制药分离工程复习提纲

1、引言制药工业包括：生物制药化学合成制药中药制药生物药物、化学药物与中药构成人类防病、治病的三大药源。生物药物 是利用生物体、生物组织或其成分，经过加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。广 义的生物药物包括从动物、植物、微牛物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天 然物质类似物。化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得（称全合成），或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称半合成）。中药”（Chinese traditional medicine）人们为了同传入的西医、西药相区分，将中国传统医药

2、分别称为中医、中药。西药主要系指“人工合成药”或从“天然药物”提取得到的化合物；中药则以天然植物 药、动物药和矿物药为主。中药具有明显的特点，其形、色、气、味，寒热、温、凉，升、降、沉、浮是 中医几千年来解释中药药性的依据。1 .2 制药分离技术1 .2 . 1制药分离技术的作用1:其制药过程均包括原料药的生产和制剂生产两个阶段。2 :就分离纯化而言，原料药生产尤其生物制药和中药制药）与化工生产存在明显的三大差别：第一，制药合成产物或中草药粗品中的药物成分含量很低，第二，药物成分的稳定性通常较差特别是生物活性物质对温度、酸碱度都十分敏感，遇热或使用某些化学试剂会造成失活或分解，使分 离纯化方法

3、的选择受到很大限制。第三，原料药的产品质量要求，特别是对产品所含杂质的种类及其含量要求比有机化工产品严格得多，因 为它是直接涉及人类健康和生命的特殊商品。3 :分离操作通常可分机械分离和传质分离两大类。机械分离的对象是非均相物系，根据物质的大小、密度的差异进行分离，如过滤、重力沉降和离 心沉降等。传质分离的对象主要是均相物系，其特点是有质量传递现象发生。传质分离又分输送分离和扩散分离两种。第2章固液萃取1. 萃取原理利用原料液中组分在第三溶剂中溶解度的差异实现分离。最常规是三元体系，亦有多元体系。萃取是分离液体（或固体）混合物的一种单元操作.它是利用原料中的组分在溶剂中溶解度的差异，选择一种溶

4、剂作为萃取剂用来溶解原料混合物中待分离的组分 .萃取是传质过程.2. 萃取应用场合： 原双组分a1,难于用蒸馏方法分离；原双组分形成恒沸物a =1,不能用蒸馏法分离；原双组分中待回收组分浓度极低，用蒸馏法不经济；原双组分中待回收组分对热敏感，不能用蒸馏法提取。3:浸取：当以液态溶剂为萃取剂，而被处理的原料为固体时，则称为固液萃取，又称浸取或浸出.该操作在中药 有效成分提岀中经常使用.如从植物组织中扣取生物碱、黄酮类、皂苷等。4;物理萃取：溶质根据相似相溶原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。5:化学萃取：通过萃取剂与溶质之间的化学反应（如离子交换或络合反应等）生成复合分子实

5、现溶质向萃取相 的分配。6:固液萃取（浸取）浸取的目的在于选择适宜的溶剂和方法，充分浸出有效成分及辅助成分，尽量减少或除去无效成分。中药材有植物、动物、矿物性药材三类。7:中药材的浸取过程一般认为由湿润、渗透、解吸、溶解及扩散、置换等几个相互联系的作用综合组成。8: （1）浸取溶剂的选择原则 对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量； 与溶质之间有足够大的沸点差，以便于容易采取蒸馏等方法回收利用； 溶质在溶剂中的扩散系数大且黏度小； 价廉易得，无毒，腐蚀性小等。9:常用的浸取溶剂 水。水为最常用的浸取溶剂。它作为溶剂经济易得，而且极性大、溶解范围广 乙醇。乙醇为仅次于水的常用浸取溶剂，是一种半极性

6、溶剂。由于乙醇溶解性能界于极性与非极性之间，所以，乙醇不仅能溶解水中溶解的某些成分，同时也能溶解非极性溶剂所能溶解的一些成分，只是溶解度不同。 丙酮。丙酮是一种良好的脱脂溶剂。由于丙酮与水可任意混溶，所以丙酮也是一种脱水剂，常用于新鲜的动物药材的脱水或脱脂.（乙醚氯仿脂肪油） 10:浸取辅助剂pH值，过量的酸能引起水常用的酸有盐酸；硫酸;冰醋酸、酒石酸等。酸的用量多是为了能维持一定的解和其他不良作用。碱碱的应用不如酸普遍。常用的碱为氨溶液（氨水）。其他碱，如碳酸钠、氢氧化钙、碳酸钙和石灰等也常使用.表面活性剂。利用表面活性剂提高浸取溶剂的效果,应根据被浸取药材中有效成分种类及浸取方法进行选择。

