現(xiàn)代分離技術(shù) 課程考核

1、課程考核第一部分：課程總結(jié)第二部分：綜述論文膜分離技術(shù)的研究進(jìn)展與應(yīng)用展望The Research Progress of Membrane Separation Technology and its Application Prospect 課 程：現(xiàn)代分離技術(shù)姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 化學(xué)指導(dǎo)老師： 電 話：第一部分：課程總結(jié)現(xiàn)代分離技術(shù)及應(yīng)用是一門理論性和應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)拓展教育課，通過本課程的學(xué)習(xí)，可以全面的了解分離技術(shù)在化學(xué)以及其它學(xué)科發(fā)展中的重要作用，熟悉和掌握現(xiàn)代分離技術(shù)的基本理論、方法以及在分析和化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用。了解現(xiàn)代分離技術(shù)的最新研究方向。在第一章“分離與富集概論”中

2、，講述了現(xiàn)代分離科學(xué)的重要性、研究對象等一些基本知識點(diǎn)。還介紹了分離科學(xué)與分析的聯(lián)系、分離富集依據(jù)及方法、分離富集效果評價(jià)、分離富集技術(shù)的發(fā)展趨勢等內(nèi)容。通過這一章節(jié)的學(xué)習(xí)，我們要重點(diǎn)掌握以下三點(diǎn)：1.分離科學(xué)在化學(xué)及其它學(xué)科中的重要性。2.組分進(jìn)行分離的依據(jù)及必要條件。3.分離科學(xué)的發(fā)展趨勢。從第二章“蒸發(fā)與揮發(fā)”中，我們學(xué)習(xí)到了蒸餾分離和揮發(fā)分離兩種有效的利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異分離共存組分的方法，主要講解了蒸餾類型及原理、相對揮發(fā)度、理論塔板數(shù)和芬斯克方程及蒸餾分離方法等內(nèi)容。第三章“沉淀與結(jié)晶分離”先講述的是沉淀分離技術(shù)，沉淀分離法是在試料溶液中加入沉淀劑，使某一成分以一定組成的團(tuán)相析出，

3、經(jīng)過濾而與液相分離的方法。沉淀分離是一種可以起到濃縮與分離的雙重作用最重要的分離方法之一。并學(xué)習(xí)了沉淀的生成過程、晶形沉淀與膠體等知識。第二節(jié)是結(jié)晶分離技術(shù)，這是化工、生化、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中常用的制備純物質(zhì)的精制技術(shù)。第三節(jié)講到了蛋白質(zhì)的沉淀分離，無論是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模還是工業(yè)生產(chǎn)，蛋白質(zhì)沉淀法都得到了普遍應(yīng)用。溶劑萃取是分離液體混合物常用的單元操作，它不僅可以提取和增濃產(chǎn)物，還可以除掉部分其他類似的物質(zhì)，使產(chǎn)物獲得初步純化。它是利用物質(zhì)在不同的溶劑中的溶解度不同和分配系數(shù)的差異，使物質(zhì)達(dá)到相互分離和富集的方法。在第四章“溶劑萃取”中，我們學(xué)到了溶劑萃取的基礎(chǔ)、待征參數(shù)、體系類型、提高萃取率及選擇性

4、的方法、溶劑萃取過程及設(shè)備和常用萃取體系及應(yīng)用實(shí)例等知識點(diǎn)。從第五章“其它萃取分離方法”，我們又學(xué)到了反膠束萃取、雙水相萃取、超臨界流體萃取和固液浸提萃取等有用方法，通過對這些方法的學(xué)習(xí)，是我們對萃取分離有了更深入的認(rèn)識。“離子交換與吸附”先講述了離子交換分離法，該法分離效率高,既能用于帶相同電荷離子間的分離，也能用于帶相反電荷離子間的分離。尤其適用于性質(zhì)相近的離子之間的分離，還可用于痕量元素的富集和高純物質(zhì)的制備。第二部分是吸附分離技術(shù)，其應(yīng)用極為豐富多彩，廣泛地應(yīng)用于石油化工工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、冶金工業(yè)和電子工業(yè)等部門。吸附分離技術(shù)可用于氣體分離、干燥及空氣凈化、廢水處理等環(huán)保領(lǐng)域。

