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分离化学

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萃取剂稀释剂 就是用于萃取的溶剂。

两种液体互不相溶,需要萃取的物质在两液体中溶解 度差别很大的时候可以进行萃取。

分配系数计算 分配比(判断题) 分离系数 萃取率 溶剂萃取 多级萃取的方式 萃取槽 协同萃取 协同效应与协同萃取 超临界流体的特性 (1) 压力微小变化可引起流体密度的巨大变化 (2) 扩散系数与气体相近,密度与液体相近。

(3) 密度随压力的变化而连续变化,压力升高,密度增加。

(4) 介电常数随压力的增大而增加。

超临界萃取的四种工艺流程 等压降温过程、等温降压过程、吸附萃取分离流程、稀释萃取分离流程。

超临界流体的优缺点 优点: ①用超临界流体萃取具有与液体相近的溶解能力,比液体溶剂渗透快,渗透深,能更快 达到萃取平衡。

②操作参数主要为压力和温度,比较容易控制。

③超临界流体萃取集精馏和液液萃取特点于一体, 可能分离一些常规方法难以分离的物 系。

④超临界流体可在常温下操作,故特别适合于热敏性、易氧化物质的提取和分离。

缺点: ①高压下萃取,相平衡较复杂,物性数据缺乏; ②高压装置与高压操作,投资费用高,安全要求也高; ③超临界流体中溶质浓度相对还是较低,故需大量溶剂循环; ④超临界流体萃取过程固体物料居多,连续化生产较困难。

萃取过程的影响因素 压力、温度、溶剂比、物料颗粒度 双水相的概念 利用物质在互不相容的两个水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。

双水相萃取概念(问答题) 双水相就是由两个互不相容的水相合在一起构成的。

图1

双水相的形成主要是由于水相中高聚物之间的互不相容性, 即高聚物分子的空间阻 碍,导致相互不能渗透,不能形成均一相而产生的。

双水相萃取的特点 两相均含有大量的水(高达 80%以上),界面张力小,一般只有 0.5-10-4mN/m,萃取 环境和条件温和,生物相容性好,有时有稳定作用; 分相时间短(特别是聚合物/盐系统),一般只有 5-15min; 易于连续操作;目标产物的分配系数一般大于 3,有较高收率;分离过程更经济。

双水相萃取的主要影响因素 表面自由能的影响、系统 PH 影响、分配系数的影响(温度、盐浓度对分配系数有影响) 影响反胶束萃取的主要因素 (1)与反胶束有关的因素 表面活性剂的种类、浓度,有机溶剂的种类,助表面活性剂及其浓度。

(2)与水相有关的因素 pH 值,离子种类,离子强度。

(3)与萃取物有关的因素 分子大小,浓度,电荷情况等。

(4)与环境有关的因素 系统温度、压力等。

离子交换剂的类型 分为:有机、无机两种类型 离子交换树脂的组成骨架、功能团 最常用的是苯乙烯-二乙烯苯的共聚物、还有二乙烯苯-丙烯酸直接合成、酚醛类树脂 离子交换的分类 性基团性质:阳离子交换树脂、阴离子交换树脂 结构特征:大孔、等孔、凝胶型 单体种类:苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系。

离子交换树脂的类型 水处理离子交换剂的类型:离子交换树脂、磺化煤 影响交换速度的因素 颗粒大小:愈小越快 交联度:交联度小,交换速度快 温度:越高越快 离子化合价:化合价与高,交换越快 离子大小:越小越快 搅拌速度:在一定程度上,越大越快 溶液浓度:当交换速度为外扩散控制时,浓度越大,交换速度越快 影响离子交换选择的因素 水合离子半径:半径越小,亲和力越大; 离子化合价:高价离子易于被吸附; 溶液 pH:影响交换基团和交换离子的解离程度,但不影响交换容量; 离子强度:越低越好; 有机溶剂:不利于吸附; 交联度、膨胀度、分子筛:交联度大,膨胀度小,筛分能力增大;交联度小,膨胀度大,吸 附量减少;

图2

树脂与粒子间的辅助力:除静电力以外,还有氢键和范德华力等辅助力; 树脂的再生方法(问答题)哪几种、哪种更好,为什么 顺流再生(再生液与水流方向相同) 特点:⑴ 上部再生程度高,下部差,越是下部越差 ⑵ 再生剂耗量大,2~3 倍理论值时,效果仍不理想 ⑶ 出水剩余硬度高 ⑷ 交换器失效早,降低工作效率,工作交换容量降低 ⑸ 适合于硬度较低的场合 *(更好)逆流再生 (再生液与水流方向相反) 再生液饱和程度 特点:⑴ 再生效果好,耗量可降低 20%以上 低 ⑵ 出水水质明显提高 ↓ ⑶ 原水水质适应范围扩大,对硬度较 高原水仍能保证出水水质 中 ⑷ 再生废液中再生剂有效浓度低 ↓ ⑸ 工作交换容量提高 高 ⑹ 操作较复杂从而使底部再生效果好 及剂量低等 色谱分类 按机理分,有以下几种:吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱 常用的吸附剂 氧化铝 、硅胶、活性炭、纤维素、聚酰胺、硅藻土 纸层析的展开方式 分子筛凝胶色谱的优缺点 优点:操作简便、分离效果好,重复性高,回收率高、分离条件温和应用广泛、 适用 于生物大分子的初级分离 缺点:脱盐分辨率低 展开剂的选择 展开剂可以是单一溶剂, 也可以是混合溶剂。

常用的氨基酸纸层析中使用的展开剂 为:正丁醇-甲酸-水(15:3:2) 膜分离的概念(填空题) 利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组 分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

膜的类型与定义 膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程, 近似于筛分过程, 依据滤膜孔径大 小而达到物质分离的目的,故而可以按分离粒子大小进行分类:微滤、超滤、反渗透、 纳滤、电渗析 各种膜的分离特性

图3

膜的分类 按孔径大小:微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 按膜结构:对称性膜、不对称膜、复合膜 按材料分:合成有机聚合物膜、无机材料膜 对不同种类的膜都有一个什么基本要求(问答题) 耐压:膜孔径小,要保持高通量就必须施加较高的压力,一般模操作的压力范围在 0.1~0.5MPa,反渗透膜的压力更高,约为 1~10MPa 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 耐酸碱:防止分离过程中,以及清洗过程中的水解; 化学相容性:保持膜的稳定性; 生物相容性:防止生物大分子的变性; 成本低; 各种膜的组件 平板式、管式、中空纤维、螺旋卷绕式 电渗析室的分离原理

图4

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