7、用阳离子型表面活性剂的盐酸盐有助于生物碱的浸出；而阴离子型表面活性剂对生物碱有沉淀作用，故不宜采 用; 甘油。甘油为鞣质的良好溶剂，有稳定鞣质的作用，但由于黏度过大，多不单独用作浸出溶剂，常与水或水 与乙醇混合作用。甘油只作稳定剂时，可在浸取后加入制剂中。11:浸取的影响因素（4）浸取的时间（5）浓度差（6）溶剂的pH（1）药材的粒度（2）浸取的温度（3）溶剂的用量及提取次数 值（7）浸取的压力 13:浸取方法 浸取方法包括浸渍法、煎煮法，渗漉法，水蒸气蒸馏法 14:超声波协助浸取 超声波热学机理、超声波机械机制和空化作用是超声协助浸取的三大理论依据。15:微波有以下三个主要特点 体热源瞬时加

8、热热惯性小。反射性和透射性 16:微波协助浸取具有以下几个特点萃取速度快，可以节约萃取时间；溶剂消耗量少，利于环境改善并减少投资；对萃取物具有较高的选择性，利于产品质量的改善；可避免长时间高温引起热不稳定物质的降解；操作简单 第3章液液萃取 1:液-液萃取概述在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。溶质A :混合液中欲分离的组分;稀释剂（原溶剂）B:混合液中的溶剂萃取剂S:所选用的溶剂2:分离对象一一液液混合物1）相对挥发度等于或者接近1（烷烃/芳烃）重组分含量少，轻组分含量多（水-HAc）（含酚

9、废水处理）混合液含热敏性物质（药物）3:分配系数一定温度下，A组分在互成平衡的两液相中的浓度比A组分在萃取相中的浓度A组分在萃余相中的浓度kByBXaXb一般kA不为常数，而随温度、溶质的浓度变化。在A浓度变化不大和恒温条件下,kA可视为常数（平衡常数 m，其值由实验测得。注意:kA只反映S对A的溶解能力，不反映 A、B的分离程度。4:选择性系数和分配系数的关系kA愈大，kB愈小，选择性系数愈大，选择性系数表示萃取剂对组分A，B溶解能力差别的大小第4章超临界流体萃取1:概述超临界流体（SupercriticalFluid ，简称SCF或SF），超临界流体萃取（SupercriticalFlui

10、d Extraction简称SFE）是一项发展很快、应用很广的实用性新技术。传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质 2:超临界流体萃取是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。3:超临界流体的含义SCF当流体的温度和压力分别超过其临界温度和临界压力时，则称该状态下的流体为超临界流体（ 4:超临界流体的基本特性 任何一种物质都存在三种相态一一气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在

11、临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。:临界流体(SCF)是指在临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上的流体。 5：超临界流体的主要特性(1) 超临界流体的密度接近于液体。 由于溶质在溶剂中的溶解度一般与溶剂的密度成正比， 因此超临界 流体具有与液体溶剂相当的萃取能力。 (2) 超临界流体的粘度和扩散系数与气体的相近， 因此超临界流体具有 气体的低粘度和高渗透能力，故在萃取过程中的传质能力远大于液体溶剂的传质能力。(3) 当流体接近于临界点时， 气化热将急剧下降。当流体处于临界点时，可实现气液两相的连续过渡。此时，两相的界面消失，气化热为零。

12、由于超临界萃 取在临界点附近操作，因而有利于传热和节能。 (4) 在临界点附近 , 流体温度和压力的微小变化都会导致流体 密度相当大的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化。该特性为超临界萃取工艺的设计基础 6：超临界萃取工艺具有如下特点超临界萃取兼具精馏和液 - 液萃取的特点 溶质的蒸汽压、极性及分子量大小是影响溶质在超临界流体中溶解度的重要因素，使在萃取过程中被分 离物质间挥发度的差异和它们分子间亲和力的不同这两种因素同时起作用，如超临界萃取物被萃出的先后常以 它们的沸点高低为序，非极性的超临界二氧化碳仅对非极性和弱极性物质具有较高萃取能力。 操作参数易于控制：仅就萃取剂本身而

13、言，超临界萃取的萃取能力取决于流体的密度，而流体的密度很容易 通过调节温度和压强来加以控制，这样易于确保产品质量的稳定。 溶剂可循环使用在溶剂分离与回收方而超临界萃取优于一般液液萃取和精馏，被认为是萃取速度快、效率高、能耗少的先进工艺。 特别适合于分离热敏性物质，且能实现无溶剂残留。最常用的萃取剂CO2的临界温度由于接近室温，故能防止热敏性物质的降解，达到无溶剂残留。7：超临界萃取使用的萃取剂 超临界萃取剂分为非极性和极性两类，它可适用的范围也有区别。作为SCF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水等。8：二氧化碳作为萃取剂，这主要是由它的如下几个优异特性决定：临界温

