现代分离技术-课程考核.doc

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。从第五章“其它萃取分离方法”，我们又学到了反胶束萃取、双水相萃取、超临界流体萃取和固液浸提萃取等有用方法，通过对这些方法的学习,是我们对萃取分离有了更深入的认识。“离子交换与吸附”先讲述了离子交换分离法，该法分离效率高,既能用于带相同电荷离子间的分离，也能用于带相反电荷离子间的分离.尤其适用于性质相近的离子之间的分离，还可用于痕量元素的富集和高纯物质的制备。第二部分是吸附分离技术，其应用极为丰富多彩，广泛地应用于石油化工工业、化学工业、医药工业、冶金工业和电子工业等部门。吸附分离技术可用于气体分离、干燥及空气净化、废水处理等环保领域。膜分离法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法,统称为膜分离法。在第七章中我们学到了微孔过滤技术、反渗透、超过滤、液膜等其它膜分离方法及应用。本课程的最后一章节为“泡沫浮选分离技术”，这是利用溶液中各组分表面活性之差进行分离、富集的一种技术。我们从中了解到泡沫分离法的分类、基本原理、影响泡沫分离效率的因素、浮选装置与操作、分析中的浮选分离方法及应用等内容。总结起来，本课程较系统地讲授现代常规分离方法：沉淀结晶分离技术、膜分离技术、离子交换与吸附分离技术、蒸馏技术、溶剂萃取分离技术等分离与富集方法的理论和实践知识;适当介绍较能反映现代分离技术发展方向的一些新技术和新方法,使我们在掌握分离技术的基础理论和方法,同时也能拓宽思路了解学科动向，培养知识综合运用能力.课程心得:在现代分离技术及应用课程中，我们学习了多种现代常规分离方法,这些分离技术在化学以及其它学科中的有重要的应用价值.在学习过程中，我们应该对各种分离方法加以总结和归纳，找到他们的联系和区别，了解每种分离技术的特点和适用范围。这样我们就能更好的掌握这些方法，以便在今后的学习过程中灵活的运用它们。课程建议：1。 作为一门选修课程，希望老师在课堂上多增加一些互动环节，比如鼓励同学们积极提出和回答问题,以便激发同学们的兴趣和加深同学们对知识点的掌握。2。 老师也可以给同学们一些机会来讲与本课程相关的知识,可以是ppt讲解的形式,这能给部分同学锻炼的机会,也能调动课堂的氛围和大家的学习热情。第二部分:膜分离技术的研究进展与应用展望摘要 本文介绍了膜分离技术的原理、特点和分类，叙述了膜分离技术在食品工业、中药生产、废油再生、印染废水和化工生产等方面的应用，最后对膜分离技术的未来应用情况做出了展望。关键词 膜分离 研究进展 应用展望Abstract The principle characteristics and classification of membrane separation technology are introduced in this paper。 The application in food, production of traditional Chinese Medicine, used oil regeneration, waste water out of printing and dyeing industry and chemical production are expounded. The application prospect of membrane separation technology is discussed。Key words: Membrane separation; Research progress； Application prospect膜分离技术是一项高新技术,虽然二百多年以前人们便已发现膜分离现象，但直到20世纪60年代开始，由于美国埃克森公司第一张工业用膜的诞生，膜技术才进入快速发展时期。膜技术的发展虽然不长,但因为膜技术独具优越性，目前在工业中已得到广泛的应用，例如在环保、水处理、化工、冶金、能源、医药、食品、仿生等领域1。1 膜分离技术简介1.1 原理膜分离技术是一种使用半透膜分离方法,其分离原理是依据物质分子尺度的大小，借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级提纯和富集,从而达到分离、提纯和浓缩的目的。现已应用的膜过程有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等（表1），其中常用的有微滤、超滤和反渗透三种2。表1 膜分离法的原理和基本特征1.2 特点膜分离技术具有如下特点:(1） 膜分离技术是一种节能技术，膜分离过程不发生相变化。