第一篇：生物分离工程论文
超临界萃取技术(分离工程)
姜浩
化工1010 1001011010
摘要：超临界流体萃取(SFE)技术开辟了分离工业的新领域，是一种新型的分离技术。本文对超临界萃取的基本原理进行了阐述，介绍了超临界萃取的特点及其在天然香料工业、食品和天然中草药等方面的应用和研究进展，并对今后的发展趋势进行了展望。关键词：超临界萃取
应用
展望
Abstract: Supercritical fluid extraction is a new kind of separation technology.This paper reviewed about its characteristic and the development of application in natural perfume, food, natural herbal medicine and other fields, and prospect of its development in the future Keywords: Supercritical fluid extraction Application Advance
超临界萃取技术也叫做超临界流体萃取技术。超临界流体(Supercritical Fluid)是指处于超过物质本身的临界温度和临界压力状态的流体。这种状态下的流体具有与气体相当的高渗透能力和低粘度，又兼有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力[1]。
超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction简称SEE)以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态下流体所具有的 y 渗透能力和 y 溶解能力萃取分离混合物的过程超临界流体的溶解能力随体系参数(温度和压力)而发生连续性变化，因而通过改变操作条件，稍微提y温度或降低压力，便可方便地调节组分的溶解度和萃取的选择性
超临界溶剂包括 CO2，NO2，SO2，N2 低链烃等，而 CO2 是最常用的超临界萃取介质，这是因为它的临界温度(31.1)接近室温，临界压力(7.3AmPa)较低，萃取可以在接近室温下进行，对热敏性食品原料、生理活性物质、酶及蛋自质等无破坏作用，同时又安全、无毒、无臭，因而广泛应用于食品、医药、化妆品等领域中；具有广泛的适应性。由于超临界状态流体溶解度特异增大的现象，因而理论上超临界流体萃取技术可作为一种通用高效的分离技术而应用。
1.超临界萃取技术概述 1.1.原理及特点
超临界流体处于临界温度和临界压力以上，兼具气体和液体的双重性质和优点，粘度小，接近于气体，而密度又接近于液体，扩散系数为液体的10～100倍，具有良好的溶解特性和传质特性[4]。
由于在超临界状态下的压力太高以及内部相平衡模拟体系等原因，所以超临界流体的基础理论研究还处于发展阶段，尚未形成系统的理论。对于计算超临界物质的状态参数，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同时后人又进行了一些改进，如Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche对SCF相平衡作了系统的应用分析，提出将SCF作为密相气体或膨胀液体处理的模型，并指出状态方程对临界点和临界区计算的局限性，尤其对于不对称混合物组成的物系，难以找到适应性比较好的混合规则。近年来许多研究者对SCF密度、极性、溶解度、相平衡和溶剂相互作用等，利用分子动力学和蒙特卡罗等计算机模拟方法作了大量工作，但仍难以满足要求。寻求新的和准确的模型方程和计算方法是预测SCF相行为和进行SCF反应研究的保证[5]。1.2.超临界下反应动力学和反应选择性
超临界状态下反应动力学通常利用过渡状态原理，许多学者利用它描述了超临界反应速率常数和压力、活化体积等因素的关系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很宽的流体密度范围内研究了简单反应的动力学和热力学。Troe及其合作者公式化了扩散(笼效应)对表观速率常数的影响，并用范德瓦尔斯簇的形成解释了他们的试验结果。Yoshimura和Kimura在超临界CO2流体中很宽的密度范围内研究了2-甲基-2-亚硝基丙烷的分解动力学，发现速率常数随密度增加而减小，但是在中等密度范围内，密度的依赖性很小[6-7]。
超临界状态下压力和粘度可以影响某些反应的选择性或某些分解反应的途径，同时超临界流体的溶剂效应可以影响异构化反应的机理，对某些反应的中间态起到稳定或促进作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改变化学反应的立体选择性和配位选择性，并认为是由于压力引起的溶剂极性变化所致。Kimura研究了SCF的性质对超临界反应平衡的影响。Peck的研究认为对可逆反应，极性超临界溶剂有利于反应朝极性化合物的方向移动[7]。
2.超临界革取技术的应用
［］2.1.临界流体萃取技术在天然香料工业中的应用8
20世纪80年代以来国外的工业装置儿乎都是以天然香料分离提取为对象。传统的提取方法部分不稳定的香气成分受热变质，但在超临界条件卜，可以将整个分离过程在常温卜进行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同时被抽出，并且CO2无毒、无残留现象[9-11]。从洗涤用品、化妆品中的添加剂到香水，使得植物芳香成分在精细日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超临界CO2对桂花、茉莉花进行了萃取研究，考察萃取时间、温度、压力对浸膏得率和质量的影}响。桂花萃取最佳工艺条件为：压力12-16MPa，温度308-318 K，时间1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工艺条件为：压力12-15MPa，温度308-323K，时间1-1.5h，浸膏得率为0.240%。
由于液体CO2的极性较小，对果汁中的醇、酮、酯等有机物的溶解能力较强。因此，液体CO2同样可作为蔬菜特有香味的抽提剂。具称所得产物富含含氧成分，香气风味俱佳。而且SFE-CO2法还有望成为一种果汁脱苦的方法。柯于家[10-11]等用0.1L超临界CO2萃取装置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工艺、组成成分等方面的内容，并且与传统的水汽蒸馏法进行了比较。超临界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并对辛香料精油的中试、工业化试验的情况，用25L.200L超临界CO2萃取装置萃取辛香料精油的工艺、组成成分、物性指标等方面的内容进行了研究。张忠义[12]等用超临界CO2流体萃取技术和分子蒸馏对大蒜化学成分进行萃取与分离，用气相色谱-质谱联用技术测定其化学成分；从超临界CO2萃取物中鉴定出16种成分，经分子蒸馏后，得到4种主要成分。2.2.食品方面的应用
伴随着人类利会的进步，饮食文化的内涵不断丰富，人们对食品提出了营养性、方便性功能性等更多的要求，同时还越来越强调其安全性。我国食品工业应用超临界萃取技术己逐步由实验室研究走向产业化，集中用在脱咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分离等方面。2.2.1.脱咖啡因
超临界流体萃取技术得到较旱大规模的工业化应用的是天然咖啡豆的脱咖啡因。咖啡因是一种较强的中枢神经系统兴奋剂，富含十咖啡豆和茶叶中，许多人饮用咖啡或茶时，不喜欢咖啡因含量过高，而且从植物中脱卜的咖啡因可做药用。已常作为药物中的掺合剂，因此咖啡豆和茶叶脱咖啡因的研究应运而生。韩佳宾[13]、江和源[14]等通过正交实验确定了超临界流体脱除茶叶中咖啡因的最佳工艺参数。结果表明，茶样形态对咖啡因脱除影响极大，60日磨碎茶样的咖啡因脱除率可达85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率对茶叶中咖啡因的脱除率影响也较大，含水率为35%-50%时较适宜。正交实验中，咖啡因脱除率的影响因子主次顺序为压力>温度>动态循环时间>夹带剂用量，而对儿茶素来说，夹带剂的影响较为明显。2.2.2.啤酒花有效成分萃取
啤酒花中对酿酒有用的部分是挥发油和软树脂中的律草酮又称α-酸。挥发油赋予啤酒特有的香气，而α-酸在麦芽汁煮沸过程中将异构化为异α-酸，这是造成啤酒苦味的重要物质。用超临界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可达95%以上。萃取物为黄绿色的带芳香味的膏状物。张侃[15]、黄亚东[16]等对啤酒花的超临界CO2萃取物的组分进行了分析，气相色谱图表明了超临界CO2和液态CO2萃取物的异同；并对超临界CO2萃取物进行酿酒试验，结果表明超临界CO2萃取物不仅增加啤酒香味，还能改善日味。2.2.3.植物油脂的萃取
超临界二氧化碳萃取对植物油脂的应用比较广泛成熟，吕维忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超临界CO2提纯工艺，探讨萃取压力、萃取温度、萃取时间对萃取率的影响。通过正交试验得到优化工艺条件为:萃取压20MPa，萃取温度50度，萃取时间5h。银建中[18]等建立了一套超临界流体萃取实验装置，就大豆和花生两种植物油超临界流体萃取进行了较为详细的实验研究。在探讨了压力、温度、颗粒度、空隙率以及时间等对萃取率的影响之后，获得了指导实际生产的最佳工艺参数条件。2.2.4.色素的分离
超临界CO2还可以分离天然色素，随着合成色素的不安全性日益受到人们的重视，世界各国合成色素的种类日趋减少。天然色素不仅使用安全，而且常有一定的营养价值，深受消费者喜爱。孙庆杰等[19]采用超临界CO2萃取技术从番茄加工副产品番茄皮中提取出番茄红素。研究了不同的压力、温度、流量和萃取时间对萃取率的影响。当萃取压力在15-25MPa，温度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可将番茄皮中90%以上的番茄红素萃取出来。姜炜[20]介绍超临界二氧化碳萃取技术提纯辣椒红色素的工作原理及工艺流程。工艺流程通过改变萃取压力、萃取温度、萃取时间和流速等参数确定了最佳工艺条件，在此条件下，得到的辣椒红色素的色价达150以上，且杂质含量符合国家标准[21-22]。2.3.在中药研究与开发中的应用
在医药工业中，中药研制与开发中，必须组遵循 “三效”(速效、高效、长效)，：“一小”(剂量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生产、运输、储藏、携带、使用方便)为目的原则。而超临界流体萃取技术很大程度上避免了传统提药制药过程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的残留溶剂，同时具有操作条件温和与不致使生物活性物质失活变性的优点，而且对环境保护也具有十分重要的作用，已为我国的中药现代化、国际化提供了一条全新的途径[23]。
根据中医辩证论治理论，重要复方中有效成分是彼此制约、协同发挥作用的，SEF-CO2不是简单地纯化某组分，而是将有效成分进行选择性分离，更有利十重要复方优势的发挥[23]。
除了从动植物中提取有效成分，还包括药用成分分析及粗品的浓缩精制等[23]。杨林等研究萃取丹参素的最佳工艺条件。且通过正交设计，用超临界CO2流体萃取，优化出合理工艺条件，并与传统溶剂提取工艺相对照。使得超临界CO2流体萃取率为传统工艺萃取率的1.1倍。邓永智[24-26]等采用自制的CO2超临界流体萃取系统提取了银杏叶中聚戊烯醇酷考察了温度、压力、流速及时间等因素对提取效率的影响，确定了最佳的超临界流体提取条件[24]。实验结果表明，CO:超临界流体提取银杏叶中聚戊烯醇酷的最佳压力、温度、流速、时间分别为25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物经过硅胶色谱柱纯化及高效液相色谱分析，与溶剂提取法相比较，提取效率比较好。
其他将中草药各类成分的超临界萃取分类如下：林秀仙等对百南红豆杉、杨苏蓓对五味子中的木脂素、张虹对川芍的有效成分提取、史庆龙等萃取黄山药中的薯祯皂素、姚渭溪等提取灵芝内有效成分及脱除有害成分[25]。
3.SFE的前景与展望
自20世纪70年代以来，超临界流体技术已经取得长足的进展。超临界流体技术正以其独特的优点受到关注，并在萃取、化学反应、材料制备等方面得到广泛的应用。超临界萃取技术早己实现工业化，目前的趋势是向大规模、高附加值和套装工艺方向发展。在国内外，超临界流体技术还广泛用于高分子聚合、有机反应、酶催化反应、材料制备等方面，目前各类报道颇多，但产业化的技术却为数不多，有望在不久的将来能形成规模生产，得到实际应用。超临界流体技术以绿色、环保而受到人们的关注，它为绿色化学提供了全新的反应体系，相信超临界流体技术必将得到迅速发展，应用也将有广阔的前景[27]。
参考文献：
