1.中药分离:中药化学成分经提取浓缩后,得到的仍是含有多种成分的混合物,需选用适当的方法将其中所含各种成分逐一分开,并把所得单体加以精制纯化,这一过程称为分离。
2萃取是利用混合物中各组分在某溶剂中的溶解度差异来分离混合物的一种单元操作。
以液态溶剂为萃取剂,而被处理的原料为固体时的萃取操作称为固液萃取或浸取;以液态溶剂为萃取剂,而被处理的原料也为液体时称为液液萃取;此外,以超临界流体作为萃取剂的萃取操作称为超临界流体萃取。
3.有效成分、辅助成分等P94.提取阶段:植物性药材的提取过程一般可分为润湿、渗透、解吸、溶解、扩散、置换等几个阶段。
5.提取辅助剂:凡加入提取剂中能增加有效成分的溶解度及制品的稳定性或能除去或减少某些杂质的试剂称为提取辅助剂。
6.提取剂的选择依据中药成分在溶剂中的溶解度直接关系到提取效果的好坏。
提取剂可分为亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂。
一些常见溶剂的亲水性的强弱顺序:水>甲醇>乙醇>丙酮>乙酸乙酯>乙醚>氯仿>苯>石油醚。
7.速率:药材的粒度越小,比表面积就越大,相应的传质表面积也越大,提取速率就越快。
8.温度影响速率:一般情况下,溶质在提取剂中的溶解度随温度的升高而增大,同时扩散系数亦随温度的升高而增大,因此,适当升高温度可提高提取速率和产品收率。
10.浓度差是指药材内部毛细孔内的浓溶液与其外部溶液主体的浓度差,它是提取过程的传质推动力。
浓度差越大,提取速率就越快。
特点:浸出速度开始大,逐渐降低,直至平衡。
工艺简单,常用于小批量生产。
优点:提取液的澄明度好缺点:液固比大13.半逆流多级浸出工艺:在循环提取工艺基础上发展起来的,主要是为保持循环提取法的优点,同时用母液多次套用克服提取剂用量大的缺点。
特点:罐组式的提取罐数越多,提取率越高,提取液浓度越大,提取剂用量越少。
14.连续逆流浸出工艺:药材与溶剂在浸出器中沿反方向运动,并连续接触提取。
特点:浸出率高,浸出液浓度较高,浸出速度快。
15:。
微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点,这决定了微波萃取具有以下特点。
1.试剂用量少,节能,污染小。
2.加热均匀,且热效率较高。
3.微波萃取不存在热惯性,因而过程易于控制。
4.微波萃取无需干燥等预处理,简化了工艺,减少了投资。
5.微波萃取的处理批量较大,萃取效率高,省时。
6.微波萃取的选择性较好。
由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热,因而可使目标组分与基体直接分离开来,从而可提高萃取效率和产品纯度。
7.微波萃取的结果不受物质含水量的影响,回收率较高。
16.热效应超声波在弹性媒质中传播时,其能量不断被媒质质点吸收并转化为热能,从而使媒质质点的温度升高,这种现象称为超声波的热效应17.机械效应超声波的高频振动及辐射压力可在气体或液体中形成有效的搅动与流动,使媒质质点在其传播空间内进入振动状态,从而可加速细胞内物质的释放、扩散及溶解过程。
上述现象称为超声波的机械效应。
18.空化效应P2619.超临界流体萃取的基本概念临界温度(Tc):物质处于无论多高压力下均不能被液化的最低温度。
临界压力(Pc):与Tc相对应的压力称为临界压力。
超临界区域:在压温图中,高于临界温度和临界压力的区域称为超临界区。
超临界流体:如果流体被加热或被压缩至高于临界点时,则该流体即为超临界流体超临界点时的流体密度称为超临界密度(ρc),其倒数称为超临界比容(Vc)。
20:超临界萃取的原理:利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。
在超临界状态下,超临界流体具有很好的流动性和渗透性,使超临界流体与待分离的物质接触,将成分萃取出来。