(2) 膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离过程，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品分离、浓缩、精制等。(3） 膜分离技术适用分离范围极广,从微粒级到微生物菌体，甚至离子级等都有其用武之地，其关键在于选择不同的膜类型.（4） 膜分离技术由于只是以压力差作为驱动力。因此，该项技术所采用装置简单，操作方便.1。3 膜的分类(1） 超滤与微滤：超滤与微滤是根据膜孔径的大小在压力差的作用下进行的筛分过程，可视为用膜作为介质进行过滤的过程.其原理为:在一定的压力差作用下，含有大分子物质和小分子物质的混合液体透过膜时,小于孔径的分子透过膜！被富集起来。而混合物中得大分子物质被截留下来,从而实现对混合物的分离。但是在分离的过程中，大分子物质滞留在分离膜上，导致膜的通量下降非常严重，实际通量低于纯水通量的5%，这主要由于浓差极化和吸附、阻塞等造成的膜污染3。超滤膜能截留分子直径为5-10um,分子量在5*1021106间的分子，其操作的压差0.1-1.0MPa，其主要应用于含大分子和胶状物质等溶液的提纯、分离，也用于气体的分离。微滤膜能够截留直径在0。03-5um的分子，操作压差为0。010。2MPa，用于分离或纯化含有微粒细菌的溶液。（2） 纳滤：纳滤是介于反渗透和超滤之间的一中膜分离技术,与超滤分离过程一样，纳滤也是以压力差为动力的膜分离过程。其分离机理可以用电荷模型、静电排斥和立体阻碍模型以及细孔模型来描述。其截留物的分子直径在1nm左右,截留物的相对分子质量在200-1000之间4。纳滤膜最大特征为膜本体带有电荷，使得它在很低的压力下具有较高的脱盐率。但是对于单价离子的脱除率较低，在50-70左右。一般情况下纳滤过程所需要的操作压力低于1MPa,这样降低了对设备的要求，可以减少投资费用.其次纳滤膜具有较高的耐压性和抗污染能力.(3) 反渗透：在溶液侧上方施加一定压力P大于溶液的渗透压，使得溶剂分子从溶质浓度高的溶液侧透过膜流向溶剂侧的数量大于溶剂分子想溶液侧透过的数量，该过程成为反渗透。其需要满足两个条件：具有选择性透过膜和大于渗透压的静压差。反渗透膜能够截留分子的大小为0。1-1nm，操作压力一般为1。510。5MPa。 由于反渗透膜截留的分子较小，这种分离技术广泛的应用与食品、制药等工业上以及造纸工业某些有机物和无机物的分离。2 膜分离技术的研究进展2.1 膜分离技术在食品行业中的研究进展进入新世纪，伴随着经济的发展，国家提出可持续发展的战略,建立与环境友好型的社会。膜分离技术由于它环保型、节约型等特点，广泛应用于食品工业中，为我国创造更多的经济效益和环境效益。许多科学家为了解决分离混合油中FFA（游离脂肪酸)的膜材料问题，L。P。Raman等5对许多分离膜做了脱除醇类混合油中FFA的实验和研究，发现 PA膜在分离花生油及其脂肪酸时，具有选择性。同时,膜分离技术可以直接从植物毛油中制取磷脂!这不仅简化了精炼工艺，而且节约了设备投资。Zwijnenberg等用纳滤膜脱除蔬菜油中的FFA的研究。研究表明，纳滤膜能够有效的脱除FFA，并且降低生产成本。膜过滤在葡萄酒生产行业中应用广泛，是必不可少的操作单元。目前常用反渗透和超滤技术使葡萄酒澄清,除去葡萄汁中的野生酵母和杂菌，以及果胶等固形物质。任石苟等6采用超滤法对葡萄酒进行处理”在分离沉降物时,具有除菌的作用，使酒质澄清透明，口感良好。2.2 膜分离技术在中药生产中的研究进展中药的化学成分非常复杂,因此要提高中药中有效成分的利用率，需要运用先进适用的技术对传统中药分离纯化工艺进行改革，膜分离技术作为一项革新的技术，亦属中药产业高技术改造的内容之一，给传统的中药带来了广阔的发展空间7。姜翠莲等8采用超滤去除清开灵注射液中的热原,选用30kDa的超滤膜进行除热原过滤，经热原检查法验证30kDa的超滤膜除热原效果良好，超滤后药液指标性成分黄芩苷的转移率为97。15%，符合清开灵质量标准.周自桂等9将膜分离技术用于田基黄注射液的制备,先用FLT-U系列膜（截留分子质量为5kDa）过滤系统过滤田基黄水煎液,所得滤液中有效成分槲皮苷与异槲皮苷的转移率达94。8%，滤液经处理后,再用0。45um滤膜精滤，最后经灌封、灭菌、灯检处理后即得田基黄注射液，所得药液颜色较浅,有效成分转移率高,成品检验各项指标均合格；与原来的醇沉方法相比，膜分离技术提高了有效成分转移率和产品质量、简化了生产工艺,生产周期由原来的8天缩短为2天.2.3 膜分离技术在废油再生中的研究进展由于油品老化和外界的污染,废油中含有大量的胶质、沥青质、碳粒和金属颗粒、金属盐等，从而影响其使用性能.膜分离技术（本文指超滤和微滤）一般认为是基于筛分机理的分离技术。