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第二篇：生物分离工程选择题
选择题：
1.B 可以提高总回收率。
A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率
2．分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用（A）A、分离量大分辨率低的方法 B、分离量小分辨率低的方法
C、分离量小分辨率高的方法 D、各种方法都试验一下，根据试验结果确定 选择题：
1、适合小量细胞破碎的方法是（）
A、高压匀浆法 B.超声破碎法 C.高速珠磨法 D.高压挤压法
2、丝状（团状）真菌适合采用（A）破碎。
A、珠磨法 B、高压匀浆法 C、A与B联合 D、A与B均不行
3、撞击破碎法适用于（C）的回收。A、蛋白质 B、细胞壁 C、细胞器 D、核酸
4、以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（B）A.重力 B.压力 C.浮力 D.阻力
5、颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（A）A.越小 B.越大 C.不变 D.无法确定
6、碟片式离心机中碟形分离板的作用是；（D）。
A、增大离心力，提高处理能力 B、增大流体阻力，提高处理能力
C、增大料液量，提高处理能力 D、增大沉降面积，提高处理能力
7、那种细胞破碎方法适用工业生产（A）
A.高压匀浆 B超声波破碎 C.渗透压冲击法 D.酶解法
8、可压缩滤饼的平均比阻与压力之间的关系为：（C）。
A、随压力提高而减小 B、与压力无关 C、随压力提高而增大 D、与压力的倒数成正比
9、重力沉降过程中，固体颗粒不受 C 的作用。A.重力 B.摩擦力 C.静电力 D.浮力 10.过滤的透过推动力是 D。
A.渗透压 B.电位差 C.自由扩散 D.压力差 11.在错流过滤中，流动的剪切作用可以 B。
A.减轻浓度极化，增加凝胶层的厚度 B.减轻浓度极化，降低凝胶层的厚度 C.加重浓度极化，增加凝胶层的厚度 D.加重浓度极化，降低凝胶层的厚度 12.菌体和动植物细胞的重力沉降操作，采用 D 手段，可以提高沉降速度。A.调整pH B.加热 C.降温 D.加盐或絮状剂
13.差速区带离心的密度梯度中最大密度 B 待分离的目标产物的密度。A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或等于
14．基因工程药物分离纯化过程中，细胞收集常采用的方法（C）A．盐析 B.超声波 C.膜过滤 D.层析 15．高压匀浆法破碎细胞，不适用于（D）
A.酵母菌 B大肠杆菌 C.巨大芽孢杆菌 D.青霉
16、目前在工业上应用最为广泛的细胞破碎方法有：（D）A、超声波法和化学法 C、冻融法和渗透压法
B、酶解法和干燥法 D、高压匀浆法和珠磨法
1．盐析法沉淀蛋白质的原理是（B）A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点
2．从组织中提取酶时，最理想的结果是（C）A.蛋白产量最高 B.酶活力单位数值很大 C.比活力最高 D.Km最小
3、在一定的pH和温度下改变离子强度（盐浓度）进行盐析，称作（A）。
A、KS盐析法 B、β盐析法 C、重复盐析法 D、分部盐析法
4、下列电解质的凝聚能力最强的为：（A）。A、Al2(SO4)3•18H2O B、MgSO4•7H2O C、FeCl3•6H2O D、NaCl
5、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度：（C）。
A、增大 B、减小
C、先增大，后减小
D、先减小，后增大
6、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是：（C）。
A、过滤 B、萃取 C、离子交换 D、蒸馏
7、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（B）
A.酸性条件 B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关
8、将四环素粗品溶于pH2的水中，用氨水调pH4.5—4.6，28－30℃保温，即有四环素沉淀结晶析出。此沉淀方法称为（B）
A、有机溶剂结晶法 B、等电点法 C、透析结晶法 D、盐析结晶法
9.在Cohn方程中，logS=β-KsI中，盐析常数Ks反映 C 对蛋白质溶解度的影响。A.操作温度 B.pH值 C.盐的种类 D.离子强度
10.在Cohn方程中，logS=β-KsI中，β常数反映 B 对蛋白质溶解度的影响。A.无机盐的种类 B.pH值和温度 C.pH值和盐的种类 D.温度和离子强度 11.蛋白质溶液的pH接近其等电点时，蛋白质的溶解度 B。A.最大 B.最小 C.恒定 D.零 12.变性活化能 A 的蛋白质可利用热沉淀法分离。A.相差较大 B.相差较小 C.相同 D.相反
13.在相同的离子强度下，不同种类的盐对蛋白质盐析的效果不同，一般离子半径 A 效果好。A.小且带电荷较多的阴离子 B.大且带电荷较多的阴离子 C.小且带电荷较多的阳离子 D.大且带电荷较多的阳离子 14.盐析沉淀时，对 A 蛋白质所需的盐浓度低。
A.结构不对称且高分子量的 B.结构不对称且低分子量的 C.结构对称且高分子量的 D.结构对称且低分子量的 15．盐析法纯化酶类是根据（B）进行纯化。
A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法
C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 16．若两性物质结合了较多阳离子，则等电点pH会（A）A.升高 B降低 C.不变 D.以上均有可能
17．若两性物质结合了较多阴离子，则等电点pH会（B）A.升高 B降低 C.不变 D.以上均有可能
18、关于蛋白质盐析的说法，哪个是不正确的：（C）A、不同蛋白质，盐析沉淀所需的盐饱和度不同 B、同一蛋白质浓度不同，沉淀所需的盐的饱和度不同 C、温度升高，盐析作用强，故温度越高越好 D、pH=pI时，盐析的效果较好
1、非对称膜的支撑层（C）。
A、与分离层材料不同 B、影响膜的分离性能 C、只起支撑作用 D、与分离层孔径相同
2、在超滤过程中，主要的推动力是：(C)。
A、浓度差 B、电势差 C、压力 D、重力
3、在分子质量相同时，下列哪种分子的截留率最低。(C)。A、球形分子 B、有支链的分子
C、呈线状的分子 D、上述三种分子的截留率相同
4、电渗析采用的膜材料为：（C）。A、亲水性膜 B、疏水性膜 C、离子交换膜 D、透析膜
5、常用于海水和苦咸水淡化的膜分离技术是（D）。
A、透析 B、微滤 C、超滤 D、电渗析
6、超滤膜通常不以其孔径大小作为指标，而以截留分子量作为指标。所谓“分子量截留值”是指阻留率达（B）的最小被截留物质的分子量。
A 80%以上 B 90%以上 C 70%以上 D 95%以上
7.膜分离是利用具有一定 D 特性的过滤介质进行物质的分离过程。A.扩散 B.吸附 C.溶解 D.选择性透过 8.反渗透分离的对象主要是 A。
A.离子 B.大分子 C.蛋白质 D.细胞 9.超滤膜主要用于 D 分离。
A.菌体 B.细胞 C.微颗粒 D.不含固形物的料液 10.微滤主要用于 A 分离。
A.悬浮物 B.不含固形物的料液 C.电解质溶质 D.小分子溶质溶液 11.透析主要用于 D。
A.蛋白质分离 B.细胞分离 C.悬浮液的分离 D.生物大分子溶液的脱盐 12.菌体分离可选用 C。
A.超滤 B.反渗透 C.微滤 D.电渗析 13.除去发酵产物中的热源通常选用 C。A.反渗透 B.微滤 C.超滤 D.透析 14.蛋白质的回收浓缩通常选用 B。
A.反渗透 B.超滤 C.微滤 D.电渗析 15.孔径越大的微滤膜，其通量 A。
A.下降速度越快 B.下降速度越慢 C.上升速度越快 D.上升速度越慢 16.超滤和微滤是利用膜的筛分性质以 B 为传质推动力。A.渗透压 B.膜两侧的压力差 C.扩散 D.静电作用 17.超滤和微滤的通量 C。
A.与压差成反比，与料液粘度成正比 B.与压差成正比，与料液粘度成正比 C.与压差成正比，与料液粘度成反比 D.与压差成反比，与料液粘度成反比 18.相对分子量相同时，B 分子截留率最大。A.线状 B.球型 C.带有支链 D.网状
19.两种以上高分子溶质共存时与单纯一种溶质存在的截留率相比要 A。A.高 B.低 C.无变化 D.低许多 20.膜面流速增大，则 C。
A.浓度极化减轻，截留率增加 B.浓度极化严重，截留率减少 C.浓度极化减轻，截留率减少 D.浓度极化严重，截留率增加 21.膜分离过程中，料液浓度升高，则 D。
A.粘度下降，截留率增加 B.粘度下降，截留率降低 C.粘度上升，截留率下降 D.粘度上升，截留率增加
22.当pH C，蛋白质在膜表面形成凝胶极化层浓度最大，透过阻力最大，此时截留率最高。A.大于等电点 B.小于等电点 C.等于等电点 D.等电点附近
23.当压力较小时，膜面上尚未形成浓差极化层时，此时，透过通量与压力成 A 关系。A.正比 B.反比 C.对数关系 D.指数
27.欲使溶质浓度高的一侧溶液中的溶剂透过到溶质浓度低的一侧时，在溶质浓度高的一侧 A。A.施加压力大于渗透压 B.加压力小于渗透压 C.加压等于渗透压 D.加压小于渗透压
1、在萃取液用量相同的条件下，下列哪种萃取方式的理论收率最高（C）。A、单级萃取 B、三级错流萃取 C、三级逆流萃取 D、二级逆流萃取
2、在液膜分离的操作过程中，（B）主要起到稳定液膜的作用。A、载体 B、表面活性剂 C、增强剂 D、膜溶剂
3、用来提取产物的溶剂称（C）。A、料液 B、萃取液 C、萃取剂 D、萃余液
4、膜相载体输送中的同向迁移是指：（B）。
A、目标溶质的传质方向与其浓度梯度相同 B、目标溶质的传质方向与供能物质的迁移方向相同
C、目标溶质的传质方向与载体的迁移方向相同 D、以上均不对
5、反胶团萃取中，蛋白质相对于反胶团的（D）。
A、直径越大，萃取率越高 B、直径越小，萃取率越低
C、直径的大小，与萃取率无关 D、直径越大，萃取率越低
6、在聚乙二醇/葡聚糖双水相体系中，提高聚乙二醇的相对分子质量，则蛋白质在上下两相中的分配系数：（A）。
A、减小 B、增大 C、恒定 D、为零
7、液一液萃取时常发生乳化作用，如何避免（D）
A.剧烈搅拌 B低温 C.静止 D.升温
8、超临界流体萃取中，如何降低溶质的溶解度达到分离的目的（C）
A.降温 B升高压力 C.升温 D.加入夹带剂 9.溶质在两相达到分配平衡时，溶质在两相中的浓度 C。
A.相等 B.轻相大于重相中的浓度 C.不再改变 D.轻相小于重相中的浓度 10.萃取分配定律成立的条件为 C。
A.恒温恒压 B.恒温恒压，溶质在两相中相对分子质量相等 C.恒温恒压，溶质在两相中相对分子质量相等，且低浓度范围 D.恒温恒压，低浓度范围 11.分配常数与分配系数 C。
A.完全相同 B.数值相同 C.分配常数是分配系数的一种特例 D.分配系数是分配常数的一种特例 12.分配常数与分配系数在 A 情况下相同。
A.溶质在两相中的分子形态相同 B.达到相平衡时 C.低浓度范围 D.较高浓度时
13.若萃取平衡符合线性关系，并且各级萃取流量之和为一常数，各级萃取流量均相等时萃取分率 A。A.大 B.相等 C.小 D.不确定
14.红霉素是碱性电解质，采用有机溶剂萃取，水相从pH 9.8降至pH 5.5时，分配系数会 B。A.不改变 B.降低 C.先升后降 D.增加
15.青霉素是较强的有机酸，采用有机溶剂萃取时，水相中pH从3 升至6时，分配系数会 A。
A.明显降低 B.变化不大 C.明显增加 D.恒定不变
16.非电解质溶质在双水相中的分配系数随相对分子质量的增大而 A。A.减小 B.增大 C.趋近无穷 D.变化不大
17.疏水因子HF一般随聚合物的相对分子质量、浓度和盐析浓度的增大而 B。A.减少 B.增大 C.恒定 D.趋近于零
18.在pH为等电点的双水相中蛋白质的分配系数的对数值与双水相的疏水因子HF呈线性关系，则直线的斜 率定义为 D。
A.双水相的疏水性 B.蛋白质的分配系数 C.蛋白质的静电荷数 D.蛋白质的表面疏水性 19.在PEG/DX双水相中，若添加的无机盐使相间电位差应调节pH B。
A.等于蛋白质的等电点 B.大于等电点 C.小于等电点 D.等于7 20.在pH为等电点的双水相中，蛋白质主要根据 C 产生各自分配。A.荷电荷的大小 B.分子量差异 C.疏水性差异 D.荷电荷性质 21.无机盐的存在 B 溶质向有机相中分配。
A.不影响 B.有利于 C.不利于 D.以上答案都不对
22.利用液膜膜相中流动载体 B 作用的传质机理称为液膜膜相载体输送。A.渗透 B.选择性输送 C.溶解 D.扩散 23.液膜中膜溶剂的粘度越大，则膜 B。
A.越薄 B.易于成膜 C.难成膜 D.稳定性越差 24.蛋白质溶解在反胶团中的主要推动力是 C。
A.浓度差 B.电位差 C.静电相互作用 D.压力差
25.反胶团萃取若选用阴离子型表面活性剂，当水相中pH B 蛋白质等电点时，蛋白质易溶于反胶团中。A.大于 B.小于 C.等于 D.偏离