借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以在超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
21.夹带剂:为提高超临界CO2对溶质的溶解度和选择性,可适量加入另一种合适的极性或非极性溶剂,这种溶剂称为夹带剂.加入夹带剂的目的,一是为了提高被分离组分在超临界流体中的溶解度,二是为了提高超临界流体对被分离组分的选择性。
22.辅助溶剂具有以下几方面作用:1.大大增加被分离组分在气相中的溶解度,例如,气相中含有白分之几的辅助溶剂,使溶质溶解度的增加可与增加数百个大气压的作用相当。
2.加入与溶质起特定作用的辅助剂,可使溶质的分离因子大大提高。
3.增加溶质溶解度对温度、压力的敏感程度,使被萃取组分在操作压力不变的情况下,适当提高温度就可使其溶解度大大降低。
4.辅助溶剂可用作反应物。
5能改变溶剂的临界参数。
23.超临界萃取的影响因素1.密度:溶剂强度与SCF的密度有关。
温度一定时,密度(压力)增加,可使溶剂强度增加,溶质的溶解度增加。
2.夹带剂:适用于SFE的大多数溶剂是极性小的溶剂,这有利于选择性的提取,但限制了其对极性较大溶质的应用。
因此可在这些SCF中加入少量夹带剂(如乙醇等)以改变溶剂的极性。
加一定夹带剂的SFE-CO2可以创造一般溶剂达不到的萃取条件,大幅度提高收率。
3.粒度:溶质从样品颗粒中的扩散,可用Fick第二定律加以描述。
粒子的大小可影响萃取的收率。
一般来说,粒度小有利于SFE-CO2萃取。
4.流体体积:提取物的分子结构与所需的SCF的体积有关。
增大流体的体积能提高回收率。
第六单元1.非均相混合物气态:固体颗粒和气体构成的含尘气体液体颗粒和气体构成的含雾气体液态:不互溶液体构成的乳浊液固体颗粒和液体构成的悬浮液2.均相物系:物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物;非均相物系:凡物系内部有隔开两相的界面存在,而界面两侧的物料性质截然不同者称为~。
3.板框过滤机工作原理:过滤:滤浆由总管入框框内形成滤饼滤液穿过饼和布经每板上旋塞排出(明流)或从板流出的滤液汇集于某总管排出(暗流)洗涤:洗涤液由总管入板滤布滤饼滤布非洗涤板排出优点:结构简单,制造容易,设备紧凑,过滤面积大而占地小,操作压强高,滤饼含水少,对各种物料的适应能力强。
缺点:间歇手工操作,劳动强度大,生产效率低4.重力沉降分离1.重力沉降:在地球引力作用下,将悬浮液分离为固量较高的底流和清净的溢流的过程。
2.先决条件:固相和液相间存在密度差3影响沉降速度的因素(1)流体的黏度(2)颗粒的体积浓度(3)器壁效应D/d大于100时,可忽略器壁效应,否则需考虑。
(4)颗粒形状第7单元1.蒸馏:利用各组分的挥发度(沸点)不同而进行分离均相液体混合物的一种广泛应用的技术。
简单蒸馏(单级蒸馏):若过程中只有一次部分气化或冷凝的蒸馏。
精馏:具有多次部分气化和多次部分冷凝的蒸馏2.间歇精馏:一次性的将液体混合物加入釜内,然后进行精馏,从塔顶按沸点从低到高的顺序逐一获得各种较纯组分产品的过程。
间歇精馏特点:(1)单塔分离多组分溶液获得多种产品;(2)可处理不同原料而获得不同产品;(3)可用于特殊条件下的分离,如高真空、高凝固点和热敏性物料;(4)设备简单、操作灵活和投资费少。
3.精馏式间歇精馏:原料一次性加入塔釜,经升温气化、全回流操作、部分回流操作及产品和中间馏分在塔顶排出。
塔顶馏出液的沸点逐步提高,高沸物和不挥发性物质最后一次从塔釜排出。
目标产品为轻组分。
提馏式间歇精馏:原料一次性加入塔顶贮罐,逐步加入塔内,经升温气化、全回流操作及产品和中间馏分从塔釜排出,塔釜产品的沸点逐步下降。
目标产品为重组分。
