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分离技术
课程目标和内容1掌握分离原理理解各种分离技术的基本物理化学原理2了解应用领域熟悉分离技术在工业生产中的实际应用3设备操作掌握主要分离设备的工作原理与操作方法实验技能
分离技术的重要性工业生产产品纯化的关键步骤科学研究样品前处理必备技术环境保护污染物处理的核心方法
分离技术的基本原理相平衡理论基于不同组分在不同相中溶解度差异扩散传质组分在界面间的迁移过程物理特性差异利用沸点、密度等物性差异实现分离
分离技术的分类1先进分离技术膜分离、超临界萃取2生物分离技术电泳、色谱等3化学分离技术萃取、离子交换4物理分离技术蒸馏、过滤、沉降
物理分离技术重力沉降利用密度差实现分离过滤通过多孔介质阻留颗粒离心分离离心力加速密度差分离沉淀改变条件使溶质析出
化学分离技术萃取利用溶解度差异提取目标物蒸馏基于沸点差异实现气液分离结晶通过相变使溶质有序排列析出吸附组分选择性吸附于固体表面
生物分离技术1电泳带电分子在电场中迁移速率不同2层析利用吸附性差异进行分离3膜分离通过半透膜筛分生物分子4超速离心分离体积小、密度接近的生物颗粒
膜分离技术简介1优点能耗低、无相变、环保2分离基础选择性膜阻挡部分组分通过3驱动力压力、浓度、电位差
膜分离的基本原理进料混合物接触膜表面1分离某些组分选择性透过2渗透组分穿过膜孔道3浓缩未透过组分浓度增加4
膜的类型和特性聚合物膜成本低、易成型、化学稳定性好无机膜耐高温、耐溶剂、机械强度高液膜选择性高、传质速率快
微滤
超滤1孔径范围0.001-0.1μm2操作压力0.1-0.5MPa3分离对象大分子、胶体、蛋白质4应用领域生物制药、食品工业、水处理
纳滤孔径范围0.001μm以下操作压力0.5-1.5MPa分离机理筛分效应与荷电效应结合
反渗透原理克服自然渗透压力方向压力要求2-8MPa高压操作膜孔径0.0001μm以下，拦截离子主要应用海水淡化、超纯水制备
电渗析原理电场驱动离子通过选择性膜膜类型阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列应用海水淡化、废水处理、盐的纯化
膜分离技术的应用水处理饮用水净化、废水回收食品工业乳品浓缩、果汁澄清制药领域抗生素提纯、蛋白质分离
吸附分离技术概述定义溶质分子在固体表面富集的过程驱动力表面能最小化与分子间作用力特点选择性强、回收率高、能耗低关键因素吸附剂性质、操作条件、吸附质特性
吸附剂的种类和特性吸附剂需具备高比表面积、适宜孔结构、选择性及再生性能
吸附等温线平衡浓度朗缪尔模型弗罗因德利希模型
吸附动力学1外部传质吸附质从液相扩散至吸附剂表面2内部扩散在吸附剂孔道内扩散3表面反应吸附质与活性位点结合4达到平衡吸附速率等于解吸速率
吸附床设计固定床操作简单，常用于批处理1移动床连续操作，吸附剂循环使用2流化床传质效率高，压降小3脉冲床适合快速循环吸附-解吸过程4
吸附分离技术的应用水处理活性炭去除有机物和异味气体净化分子筛分离空气组分糖液脱色离子交换树脂去除色素贵金属回收活性炭吸附金、银等贵金属
萃取分离技术原理定义利用溶质在两互不相溶液相中分配系数差异理论基础奈恩斯特分配定律影响因素温度、pH值、盐效应、协同萃取剂
萃取剂的选择1溶解能力对目标组分有高分配系数2选择性对目标物与杂质有良好分离因子3密度差异与水相有足够密度差便于分层4安全环保低毒性、低挥发性、可回收
液-液萃取混合两相充分接触传质溶质迁移至有机相分层两相分离反萃从有机相回收溶质
超临界流体萃取脱咖啡因超临界CO2萃取咖啡因天然产物提取植物精油和活性成分环境分析从土壤中提取有机污染物
萃取设备混合澄清器结构简单，分离效率低喷雾塔连续操作，传质效率一般脉冲萃取塔机械搅动，提高传质效率
萃取分离技术的应用金属冶炼稀有金属提取分离1石油化工芳烃与烷烃分离2制药工业抗生素纯化3食品工业天然色素提取4环境工程废水中污染物去除5
蒸馏分离技术基础1基本原理利用组分沸点差异2气液平衡遵循拉乌尔定律和道尔顿定律3理想溶液相图与操作线分析
简单蒸馏加热混合物温度升至沸点气化低沸点组分优先气化冷凝蒸气冷却液化收集获得富集低沸点组分的馏分
精馏塔板提供气液接触面积填料增加传质效率回流提高分离度
分子蒸馏原理在高真空下利用分子平均自由程差异特点超低操作温度，避免热敏物质分解设备刮膜式、离心式分子蒸馏器应用维生素提取、精油纯化、高分子材料分离
共沸蒸馏A组分摩尔分数温度(°C)
蒸馏设备蒸馏设备从实验室小型玻璃装置到工业大型塔器
蒸馏分离技术的应用石油分馏原油分离为各种馏分酒精生产发酵液提纯浓缩香精制备精油分离提纯海水淡化多效蒸馏制淡水
结晶分离技术原理原理溶液冷却或蒸发使溶质析出成晶体过饱和溶质浓度超过平衡溶解度晶体生长核形成与晶体长大过程
结晶动力学1形核溶质分子聚集形成晶核2晶体生长晶核长大成宏观晶体3二次晶种已有晶体碰撞破碎产生新晶
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