5、膜分離法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法，統(tǒng)稱為膜分離法。在第七章中我們學(xué)到了微孔過濾技術(shù)、反滲透、超過濾、液膜等其它膜分離方法及應(yīng)用。本課程的最后一章節(jié)為“泡沫浮選分離技術(shù)”，這是利用溶液中各組分表面活性之差進(jìn)行分離、富集的一種技術(shù)。我們從中了解到泡沫分離法的分類、基本原理、影響泡沫分離效率的因素、浮選裝置與操作、分析中的浮選分離方法及應(yīng)用等內(nèi)容?？偨Y(jié)起來，本課程較系統(tǒng)地講授現(xiàn)代常規(guī)分離方法：沉淀結(jié)晶分離技術(shù)、膜分離技術(shù)、離子交換與吸附分離技術(shù)、蒸餾技術(shù)、溶劑萃取分離技術(shù)等分離與富集方法的理論和實(shí)踐知識

6、；適當(dāng)介紹較能反映現(xiàn)代分離技術(shù)發(fā)展方向的一些新技術(shù)和新方法,使我們在掌握分離技術(shù)的基礎(chǔ)理論和方法，同時(shí)也能拓寬思路了解學(xué)科動(dòng)向，培養(yǎng)知識綜合運(yùn)用能力。課程心得：在現(xiàn)代分離技術(shù)及應(yīng)用課程中，我們學(xué)習(xí)了多種現(xiàn)代常規(guī)分離方法，這些分離技術(shù)在化學(xué)以及其它學(xué)科中的有重要的應(yīng)用價(jià)值。在學(xué)習(xí)過程中，我們應(yīng)該對各種分離方法加以總結(jié)和歸納，找到他們的聯(lián)系和區(qū)別，了解每種分離技術(shù)的特點(diǎn)和適用范圍。這樣我們就能更好的掌握這些方法，以便在今后的學(xué)習(xí)過程中靈活的運(yùn)用它們。課程建議：1. 作為一門選修課程，希望老師在課堂上多增加一些互動(dòng)環(huán)節(jié)，比如鼓勵(lì)同學(xué)們積極提出和回答問題，以便激發(fā)同學(xué)們的興趣和加深同學(xué)們對知識點(diǎn)的掌握

7、。2. 老師也可以給同學(xué)們一些機(jī)會來講與本課程相關(guān)的知識，可以是ppt講解的形式，這能給部分同學(xué)鍛煉的機(jī)會，也能調(diào)動(dòng)課堂的氛圍和大家的學(xué)習(xí)熱情。第二部分：膜分離技術(shù)的研究進(jìn)展與應(yīng)用展望摘要 本文介紹了膜分離技術(shù)的原理、特點(diǎn)和分類，敘述了膜分離技術(shù)在食品工業(yè)、中藥生產(chǎn)、廢油再生、印染廢水和化工生產(chǎn)等方面的應(yīng)用，最后對膜分離技術(shù)的未來應(yīng)用情況做出了展望。關(guān)鍵詞 膜分離 研究進(jìn)展 應(yīng)用展望Abstract The principle characteristics and classification of membrane separation technology are introduced

8、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; Re

9、search progress; Application prospect膜分離技術(shù)是一項(xiàng)高新技術(shù)，雖然二百多年以前人們便已發(fā)現(xiàn)膜分離現(xiàn)象，但直到20世紀(jì)60年代開始，由于美國埃克森公司第一張工業(yè)用膜的誕生，膜技術(shù)才進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。膜技術(shù)的發(fā)展雖然不長，但因?yàn)槟ぜ夹g(shù)獨(dú)具優(yōu)越性，目前在工業(yè)中已得到廣泛的應(yīng)用，例如在環(huán)保、水處理、化工、冶金、能源、醫(yī)藥、食品、仿生等領(lǐng)域1。1 膜分離技術(shù)簡介1.1 原理膜分離技術(shù)是一種使用半透膜分離方法，其分離原理是依據(jù)物質(zhì)分子尺度的大小，借助膜的選擇滲透作用，在外界能量或化學(xué)位差的推動(dòng)作用下對混合物中雙組分或多組分溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級提純和富集，從而達(dá)到分