通过筛分作用将废油中的杂质去除，使油品再生。唐建伟等10采用0。2um陶瓷膜进行废内燃机油再生实验，研究表明陶瓷膜分离技术可有效去除废油中的金属离子、机械杂质等，膜分离理化指标和元素检测结果见表2。表2 膜分离再生废润滑油效果-理化指标2.4 膜分离技术在印染废水中的研究进展随着工业需水量不断增加和环保法律法规越趋严格，印染废水的回用是势在必行的。膜分离技术处理印染废水主要是通过对废水中污染物的分离而达到废水处理的目的。该处理法可以改变传统废水处理过程复杂、污染物去除不彻底、工艺能耗高等缺点，使印染废水处理过程相对简单,且处理程无二次污染，并且处理后的水还可以回收再利用11。朱华土采用预处理反渗透耦合工艺深度处理印染废水并回用,结果表明,此工艺能有效处理印染废水，对色度和浊度的去除率达到100%,对COD的去除率大于90%，脱盐率大于98%，出水水质完全符合印染车间的使用要求。涂德贵12采用水解酸化池接触氧化池气浮池部分已达标的印染废水经深度处理后,进入反渗透膜处理系统进行除盐处理.试验结果表明!电导率截留率可达98.6以上，出水CODCr在40mg/L以下，色度低于25倍，远超过国家一级排放标准.2.5 在化工生产与石油工业中的应用在石油化工领域，膜分离被广泛应用于海水和苦咸水淡化,油田回注水处理,有机溶剂-有机溶剂混合物的分离，水-有机溶剂混合物的分离,有机物蒸气的回收，汽油、柴油脱除有机硫化物，空气分离，氢气回收，天然气脱湿，酸性气体的脱除等。将该技术与传统分离技术相结合，更具有技术和经济优势15。由于各国普遍重视环境保护和治理,因而微滤和超滤分离在化工生产中的应用非常常见，广泛应用于水中细小微粒, 包括细菌、病毒及各种金属沉淀物的去除等。例如：目前国内一些磷肥生产企业采用微滤膜分离去除磷石膏废水中含氟的化合物。在染料生产中，膜分离技术作为一种绿色清洁生产工艺， 可有效地用于粗制染料的脱盐和浓缩,所得到的染料溶液可直接制成高浓度、低盐、高附加值的液体染料产品（ 如活性染料、金属络合染料、酸性染料和增白剂等），也可经喷雾干燥后制成固体粉状染料产品.膜分离技术在化工、石油天然气工业中具有十分广阔的前景， 它对于生产设备的优化及提高经济效益也都有着十分重要的作用。3 应用展望随着社会的快速发展，更多的新型膜材料被发现,膜分离技术与我国各个行业有紧密的联系。由于膜分离具有的诸多优点,传统的分离技术逐渐被取代。但是目前膜材料大部分均是化学材料制成的产品，可降解性差，从而造成坏境的污染。同时，在分离过程中，膜材料容易被堵塞，导致连续的生产的能力差.我认为膜分离技术在将来应与传统的分离技术相结合，互相取长补短，发挥各自的优势，开发出一种新型的膜分离技术，并且应该同时加大对膜材料清洗的研究，提高它的连续生产能力。我国膜分离技术与膜材料的研究还比较落后，我们现阶段应该致力于环保型、可降解型的膜材料研究，避免对环境的污染,走先污染后治理的道路。对我国的经济的发展有深远的意义和影响。参考文献：1 王华，刘艳飞，彭东明,等。 膜分离技术的研究进展及应用展望J. 应用化工，2013（3):532-534。2 雷小佳. 现代膜分离技术的研究进展J. 广州化工，2012（8）：5152。3 韩虎子，杨红。 膜分离技术现状及其在食品行业的应用J。 2012（5):24-26.4 曹明. 纳滤膜分离技术的研究及应用J. 广州化工，2011（18）:13-14.5 王艳领,田春美。 纳滤膜分离技术在食品中的应用J. 农产品加工，2011（11)：63-64。6 曹恒霞，姜海凤。 膜技术在酒类生产中的应用J。 酿酒科技,2011（6）：8385。7 徐龙泉,彭黔荣，杨敏，等. 膜分离技术在中药生产及研究中的应用进展J. 中成药，3013，（9）：1989-1993。8 姜翠莲，史新元，王耀，等。 超滤去除清开灵注射液中热原的研究J. 北京中医药大学学报，2009(11)：776-778.9 周自桂，景瑞，金春，等. 膜分离技术应用于田基黄注射液的工艺研究J 中成药,2010,(3)：402405。10 唐建伟，吴克宏，林茂光，等. 膜分离技术在废油再生中的研究进展J。 膜科学与技术，2010（1）:103106.11 黄万抚，严思明，丁声强。 膜分离技术在印染废水中的应用及发展趋势J. 有色金属科学与工程，2012（2）:41-45.12 卢徐节，朱华土。 预处理/反渗透耦合工艺深度处理印染废水J. 中国给水排水，2010(14）：116-118。13 涂德贵。 印染废水反渗透膜处理及回用技术J. 化学工程与装备,2011（8）：192-194。14 王保国，吕宏凌，杨毅。 膜分离技术在石油化工领域的应用进展J. 石油化工,2006（8）：705710。