14、度低(T c = 31.3 C)，接近室温；该操作温度范围适合于分离热敏性物质，可防止热敏性物质的氧化和降解，使沸点高、挥发度低、易热解的物质远在其沸点之下被萃取出来。临界压力(7 . 38MPa )处于中等压力，就目前工业水平其超临界状态一般易于达到。具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制、易于回收等优点。因而，SC-CO2萃取无溶剂残留问题，属于环境无害工艺。故SC-CO2萃取技术被广泛用于对药物、食品等天然产品的提取和纯化研究方面。SC -CO2还具有抗氧化灭菌作用，有利于保证和提高天然物产品的质量。9:使用夹带剂的超临界 CO2萃取单一组分的超临界溶剂对溶质的溶解度和选择性常

15、有较大局限性，例如非极性的CO2只能有效萃取分子量较低的非极性的亲脂性物质。且选择性不高，萃取物常常是混合物。尤其CO2萃取带有极性溶质时，溶解度太小，一次萃取量很低。因此，为提高单一组分的超临界溶剂对溶质的萃取能力，依待萃溶质的不同，适量加入 适当的非极性或极性溶剂做共同试剂 (co-solvent) ，即夹带剂 ( entrainer ， 又称改性剂， modifier) 10：夹带剂的作用机理 夹带剂的作用主要有两点： 一是可大大增加被分离组分在超临界流体中的溶解度；二是在加入与溶质起特定作用的适宜夹带剂时，可使该 溶质的选择性 (或分离因子 )大大提高。夹带剂可分为两类： 一类是混溶的

16、超临界溶剂，其中含量少的被视为夹带剂。另一类是将亚临界态的有机溶剂加入到纯超临界流体 中。随加入量的不同，它们可能形成单相混溶态的超临界混合流体，也可能为由超临界流体夹带部分液相的 两相的混合溶剂，但一般不希望出现后一种情况。11：夹带剂的选择应考虑三个方面 是在萃取段，夹带剂与溶质的相互作用能改善溶质的溶解度和选择性；二是在溶剂分离段，夹带剂与超 临界溶剂应能较易分离，同时夹带剂应与目标产物也能容易分离；三是在食品、医药工业中应用还应考虑 夹带剂的毒性等问题，不能对原料和药品造成污染。12:溶质在超临界 CO2中的溶解度规则在超临界状态下，C02对不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性、

17、沸点和分子量密切相关；一般来说有以下规律： 溶质在亚临界 CO2和超临界CO2中的溶解度值一般相差约一个数量级左右，在两种状态下的溶解度行为具 有连续性。CO2有极强的均一化作用。液态及超临界态的 C02能与众多非极性、弱极性溶质相混溶。液 态及超临界态的C02对脂肪烃和低极性的亲脂性化合物随着碳原子数的增加，即链长与分子量的增加，溶解度 会由完全混溶转为部分溶解，溶解度逐渐下降强极性官能团 (如-OH -COOH等)的引进会使化合物溶解度降低。乙二醇、甘油、多酚类物质在液态及超临界CO2中溶解度极低。 液态及超临界态的 CO2对大多数矿物无机盐、极性较强的物质(如糖、氨基酸、淀粉、蛋白质等)

18、几乎不溶。在用亚超临界和超临界C02萃取时它们会留在萃余物中。 液态及超临界态的 C02对相对分子量超过500的高分子化合物几乎不溶。 13：超临界萃取的原理超临界流体萃取分离过程的原理是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，将超临界流体与 待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各 压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、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

19、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。14:超临界CO2萃取的特点：1、可以在接近室温(35- 40C)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散，完整保留 生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、 易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。2、由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留溶媒，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，100%的纯天然，符合当今“绿色环保”、“回归自然”的高品位追求。 3、控制工艺参数可以分离得到不同的产物， 可用来萃取多种 产品，而且原料中的重金属、无机物、尘土等都不会被CO2溶解带出。4、蒸馏和萃取

20、合二为一，可以同时完成蒸馏和萃取两个过程，尤其适用于分离难分离的物质，如有机混合物、 同系物的分离精制等 。5、能耗少；热水、冷水全都是闭路循环，无废水、废渣排放。CO2也是闭路循环，仅在排料时带出少许，不会污染环境。由于能耗少、用人少、物料消耗少，所以运行费用非常低。6、须在高压下操作，设备与工艺要求高，一次性投资比 较大。15：影响超临界萃取的主要因素：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

21、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5章反胶团萃取与双水相萃取1：胶团： 表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”2：反胶团： 表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核” 3：常用的表面活性剂阴离子表面活性剂 ，这类表面活性剂溶于水后生成的亲