10、離、提純和濃縮的目的?，F(xiàn)已應(yīng)用的膜過程有反滲透、納濾、超過濾、微孔過濾、透析電滲析、氣體分離、滲透蒸發(fā)、控制釋放、液膜、膜蒸餾膜反應(yīng)器等（表1），其中常用的有微濾、超濾和反滲透三種2。表1 膜分離法的原理和基本特征1.2 特點(diǎn)膜分離技術(shù)具有如下特點(diǎn):(1) 膜分離技術(shù)是一種節(jié)能技術(shù)，膜分離過程不發(fā)生相變化。(2) 膜分離過程是在壓力驅(qū)動(dòng)下，在常溫下進(jìn)行分離過程，特別適合于對熱敏感物質(zhì)，如酶、果汁、某些藥品分離、濃縮、精制等。(3) 膜分離技術(shù)適用分離范圍極廣，從微粒級到微生物菌體，甚至離子級等都有其用武之地，其關(guān)鍵在于選擇不同的膜類型。(4) 膜分離技術(shù)由于只是以壓力差作為驅(qū)動(dòng)力。因此，該項(xiàng)技

11、術(shù)所采用裝置簡單，操作方便。1.3 膜的分類(1) 超濾與微濾：超濾與微濾是根據(jù)膜孔徑的大小在壓力差的作用下進(jìn)行的篩分過程，可視為用膜作為介質(zhì)進(jìn)行過濾的過程。其原理為：在一定的壓力差作用下，含有大分子物質(zhì)和小分子物質(zhì)的混合液體透過膜時(shí)，小于孔徑的分子透過膜!被富集起來。而混合物中得大分子物質(zhì)被截留下來，從而實(shí)現(xiàn)對混合物的分離。但是在分離的過程中，大分子物質(zhì)滯留在分離膜上，導(dǎo)致膜的通量下降非常嚴(yán)重，實(shí)際通量低于純水通量的5%，這主要由于濃差極化和吸附、阻塞等造成的膜污染3。超濾膜能截留分子直徑為5-10um，分子量在5*102-1*106間的分子，其操作的壓差0.1-1.0MPa，其主要應(yīng)用于含

12、大分子和膠狀物質(zhì)等溶液的提純、分離，也用于氣體的分離。微濾膜能夠截留直徑在0.03-5um的分子，操作壓差為0.01-0.2MPa，用于分離或純化含有微粒"細(xì)菌的溶液。(2) 納濾：納濾是介于反滲透和超濾之間的一中膜分離技術(shù)，與超濾分離過程一樣，納濾也是以壓力差為動(dòng)力的膜分離過程。其分離機(jī)理可以用電荷模型、靜電排斥和立體阻礙模型以及細(xì)孔模型來描述。其截留物的分子直徑在1nm左右，截留物的相對分子質(zhì)量在200-1000之間4。納濾膜最大特征為膜本體帶有電荷，使得它在很低的壓力下具有較高的脫鹽率.但是對于單價(jià)離子的脫除率較低，在50-70%左右。一般情況下納濾過程所需要的操作壓力低于1M

13、Pa，這樣降低了對設(shè)備的要求，可以減少投資費(fèi)用。其次納濾膜具有較高的耐壓性和抗污染能力。(3) 反滲透：在溶液側(cè)上方施加一定壓力P大于溶液的滲透壓，使得溶劑分子從溶質(zhì)濃度高的溶液側(cè)透過膜流向溶劑側(cè)的數(shù)量大于溶劑分子想溶液側(cè)透過的數(shù)量，該過程成為反滲透。其需要滿足兩個(gè)條件：具有選擇性透過膜和大于滲透壓的靜壓差。反滲透膜能夠截留分子的大小為0.1-1nm，操作壓力一般為1.5-10.5MPa。 由于反滲透膜截留的分子較小，這種分離技術(shù)廣泛的應(yīng)用與食品、制藥等工業(yè)上以及造紙工業(yè)某些有機(jī)物和無機(jī)物的分離。2 膜分離技術(shù)的研究進(jìn)展2.1 膜分離技術(shù)在食品行業(yè)中的研究進(jìn)展進(jìn)入新世紀(jì)，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家