4.主分离的主要影响因素:相对挥发度、设备参数(理论塔板数、持液量)和操作参数(塔压、回流比、蒸发速率)。
5.1.间歇共沸精馏共沸现象:液体混合物的一种特殊溶液状态,此时气液两相组成相等。
间歇共沸精馏:将足够量的共沸剂与原料一次性加入塔釜,在精馏过程中,共沸剂与原共沸液中的一种组分形成新的最低共沸物,并从塔顶蒸出,直至釜内仅剩下原共沸物中的另一组分。
间歇共沸精馏流程以苯为共沸剂分离乙醇~水溶液为例。
6.共沸剂的选择原则:(1)共沸剂与原共沸液中的组分形成新的最低共沸物,该共沸点比其它组分或共沸点有较大的沸点差。
(2)为使共沸剂重复使用,新的共沸物最好为分层液体,以便分离。
(3)新的共沸物中共沸剂的含量应尽可能小。
(4)价格低、低毒、热稳定性好和腐蚀性小。
7萃取剂的选择原则:(1)萃取剂应明显增加原溶液中组分间的相对挥发度。
(2)萃取剂的挥发性小,沸点比原料组分沸点高很多,且不与原料形成恒沸物。
(3)价格低、低毒、热稳定性好和腐蚀性小。
应用:(1)相对挥发度接近于的体系,如苯和环已烷-糠醛、甲醇-四氢呋喃-水。
(2)恒沸体系,如乙醇-水-乙二醇。
8.分子蒸馏过程的特点与普通蒸馏相比,分子蒸馏具有如下特点。
(1)分子蒸馏在极高的真空度下进行,且蒸发面与冷凝面之间的距离很小,因此在蒸发分子由蒸发面飞射至冷凝面的过程中,彼此发生碰撞的几率很小。
而普通蒸馏包括减压蒸馏,系统的真空度均远低于分子蒸馏,且蒸气分子需经过很长的距离才能冷凝为液体,期间将不断地与液体或其他蒸气分子发生碰撞,整个操作系统存在一定的压差。
(2)减压精馏是蒸发与冷凝的可逆过程,气液两相可形成相平衡状态;而在分子蒸馏过程中,蒸气分子由蒸发面逸出后直接飞射至冷凝面上,理论上没有返回蒸发面的可能性,故分子蒸馏过程为不可逆过程。
(3)普通蒸馏的分离能力仅取决于组分间的相对挥发度,而分子蒸馏的分离能力不仅与组分间的相对挥发度有关,而且与各组分的分子量有关。
(4)只要蒸发面与冷凝面之间存在足够的温度差,分子蒸馏即可在任何温度下进行;而普通蒸馏只能在泡点温度下进行。
(5)普通蒸馏存在鼓泡和沸腾现象,而分子蒸馏是在液膜表面上进行的自由蒸发过程,不存在鼓泡和沸腾现象。
第八单元1.特征:具有选择性分离的功能薄膜材料,以及以其为核心的装置、过程、工艺的集成与应用特点:无相变、低能耗高效率、污染小工艺简单、操作方便便于与其它技术集成2.膜的用途浓缩:目的产物以低浓度形式存在,因此需要除去溶剂;(截留物为产物)纯化:除去杂质;分离:将混合物分成两种或多种目的产物;反应促进:把化学反应或生化反应的产物连续取出,能提高反应速率或提高产品质量。
6.推动力:膜两侧的压力差、浓度差、电位差、温度差等。
推动力→膜分离分为多种过程。
7.压力推动的膜过程有反渗透、纳滤、超滤、微滤。
在压力的作用下,小分子通过膜,大分子和微粒等被截留,其截留程度取决于膜结构。
8膜分离特点(1)无需外加物质,可实现高纯度的分离;(2)过程不发生相变化,能耗较低;(3)在常温下进行,适合处理热敏性物料;(4)设备没有运动的部件,可靠性高,操作、维护方便。
9.膜分离过程的传递机理物质透过膜的三种传递方式:被动传递、促进传递和主动传递。
被动传递:物质由高化学位相侧向低化学位相侧传递,化学位差是膜分离传递过程的推动力,它可以是压力差、浓度差、电位差、温度差等。
促进传递:膜内有载体,在高化学位一侧,载体同被传递的物质发生反应,而在低化学位一侧又将被传递的化学物质释放,这种传递过程有很高的选择性。
主动传递:膜中的载体同被传递物质在低化学位侧发生反应并释放出能量,使被传递物质由低化学位一侧被传递到高化学位一侧,物质的传递方向为逆化学位梯度方向。
主动传递尚未用于工业过程。
10.筛分机理:膜的表面具有无数微孔,膜的孔径分布比较均一,大于膜孔径的分子被截留,而小于膜孔径的分子可以穿过膜达到分离的目的。