22、水基团为带负电荷的原子团 .AOT 这种表面活性剂 容易获得 ,其特点是具有双链 ,极度性基团较小 ,形成反胶团是不需加入助表面活性剂 , 并且形成的反胶团 较大,半径为170nm,有利于大分子蛋白质进入.阳离子表面活性剂这类表面活性剂溶于水后生成的亲水基 团为带正电荷的原子团 .季铵盐4：蛋白质溶入反胶团的推动力 蛋白质溶解于反胶团的主要推动力是表面活性剂与蛋白质的静电相互作用。此外，反胶团与蛋白质等生物 分子间的空间相互作用对蛋白质的溶解率也有重要影响 .(1) 静电作用力 (2) 空间位阻效应5 ：影响反胶团萃取蛋白质的主要因素(1) 水相 PH 值的影响 (2) 离子的种类和强度的影响

23、 (3) 表面活性剂的种类和浓度的影响 (4) 溶剂体系的影 响 6：反胶团的优点 极性“水核”具有较强的溶解能力。生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机 溶剂接触，减少变性作用。由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高 其反应性能。7：双水相萃取 利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法可以构成双水相的体系有：离子型高聚物非 离子型高聚物 PEG DEXTRAN高聚物相对低分子量化合物 PEG-硫酸铵 8：双水相体系的形成机理双水相体系是指某些有机物之间或有机物与无机物之间 , 在水中以适当的浓度溶解后形成互不相溶的两

24、相 或多相水相体系 . 从溶液理论上说，当两种或多种有机物和水溶液相互混合时， 是分层还是混合成一相， 取 决于混合时熵变和水分子间的相互作用力这两个因素。9：双水相萃取的特点conne cting t he County (di易于放大；双水相系统之间的传质和平衡过程速度快，回收效率高；易于进行连续化操作，设备简单，且可直接与后续提纯工序相连接，无需进行特殊处理；双水相体系的相间表面张力低；影响双水相体系的 因素比较复杂；操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行； 不存在有机溶剂残留问题；亲和双水 相萃取技术可以提高分配系数和萃取的专一性。10：双水相萃取的应用（1） 生物工程技术中物质的

25、提取与纯化（ 2）中草药有效成分的提取（ 3）双水相萃取分析（ 4）稀有金属和贵 金属分离第6章非均相分离1：概述 液固分离技术涉及的是液相和固相的两相分离，为化工、制药、石油、食品、资源、能源等许多工业生产 过程所采用。主要包括：过滤、离心、沉降。2：过滤的基本概念 过滤是固液混合物在推动力的作用下通过多孔介质的操作过程 .可渗透性介质： 过滤介质 悬浮液：滤浆 滤 渣、滤饼、滤液 3：过滤的推动力可以是重力、压力、真空度、离心力。常压过滤：悬浮液本身液柱的压力；加压过滤：加压空 气；减压过滤：抽真空；离心过滤：离心力4：过滤操作有两类滤饼过滤和深层过滤 . 滤饼过滤是固体粒子在过滤介质表面

26、积累， 很短时间内发生架桥现象， 此时沉积的滤饼亦 起过滤介质的作用，过滤在介质的表面进行，所以亦称表面过滤。深层过滤；深层过滤是固体粒子在过滤介质 的孔隙内被截留，固液分离过程发生在整个过滤介质的内部。实际过滤中以上两类过滤机理可能同时或前后发 生。5：影响过滤速率的主要因素：1.从进料侧至过滤介质另一侧的压力降过滤面积 2. 滤液粘度 3. 滤饼阻力 4. 过滤介质和初始滤饼层的阻 力6：影响过滤的因素：1. 悬浮液的性质 粘度 2.过滤推动力 3. 过滤介质与滤饼的性质第7章精馏技术1：蒸馏 :是利用液体混合物各组分的沸点不同实现分离的技术。简单蒸馏（单级蒸馏） : 仅有一次气化和冷凝的

27、过程。精馏:具有多次部分气化和部分冷凝的过连续精馏:原料处理量较多和分离要求较高。 间歇精馏 : 原料处理量较少和分离要求较高时。 特殊蒸馏 （共沸精馏、萃取精馏和反应精馏） : 相对挥发度接近 1 或恒沸体系的混 合物分离。真空精馏和分子蒸馏 :高沸点、热敏性混合物和生物活性物质的分离。水蒸汽蒸馏 : 植物挥发油的提 取或挥发油组分间的分离。2：间歇精馏间歇精馏：一次性的将液体混合物加入釜内，然后进行精馏获得各种较纯组分产品的过程。间歇精馏是非稳态 过程 ，采用分批操作。操作方式 : （1）回流比恒定，馏出液组成逐渐减少。 （2）馏出液组成恒定，回流比不断 增大。由原料种类和组成及产品的纯度

28、决定。3：与连续精馏相比，间歇精馏的诸多优点是：可以采用单塔分离多组分混合物，获得各纯组分的产品；一塔多用，如根据需要处理不同的进料得到不同的产品， 或处理同一进料得到不同纯度的产品； 适于特殊场合， 如高真空、 高凝固点、高纯度、热敏性等； 设备简单操作灵活，投资少。6：主要影响因素主要因素 : 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）。7：间歇共沸精馏 将足够量的共沸剂（也称夹带剂）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 （一般为目标产品组分） ，然后再