26.超临界流体在其临界温度和压力附近的微小变化，都会引起 C 发生很大的变化。A.粘度 B.体积 C.密度 D.质量
27.液固萃取是利用液体提取固体的有用成分的 C 分离操作。A.溶解 B.吸附 C.扩散 D.渗透 28.超临界流体萃取的萃取速度 C 液—液萃取。A.低于 B.等于 C.大于 D.近似等于 29.反胶团的形状是（A）。
A、极性头朝里，非极性尾朝外 B、极性头朝外，非极性尾朝里 C、极性头和非极性尾都朝外 D、极性头和非极性尾都朝里 1．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（B）。A．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙
2、吸附色谱分离的依据是（A）。
A、固定相对各物质的吸附力不同 B、各物质分子大小不同
C、各物质在流动相和固定相的分配系数不同 D、各物质与专一分子的亲和力不同
3、恒定图式假设必定发生在(B)。A、非优惠吸附 B、优惠吸附 C、线性吸附 D、以上均正确 4.当吸附操作达到穿透点时，应 B 操作。
A.继续吸附 B.停止吸附 C.停止再生 D.停止洗脱 5.离子交换的分配系数与离子浓度呈 D 关系。
A.线性增加 B.线性减少 C.指数增加 D.指数减少 6．相对于下列物质而言，离子交换剂不适用于提取（D）物质。
0，要使蛋白质分配于富含PEG的上相中，6 A．抗生素 B.氨基酸 C.有机酸 D.蛋白质
7．下列哪一项是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团（A）
A 磺酸基团（-SO3 H）B 羧基-COOH C 酚羟基C6H5OH D 氧乙酸基-OCH2COOH 8．离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过（A）将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。
A、静电作用 B、疏水作用 C、氢键作用 D、范德华力
9．工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为（B）。
A、钠型和磺酸型 B、钠型和氯型 C、铵型和磺酸型 D、铵型和氯型
10．通过改变pH值从而使与离子交换剂结合的各个组分被洗脱下来，可使用（A）
A.阳离子交换剂一般是pH值从低到高洗脱 B阳离子交换剂一般是pH值从高到低洗脱 C.阴离子交换剂一般是pH值从低到高 D.以上都不对 1．HPLC是哪种色谱的简称（C）。
A．离子交换色谱 B.气相色谱 C.高效液相色谱 D.凝胶色谱
2、下列哪一项是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团（A）
A 磺酸基团（-SO3 H）B 羧基-COOH C 酚羟基C6H5OH D 氧乙酸基-OCH2COOH
3、如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（D）。A、Sephadex G-200 B、Sephadex G-150 C、Sephadex G-100 D、Sephadex G-50
4、离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过（A）将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。
A、静电作用 B、疏水作用 C、氢键作用 D、范德华力
5、洗脱体积是：（C）。
A、凝胶颗粒之间空隙的总体积 B、溶质进入凝胶内部的体积
C、与该溶质保留时间相对应的流动相体积 D、溶质从柱中流出时所用的流动相体积
6、阴离子交换剂（C）。
A、可交换的为阴、阳离子 B、可交换的为蛋白质 C、可交换的为阴离子 D、可交换的为阳离子
7、工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为（B）。
A、钠型和磺酸型 B、钠型和氯型 C、铵型和磺酸型 D、铵型和氯型
7、在凝胶过滤（分离范围是5000~450000）中，下列哪种蛋白质最先被洗脱下来。(B）。
A、细胞色素C（13370）B、肌球蛋白（400000）C、过氧化氢酶（247500）D、血清清蛋白（68500）
8、依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不同。树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有（A）。
A、Fe3+>Ca2+>Na+ B、Na+ >Ca2+> Fe3+ C、硫酸根>柠檬酸根>硝酸根 D、硝酸根>硫酸根>柠檬酸根
9、分子筛层析纯化酶是根据（C）进行纯化。
A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法
C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法
10、通过改变pH值从而使与离子交换剂结合的各个组分被洗脱下来，可使用（A）A.阳离子交换剂一般是pH值从低到高洗脱 B阳离子交换剂一般是pH值从高到低洗脱 C.阴离子交换剂一般是pH值从低到高 D.以上都不对
11、那一种凝胶的孔径最小（A）
A.Sephadex G-25 B Sephadex G-50 C.Sephadex G-100 D.Sephadex G-200
12、为了进一步检查凝胶柱的质量，通常用一种大分子的有色物质溶液过柱，常见的检查物质为蓝色葡聚糖，下面不属于它的作用的是（C）
A、观察柱床有无沟流 B、观察色带是否平整 C、测量流速 D、测量层析柱的外水体积 12.凝胶过滤层析中，流动相的线速度与HETP成 C 关系。A.无 B.线性减少 C.线性增加 D.对数
13.GFC中溶质的分配系数在分级范围内随相对分子质量的对数值增大而 B。A.线性增大 B.线性减少 C.急剧增大 D.急剧减少 14.凝胶的分级范围越小，则分离度 A。
A.越大 B.越小 C.小于1 D.小于0 15.线性梯度洗脱过程中，流动相的离子强度线性增大，因此，溶质的 C 连续降低，移动速度逐渐增大。A.溶解度 B.扩散系数 C.分配系数 D.分离度
16.逐次洗脱过程中，流动相的离子强度阶跃增大，溶质的分配系数 B 降低。A.逐渐 B.阶跃式 C.线性 D.急剧
17.在液相色谱法中，按分离原理分类，液固色谱法属于（D）。
A、分配色谱法 B、排阻色谱法 C、离子交换色谱法 D、吸附色谱法 18.在高效液相色谱流程中，试样混合物在（C）中被分离。A、检测器 B、记录器 C、色谱柱 D、进样器 19.液相色谱流动相过滤必须使用何种粒径的过滤膜？B A、0.5μm B、0.45μm C、0.6μm D、0.55μm 20.在液相色谱中，为了改变色谱柱的选择性，可以进行如下哪些操作？C A、改变流动相的种类或柱子 B、改变固定相的种类或柱长 C、改变固定相的种类和流动相的种类 D、改变填料的粒度和柱长 21.在液相色谱法中，提高柱效最有效的途径是（D）
A、提高柱温 B、降低板高 C、降低流动相流速 D、减小填料粒度 22．分配层析中的载体（C）。
A、对分离有影响 B、是固定相 C、能吸附溶剂构成固定相 D、是流动相 23．下列关于正相色谱与反相色谱说法正确的是（C）
A.正相色谱是指固定相的极性低于流动相的极性 B正相色谱层析过程中非极性分子或极性小的分子比极性大的分子移动的速度慢 C.反相色谱是指固定相的极性低于流动相的极性 D.反相色谱层析过程 中，极性大的分子比极性小的分子移动的速度慢 24．疏水亲和吸附层析通常在（D）的条件下进行 A.酸性 B碱性 C.中 D.高浓度盐溶液
24.葡聚糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶的商品名分别是：(D)A.Sepharose和Bio-Gel A B.Sepharose和Sephadex C.Sephadex和Bio-Gel A D.Sephadex和Bio-Gel P
25、氨基酸自动分析仪是以下列哪种色谱分离方法为基础而设计的：（A）A、离子交换色谱 B、吸附色谱 C、分配色谱、D、凝胶色谱
26、凝胶色谱法中所用到的凝胶的化学本质大多是（B）。A、脂质 B、糖类化合物 C、蛋白质 D、核酸
27、在液相色谱法中，按分离原理分类，液固色谱法属于（D）。A、分配色谱法 B、排阻色谱法 C、离子交换色谱法 D、吸附色谱法 28.在高效液相色谱流程中，试样混合物在（C）中被分离。A、检测器 B、记录器 C、色谱柱 D、进样器
29.在液相色谱中, 某组分的保留值大小实际反映了哪些部分的分子间作用力（C）A、组分与流动相 B、组分与固定相 C、组分与流动相和固定相 D、组分与组分 1．针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是（C）。A.凝胶过滤 B.离子交换层析 C.亲和层析 D.纸层析
2、亲和层析的洗脱过程中，在流动相中加入配基的洗脱方法称作（C）。
A、等电点洗脱 B、剧烈洗脱 C、竞争洗脱 D、非竞争洗脱
3、如果亲和结合作用源于亲和分子对与金属离子形成的配位键，则加入下列哪种试剂可消除亲和作用（D）。
A、十二烷基磺酸钠 B、氯化钠
C、乙醇胺 D、乙二胺四乙酸（EDTA）
4、当亲和作用主要源于疏水性相互作用，增大离子强度，则可（A）亲和作用。
A、提高 B、降低
C、无影响 D、在一定条件下降低
5.具有亲和作用的分子（物质）对之间具有“钥匙”和“锁孔”的关系是产生亲和结合作用的 C。A.充分条件 B.充要条件 C.必要条件 D.假设条件 6.如果亲和作用主要源于静电引力，提高离子强度会 D 亲和作用。A.增加 B.减弱 C.不影响 D.减弱或完全破坏 7.如果亲和作用以氢键为主，提高离子强度会 D 亲和作用。A.增加 B.减弱 C.不影响 D.降低或消除
8.当亲和作用以疏水性相互作用时，提高离子强度会 A 亲和作用。A.增加 B.减弱 C.无影响 D.完全破坏
9.在亲和分离操作中，许多亲和吸附的目标蛋白质用高浓度的盐溶液洗脱，说明 D 在亲和作用中占主要地位。A.疏水性相互作用 B.配位键 C.非共价键 D.静电力 10.C 的存在可以抑制氢键的形成。
A.氧原子 B.氮原子 C.脲和盐酸胍 D.NaCl 11．下列哪项酶的特性对利用酶作为亲和层析固定相的分析工具是必需的？（B）A.该酶的活力高
B..对底物有高度特异亲合性 C.酶能被抑制剂抑制 D.最适温度高 选择题：
1、人血清清蛋白的等电点为4.64，在PH为7的溶液中将血清蛋白质溶液通电，清蛋白质分子向（A）A ：正极移动；B：负极移动；C：不移动；D：不确定。
2、影响电泳分离的主要因素（B）
A 光照 B 待分离生物大分子的性质C 湿度 D 电泳时间 3.电泳分离的机理是 B 分离过程。
A.液—液相平衡 B.速率 C.分配平衡 D.筛分 4.电解质溶质的迁移率是 C 下的泳动速度。
A.单位时间 B.单位溶质质量 C.单位电场强度 D.单位静电引力 5．下列有关电泳时溶液的离子强度的描述中，错误的是（B）
A．溶液的离子强度对带电粒子的泳动有影响 B．离子强度越高、电泳速度越快 C．离子强度太低，缓冲液的电流下降
D．离子强度太低，扩散现象严重，使分辨力明显降低 6．一般来说，颗粒带净电荷量、直径和泳动速度的关系是（A）
A．颗粒带净电荷量越大或其直径越小，在电场中的泳动速度就越快 B．颗粒带净电荷量越小或其直径越小，在电场中的泳动速度就越快 C．颗粒带净电荷量越大或其直径越大，在电场中的泳动速度就越快 D．颗粒带净电荷量越大或其直径越小，在电场中的泳动速度就越慢 7．20世纪60年代中期问世的等电聚焦电泳，是一种（D）
A．分离组份与电解质一起向前移动的同时进行分离的电泳技术 B．能够连续地在一块胶上分离数千种蛋白质的电泳技术 C．利用凝胶物质作支持物进行的电泳技术
D．利用有pH值梯度的介质，分离等电点不同的蛋白质的电泳技术 8．双向电泳样品经过电荷与质量两次分离后（E）
A．可得到分子的分子量，分离的结果是带 B．可得到分子的等电点，分离的结果是点 C．可得到分子的等电点，分离的结果是带 D．可得到分子的等电点、分子量，分离的结果是带 E．可得到分子的等电点、分子量，分离的结果是点
9．聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质，除一般电泳电荷效应外，欲使分辩率提高还应有的作用是（D）
A．浓缩作用 B．扩散作用 C．重力作用 D．分子筛作用 E．电渗作用
10．毛细管电泳的特点（ABCD）
A．高灵敏度、高分辨率 B．高速度 C．样品少 D．应用范围广
1、处于包含体内的表达产物（A）。
A、具有正确的一级结构 B、具有正确的二级结构 C、具有正确的三级结构 D、不具有任何正确的结构
2.目前认为包含体的形成是部分折叠的中间态之间 A 相互作用的结果。A.疏水性 B.亲水性 C.氢键 D.静电
1、结晶过程中，溶质过饱和度大小（A）。