14、提出可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，建立與環(huán)境友好型的社會。膜分離技術(shù)由于它環(huán)保型、節(jié)約型等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，為我國創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。許多科學(xué)家為了解決分離混合油中FFA（游離脂肪酸）的膜材料問題，L.P.Raman等5對許多分離膜做了脫除醇類混合油中FFA的實(shí)驗(yàn)和研究，發(fā)現(xiàn) PA膜在分離花生油及其脂肪酸時(shí)，具有選擇性。同時(shí)，膜分離技術(shù)可以直接從植物毛油中制取磷脂!這不僅簡化了精煉工藝，而且節(jié)約了設(shè)備投資。Zwijnenberg等用納濾膜脫除蔬菜油中的FFA的研究。研究表明，納濾膜能夠有效的脫除FFA，并且降低生產(chǎn)成本。膜過濾在葡萄酒生產(chǎn)行業(yè)中應(yīng)用廣泛，是必不可少的操作單元。目前常用反

15、滲透和超濾技術(shù)使葡萄酒澄清，除去葡萄汁中的野生酵母和雜菌，以及果膠等固形物質(zhì)。任石茍等6采用超濾法對葡萄酒進(jìn)行處理"在分離沉降物時(shí)，具有除菌的作用，使酒質(zhì)澄清透明，口感良好。2.2 膜分離技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的研究進(jìn)展中藥的化學(xué)成分非常復(fù)雜，因此要提高中藥中有效成分的利用率，需要運(yùn)用先進(jìn)適用的技術(shù)對傳統(tǒng)中藥分離純化工藝進(jìn)行改革，膜分離技術(shù)作為一項(xiàng)革新的技術(shù)，亦屬中藥產(chǎn)業(yè)高技術(shù)改造的內(nèi)容之一，給傳統(tǒng)的中藥帶來了廣闊的發(fā)展空間7。姜翠蓮等8采用超濾去除清開靈注射液中的熱原，選用30kDa的超濾膜進(jìn)行除熱原過濾，經(jīng)熱原檢查法驗(yàn)證30kDa的超濾膜除熱原效果良好，超濾后藥液指標(biāo)性成分黃芩苷的轉(zhuǎn)移

16、率為97.15%，符合清開靈質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。周自桂等9將膜分離技術(shù)用于田基黃注射液的制備，先用FLT-U系列膜（截留分子質(zhì)量為5kDa）過濾系統(tǒng)過濾田基黃水煎液，所得濾液中有效成分槲皮苷與異槲皮苷的轉(zhuǎn)移率達(dá)94.8%，濾液經(jīng)處理后，再用0.45um濾膜精濾，最后經(jīng)灌封、滅菌、燈檢處理后即得田基黃注射液，所得藥液顏色較淺，有效成分轉(zhuǎn)移率高，成品檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均合格；與原來的醇沉方法相比，膜分離技術(shù)提高了有效成分轉(zhuǎn)移率和產(chǎn)品質(zhì)量、簡化了生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)周期由原來的8天縮短為2天。2.3 膜分離技術(shù)在廢油再生中的研究進(jìn)展由于油品老化和外界的污染，廢油中含有大量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、碳粒和金屬顆粒、金屬鹽等，從而影響

17、其使用性能。膜分離技術(shù)（本文指超濾和微濾）一般認(rèn)為是基于篩分機(jī)理的分離技術(shù)。通過篩分作用將廢油中的雜質(zhì)去除，使油品再生。唐建偉等10采用0.2um陶瓷膜進(jìn)行廢內(nèi)燃機(jī)油再生實(shí)驗(yàn)，研究表明陶瓷膜分離技術(shù)可有效去除廢油中的金屬離子、機(jī)械雜質(zhì)等，膜分離理化指標(biāo)和元素檢測結(jié)果見表2。表2 膜分離再生廢潤滑油效果-理化指標(biāo)2.4 膜分離技術(shù)在印染廢水中的研究進(jìn)展隨著工業(yè)需水量不斷增加和環(huán)保法律法規(guī)越趨嚴(yán)格，印染廢水的回用是勢在必行的。膜分離技術(shù)處理印染廢水主要是通過對廢水中污染物的分離而達(dá)到廢水處理的目的。該處理法可以改變傳統(tǒng)廢水處理過程復(fù)雜、污染物去除不徹底、工藝能耗高等缺點(diǎn)，使印染廢水處理過程相對簡單