29、从 塔顶蒸出产品。与夹带剂形成的新共沸物必须采取适当措施得到分离，以便夹带剂重复使用。8：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。 形成的新共沸物最好是非均相的，以便直接分层，减小共沸物回收的难度。（2）新的共沸物中共沸剂的含量应尽可能10：萃取剂的选择原则：（1）能增大被分离组分的相对挥发度。 （2）点应远高于待分离混合物中的各组分的沸点。小。这样有利于减少共沸物用量，节省能耗。 （3） 共沸剂应易于回收、廉价、低毒、热稳定性好以及腐蚀性小溶剂与待分离混合物中的各组分不会形成共沸物。（3） 溶剂的沸（4）共沸剂应易于回收、

30、廉价、低毒、热稳定性好以及腐蚀性小 等。12：水蒸汽蒸馏有饱和水蒸汽蒸馏和过热水蒸汽蒸馏两种形式。13：分子蒸馏 分子蒸馏也称短程蒸馏，是一种在高真空度条件下进行非平衡分离操作的连续蒸馏过程。由于在分子蒸馏过程 中操作系统的压力很低（ 100-0.1Pa ），混合物易挥发组分的分子可以在温度远低于沸腾时挥发，而且在受热情 况下停留时间很短（约 0.1-10 ） ，因此，该过程已成为分离目的产物最温和的蒸馏方法特别适合于分离低 挥发度、高沸点、热敏性和具有生物活性的物料。目前，分子蒸馏己成功地应用于食品、医药和化妆品等行业。 分子蒸馏过程可分如下四步： 分子从液相主体到蒸发表面。 分子在液层表面

31、上的自由蒸发。 分子从蒸 发表面向冷凝面飞射。分子在冷凝面上冷凝。14：分子蒸馏过程的特点 分子蒸馏的蒸发面与冷凝面距离很小 2 减压精馏是蒸发与冷凝的可逆过程， 液相和气相间可以形成相平衡 状态 普通蒸馏的分离能力只与分离系统各组分间的相对挥发度有关， 而分子蒸馏的分离能力不但与各组分间 的相对挥发度有关，而且与各组分的分于量有关。通常蒸馏有鼓泡、沸腾现象， 而分子蒸馏是液膜表面的自 由蒸发过程，没有鼓泡、沸腾现象。15：分子蒸馏在制药领域的应用 在制药领域，分子蒸馏技术主要应用于浓缩或纯化高分子量、高沸点、高粘度及热稳定性较差的药物成分，例 如卵磷脂的浓缩，糖溶液的浓缩，酶、维生素、蛋白质

32、的浓缩，生化溶剂的浓缩，挥发油的提纯。天然药物提 取后有机溶剂的去除，抗生素发酵后水和溶剂的去除，重金属的脱除超标残余农药的脱除第 8 章 膜分离1: 膜分离过程的概念和分类 膜分离过程是用天然的或合成的、具有选择透过性的薄膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力（ 如压力差、浓度差、电位差、温度差等 ） 时，原料侧液体或气体混合物中的某或某些组分选择性地透过膜，以达到分离、 分级、提纯或富集的目的。通常膜原料侧称膜上游,透过侧称膜下游。2: 各种膜分离共同的特点 :多数膜分离过程无相变发生， 能耗通常较低。 膜分离过程一般无需从外界加入其他物质， 从而可以节约资 源和保护环境。膜分离过程可使分离

33、与浓缩、分离与反应同时实现，从而大大提高了分离效率。膜分离过程通常在温和条件下进行，因而特别适用于热敏性物质的分离、分级与富集。膜分离过程不仅适用于从病 毒、细菌到微粒广泛范围的有机物和无机物的分离， 而还适用于许多由理化性质相近的化合物构成的混合物 . 膜分离过程的规模和处理能力可在很大范围内变化,而其效率 ,设备单价 ,运行费用等都变化不大 .膜组件结构紧凑,操作方便 ,可在频繁的启停下工作 ,易自控和维修 .3:膜的分类按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 ; 按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜 ; 按材料分：合 成有机聚合物膜、无机材料膜 ;4: 对于不同种类的膜都有一个基本

34、要求 （1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.10.8MPa 反渗透膜的压力更高，约为110MPa（ 2）耐高温：高通量带来的温度升高和清洗的需要（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； （ 4）化学相容性：保持膜的稳定性； （ 8）生物相容性：防止生物大分子的变性；（ 6）成本低；5： 作为实用分离膜应具备四个最基本的条件（1） 分离性 （2） 透过性 （3） 物理、化学稳定性 （4） 经济性6： 浓差极化形成的基本原因以超滤过程为例， 在膜装置的操作中， 由于机械压力的作用 迫使溶液中的溶质和溶剂都趋向穿过膜。其中 溶剂基本上是畅通无阻