A、不仅会影响晶核的形成速度，而且会影响晶体的长大速度 B、只会影响晶核的形成速度，但不会影响晶体的长大速度 C、不会影响晶核的形成速度，但会影响晶体的长大速度 D、不会影响晶核的形成速度，而且不会影响晶体的长大速度
2、结晶法对溶剂选择的原则是：（C）。
A、对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小
B、对有效成分溶解度小，对杂质溶解度大
C、对有效成分热时溶解度大冷时溶解度小，对杂质冷热都易溶或都难溶 D、对杂质热时溶解度大，冷时溶解度小
3、在什么情况下得到粗大而有规则的晶体（A）。
A、晶体生长速度大大超过晶核生成速度
B、晶体生长速度大大低于过晶核生成速度
C、晶体生长速度等于晶核生成速度 D、以上都不对
4、在下列各个区域中，不会在结晶中自发成核且加入结晶颗粒后晶体会生长，但不会产生新晶核的区域是（B）。
A、稳定区 B、第一介稳区 C、第二介稳区 D、不稳区 5.大多数溶质的溶解度随 B 的升高而显著增大。
A.压力 B.温度 C.扩散系数 D.浓度 6.除温度外，B 对溶质的溶解度有显著影响。A.压力 B.溶剂组成 C.稀度 D.扩散系数 7.微小晶体的溶解度 B 普遍晶体的溶解度。A.低于 B.高于 C.接近D.等于
８、影响晶体大小的主要因素与下列哪些因素无关：（D）。A、过饱和度 B、温度 C、搅拌速度 D、饱和度
1、恒速干燥阶段与降速干燥阶段，那一阶段先发生（A）。
A、恒速干燥阶段 B、降速干燥阶段
C、同时发生 D、任何一种都可能会先发生
2、通过导热介质干燥物料的干燥操作，称为(B)。
A、直接加热干燥 B、间接加热干燥 C、对流干燥 D、介电加热干燥
3、物料中结合水与非结合水的基本区别在于其产生的水蒸汽压（）同温度下纯水的饱和蒸汽压。A.等于； B.大于； C.小于
4、湿物料在指定的空气条件下被干燥的极限含水量称为()。A.结合水； B.平衡含水量； C.临界含水量；D.自由含水量
第三篇：分离工程_论文
分离工程大作业 专业：化学工程与工艺班级：化工姓名：马金龙学号： 0904 0901010423
萃取精馏技术的研究进展及其应用
摘 要:萃取精馏是近沸点混合物分离的主要方法, 本文对萃取精馏技术及其在分离过程中的研究与应用进行了讨论。结合国内外萃取精馏技术中溶剂选取方法、萃取工艺及设备改进方面取得的研究进展,介绍了近年来萃取精馏技术的应用新情况。
萃取精馏作为一种分离络合物、近沸点混合物及其他低相对挥发度混合物技术，在石油化学工业中的1,3-丁二烯的分离、芳烃抽提、乙醇/水分离、环己烷提纯等过程得到广泛的应用。它是通过向精馏塔中加入1种或2种可以与分离混合物相溶的溶剂，提高了待分离组分的相对挥发度，从而达到分离沸点相近组分的目的[1]。
萃取精馏中溶剂的选择占有十分重要的地位，早期的溶剂选取方法决定了其选择的范围较窄，从而使萃取精馏技术的应用受到限制。萃取精馏采用的溶剂具有沸点高、相对不易挥发,并与其他组分不易形成络合物的特点。随着萃取溶剂探索方法的发展、萃取精馏系统的进一步优化及高效设备的采用，提高了萃取精馏系统的适用性、可控制性和操作性，使其与其他精密分离技术和液液萃取技术相比，显示出了越来越明显的优越性。1萃取精馏的原理
在基本有机化工生产中，经常会遇到组分的相对挥发度接近于1，甚至组分之间能形成共沸物。若采用普通精馏的方法进行分离，将很困难，或者不可能。对于这类物系，可以采用特殊精馏方法，向被分离物系中加入第三种组分(称为溶剂)，改变被分离组分的活度系数，增加组分之间的相对挥发度，达到分离的目的[2]。
如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物，溶剂(也称共沸剂，挟带剂)与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出，塔底得到重组分，这种操作称为共沸精馏；如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物。其沸又较任一组分的沸点高，溶剂(也称萃取剂)与重组分将随釜液离开精馏塔，塔顶得到轻组分，这种操作称为萃取精馏。萃取精馏过程中，由于溶剂的沸点大大高于进料组分的沸点，且溶剂又不与组分形成共沸物，所以，只要利用普通精馏即可回收溶剂，过程较简单；同时，由于溶剂的引入。增加了各组分问的相对挥发度，萃取精馏过程所需的塔板数急剧减少，从而降低了能耗。
2溶剂选取方法
溶剂的好坏是萃取精馏成败的关键，工业生产过程的经济效果如何，与溶剂的选择密切相关。为了适用于工业化生产，溶剂的选择要考虑其选择性、沸点、溶解度、热稳定性和化学稳定性及适宜的物性[3]。此外，无毒、无腐蚀、来源丰富也是选择溶剂要考虑的因素。
影响溶剂选取的因素很多，在其筛选过程中需要对各个因素进行综合考虑,需要大量的试验工作为基础。通过多年来人们在物理化学领域的深入研究，对现有化合物及官能团性能的认识已经取得了很大的进展。目前，不仅从理论上可以较准确地预测现有各种化合物的物理化学性质，同时也具备了根据目标性质设计某种功能化合物的手段。所有这些成果都大大拓宽了溶剂选取的范围，相对提高了选取过程的准确性、可靠性, 降低了筛选试验工作量。2.1溶剂筛选原理
溶剂筛选的主要指标是寻求溶剂对分离物系的最大选择度，它表示溶剂使被分离组分相对挥发度改变的程度。把加入溶剂后和未加入溶剂时组分A(1)对组分B(2)的相对挥发度分别表示为a12和b12，二者的比值称为选择度S，比值越大，说明选择性越好，溶剂的效果就越好。
2.2溶剂的物理特性
萃取精馏过程的实现，经济效果如何，与选择的溶剂密切相关。由于萃取精馏混合物多为强非理想性的系统，所以工业生产中选择适宜溶剂时主要应考虑以下几点：
(1)选择性：溶剂的加入要使待分离组分的相对挥发度提高显著，即要求溶剂具有较高的选择性，以提高溶剂的利用率；
(2)溶解性：要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度，以防止液体在塔内产生分层现象，但具有高选择性的溶剂往往伴有不互溶性或较低的溶解性，因此需要通过权衡选取合适的溶剂，使其既具有较好的选择性，又具有较高的溶解性；
(3)沸点：溶剂的沸点应高于原进料混合物的沸点，以防止形成溶剂与组分的共沸物。但也不能过高，以避免造成溶剂回收塔釜温过高；
(4)其它：溶剂的粘度、密度、表面张力、比热和蒸发潜热等的大小都直接影响到塔板效率和热量消耗，对过程的经济指标产生影响。
此外，溶剂使用安全、无毒性、无腐蚀性、热稳定性好、价格便宜及来源丰富等也都是选择溶剂时要考虑的因素。2.3溶剂筛选方法
目前萃取精馏溶剂筛选的方法有实验法、数据库查询法、经验值方法、计算机辅助分子设计法(CAMD)等。用实验法筛选溶剂是目前应用最广的方法，可以取得很好的结果，但是实验耗费较大，实验周期较长。实验法有直接法、沸点仪法、色谱法、气提法等。实际应用过程中往往需要几种方法结合使用，以缩短接近目标溶剂的时间。溶剂筛选的一般过程为：经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验验证等。若文献资料和数据不全，则只有采取最基本的实验方法，或者采取颇具应用前景的计算机优化方法以寻求最佳溶剂[4]。3萃取工艺及设备的改进
一般的萃取精馏过程采用2(或3)塔工艺流程,设备主要由萃取塔和溶剂回收塔组成。目前,萃取精馏技术的研究重点是进一步提高萃取剂的选择性、改进工艺过程,减少单元操作和建设成本。雷志刚[5]等针对C4气体萃取精馏丁烯/丁二烯工艺流程中第一精馏塔底出料存在一定热聚合损失、第二精馏塔液相负荷大、板效率低的问题，通过采用第一精馏塔下段汽相采出方式，解决了存在的诸多问题，改进、优化了工艺流程。Gerald Meyer 等在C4气体分离过程开发中，为了进一步提高分离效率，在采用新分离工艺(萃取精馏—选择加氢—丁二烯纯)的过程,将萃取精馏和加氢过程耦合在同一塔中。这样既提高了操作安全性，也提高1 ,3-丁二烯的收率，降低了建设成本。除了加氢反应精馏的耦合外，尝试络合萃取、恒沸精馏萃取的开发工作一直在进行，通过开发复合功能萃取塔，使得在原有低能耗基础上，进一步拓宽了萃取精馏的使用范围，提高了目的产品的收率和质量。
萃取精馏塔采用是板式塔型式，由于浮阀塔板具有高效率、高弹性和高生产能力等优点，所以目前在国内外是采用最为广泛的塔板之一。随着塔器技术的不断进步，原塔板上存在的液流方向气体分布不均匀、液体返混大、浮阀易磨损、脱落等缺点日益突出，导致塔板效率低，塔设备能力受到限制，增加了实际塔板数，同时也造成分离系统能量、溶剂消耗高[6]。近年来，塔板技术有了明显的进步，国内外相继推出了一系列结构新颖、性能优良的新板型。多溢流斜孔塔板、立体传质塔板在国内萃取精馏塔中的应用，提高了原萃取精馏塔的生产能力，同时，回流比明显降低，分离的质量得到提高。虽然，萃取溶剂对萃取精馏过程产生重大的影响，但是通过工艺及设备方面的改进，仍然可以在一定程度上提高该工艺的整体技术水平，降低建设成本，提高其应用范围。4萃取精馏技术的新应用 4.1芳烃分离过程
在芳烃回收方面，液液萃取技术已经有很长的使用历史，液液萃取技术基于组分的极性，来影响组分间的分离，而对于沸点的影响较小。因为受到溶剂选择的限制，对于较宽沸点混合料的分离，采用萃取精馏很难实现，早先它只能对窄沸点物料使用，如采用N-甲基吡咯烷酮或N-甲酰吗啉作为溶剂进行的C6和C7物料的分离过程。
然而，随着萃取精馏技术的发展,采用混合溶剂进行的萃取精馏解决了以上问题。美国GTC技术公司(前身为HFM International,Inc.)的GT-BTX技术具体体现了现代萃取精馏技术在混合芳烃(苯、甲苯、二甲苯)分离过程中的应用[7]。与传统混合芳烃分离过程相比, GT-BTX工艺具有投资成本低、所需设备单元数少、溶剂性能优异、产品被污染的风险小、产品回收率高、纯度高，同时能量消耗低、操作弹性大。经过工业化(120万t/a)技术经济指标的考核, 苯和甲苯的纯度分别达到99.995%和99.99%。总芳烃回收率高于99.19%，溶剂中抽余液和萃取液的质量分数小于10-6，每千克进料的能量消耗为798kJ。4.2催化裂化汽油的脱硫
催化裂化(FCC)汽油中所含的硫化物中50%-60%(质量分数)是噻吩及其烷基衍生物，其余为硫醇及其他硫化物。在催化裂化条件下噻吩化合物稳定性较强，国外公司普遍采用加氢脱硫方法，为了进一步降低汽油中的硫含量，目前采取的措施是提高加氢处理能力。加氢有利于进行燃料中脱硫处理，但是它存在运行费用高、深度加氢将降低汽油辛烷值等缺点。根据油品所含硫化物的特点，目前普遍采用催化氧化、络合法、催化吸附、生物法、溶剂萃取和碱洗法等进行油品中硫化物脱除。在这些方法中，萃取精馏技术具有其自身优势，在处理FCC汽油时，该工艺技术采用一种可以改变进料中非芳烃组分(含烯烃)和噻吩化合物相对挥发度的溶剂，在萃取噻吩化合物的同时，也萃取其他芳烃硫化物(由于这些化合物的强极性)，而不含烯烃的组分进入加氢系统进行处理。采用萃取精馏和碱洗法，具有无辛烷值损失、加氢负荷低、可处理较宽范围硫含量的裂解料、操作弹性大的特点[8]。
通过在加氢前加入萃取精馏，解决了传统工艺中存在的问题，芳烃中的噻吩硫化物被高选择性的溶剂萃取，减少了抽余液中的烯烃含量，低硫、高烯烃的抽余液可以直接与含10-6噻吩硫的汽油掺混。而高含量的硫醇在进料或抽余液中可以采用传统的碱洗方式进行处理，这样总的硫含量很容易降低到(5-110)×10-6,同时不用降低辛烷 值。
4.3 裂解汽油回收和苯乙烯提纯
裂解汽油副产品中含有丰富的石油化工化合物，如果对其进行提纯并加以充分利用，将产生相当大的经济效益。由于这些组分沸点接近，形成了络合物，采用传统分离方法很难将其分离。而萃取精馏技术的发展为其提供了可能，萃取精馏技术通常用于从裂解汽油的轻组分中提纯丁二烯和异戊二烯，实际上也可以用于从C8料中有效分离苯乙烯。传统的裂解过程存在一个加氢工艺步骤，该步骤中一方面存在结焦问题，同时，反应也需要大量的氢源。近年研究表明，苯乙烯是结焦的根源之一，降低苯乙烯含量是解决结焦较好的方法。采用混合溶剂进行的萃取精馏技术，可以以较小的成本实现苯乙烯的提取，因此，萃取精馏技术应用一方面使得苯乙烯从燃料产品转化为石化产品，价值得到提升[9]。另外，加氢处理氢消耗减少，结焦问题得到解决。
超临界萃取技术研究及应用概况
摘要：超临界流体萃取(SFE)技术开辟了分离工业的新领域，是一种新型的分离技术。本文对超临界萃取的基本原理进行了阐述，介绍了超临界萃取的特点及其在天然香料工业、食品和天然中草药等方面的应用和研究进展，并对今后的发展趋势进行了展望。
超临界萃取技术也叫做超临界流体萃取技术。超临界流体(Supercritical Fluid)是指处于超过物质本身的临界温度和临界压力状态的流体。这种状态下的流体具有与气体相当的高渗透能力和低粘度，又兼有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力[1]。
超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction简称SEE)以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态下流体所具有的 y 渗透能力和 y 溶解能力萃取分离混合物的过程超临界流体的溶解能力随体系参数(温度和压力)而发生连续性变化，因而通过改变操作条件，稍微提y温度或降低压力，便可方便地调节组分的溶解度和萃取的选择性