11.压密现象:高聚物膜长期处于高压下会发生被压密,使膜在长期使用中渗透量慢慢减小,最终不能使用的现象。
膜污染:在使用过程中与混合物接触的表面会被各种各样的杂质所污染,减少了膜的有效使用面积。
12.超滤:通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留,使溶质与溶剂及小分子组分分离的膜过程。
13.浓度极化:在膜分离操作中,溶质均被透过液传送到膜表面上,不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用,在膜表面附近浓度升高,这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。
14.凝胶极化(gelpolarization):膜表面附近浓度升高,增大膜两侧的渗透压差,使有效压差减小,透过通量降低。
当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时,溶质会析出,形成凝胶层的现象。
15.影响超滤速度的各种因素P139第九单元1.吸附原理:吸附过程:当流体与多孔固体接触时,流动相中的一种或多种溶质向多孔固体颗粒表面选择性被吸附和积累的过程。
2.吸附法特点1)从稀溶液中分离出溶质,由于受固体吸附剂的限制,处理能力较小;2)操作条件温和,对溶质的作用较小,适用于热敏性物质的分离,如蛋白质分离;3)吸附是自发过程,吸附时放出热量。
4)溶质和吸附剂间的吸附平衡关系通常是非线性关系。
3.1)物理吸附(范德华吸附):吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附。
物理吸附分离在原理上有四种类型:选择性吸附、分子筛效应、微孔的扩散和微孔中的凝聚。
2)化学吸附:吸附质和吸附剂分子间的化学键作用力所引起的吸附。
其结合力大,放热量与化学反应热数量级相当,过程往往不可逆。
化学吸附在催化中起重要作用,分离过程中较少使用。
4.1)变温吸附。
吸附通常在室温下进行,而解吸在直接或间接加热吸附剂的条件下完成,利用温度的变化实现吸附和解吸再生循环操作。
2)变压吸附。
在较高压力下选择性吸附气体混合物中的某些组分,然后降低压力使吸附剂解吸,利用压力的变化完成循环操作。
3)变浓度吸附。
液体混合物中的某些组分在环境条件下选择性的吸附,然后用少量强吸附性液体解吸再生。
5.吸附机理吸附质在吸附剂的多孔表面上的吸附过程分四步:1.吸附质由流体主体通过分子扩散与对流扩散穿过薄膜或边界层传递到吸附剂外表面,称为外扩散过程。
2.吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到微孔结构的内表面,称微内扩散过程。
3.吸附质沿孔表面的表面扩散。
4.吸附质被吸附在孔表面上。
对于化学吸附:吸附质与吸附剂之间有健的形成,第四步可能较慢,甚至是控制步骤。
对于物理吸附:由于吸附速率仅取决于吸附质分子与孔表面的碰撞频率和定向作用,几乎是瞬间完成的,吸附速率由前三步控制。
统称为扩散控制。
6.吸附剂的再生定义:是指在吸附剂本身不发生变化或变化很小的情况下,采用适当的方法将吸附质从吸7.附剂中除去,以恢复吸附剂的吸附能力,从而达到重复使用的目的。
吸附剂的主要特征:1.多孔结构;2.较大的比表面积选择性吸附是吸附剂的关键性质。
第十单元1.离子交换特点1去除率高,净化效果好;2可做到污染物的回收利用;3对废水的预处理要求较高;4树脂再生液需要进一步处置。
2.树脂的特性一)外观形状:透明或半透明的球状珠体。
颜色:白、浅黄、赤褐色(二)含水率树脂孔隙内所含的水分,一般在40%~69%。
与树脂的胶联度有关,交联度低,空隙率高,含水率高。
(三)密度干真密度:干燥状态下,树脂材料本身具有的密度。
湿真密度:在水中充分溶胀后湿树脂本身的密度。