35、，可以全部通过。但是对溶质来说，由于膜的障壁作用，使其绝大部分无法通过而被截 留在膜的高压侧表面上累积，造成由膜表面到主体流体溶液之间的浓度梯度，从而引起溶质从膜表面通过边界 层向主体流扩散，这种现象就称为”浓差极化”。7： 改善浓差极化的对策增高流速。填料法。装设湍流促进器。所谓湍流促进器一般是指可强化流态的多种障碍物。脉冲法。 搅拌法 .8： 超滤的基本原理超滤是通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留 , 使这些溶质与溶剂及小分子组分分离的膜过程 . 膜孔的大小和形状对分离起主要作用 ,通常认为膜的物化性质对分离性能影响不是很大 .10： 超滤膜的应用超滤的工业应用可以分为三种类

36、型：浓缩；小分子溶质的分离；大分子溶质的分级。 生物大分子的分离纯化 ; 中药有效成分和有效部位的分离纯化 ; 制药工业中除热原 第8章 吸附conne cting t he County (di1 :吸附是指流体与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递到多孔物质外表面和微孔内表面并附着在这些表面的过程.利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过 程。其中的固体物质称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质.吸附达到平衡时，流体的本体相主体称为吸余相，吸附剂内的流体称为吸附相。2:吸附法特点1 ）常用于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

37、小；2 ）操作条件温和，适用于热敏性物质的分离；3）对溶质的作用较小，因此在蛋白质的分离中特别重要；4 ）可直接从发酵液中分离某些产物，以便消除它们对微生物的抑制作用；5）可直接与其他分离过程或反应过程耦合，改善过程的动力学和热力学关系；6 ）吸附剂和吸附质间的相互作用以及吸附平衡关系通常是非线性关系。2:吸附分离原理及其分类及特点根据吸附剂与吸附质相互作用力的不同，吸附可以分为物理吸附、化学吸附、交换吸附。物理吸附：吸附作用力为分子间引力（范德华力）、无选择性、无需较高的活化能、可逆、吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附 和解吸附速度通常较快。化学吸附：吸附作用力为化学键力，需要较高活化能、

38、只能以单分子层吸附，选择性 强、不可逆、吸附和解吸附速度较慢交换吸附：吸附作用力为静电力、吸附区域为极性分子或离子、吸附为单层或多层、可逆、选择性较好。5:常用吸附剂有机吸附剂：吸附树脂、纤维素、聚酰胺无机吸附剂：活性炭、硅胶、氧化铝、沸石等。活性炭、大孔树脂用得最多。（1）活性炭（2）硅胶（3）活性氧化铝（4）沸石（5）吸附树脂9:吸附剂再生大孔吸附树脂：水、稀酸、稀碱、有机溶剂再生。硅胶、活性炭、分子筛：加热再生，但要注意吸附剂的热稳 定性。化学法、生物降解法。工业吸附装置：水蒸气（或惰性气体）吹扫。10:大孔吸附树脂1.有机物与无机物的分离对无机离子没有任何吸附能力，在中药成分提取中用于

39、将重金属和灼烧灰分降至要求的范围内。2.解离物与非解离物的分离对二者的吸附能力有很大差异。3. 一般有机物与强水溶性物质的分离强水溶性物质低级醇类、低级胺类、糖及多糖、多数氨基酸、肽类、蛋白质等，难被普通吸附树脂吸附。11:大孔吸附树脂在中药生产中应用的优点缩小剂量，提高制剂的内在质量：减少产品吸湿性：有效去除重金属：第10章离子交换1:离子交换概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上， 然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。2:离子交换树脂进行电解质分离有三类反应：4:离子交换的分类按活性基团分类，可分为阳离子交换

40、树脂（cation exchange）（含酸性基团）和阴离子交换树脂（anion exchange） （含碱性基团）。具体又可以分为：强阳、弱阳强阴、弱阴11：大孔离子交换树脂的优点通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象，从而强化了离子 交换的功能；减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染”现象（大分子不易洗脱）；可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表面积，以适应不同的分离要求。常用的致孔剂有：良溶剂（能与单体互溶的）甲苯、四氯化碳；不良溶剂 长链醇（碳4-10 ）煤油；高分子聚合物 聚苯乙烯、聚 丙烯酸酯12：其它离子交换树脂类型两性树脂：同时

41、含有酸、碱两种基团的树脂；均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树脂，孔径 均匀，交换容量高、机械强度好；螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的集团，既可以形成离子键，又可以形 成配位键；主要用于脱除金属离子；*多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类物质，亲水性强、交换空间大、对生物大分子物致变性作用13:离子交换分离过程一般包括四步 ：1树脂预处理2料液与离子交换剂进行交换反应3离子交换剂的再生4再生后离子交换剂的清洗14树脂预处理物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；化学处理：转型（氢型或钠型）阳离子树脂酸一碱一酸阴离子树脂碱一酸一碱最后以去离子水或缓冲液平衡15:树脂再