超临界溶剂包括 CO2，NO2，SO2，N2 低链烃等，而 CO2 是最常用的超临界萃取介质，这是因为它的临界温度(31.1)接近室温，临界压力(7.3AmPa)较低，萃取可以在接近室温下进行，对热敏性食品原料、生理活性物质、酶及蛋自质等无破坏作用，同时又安全、无毒、无臭，因而广泛应用于食品、医药、化妆品等领域中；具有广泛的适应性。由于超临界状态流体溶解度特异增大的现象，因而理论上超临界流体萃取技术可作为一种通用高效的分离技术而应用。
1.超临界萃取技术概述 1.1.原理及特点
超临界流体处于临界温度和临界压力以上，兼具气体和液体的双重性质和优点，粘度小，接近于气体，而密度又接近于液体，扩散系数为液体的10～100倍，具有良好的溶解特性和传质特性[4]。
由于在超临界状态下的压力太高以及内部相平衡模拟体系等原因，所以超临界流体的基础理论研究还处于发展阶段，尚未形成系统的理论。对于计算超临界物质的状 态参数，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同时后人又进行了一些改进，如Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche对SCF相平衡作了系统的应用分析，提出将SCF作为密相气体或膨胀液体处理的模型，并指出状态方程对临界点和临界区计算的局限性，尤其对于不对称混合物组成的物系，难以找到适应性比较好的混合规则。近年来许多研究者对SCF密度、极性、溶解度、相平衡和溶剂相互作用等，利用分子动力学和蒙特卡罗等计算机模拟方法作了大量工作，但仍难以满足要求。寻求新的和准确的模型方程和计算方法是预测SCF相行为和进行SCF反应研究的保证[5]。
1.2.超临界下反应动力学和反应选择性
超临界状态下反应动力学通常利用过渡状态原理，许多学者利用它描述了超临界反应速率常数和压力、活化体积等因素的关系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很宽的流体密度范围内研究了简单反应的动力学和热力学。Troe及其合作者公式化了扩散(笼效应)对表观速率常数的影响，并用范德瓦尔斯簇的形成解释了他们的试验结果。Yoshimura和Kimura在超临界CO2流体中很宽的密度范围内研究了2-甲基-2-亚硝基丙烷的分解动力学，发现速率常数随密度增加而减小，但是在中等密度范围内，密度的依赖性很小[6-7]。
超临界状态下压力和粘度可以影响某些反应的选择性或某些分解反应的途径，同时超临界流体的溶剂效应可以影响异构化反应的机理，对某些反应的中间态起到稳定或促进作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改变化学反应的立体选择性和配位选择性，并认为是由于压力引起的溶剂极性变化所致。Kimura研究了SCF的性质对超临界反应平衡的影响。Peck的研究认为对可逆反应，极性超临界溶剂有利于反应朝极性化合物的方向移动[7]。
2.超临界革取技术的应用
2.1.临界流体萃取技术在天然香料工业中的应用［8］
20世纪80年代以来国外的工业装置儿乎都是以天然香料分离提取为对象。传统的提取方法部分不稳定的香气成分受热变质，但在超临界条件卜，可以将整个分离过程在常温卜进行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同时被抽出，并且CO2无毒、无残留现象[9-11]。从洗涤用品、化妆品中的添加剂到香水，使得植物芳香成分在精细日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超临界CO2对桂花、茉莉花 进行了萃取研究，考察萃取时间、温度、压力对浸膏得率和质量的影}响。桂花萃取最佳工艺条件为：压力12-16MPa，温度308-318 K，时间1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工艺条件为：压力12-15MPa，温度308-323K，时间1-1.5h，浸膏得率为0.240%。
由于液体CO2的极性较小，对果汁中的醇、酮、酯等有机物的溶解能力较强。因此，液体CO2同样可作为蔬菜特有香味的抽提剂。具称所得产物富含含氧成分，香气风味俱佳。而且SFE-CO2法还有望成为一种果汁脱苦的方法。柯于家[10-11]等用0.1L超临界CO2萃取装置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工艺、组成成分等方面的内容，并且与传统的水汽蒸馏法进行了比较。超临界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并对辛香料精油的中试、工业化试验的情况，用25L.200L超临界CO2萃取装置萃取辛香料精油的工艺、组成成分、物性指标等方面的内容进行了研究。张忠义[12]等用超临界CO2流体萃取技术和分子蒸馏对大蒜化学成分进行萃取与分离，用气相色谱-质谱联用技术测定其化学成分；从超临界CO2萃取物中鉴定出16种成分，经分子蒸馏后，得到4种主要成分。2.2.食品方面的应用
伴随着人类利会的进步，饮食文化的内涵不断丰富，人们对食品提出了营养性、方便性功能性等更多的要求，同时还越来越强调其安全性。我国食品工业应用超临界萃取技术己逐步由实验室研究走向产业化，集中用在脱咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分离等方面。2.2.1.脱咖啡因
超临界流体萃取技术得到较旱大规模的工业化应用的是天然咖啡豆的脱咖啡因。咖啡因是一种较强的中枢神经系统兴奋剂，富含十咖啡豆和茶叶中，许多人饮用咖啡或茶时，不喜欢咖啡因含量过高，而且从植物中脱卜的咖啡因可做药用。已常作为药物中的掺合剂，因此咖啡豆和茶叶脱咖啡因的研究应运而生。韩佳宾
[13]、江和源
[14]等通过正交实验确定了超临界流体脱除茶叶中咖啡因的最佳工艺参数。结果表明，茶样形态对咖啡因脱除影响极大，60日磨碎茶样的咖啡因脱除率可达85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率对茶叶中咖啡因的脱除率影响也较大，含水率为35%-50%时较适宜。正交实验中，咖啡因脱除率的影响因子主次顺序为压力>温度>动态循环时间>夹带剂用量，而对儿茶素来说，夹带剂的影响较为明显。2.2.2.啤酒花有效成分萃取 啤酒花中对酿酒有用的部分是挥发油和软树脂中的律草酮又称α-酸。挥发油赋予啤酒特有的香气，而α-酸在麦芽汁煮沸过程中将异构化为异α-酸，这是造成啤酒苦味的重要物质。用超临界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可达95%以上。萃取物为黄绿色的带芳香味的膏状物。张侃[15]、黄亚东[16]等对啤酒花的超临界CO2萃取物的组分进行了分析，气相色谱图表明了超临界CO2和液态CO2萃取物的异同；并对超临界CO2萃取物进行酿酒试验，结果表明超临界CO2萃取物不仅增加啤酒香味，还能改善日味。
2.2.3.植物油脂的萃取
超临界二氧化碳萃取对植物油脂的应用比较广泛成熟，吕维忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超临界CO2提纯工艺，探讨萃取压力、萃取温度、萃取时间对萃取率的影响。通过正交试验得到优化工艺条件为:萃取压20MPa，萃取温度50度，萃取时间5h。银建中[18]等建立了一套超临界流体萃取实验装置，就大豆和花生两种植物油超临界流体萃取进行了较为详细的实验研究。在探讨了压力、温度、颗粒度、空隙率以及时间等对萃取率的影响之后，获得了指导实际生产的最佳工艺参数条件。2.2.4.色素的分离
超临界CO2还可以分离天然色素，随着合成色素的不安全性日益受到人们的重视，世界各国合成色素的种类日趋减少。天然色素不仅使用安全，而且常有一定的营养价值，深受消费者喜爱。孙庆杰等[19]采用超临界CO2萃取技术从番茄加工副产品番茄皮中提取出番茄红素。研究了不同的压力、温度、流量和萃取时间对萃取率的影响。当萃取压力在15-25MPa，温度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可将番茄皮中90%以上的番茄红素萃取出来。姜炜[20]介绍超临界二氧化碳萃取技术提纯辣椒红色素的工作原理及工艺流程。工艺流程通过改变萃取压力、萃取温度、萃取时间和流速等参数确定了最佳工艺条件，在此条件下，得到的辣椒红色素的色价达150以上，且杂质含量符合国家标准[21-22]。
2.3.在中药研究与开发中的应用
在医药工业中，中药研制与开发中，必须组遵循 “三效”(速效、高效、长效)，：“一小”(剂量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生产、运输、储藏、携带、使用方便)为目的原则。而超临界流体萃取技术很大程度上避免了传统提药制药过程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的残留溶剂，同时具有操作条件温和与不致使生物活性物质失活变性的优点，而且对环境保护也具有十分重要的作用，已为我国的中药现 代化、国际化提供了一条全新的途径[23]。
根据中医辩证论治理论，重要复方中有效成分是彼此制约、协同发挥作用的，SEF-CO2不是简单地纯化某组分，而是将有效成分进行选择性分离，更有利十重要复方优势的发挥[23]。
除了从动植物中提取有效成分，还包括药用成分分析及粗品的浓缩精制等[23]。杨林等研究萃取丹参素的最佳工艺条件。且通过正交设计，用超临界CO2流体萃取，优化出合理工艺条件，并与传统溶剂提取工艺相对照。使得超临界CO2流体萃取率为传统工艺萃取率的1.1倍。邓永智[24-26]等采用自制的CO2超临界流体萃取系统提取了银杏叶中聚戊烯醇酷考察了温度、压力、流速及时间等因素对提取效率的影响，确定了最佳的超临界流体提取条件[24]。实验结果表明，CO:超临界流体提取银杏叶中聚戊烯醇酷的最佳压力、温度、流速、时间分别为25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物经过硅胶色谱柱纯化及高效液相色谱分析，与溶剂提取法相比较，提取效率比较好。
其他将中草药各类成分的超临界萃取分类如下：林秀仙等对百南红豆杉、杨苏蓓对五味子中的木脂素、张虹对川芍的有效成分提取、史庆龙等萃取黄山药中的薯祯皂素、姚渭溪等提取灵芝内有效成分及脱除有害成分[25]。
3.SFE的前景与展望
自20世纪70年代以来，超临界流体技术已经取得长足的进展。超临界流体技术正以其独特的优点受到关注，并在萃取、化学反应、材料制备等方面得到广泛的应用。超临界萃取技术早己实现工业化，目前的趋势是向大规模、高附加值和套装工艺方向发展。在国内外，超临界流体技术还广泛用于高分子聚合、有机反应、酶催化反应、材料制备等方面，目前各类报道颇多，但产业化的技术却为数不多，有望在不久的将来能形成规模生产，得到实际应用。超临界流体技术以绿色、环保而受到人们的关注，它为绿色化学提供了全新的反应体系，相信超临界流体技术必将得到迅速发展，应用也将有广阔的前景[27]。
第四篇：分离工程_论文
分离工程大作业 专业：化学工程与工艺班级：化工姓名：马金龙学号： 0904 0901010423
萃取精馏技术的研究进展及其应用
摘 要:萃取精馏是近沸点混合物分离的主要方法, 本文对萃取精馏技术及其在分离过程中的研究与应用进行了讨论。结合国内外萃取精馏技术中溶剂选取方法、萃取工艺及设备改进方面取得的研究进展,介绍了近年来萃取精馏技术的应用新情况。
萃取精馏作为一种分离络合物、近沸点混合物及其他低相对挥发度混合物技术，在石油化学工业中的1,3-丁二烯的分离、芳烃抽提、乙醇/水分离、环己烷提纯等过程得到广泛的应用。它是通过向精馏塔中加入1种或2种可以与分离混合物相溶的溶剂，提高了待分离组分的相对挥发度，从而达到分离沸点相近组分的目的[1]。
萃取精馏中溶剂的选择占有十分重要的地位，早期的溶剂选取方法决定了其选择的范围较窄，从而使萃取精馏技术的应用受到限制。萃取精馏采用的溶剂具有沸点高、相对不易挥发,并与其他组分不易形成络合物的特点。随着萃取溶剂探索方法的发展、萃取精馏系统的进一步优化及高效设备的采用，提高了萃取精馏系统的适用性、可控制性和操作性，使其与其他精密分离技术和液液萃取技术相比，显示出了越来越明显的优越性。1萃取精馏的原理
在基本有机化工生产中，经常会遇到组分的相对挥发度接近于1，甚至组分之间能形成共沸物。若采用普通精馏的方法进行分离，将很困难，或者不可能。对于这类物系，可以采用特殊精馏方法，向被分离物系中加入第三种组分(称为溶剂)，改变被分离组分的活度系数，增加组分之间的相对挥发度，达到分离的目的[2]。
如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物，溶剂(也称共沸剂，挟带剂)与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出，塔底得到重组分，这种操作称为共沸精馏；如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物。其沸又较任一组分的沸点高，溶剂(也称萃取剂)与重组分将随釜液离开精馏塔，塔顶得到轻组分，这种操作称为萃取精馏。萃取精馏过程中，由于溶剂的沸点大大高于进料组分的沸点，且溶剂又不与组分形成共沸物，所以，只要利用普通精馏即可回收溶剂，过程较简单；同时，由于溶剂的引入。增加了各组分问的相对挥发度，萃取精馏过程所需的塔板数急剧减少，从而降低了能耗。
