新型分离技术综述..pptVIP

第八章 新型分离技术 第一节 超临界流体萃取技术 一、超临界流体的概念 二、超临界流体的种类 三、超临界流体的特性 四、超临界二氧化碳的溶解性能 五、超临界二氧化碳萃取过程及影响因素 （一）萃取压力 （三）超临界流体物质与被萃取物质的极性 除以上影响因素之外，超临界流体的流量、原材料的粉碎度以及提取时间等都会影响超临界流体萃取的提取效果，由于篇幅所限，此处不一一赘述。 六、超临界萃取技术在环境科学中的应用 4、SFE技术用于燃煤脱硫 6、SFE技术在环境污染监测中的应用 （二）SFE技术在其他方面的应用 七、结语 第二节 膜分离技术简介 一、概述 三、膜生物反应器应用研究 （三）MBR所用滤膜及膜组件 （四）MBR的研究进展 四、膜分离技术的发展方向 * * 纯物质的相图 当物质处于其临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上时，即使继续加压，也不会液化，只是密度增加而已，但在具有类似液体性质的同时，还保留了气体的性质，这种状态的流体我们称之为超临界流体（supercritical fluid）。 常见的超临界流体有水、二氧化碳、乙烷、丙烷等。下表给出了一些常用超临界流体的性质： 由上表可见，二氧化碳的临界温度与临界压力都较低，而且二氧化碳便宜易得，无毒，化学惰性，容易与萃取产物分离，因此成为最常用和最有效的超临界流体。 经过大量的研究，人们发现，超临界流体具有许多有趣的性能：超临界流体的密度与液体很接近，而又具有气体的扩散性能，在超临界状态下气体和液体的两相界面消失，表面张力为零，反应速度最大，热容量、热传导率等物性出现峰值。在临界点附近，压力和温度的微小变化可对溶剂的密度、扩散系数、表面张力、黏度、溶解度、介电常数等带来明显的变化。 超临界流体的这些特殊性质，使其成为良好的分离介质和反应介质，根据这些特性发展起来的超临界流体技术在分离、提取、反应、材料等领域得到了越来越广泛的开发利用。日前，在对上述有关超临界流体特性的开发利用中，对溶解特性的利用发展得最为成功和广泛，即以超临界流体替代传统的有机溶剂对许多大然产物的有效成分进行萃取，有许多过程都实现了工业化并取得了非常好的效益，而其中超临界二氧化碳萃取的工业化应用过程占多数。 作为一种新型溶剂，超临界二氧化碳能得到广泛的工业化应用，是因为它具有不同于传统的液体溶剂的性能。超临界二氧化碳的密度接近于液体，使它具有很好的溶解性能；另一方面它又有与气体相近的高渗透能力和低致度(扩散系数)，表面张力接近于零，因此它具有良好的传递性能，可以很快的进出被萃取物的微小结构中，这是一般溶剂所没有的。 通过改变超临界二氧化碳的压力或温度，可使它的密度随之大幅度地改变。由于超临界二氧化碳的溶解度与密度密切相关，所以我们可以很方便地改变超临界二氧化碳的溶解度。这一性质在实际应用中有如下两个方面的重大意义： (1)可作为使用方便、溶解性能良好的溶剂 (2)可作为能调节溶解能力的多用途溶剂 人们可能会对超临界二氧化碳萃取技术感到很陌生，其实，该技术就是用超临界的二氧化碳代替普通的有机溶剂来进行提取(通常称萃取，萃取与提取在英文中同为extraction)的一种技术，具体地说，是利用二氧化碳在超临界状态下的对溶质有很高的溶解能力而在非超临界状态下对溶质的溶解能力又很低的这一特性，来实现对目标成分的提取和分离。 常规二氧化碳超临界萃取示意图 萃取压力是影响超临界流体萃取的关键因素之一。尽管压力对不同化合物的溶解度大小不同，但随着压力的增加,对所有物质的溶解度都显著增强.增加压力将提高超临界流体的密度,超临界流体的溶解能力是随其密度的增加而增加的,特别是在临界点附近,压力的影响最为显著,超过一定的压力后,压力的继续增加对密度的影响变缓,相应的溶解度增加效应也变得缓慢多了。 （二）萃取温度 与压力相比，温度对超临界流体溶解能力的影响要复杂得多。一般而言，温度升高，物质在超临界流体中的溶解度变化往往出现最低值。一方面随着温度升高，超临界流体的密度降低，导致其溶解能力减弱；另一方面，随着温度的升高，被萃取物质的蒸气压升高，使物质在超临界流体中的溶解度增加。在一定温度以下，前一因素主导，而在一定温度之后是后一因素主导，所以，超临界流体的溶解能力是随温度的升高先降低后增加。 通常来说，非极性的超临界流体对非极性溶质的溶解性好，而极性超临界流体对极性溶质的溶解性好。如非极性的二氧化碳对极性低的碳氢化合物和类脂化合物的溶解性好，而对极性的糖和氨基酸等，溶解性就较差。此时可加入适当的极性夹带剂，改善对极性物质的萃取。 （四）夹带剂 非极性的超临界二氧