42、生是指是离子交换树脂重新具有交换能力的过程2酸性阳离子树脂酸-碱-酸-缓冲溶液淋洗3碱性阴离子树脂碱- 酸-碱-缓冲溶液淋洗 4 方式有：顺流再生和逆流再生16：离子交换在水处理中的应用(1) 水的软化 (2) 去离子水的制备第 11 章 色谱分离过程 1：色谱法 (chromatography) ： 以试样组分在固定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的各 种分离分析方法称色谱法。2：色谱柱：进行色谱分离用的细长管。固定相：管内保持固定、起分离作用的填充物。流动相：流经固定相的 空隙或表面的冲洗剂。优点 能较好的分离物理常数相近、化学性质类似的同系物和

43、异构体。3：色谱分离过程具有如下特点(1) 应用范围广 从极性到非极性、 离子型到非离子型、 小分子到大分子、 无机到有机及生物活性物质、热稳 定到不稳定的化合物都可用色谱方法分离，尤其在生物大分子分离和制备方面，是其他方法无法替代的。 (2) 分离效率高 若用理论塔板数来表示色谱柱的效率，每米柱长可达几千至几十万的塔板数，特别适合于极复 杂混合物的分离，且通常收率、产率和纯度都较高。 (3) 操作模式多样 在色谱分离中，可通过选择不同的 操作模式， 以适应各种不同样品的分离要求。 如可选择吸附色谱、 分配色谱和亲和色谱等不同的色谱分离方法； 可选择不同的固定相和流动相状态及种类； 可选择间歇

44、式和连续式色谱等。 (4) 高灵敏度在线检测 在分离与 纯化过程中，可根据产品的性质，应用不同的物理与化学原理采用不同的高灵敏度检测器进行连续的在线检 测，从面保证了在达到要求的产品纯度下，获得最高的产率。4：分离原理 色谱分离过程的实质是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 , 它借助溶质在两 相间分配行为的差别而使不同的溶质分离 . 不同组分在色谱过程中的分离情况首先取决于各组分在而相间的分 配系数、吸附能力、亲和力等是否有差异。5：柱色谱法 是将固定相装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱，试样从柱头到柱尾沿一个方 向移动而进行分离的色谱法。

45、6：薄层色谱法是将适当粒度的吸附剂作为固定相涂布在平板上形成薄层， 然后用与纸色谱法类似的方法操作以达到分离目的。 7：常用术语1. 基线 在操作条件下，仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线。 2. 色谱峰 当组分随流动相进入检测器 时，其响应信号大小随时间变化所形成的峰形曲线。正常的色谱峰呈正态分布。峰高：色谱峰顶点与峰底之间 的垂直距离称为峰高 (peak height) 。用 h 表示。峰面积：峰与峰底之间的面积称为峰面积(peak area) ，用 A表示。4.区域宽度三种表示方法 1) 标准偏差 b = 0.6011h 处峰宽的一半 =FG/22) 半高峰宽Wh/2=2.355 b 3

46、) 峰宽Wb= 4b =1.110 Wh/2 5 保留值：试样中各组分在色谱柱中停留时间值或将组分带出 色谱柱所需流动相的体积值称为保留值。 1) 保留时间 ：从进样至被测组分出现浓度最大值时所需时间 tR。2) 保留体积 ：从进样至被测组分出现最大浓度时流动相通过的体积， VR 3) 死时间： 不被固定相滞留的组 分，从进样至出现浓度最大值时所需的时间称为死时间 (dead time) ，t0R 4) 死体积 : 不被固定相滞留的组 分，从进样至出现浓度最大值时流动相通过的体积称为死体积 (dead volume) ，VM。VM = t0RFc 高效液相色谱法 1:高效液相色谱法(HPLC是

47、20世纪60年代末70年代初发展起来的一种新型分离分析技术，随着不断改进与发展，目前已成为应用极为广泛的化学分离分析的重要手段。它是在经典液相色谱基础上，引入了气相色谱 的理论，在技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，因而具备速度快、效率高、灵敏度高、操作 自动化的特点。2：高效液相色谱法与气相色谱法液相色谱： 以液体作为流动相的色谱分离方法 1 适用于高沸点、 大分子、 强极性和热稳定性差的化合物的分析。 2流动相具有运载样品分子和选择性分离的双重作用。3气相色谱：以气体作为流动相的色谱分离方法。4适用于沸点较低、 热稳定性好的中小分子化合物的分析。5流动相只起运载样品分子的能力。