2溶剂选取方法
溶剂的好坏是萃取精馏成败的关键，工业生产过程的经济效果如何，与溶剂的选择密切相关。为了适用于工业化生产，溶剂的选择要考虑其选择性、沸点、溶解度、热稳定性和化学稳定性及适宜的物性[3]。此外，无毒、无腐蚀、来源丰富也是选择溶剂要考虑的因素。
影响溶剂选取的因素很多，在其筛选过程中需要对各个因素进行综合考虑,需要大量的试验工作为基础。通过多年来人们在物理化学领域的深入研究，对现有化合物及官能团性能的认识已经取得了很大的进展。目前，不仅从理论上可以较准确地预测现有各种化合物的物理化学性质，同时也具备了根据目标性质设计某种功能化合物的手段。所有这些成果都大大拓宽了溶剂选取的范围，相对提高了选取过程的准确性、可靠性, 降低了筛选试验工作量。2.1溶剂筛选原理
溶剂筛选的主要指标是寻求溶剂对分离物系的最大选择度，它表示溶剂使被分离组分相对挥发度改变的程度。把加入溶剂后和未加入溶剂时组分A(1)对组分B(2)的相对挥发度分别表示为a12和b12，二者的比值称为选择度S，比值越大，说明选择性越好，溶剂的效果就越好。
2.2溶剂的物理特性
萃取精馏过程的实现，经济效果如何，与选择的溶剂密切相关。由于萃取精馏混合物多为强非理想性的系统，所以工业生产中选择适宜溶剂时主要应考虑以下几点：
(1)选择性：溶剂的加入要使待分离组分的相对挥发度提高显著，即要求溶剂具有较高的选择性，以提高溶剂的利用率；
(2)溶解性：要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度，以防止液体在塔内产生分层现象，但具有高选择性的溶剂往往伴有不互溶性或较低的溶解性，因此需要通过权衡选取合适的溶剂，使其既具有较好的选择性，又具有较高的溶解性；
(3)沸点：溶剂的沸点应高于原进料混合物的沸点，以防止形成溶剂与组分的共沸物。但也不能过高，以避免造成溶剂回收塔釜温过高；
(4)其它：溶剂的粘度、密度、表面张力、比热和蒸发潜热等的大小都直接影响到塔板效率和热量消耗，对过程的经济指标产生影响。
此外，溶剂使用安全、无毒性、无腐蚀性、热稳定性好、价格便宜及来源丰富等也都是选择溶剂时要考虑的因素。2.3溶剂筛选方法
目前萃取精馏溶剂筛选的方法有实验法、数据库查询法、经验值方法、计算机辅助分子设计法(CAMD)等。用实验法筛选溶剂是目前应用最广的方法，可以取得很好的结果，但是实验耗费较大，实验周期较长。实验法有直接法、沸点仪法、色谱法、气提法等。实际应用过程中往往需要几种方法结合使用，以缩短接近目标溶剂的时间。溶剂筛选的一般过程为：经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验验证等。若文献资料和数据不全，则只有采取最基本的实验方法，或者采取颇具应用前景的计算机优化方法以寻求最佳溶剂[4]。3萃取工艺及设备的改进
一般的萃取精馏过程采用2(或3)塔工艺流程,设备主要由萃取塔和溶剂回收塔组成。目前,萃取精馏技术的研究重点是进一步提高萃取剂的选择性、改进工艺过程,减少单元操作和建设成本。雷志刚[5]等针对C4气体萃取精馏丁烯/丁二烯工艺流程中第一精馏塔底出料存在一定热聚合损失、第二精馏塔液相负荷大、板效率低的问题，通过采用第一精馏塔下段汽相采出方式，解决了存在的诸多问题，改进、优化了工艺流程。Gerald Meyer 等在C4气体分离过程开发中，为了进一步提高分离效率，在采用新分离工艺(萃取精馏—选择加氢—丁二烯纯)的过程,将萃取精馏和加氢过程耦合在同一塔中。这样既提高了操作安全性，也提高1 ,3-丁二烯的收率，降低了建设成本。除了加氢反应精馏的耦合外，尝试络合萃取、恒沸精馏萃取的开发工作一直在进行，通过开发复合功能萃取塔，使得在原有低能耗基础上，进一步拓宽了萃取精馏的使用范围，提高了目的产品的收率和质量。
萃取精馏塔采用是板式塔型式，由于浮阀塔板具有高效率、高弹性和高生产能力等优点，所以目前在国内外是采用最为广泛的塔板之一。随着塔器技术的不断进步，原塔板上存在的液流方向气体分布不均匀、液体返混大、浮阀易磨损、脱落等缺点日益突出，导致塔板效率低，塔设备能力受到限制，增加了实际塔板数，同时也造成分离系统能量、溶剂消耗高[6]。近年来，塔板技术有了明显的进步，国内外相继推出了一系列结构新颖、性能优良的新板型。多溢流斜孔塔板、立体传质塔板在国内萃取精馏塔中的应用，提高了原萃取精馏塔的生产能力，同时，回流比明显降低，分离的质量得到提高。虽然，萃取溶剂对萃取精馏过程产生重大的影响，但是通过工艺及设备方面的改进，仍然可以在一定程度上提高该工艺的整体技术水平，降低建设成本，提高其应用范围。4萃取精馏技术的新应用 4.1芳烃分离过程
在芳烃回收方面，液液萃取技术已经有很长的使用历史，液液萃取技术基于组分的极性，来影响组分间的分离，而对于沸点的影响较小。因为受到溶剂选择的限制，对于较宽沸点混合料的分离，采用萃取精馏很难实现，早先它只能对窄沸点物料使用，如采用N-甲基吡咯烷酮或N-甲酰吗啉作为溶剂进行的C6和C7物料的分离过程。
然而，随着萃取精馏技术的发展,采用混合溶剂进行的萃取精馏解决了以上问题。美国GTC技术公司(前身为HFM International,Inc.)的GT-BTX技术具体体现了现代萃取精馏技术在混合芳烃(苯、甲苯、二甲苯)分离过程中的应用[7]。与传统混合芳烃分离过程相比, GT-BTX工艺具有投资成本低、所需设备单元数少、溶剂性能优异、产品被污染的风险小、产品回收率高、纯度高，同时能量消耗低、操作弹性大。经过工业化(120万t/a)技术经济指标的考核, 苯和甲苯的纯度分别达到99.995%和99.99%。总芳烃回收率高于99.19%，溶剂中抽余液和萃取液的质量分数小于10-6，每千克进料的能量消耗为798kJ。4.2催化裂化汽油的脱硫
催化裂化(FCC)汽油中所含的硫化物中50%-60%(质量分数)是噻吩及其烷基衍生物，其余为硫醇及其他硫化物。在催化裂化条件下噻吩化合物稳定性较强，国外公司普遍采用加氢脱硫方法，为了进一步降低汽油中的硫含量，目前采取的措施是提高加氢处理能力。加氢有利于进行燃料中脱硫处理，但是它存在运行费用高、深度加氢将降低汽油辛烷值等缺点。根据油品所含硫化物的特点，目前普遍采用催化氧化、络合法、催化吸附、生物法、溶剂萃取和碱洗法等进行油品中硫化物脱除。在这些方法中，萃取精馏技术具有其自身优势，在处理FCC汽油时，该工艺技术采用一种可以改变进料中非芳烃组分(含烯烃)和噻吩化合物相对挥发度的溶剂，在萃取噻吩化合物的同时，也萃取其他芳烃硫化物(由于这些化合物的强极性)，而不含烯烃的组分进入加氢系统进行处理。采用萃取精馏和碱洗法，具有无辛烷值损失、加氢负荷低、可处理较宽范围硫含量的裂解料、操作弹性大的特点[8]。
通过在加氢前加入萃取精馏，解决了传统工艺中存在的问题，芳烃中的噻吩硫化物被高选择性的溶剂萃取，减少了抽余液中的烯烃含量，低硫、高烯烃的抽余液可以直接与含10-6噻吩硫的汽油掺混。而高含量的硫醇在进料或抽余液中可以采用传统的碱洗方式进行处理，这样总的硫含量很容易降低到(5-110)×10-6,同时不用降低辛烷 值。
4.3 裂解汽油回收和苯乙烯提纯
裂解汽油副产品中含有丰富的石油化工化合物，如果对其进行提纯并加以充分利用，将产生相当大的经济效益。由于这些组分沸点接近，形成了络合物，采用传统分离方法很难将其分离。而萃取精馏技术的发展为其提供了可能，萃取精馏技术通常用于从裂解汽油的轻组分中提纯丁二烯和异戊二烯，实际上也可以用于从C8料中有效分离苯乙烯。传统的裂解过程存在一个加氢工艺步骤，该步骤中一方面存在结焦问题，同时，反应也需要大量的氢源。近年研究表明，苯乙烯是结焦的根源之一，降低苯乙烯含量是解决结焦较好的方法。采用混合溶剂进行的萃取精馏技术，可以以较小的成本实现苯乙烯的提取，因此，萃取精馏技术应用一方面使得苯乙烯从燃料产品转化为石化产品，价值得到提升[9]。另外，加氢处理氢消耗减少，结焦问题得到解决。5结束语
萃取溶剂选取方法已经由被动的选取向有目的的合成新化合物转变，由单一溶剂向混合溶剂转变，筛选的范围更广泛，筛选的溶剂更合理、准确，前期试验工作量大大减少。随着石油化工的迅速发展，沸点相近的混合物以及具有恒沸组成的混合物的分离课题愈来愈多，对产品或原料纯度的要求也愈来愈高，因此萃取精馏技术的研究与应用范围将会日益广泛。超临界萃取技术研究及应用概况
摘要：超临界流体萃取(SFE)技术开辟了分离工业的新领域，是一种新型的分离技术。本文对超临界萃取的基本原理进行了阐述，介绍了超临界萃取的特点及其在天然香料工业、食品和天然中草药等方面的应用和研究进展，并对今后的发展趋势进行了展望。
超临界萃取技术也叫做超临界流体萃取技术。超临界流体(Supercritical Fluid)是指处于超过物质本身的临界温度和临界压力状态的流体。这种状态下的流体具有与气体相当的高渗透能力和低粘度，又兼有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力[1]。
超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction简称SEE)以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态下流体所具有的 y 渗透能力和 y 溶解能力萃取分离混合物的过程超临界流体的溶解能力随体系参数(温度和压力)而发生连续性变化，因而通过改变操作条件，稍微提y温度或降低压力，便可方便地调节组分的溶解度和萃取的选择性
超临界溶剂包括 CO2，NO2，SO2，N2 低链烃等，而 CO2 是最常用的超临界萃取介质，这是因为它的临界温度(31.1)接近室温，临界压力(7.3AmPa)较低，萃取可以在接近室温下进行，对热敏性食品原料、生理活性物质、酶及蛋自质等无破坏作用，同时又安全、无毒、无臭，因而广泛应用于食品、医药、化妆品等领域中；具有广泛的适应性。由于超临界状态流体溶解度特异增大的现象，因而理论上超临界流体萃取技术可作为一种通用高效的分离技术而应用。
1.超临界萃取技术概述 1.1.原理及特点
超临界流体处于临界温度和临界压力以上，兼具气体和液体的双重性质和优点，粘度小，接近于气体，而密度又接近于液体，扩散系数为液体的10～100倍，具有良好的溶解特性和传质特性[4]。
由于在超临界状态下的压力太高以及内部相平衡模拟体系等原因，所以超临界流体的基础理论研究还处于发展阶段，尚未形成系统的理论。对于计算超临界物质的状态参数，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同时后人又进行了一些改进，如 7 Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche对SCF相平衡作了系统的应用分析，提出将SCF作为密相气体或膨胀液体处理的模型，并指出状态方程对临界点和临界区计算的局限性，尤其对于不对称混合物组成的物系，难以找到适应性比较好的混合规则。近年来许多研究者对SCF密度、极性、溶解度、相平衡和溶剂相互作用等，利用分子动力学和蒙特卡罗等计算机模拟方法作了大量工作，但仍难以满足要求。寻求新的和准确的模型方程和计算方法是预测SCF相行为和进行SCF反应研究的保证[5]。
1.2.超临界下反应动力学和反应选择性
超临界状态下反应动力学通常利用过渡状态原理，许多学者利用它描述了超临界反应速率常数和压力、活化体积等因素的关系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很宽的流体密度范围内研究了简单反应的动力学和热力学。Troe及其合作者公式化了扩散(笼效应)对表观速率常数的影响，并用范德瓦尔斯簇的形成解释了他们的试验结果。Yoshimura和Kimura在超临界CO2流体中很宽的密度范围内研究了2-甲基-2-亚硝基丙烷的分解动力学，发现速率常数随密度增加而减小，但是在中等密度范围内，密度的依赖性很小[6-7]。
超临界状态下压力和粘度可以影响某些反应的选择性或某些分解反应的途径，同时超临界流体的溶剂效应可以影响异构化反应的机理，对某些反应的中间态起到稳定或促进作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改变化学反应的立体选择性和配位选择性，并认为是由于压力引起的溶剂极性变化所致。Kimura研究了SCF的性质对超临界反应平衡的影响。Peck的研究认为对可逆反应，极性超临界溶剂有利于反应朝极性化合物的方向移动[7]。
2.超临界革取技术的应用
2.1.临界流体萃取技术在天然香料工业中的应用
［8］