表观密度:树脂在水中充分溶胀后的堆积密度(视密度)。
单位均为mg/L.(四)交联度交联度为树脂合成时交联剂的用量,一般为7%~10%。
交联度越高,孔隙度越低,密度越大,对半径较大的离子和水合离子扩散速度越低,交换量越小。
在水中浸泡,形变小,较稳定。
五)溶胀性吸水后体积增大的现象。
溶胀的原因水扩散到树脂交联网孔发生溶胀;活性基团离解形成水合离子。
影响因素树脂交联度:交联度越大,溶胀率越低。
活性基团:离解程度越大,溶胀率越大;可交换离子:水合半径越大,溶胀率越高。
(六)交换容量单位体积湿树脂(容量表示法)或单位重量干树脂(重量表示法)可发生交换的活性基团数量。
全交换容量:单位体积或重量树脂中含可交换基团的总数。
工作交换容量:在动态工作条件下,当出水水质达到交换终点时,树脂层达到的平均交换容量。
一、道南理论1、树脂在水中溶胀后,树脂表面和外界溶液之间的界面可以看成是一个半透膜,膜的一边是树脂相,膜的另一边是液相。
2、树脂网状上的固定离子不能透过膜,而平衡离子则可以通过膜进行扩散。
3、由于树脂中的固定离子的存在,使能通过膜的可交换离子在膜的两边处于不均匀的平衡状态。
二、离子交换反应特点:符合质量作用定律;等当量进行的同性离子的互换反应;具有饱和性;树脂母体和固定离子不发生变化。
三.影响离子交换的选择性1在常温、稀溶液中离子价数越高,与固定离子的静电引力越大,越优先交换。
Cr3+>Ca2+>Na+PO43+>SO42->Cl-同价离子原子序数越大,与固定离子的静电引力越大;稀土元素相反。
2在高浓度的溶液中由于离子的水化作用不充分,水合离子的半径接近离子半径,原子序数越大,离子半径增大,离子表面电荷密度相对减小,与固定离子的静电引力越小。
3树脂的结构和性质树脂的交联度:交联度越高,选择性增加强酸(碱)、弱酸碱树脂的交换4溶液的温度和pH温度升高,K值增大,离子和固定基团交换势增大。
pH值:影响某些离子的存在状态,Cr2O72-+OH-=2CrO42-+H+影响弱酸、碱树脂固定基团的电离。
(二)影响交换速度的因素1薄膜扩散离子浓度溶液离子浓度低,树脂交换容量大时,薄膜扩散受阻。
溶液离子浓度过高,树脂易发生收缩现象,内扩散受阻。
水流速度水流速度增加,水膜变薄,薄膜扩散加快。
树脂颗粒的大小树脂颗粒小,比表面积增加,利于薄膜扩散。
2内扩散离子电荷离子电荷越大,扩散系数越小,不利于内扩散。
树脂交联度交联度越低,树脂网孔越大,有利于离子的内扩散。
离子的水化度离子水化程度大,水合离子半径越大,不利于离子的内扩散。
五、离子交换树脂的选择必须考虑被分离物质带何种电荷及其电性强弱、分子的大小与数量,同时还要考虑环境中存在哪些其它离子和它们的性质。
、1.树脂型号的选择(1)某种阳离子与共存阴离子的分离选择强碱性阴离子交换树脂;2)某种阳离子与共存阳离子的分离可选用强酸性阳离子交换树脂;可选择阴离子交换树脂。
3)某种阴离子与共存阳离子的分离可选用强酸性阳离子交换树脂。
2、树脂粒度的选择制备分离:50~100目分析分离:80~100目离子交换色谱柱:100~200目3、树脂交联度阳离子交换树脂的交联度为8%,阴离子交换树脂的交联度为4%。
三离子交换处理工业废水(一)处理废水注意的问题预处理:悬浮物或油类浓度大于5~10mg/L时,采用过滤或吸附法。
有机污染和重金属污染:采用大孔树脂;再生时适当加入氧化剂;选用高浓度再生剂。
pH值:不同性质树脂使用;废水中污染物的存在状态。
水温:提高离子内扩散和薄膜扩散速度;过高可引起树脂降解。
十一单元1.色谱法是利用混合物中各组分在两相中分配系数不同,当流动相推动样品中的组分通过固定相时,在两相中进行连续反复多次分配,从而形成差速移动,达到分离的方法。
2.色谱分离:溶质在不互溶的固定相和流动相之间进行的一种连续多次的交换过程,它借溶质在两相间的分配行为的差异而使不同的溶质分离。