和浓缩的目的。
膜孔径大约0.1μm，其分离的实质是利用膜的“筛分”功能，通过颗粒的机械截留、颗粒间的相互作用、颗粒与膜表面的吸附、颗粒间的桥梁作用实现分离。
超滤主要用于分离液相物质中诸如蛋白质、核酸聚合物、淀粉等大分子化合物、胶体分散液和乳液等。
膜孔径在10-100nm，其分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程。
纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行，是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程。
膜孔径在1-10nm，纳滤膜的分离机理模型目前的看法有：空间位阻-孔道模型，溶解扩散模型、空间扩散模型、空间电荷模型、固定电荷模型。
反渗透广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业，产水质量高，运行成本低、无污染、操作方便、运行可靠，是现代工业中水处理的首选技术。
反渗透又“高滤”，膜孔径小于1nm，其过滤实质是利用反渗透膜具有选择透过溶剂而截留离子物质的性质，分离过程以静压差为推动力。
目前膜分离技术在许多方面得到广泛应用，而且在某些方面应用得还比较成熟。
在对产品质量要求不断提高、生产成本要求不断降低的今天，膜技术的优势越来越明显, 其必将取代传统的低效分离技术。
但膜分离技术的大量应用毕竟是近几十年开始的，许多方面还不成熟，还有待进一步深人的研究，目前还存在诸如选择性问题、通量稳定性问题和产值问题。
2．基于传统分离技术的新型分离工程
蒸馏、萃取、吸收、吸附等传统分离方法虽然已在化工分离过程中起了重要作用，但仍然有局限性。
近年来出现了超临界萃取、双水萃取、色谱分离、分子蒸馏、微波蒸馏等基于传统分离技术的新技术。
（1）超临界萃取技术融合了液液萃取和蒸馏两种功能的特点，其分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与密度的关系。
由于超临界气体的溶解能力随压力变化而变化，可以在加压时与待分离物质接触，并选择性的吧极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。
超临界萃取技术广泛应用于石油、医药、食品、香料中许多特定组分的萃取及分离。
（2）双水萃取首先由瑞典学者Alberttson提出，其基础是传统的萃取分离技术。
利用待分离组分与不同溶剂的作用力大小不同，物质进入双水体系后在上下相中的浓度不同，从而达到分离的目的。
双水相萃取技术已广泛应用于生物化学、细胞生物学、生物化工和食品化工等领域，并取得了许多成功的范例。
（3）色谱分离技术是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。
色谱分离法特别适用于脂溶性
成分的分离。
（4）分子蒸馏是依据不同物质的分子运动平均自由程的差别进行分离。
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人气相，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，从而达到物质分离的目的。
分子蒸馏法对于高沸点、热敏及易氧化物料的分离提供了最佳分离方法。
（5）微波萃取的基本原理是微波直接与被分离物作用，微波的激活作用导致样品基体内不同成分的反应差异使被萃取物与基体快速分离,进入溶剂中。
微波萃取时,不同的基体所使用的溶剂不同。
微波萃取具有设备简单、使用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小的优点,在中药和天然香料提取分离中得到应用。
3．耦合分离技术
将两种或多种不同的单元操作耦合或结合在一起并用于分离的过程的方法，即为耦合分离技术。
近年来诸如催化剂精馏、膜精馏、吸附精馏、反应萃取、络合吸附、反胶团、膜萃取、发酵萃取、化学吸收和电泳萃取等新型耦合分离技术不断发展, 并成功地应用于生产。
目前，新型化工分离技术已经在多个领域实现了产业化，并在一些新领域的开发也取得了一定进展，随着节能和环保的要求日益提高，新型分离技术会越来越发挥重要的作用。
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化学工程 SJ1280班
李品。