20世纪80年代以来国外的工业装置儿乎都是以天然香料分离提取为对象。传统的提取方法部分不稳定的香气成分受热变质，但在超临界条件卜，可以将整个分离过程在常温卜进行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同时被抽出，并且CO2无毒、无残留现象[9-11]。从洗涤用品、化妆品中的添加剂到香水，使得植物芳香成分在精细日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超临界CO2对桂花、茉莉花进行了萃取研究，考察萃取时间、温度、压力对浸膏得率和质量的影}响。桂花萃取 最佳工艺条件为：压力12-16MPa，温度308-318 K，时间1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工艺条件为：压力12-15MPa，温度308-323K，时间1-1.5h，浸膏得率为0.240%。
由于液体CO2的极性较小，对果汁中的醇、酮、酯等有机物的溶解能力较强。因此，液体CO2同样可作为蔬菜特有香味的抽提剂。具称所得产物富含含氧成分，香气风味俱佳。而且SFE-CO2法还有望成为一种果汁脱苦的方法。柯于家[10-11]等用0.1L超临界CO2萃取装置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工艺、组成成分等方面的内容，并且与传统的水汽蒸馏法进行了比较。超临界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并对辛香料精油的中试、工业化试验的情况，用25L.200L超临界CO2萃取装置萃取辛香料精油的工艺、组成成分、物性指标等方面的内容进行了研究。张忠义[12]等用超临界CO2流体萃取技术和分子蒸馏对大蒜化学成分进行萃取与分离，用气相色谱-质谱联用技术测定其化学成分；从超临界CO2萃取物中鉴定出16种成分，经分子蒸馏后，得到4种主要成分。2.2.食品方面的应用
伴随着人类利会的进步，饮食文化的内涵不断丰富，人们对食品提出了营养性、方便性功能性等更多的要求，同时还越来越强调其安全性。我国食品工业应用超临界萃取技术己逐步由实验室研究走向产业化，集中用在脱咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分离等方面。2.2.1.脱咖啡因
超临界流体萃取技术得到较旱大规模的工业化应用的是天然咖啡豆的脱咖啡因。咖啡因是一种较强的中枢神经系统兴奋剂，富含十咖啡豆和茶叶中，许多人饮用咖啡或茶时，不喜欢咖啡因含量过高，而且从植物中脱卜的咖啡因可做药用。已常作为药物中的掺合剂，因此咖啡豆和茶叶脱咖啡因的研究应运而生。韩佳宾[13]、江和源[14]等通过正交实验确定了超临界流体脱除茶叶中咖啡因的最佳工艺参数。结果表明，茶样形态对咖啡因脱除影响极大，60日磨碎茶样的咖啡因脱除率可达85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率对茶叶中咖啡因的脱除率影响也较大，含水率为35%-50%时较适宜。正交实验中，咖啡因脱除率的影响因子主次顺序为压力>温度>动态循环时间>夹带剂用量，而对儿茶素来说，夹带剂的影响较为明显。2.2.2.啤酒花有效成分萃取
啤酒花中对酿酒有用的部分是挥发油和软树脂中的律草酮又称α-酸。挥发油赋 予啤酒特有的香气，而α-酸在麦芽汁煮沸过程中将异构化为异α-酸，这是造成啤酒苦味的重要物质。用超临界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可达95%以上。萃取物为黄绿色的带芳香味的膏状物。张侃[15]、黄亚东[16]等对啤酒花的超临界CO2萃取物的组分进行了分析，气相色谱图表明了超临界CO2和液态CO2萃取物的异同；并对超临界CO2萃取物进行酿酒试验，结果表明超临界CO2萃取物不仅增加啤酒香味，还能改善日味。
2.2.3.植物油脂的萃取
超临界二氧化碳萃取对植物油脂的应用比较广泛成熟，吕维忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超临界CO2提纯工艺，探讨萃取压力、萃取温度、萃取时间对萃取率的影响。通过正交试验得到优化工艺条件为:萃取压20MPa，萃取温度50度，萃取时间5h。银建中[18]等建立了一套超临界流体萃取实验装置，就大豆和花生两种植物油超临界流体萃取进行了较为详细的实验研究。在探讨了压力、温度、颗粒度、空隙率以及时间等对萃取率的影响之后，获得了指导实际生产的最佳工艺参数条件。2.2.4.色素的分离
超临界CO2还可以分离天然色素，随着合成色素的不安全性日益受到人们的重视，世界各国合成色素的种类日趋减少。天然色素不仅使用安全，而且常有一定的营养价值，深受消费者喜爱。孙庆杰等[19]采用超临界CO2萃取技术从番茄加工副产品番茄皮中提取出番茄红素。研究了不同的压力、温度、流量和萃取时间对萃取率的影响。当萃取压力在15-25MPa，温度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可将番茄皮中90%以上的番茄红素萃取出来。姜炜[20]介绍超临界二氧化碳萃取技术提纯辣椒红色素的工作原理及工艺流程。工艺流程通过改变萃取压力、萃取温度、萃取时间和流速等参数确定了最佳工艺条件，在此条件下，得到的辣椒红色素的色价达150以上，且杂质含量符合国家标准[21-22]。
2.3.在中药研究与开发中的应用
在医药工业中，中药研制与开发中，必须组遵循 “三效”(速效、高效、长效)，：“一小”(剂量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生产、运输、储藏、携带、使用方便)为目的原则。而超临界流体萃取技术很大程度上避免了传统提药制药过程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的残留溶剂，同时具有操作条件温和与不致使生物活性物质失活变性的优点，而且对环境保护也具有十分重要的作用，已为我国的中药现代化、国际化提供了一条全新的途径[23]。根据中医辩证论治理论，重要复方中有效成分是彼此制约、协同发挥作用的，SEF-CO2不是简单地纯化某组分，而是将有效成分进行选择性分离，更有利十重要复方优势的发挥[23]。
除了从动植物中提取有效成分，还包括药用成分分析及粗品的浓缩精制等[23]。杨林等研究萃取丹参素的最佳工艺条件。且通过正交设计，用超临界CO2流体萃取，优化出合理工艺条件，并与传统溶剂提取工艺相对照。使得超临界CO2流体萃取率为传统工艺萃取率的1.1倍。邓永智[24-26]等采用自制的CO2超临界流体萃取系统提取了银杏叶中聚戊烯醇酷考察了温度、压力、流速及时间等因素对提取效率的影响，确定了最佳的超临界流体提取条件[24]。实验结果表明，CO:超临界流体提取银杏叶中聚戊烯醇酷的最佳压力、温度、流速、时间分别为25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物经过硅胶色谱柱纯化及高效液相色谱分析，与溶剂提取法相比较，提取效率比较好。
其他将中草药各类成分的超临界萃取分类如下：林秀仙等对百南红豆杉、杨苏蓓对五味子中的木脂素、张虹对川芍的有效成分提取、史庆龙等萃取黄山药中的薯祯皂素、姚渭溪等提取灵芝内有效成分及脱除有害成分[25]。
3.SFE的前景与展望
自20世纪70年代以来，超临界流体技术已经取得长足的进展。超临界流体技术正以其独特的优点受到关注，并在萃取、化学反应、材料制备等方面得到广泛的应用。超临界萃取技术早己实现工业化，目前的趋势是向大规模、高附加值和套装工艺方向发展。在国内外，超临界流体技术还广泛用于高分子聚合、有机反应、酶催化反应、材料制备等方面，目前各类报道颇多，但产业化的技术却为数不多，有望在不久的将来能形成规模生产，得到实际应用。超临界流体技术以绿色、环保而受到人们的关注，它为绿色化学提供了全新的反应体系，相信超临界流体技术必将得到迅速发展，应用也将有广阔的前景[27]。
第五篇：生物分离工程思考题
《分离》PPT思考题及部分答案
分离概述 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？ 生物下游加工过程特点：
<1>：发酵液组成复杂，固液分离困难——这是生物分离过程中的薄弱环节
<2>：原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的1/10到抗菌素1/100，酶1/100万左右，成本高。
<3>：原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物，应快速分离。
<4>：原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行分离。
<5>：生物产品稳定性差 ——严格限制操作条件，保证产物活性。
<6>：分离过程常需要多步骤操作，收率低，分离成本高——提高每一步的产物收得
率，尽可能减少操作步骤。
<7>：各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？
(1)产品的性质（2）成本（3）工艺步骤（4）操作程序（5）生产方式（6）生产规模（7）产品稳定性（8）环保和安全 3 初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？
（1）初步纯化是将目标物和与其性质有较大差异的杂质分开，使产物的浓度有较大幅度的提高，可采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作.（2）高度纯化主要是除去与目标物性质相近的杂质，是产品的精制过程，可采用层析（柱层析和薄层层析）、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱.4 如何除去蛋白质溶液中的热原质？
（1）生产过程无菌（2）所有层析介质无菌（3）所用溶液无菌（4）亲和层析（多粘菌素）5 生物分离为何主张采用集成化技术？纯化生物产品的得率是如何计算的？若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？
得率=产品中目标产物总量/原料中目标产物总量 总收率=（90%）6 =53.1441%
发酵液预处理 发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？
1、发酵产物浓度较低，大多为1%—10%，悬浮液中大部分是水；
2、悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；
3、固体粒子可压缩性大（细胞在很大程度上属于可压缩的粘稠物料）；
4、液相粘度大，大多为非牛顿型流体；
5、性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白质酶水解等作用的影响。处理方法：（1）凝集和絮凝（2）加热法（3）调pH法（4）加水稀释（5）加助滤剂法（6）加吸附剂或加盐法（7）热处理法
（8）离子交换和活性炭吸附法如何使用助滤剂? 助滤剂的使用方法有两种： ①在过滤前先在过滤介质表面预涂（铺）一层助滤剂。②助滤剂按一定比例均匀加入待过滤的料液中。3 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？
答：凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１ mm 大小块状凝聚体的过程。机理：a 中和粒子表面电荷
b 消除双电层结构 絮凝：指使用高分子絮凝剂（天然的和合成的大分子量聚电解质）能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团（10mm）的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。机理：架桥作用
结合使用：在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质，由于能降低ζ电位和脱除胶粒表面的水化膜，就能导致胶粒间的凝聚作用 4 错流微滤与传统过滤相比有何优点？
（1）传统过滤作用是由两个过程组成：筛选作用和吸附作用。如果微粒比滤层的孔隙大，即产生筛选作用。混浊微粒被截留，不仅是筛选作用的结果，也是过滤层里面发生的吸附作用的结果。在悬浮微粒过滤时，微粒的直径使它不可能通过缝隙的入口时，被截留在过滤层的表面上，微粒又形成了第二道过滤层，在入口孔隙的上方积累，随之堵塞了他们。（2）错流过滤打破了传统过滤的机制，即液体的流向和滤膜相切，使得滤膜的孔隙不容易堵塞。被过滤的发酵液在压力推动下，带着混浊的微粒，以高速在管状滤膜的内壁流动，而附着在滤膜上的残留物质很薄，其过滤阻力增加不大，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。优点: 1.克服介质阻力大 2.不能得到干滤饼 3.需要大的膜面积
4.收率高 5.质量好 6.减少处理步骤
7.染菌罐也能进行处理
细胞破碎
1.细胞破碎的常用的方法有哪些？
珠磨法、高压匀浆法、超声破碎法、酶溶法、化学渗透法 2.机械法、超声波法等在破碎细胞时应该共同注意什么？
3.酶消化法和碱处理法都是细胞破碎的有效方法，但是也都有各自的什么缺点？ 酶消化法缺点：
（1）价格高，通用性差，产物抑制的存在 碱处理法缺点：（1）操作时间长（2）易引起活性物质失活
（3）对产物存在着一定的毒性且会给产物的纯化带来困难，影响产物浓度 4.工业生产中对于细胞破碎常用的生产工艺流程有那些？