18、，且處理程無二次污染，并且處理后的水還可以回收再利用11。朱華土采用預(yù)處理反滲透耦合工藝深度處理印染廢水并回用，結(jié)果表明，此工藝能有效處理印染廢水，對色度和濁度的去除率達(dá)到100%，對COD的去除率大于90%，脫鹽率大于98%，出水水質(zhì)完全符合印染車間的使用要求。涂德貴12采用水解酸化池-接觸氧化池-氣浮池部分已達(dá)標(biāo)的印染廢水經(jīng)深度處理后，進(jìn)入反滲透膜處理系統(tǒng)進(jìn)行除鹽處理。試驗(yàn)結(jié)果表明!電導(dǎo)率截留率可達(dá)98.6%以上，出水CODCr在40mg/L以下，色度低于25倍，遠(yuǎn)超過國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。2.5 在化工生產(chǎn)與石油工業(yè)中的應(yīng)用在石油化工領(lǐng)域，膜分離被廣泛應(yīng)用于海水和苦咸水淡化，油田回注水處理，

19、有機(jī)溶劑-有機(jī)溶劑混合物的分離，水-有機(jī)溶劑混合物的分離，有機(jī)物蒸氣的回收，汽油、柴油脫除有機(jī)硫化物，空氣分離，氫氣回收，天然氣脫濕，酸性氣體的脫除等。將該技術(shù)與傳統(tǒng)分離技術(shù)相結(jié)合,更具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢15。由于各國普遍重視環(huán)境保護(hù)和治理,因而微濾和超濾分離在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用非常常見,廣泛應(yīng)用于水中細(xì)小微粒, 包括細(xì)菌、病毒及各種金屬沉淀物的去除等。例如：目前國內(nèi)一些磷肥生產(chǎn)企業(yè)采用微濾膜分離去除磷石膏廢水中含氟的化合物。在染料生產(chǎn)中，膜分離技術(shù)作為一種綠色清潔生產(chǎn)工藝, 可有效地用于粗制染料的脫鹽和濃縮,所得到的染料溶液可直接制成高濃度、低鹽、高附加值的液體染料產(chǎn)品( 如活性染料、金屬絡(luò)合染

20、料、酸性染料和增白劑等),也可經(jīng)噴霧干燥后制成固體粉狀染料產(chǎn)品。膜分離技術(shù)在化工、石油天然氣工業(yè)中具有十分廣闊的前景, 它對于生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化及提高經(jīng)濟(jì)效益也都有著十分重要的作用。3 應(yīng)用展望隨著社會的快速發(fā)展，更多的新型膜材料被發(fā)現(xiàn)，膜分離技術(shù)與我國各個(gè)行業(yè)有緊密的聯(lián)系。由于膜分離具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)的分離技術(shù)逐漸被取代。但是目前膜材料大部分均是化學(xué)材料制成的產(chǎn)品，可降解性差，從而造成壞境的污染。同時(shí)，在分離過程中，膜材料容易被堵塞，導(dǎo)致連續(xù)的生產(chǎn)的能力差。我認(rèn)為膜分離技術(shù)在將來應(yīng)與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相結(jié)合，互相取長補(bǔ)短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，開發(fā)出一種新型的膜分離技術(shù)，并且應(yīng)該同時(shí)加大對膜材料清洗的研究，提高它的連續(xù)生產(chǎn)能力。我國膜分離技術(shù)與膜材料的研究還比較落后，我們現(xiàn)階段應(yīng)該致力于環(huán)保型、可降解型的膜材料研究，避免對環(huán)境的污染，走先污染后治理的道路。對我國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的意義和影響。參考文獻(xiàn)：1 王華，劉艷飛，彭東明，等. 膜分離技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用展望J. 應(yīng)用化工，2013（3）：532-534.2 雷