沉析、沉淀
1.理解概念：硫酸铵饱和度，盐溶，盐析
2.常用的蛋白质沉淀方法有哪些？（1）盐析法
（2）有机溶剂沉淀法（3）等电点沉淀法（4）非离子多聚物沉淀法（5）生成盐复合物法（6）选择性变性沉淀（7）亲和沉淀
3.影响盐析的主要因素有哪些？
盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象。
影响盐析的主要因素：溶质种类的影响：Ks和β值
溶质浓度的影响：蛋白质浓度大，盐的用量小，但共沉作用明显，分辨率低；
蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高；
pH值：影响蛋白质表面净电荷的数量，通常调整体系pH值，使其在pI附近；
盐析温度：大多数情况下，高盐浓度下，温度升高，其溶解度反而下降；
4.何谓中性盐的饱和度？盐析操作中，中性盐的用量（40% 硫酸铵饱和度）如何计算？
0～300C 溶解度变化很小，加入水中后溶液体积会变大（必须考虑到）。
200C 1L加至饱和浓度时体积变大为：1.425L(实际应加入)761g
因此，要使1L溶液浓度由M1增加到M2需要加入多少克（NH4）2SO4需要按下式计算：
200C时—— G=533（M2-M1）/（4.05-0.3M2）或533（S2-S1）/（100-0.3S2）
00C时—— G=505（M2-M1）/（3.825-0.285M2）或505（S2-S1）/（100-0.285S2）5.有机溶剂沉淀蛋白质的机理什么？用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项？
②有机溶剂沉淀蛋白质的机理是：
向蛋白质溶液中加入有机溶剂，水的活度降低。随着有机溶剂溶度的增大，水对蛋白质分子表面荷电基团的水化程度降低，液体的介电常数下降，蛋白质分子间的静电引力增大，从而凝聚和沉淀。
③用乙醇沉淀蛋白质时
应注意的事项：
1、低温条件下操作可以提高收率和减少蛋白质失活变性（加入有机溶剂为放热反应）；
2、采用的有机溶剂必须与水互溶，与蛋白质不发生作用；
3、蛋白质分子量越大，需要加入的溶剂量越少；
4、一种蛋白质的溶解度常会因为另一种蛋白质存在而降低；
5、沉淀的蛋白如果不能再被溶解，可能已经变性；
6、很多酶和蛋白质在20-50%（V/V）就能产生沉淀；当溶剂量达到50%时，通常只有
分子量≤1500的蛋白留在溶液中；
7、PH=PI时，需要加入的溶剂量减少；
8、盐析法沉淀的蛋白质采用有机溶剂精制时必须与先进行透析。
离心
1.工业生产时在什么情况下面采用离心的方法来分离产物？ 当发酵液不易被过滤纯化时，我们可以采用离心的方法来分离。2.工业生产时最有可能使用的是那三种离心机？ 管式离心机、碟片式离心机、离心过滤机
3.工业生产时经常使用的三种离心机的各自特点是什么？
4.什么是澄清操作?什么是分离操作? 液-固分离:即低浓度悬浮液的分离，称澄清操作。液-液(或液-液-固）分离: 即乳浊液的分离，称分离操作。
膜分离技术 理解概念：截留分子量，截留率，体积浓缩倍数 微滤，超滤，反渗透分离技术在分子尺寸上有何区别？影响截留率的因素有哪些？
分子的形状、吸附作用、温度、流速、pH、离子强度（影响蛋白构象）4 毛细管流动模型，溶解扩散模型和优先吸附模各适用于解释哪些膜过程? 膜污染有哪些途径造成？如何有效防止和清除膜污染？ 污染的原因有A、凝胶极化引起的凝胶层，阻力为Rg B、溶质在膜表面的吸附层，阻力为Ras C、膜孔堵塞，阻力为Rp D、膜孔内溶质吸附，阻力为Rap 防止：预处理、开发抗污染膜、加大流速、化学清洗、物理清洗 膜的清洗：
①机械方法：加海绵球，增大流速，逆洗(对中空纤维超滤器)，脉冲流动，超声波等。
②化学方法
用起溶解作用的物质：如：酸、碱、酶(蛋白酶)，螯合剂，表面活性剂。用起切断离子结合作用的方法：如改变离子强度、pH、电位。起氧化作用的物质：如过氧化氢、次氯酸盐。用起渗透作用的物质：如磷酸盐、聚磷酸盐
结晶 理解概念：晶种，晶核，晶型，饱和溶液，过饱和溶液，饱和度 晶核：在结晶过程中最先析出的微小颗粒(小晶体)是以后结晶的中心
饱和溶液：当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时，该溶液称为饱和溶液；
过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液； 2 粒子大小与溶解度有何关系？凯尔文公式的内容？ 粒度大小与溶解度之间的关系可用开尔文方程式表示：
lnc12M11()c2RTL1L2式中：C1、C2---分别是曲率半径为L1、L2的溶质的溶解度
R---气体常数
T---绝对温度
ρ---固体颗粒密度
M---溶质的分子量
σ---固体颗粒与溶液间的表面张力
在结晶过程中最先析出的微小颗粒(小晶体)是以后结晶的中心，称为晶核，微小晶核具有较大的溶解度，因此在饱和溶液中，晶核是要溶解的。只有达到一定的过饱和度时，使晶核半径r大于临界半径rc，晶核才能存在。因此，溶液达到过饱和浓度是沉淀结晶的前提，过饱和度是沉淀结晶的推动力，过饱和度越大，推动力就越大，析出沉淀结晶的可能性就越大。3 有哪些方法造成溶液过饱和？
过饱和溶液的形成方法
(1)冷却(2)溶剂蒸发(3)改变溶剂性质
(4)化学反应产生低溶解度物质(5)真空蒸发法(6)盐析法 初级成核与次级成核是如何形成的？ 初级成核:过饱和溶液中的自发成核现象
二次成核：向介稳态过饱和溶液中加入晶种，会有新晶核产生
5.了解饱和温度曲线和过饱和温度曲线的内容？
结晶过程中的饱和温度曲线和不饱和温度曲线的简图如右图所示：
S-S曲线为饱和温度曲线，在其下方为稳定区，在该区域溶液为不饱和溶液，不会自发结晶；
T-T曲线为过饱和温度曲线，在其上方为不稳定区，能够自发形成结晶；
S-S曲线和T-T曲线之间为亚稳定区，在该区域，溶液为过饱和溶液，但若无晶种存在，也不能自发形成晶体；
7.常用的工业起晶方法有哪些？ 自然起晶法、刺激起晶法、晶种起晶法 8.影响晶体质量的因素有哪些？
过饱和度、温度、搅拌、晶种、溶液纯度 9.何为重结晶？
重结晶是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作
萃取
1.理解概念：分配系数，分离因子，溶解度参数，介电常数，HLB 值，萃取因数，带溶剂 分配系数：当萃取体系达到平衡时，溶质在两相中的总浓度之比。分离因子：衡量分离的程度。
介电常数:是化合物mol极化程度的量度，又称电容率。表征电介质极化性质的宏观物理量。定义为电位移D和电场强度E之比D=εE 萃取因数:也称萃取比，其定义为被萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比。
溶解度参数:是衡量液体材料相容性的一项物理常数。其物理意义是材料单位体积内聚能密度的开平方。
HLB数即亲水与亲油平衡程度：HLB数越大，亲水性越强，形成O／W型乳浊液；HLB数越小，亲油性越强，形成W／O型乳浊液。
带溶剂：是指这样一些物质，它们能和产物形成复合物，使产物更易溶于有机溶剂相去，该复合物在一定条件下又要容易分解。
2.生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？（1）成分与相复杂（2）传质速率不同
（3）相分离性能不同（固体与表剂）（4）产物的不稳定性
3.pH 对弱电解质的萃取效率有何影响？
主要表现在两方面：pH影响分配系数。一般弱酸性电解质的分配系数随pH降低而增加； 弱碱性电解质的分配系数随pH降低而升高。pH影响选择性。一般在酸性条件下，酸性产物可被有机溶剂萃取得到，而碱性杂质则会形成盐留在水相中；对于碱性产物应在碱性条件下萃取。pH还影响产物的稳定性。
4.发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响? 如何有效消除乳化现象？ 产生：发酵液中存在的蛋白质和固体颗粒等物质，这些物质具有表面活剂性的作用，使有机溶剂和水的表面张力降低（乳化剂），产生两种乳浊液： 油包水型W/O乳浊液、水包油型O/W型乳浊液。
乳化后使有机相和水相分层困难，出现两种夹带： ①发酵液中夹带有机溶剂微滴，使目标产物受到损失； ②有机溶剂中夹带发酵液给后处理操作带来困难。
影响因素：表面活性剂的种类，浓度影响表面张力，介质黏度：较大时能增强保护膜的机械强度。液滴带电：相同电荷的颗粒互相排斥而维持乳浊液稳定。
如何消除：P101在操作前，对发酵液进行过滤或絮凝沉淀处理，可除去大部分蛋白质及固体微粒，防止乳化现象的发生。乳化产生后，采取适当的破乳手段——
物理方法：过滤或离心沉降——乳化现象不严重，可采用的方法。
加热
稀释
吸附
加电解质 化学方法：
对于O/W型乳浊液，加入亲油性表面活性剂，可使乳浊液从O/W型转变成W/O型，对于W/O型乳浊液，加入亲水性表面活性剂，如SDS（十二烷基磺酸钠）或PPB（溴代十五烷基砒碇）可达到破乳的目的。
5.从分子相互作用的机理出发，理解两水相体系的形成。
当两种大分子物质相混合时，其混合结果主要是由分子间作用力决定的。两种聚合物分子间若存在相互排斥作用，即某种分子的周围将聚集同种分子而非异种分子，达到平衡时，就可能形成两相，而两种聚合物分别进入一相中，形成双水相体系。6.在两水相加入无机盐如何影响物质的分配？
在两水相中加入的无机盐盐析剂通过降低溶质在水中的溶解度，使其更易转入有机溶剂中，同时还可以减少有机溶剂在水中的溶解度来影响物质的分配。另外，盐析剂的加入还可以促进溶质的解离，提高分配系数。
7.影响生物分子在两水相中分配的因素有哪些？（1）成相聚合物的相对分子质量（2）聚合物的浓度（3）盐的种类（4）盐的浓度（5）pH（6）温度（7）细胞的浓度
离子交换法 理解概念：交换容量，工作交换容量，膨胀度，湿真密度，交联度 2 离子交换树脂如何命名？ 命名方法：
（1）凝胶型：分类代号-骨架代号-顺序代号-交联度（2）大孔型：大孔（D）-分类代号-骨架代号-顺序代号
分类代号：0-强酸，1-弱酸，2-强碱，3-弱碱，4-螯合，5-两性，6-氧化还原。
骨架代号：0-苯乙烯系，1-苯烯酸系，2-酚醛，3-环氧，4-乙烯吡啶，5-脲醛，6-氧乙烯。
顺序代号：1-99 强酸，100-199 弱酸，200-299 强碱，300-399 弱碱。
例：D101：大孔弱酸苯乙烯系1号树脂。
离子交换树脂的全名由分类名称、骨架（或基团）名称、基本名称（离子交换树脂）排列组成。由于氧化还原树脂与离子交换树脂的特性不同，故在命名的排列上也有不同，其命名由基本名称、骨架名称、分类名称和树脂两字排列组成。凡属酸性的应在基本名称
前加一“阳”字；凡属碱性的，在基本名称前加一“阴”字。为了区别离子交换树脂产品中同一类中的不同品种，在全名前必须有符号，离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第1位数字代表产品的分类，第2位数字代表骨架结构的差异，第三位数字为顺序号，用以区别基团、交联剂等的不同。
为了区别凝胶型和大孔型离子交换树脂，在全名前加“大孔”两字或加“大”字的汉语拼音首字母“D”表示大孔型树脂。凝胶型离子交换树脂，在型号后面用“×”号连接阿拉伯数字，表示交联度。
3.离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？
（一）按照交换的活性离子分类可分为（1）强酸性阳离子树脂（2）弱酸性阳离子树脂（3）强碱性阴离子树脂（4）弱碱性阴离子树脂（5）两性离子交换树脂
（6）选择性离子交换树脂（螯合性）（7）电子交换树脂(氧化还原树脂)
（二）离子交换树脂按照树脂的物理结构分类分为：凝胶型树脂；大网格型树脂。4.为何阴树脂交换容量用动态法测定而阳树脂用静态法测定？
5.离子交换树脂除了离子作用力外，可能还存在哪些作用力 除静电力外，还存在氢键和范德华力等辅助力。6.大网格离子与凝胶离子交换树脂在结构上有何不同？（1）交联度（2）孔径大，交换速度快，抗污染（3）比表面大（4）永久孔隙度，可用非水溶液中交换 7.选择离子交换树脂与吸附条件时应当考虑因素？
层析
1.苯硼酸亲和介质用于分离哪些目标物？原理是什么? 道南效应对离子交换树脂产生怎样的影响? 凝胶层析分离机理是什么? 凝胶层析分离机理：利用凝胶粒子为固定相，依据筛分原理，根据料液中溶质分子的相对分子质量进行分离。染料亲和层析的分子机制是什么?
电泳 理解概念：电泳迁移率，电渗，电泳，SDS-PAGE，双向电泳，等电聚焦。电泳(electrophoresis): 在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。迁移率：单位电场强度下，粒子的泳动速度
电渗（electroosmosis）: 在电场作用下，液体对毛细管表面电荷作相对运动。等电点聚焦
（Isoelectric focusing, IEF）原理：利用蛋白质和氨基酸等两性电解质具有等电点，在等电点的pH下呈电中性，不发生泳动的特点进行电泳分离。不连续电泳与连续电泳有何区别？十二烷基硫酸钠（SDS）在SDS-聚丙烯酰胺电泳中起什么作用？
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