48、6气相色谱法分析对象只限于分析气体和沸点较低的化合物，它们仅占有机物总数的20。对于占有机物总数近 80的那些高沸点、热稳定性差、摩尔质量大的物质，目前主要采用高效液相色谱法进行分离和分析。3： (3) 气相色谱一般都在较高温度下进行的，而高效液相色谱法则经常可在室温条件下工作。总之，高效液相 色谱法是吸取了 气相色谱与经典液相色谱优点，并用现代化手段加以改进，因此得到迅猛的发展。目前高效液相色谱法已被广 泛应用于分析对生物学和医药上有重大意义的大分子物质，例如蛋白质、核酸、氨基酸、多糖类、植物色素、conne cting t he County (di高聚物、染料及药物等物质的分离和分析。高

49、效液相色谱法的仪器设备费用昂贵，操作严格，这是它的主要缺 点。10:流动相溶剂的要求是：（1）溶剂对于待测样品，必须具有合适的极性和良好的选择性。（2）溶剂要与检测器匹配。对于紫外吸收检测器，应注意选用检测器波长比溶剂的紫外截止波长要长。所谓溶剂的紫外截止波长指当小于截止波长的辐射通 过溶剂时，溶剂对此辐射产生强烈吸收， 此时溶剂被看作是光学不透明的，它严重干扰组分的吸收测量。 表20-2列岀了一些常用溶剂的紫外截止波长。对于折光率检测器，要求选择与组分折光率有较大差别的溶剂作流动相，以达最咼灵敏度。11:液相色谱按两相极性不同分为：13:流动相选择注意事项：1纯度：采用“ HPLC ”级溶剂

50、 2避免使用会引起柱效损失或保留特性变化的溶剂3对试样有适宜的溶解度 4溶剂粘度要小5与检测器相匹配6流动相配制时的顺序第12章结晶过程1:结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。2:结晶过程具有如下特点能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中形成纯净的晶体。结晶过程可赋予固体产品以特定的晶体结构和形态（如晶形、粒度分布、堆密度等）。能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求不高，一般亦很少有三废排放，有利于环境保护。结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。结晶过程可分为溶液结晶、 熔融结晶、沉淀结晶和升华结晶四大类。3:结晶的步骤过饱和溶液的形成；晶核的形成；晶体生长；其

51、中，溶液动力。4:根据溶解度随温度的变化特征，可将物质分为不同的类型有些物质的溶解度随温度升高而迅速增大，L-维生素C L-精氨酸；有些物质的溶解度随温度升高以中等速度增加，L-苏氨酸；有些物质随温度的升高其溶解度只有微小的增加。以上具有正溶解度特性。另有一些 物质其溶解度随温度升高反而降低，它们在溶解过程中放出热量，即具有逆溶解度特性。折点；变态点。物质 的溶解度特征对于结晶方法的选择起决定性作用。对于溶解度随温度变化较大的物质，适用冷却结晶方法分离；对于溶解度随有温度变化较少的物质，适用蒸发结晶法分离。5: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；

52、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；溶质只有在过饱和溶液中才能析出；溶质溶解度与温 度、溶质分散度（晶体大小）有关。6:结晶操作的特点只有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结晶过程有良好的选择性。通过结晶，溶液中大部分的杂质会留在 母液中，再通过过滤、洗涤，可以得到纯度较高的晶体。结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，广泛应 用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、核酸等产品的精制。7:重结晶经过一次粗结晶后，得到的晶体通常会含有一定量的杂质。此时工业上常常需要采用重结晶的方式进行精制。 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

53、次结晶，以获得 高纯度的晶体的操作。8:重结晶的操作过程选择合适的溶剂；将经过粗结晶的物质加入少量的热溶剂中，并使之溶解；冷却使之再次结晶；分离母液；洗 涤；9:溶液结晶过程是指晶体从过饱和的溶液中析岀的过程。按照结晶过程过饱和度产生的方法，10:溶液结晶大致可分为：冷却结晶法 蒸发结晶法 真空冷却结晶法 盐析（溶析）结晶法 反应结晶法11冷却结晶冷却法结晶过程基本上不去除溶剂，而是通过冷却降温使溶液变成过饱和。此法适用于溶解度随温度的降低而 显著下降的物系冷却的方法分为自然冷却、间壁换热冷却及直接接触冷却。自然冷却法是指将热的结晶溶液置 于无搅拌的有时甚至是敞口的结晶釜中，靠大气自然冷却而降温结晶。此法所得产品纯度较低， 粒度分布不均，容易发生结块现象。设备所占空间大，容积生产能力较低。间壁换热冷却结晶是制药中应用广泛的结晶方法。冷却结晶过程所需的冷却量由夹套或外换热传递，具体选用哪种形式的结晶器，主要取决于结晶过程换热量的 大小。内循环式结晶器由于受换热面积的限制，换热量不能太大。外循环式结晶器通过外部换热器传热，传热 系数较大，还可根据需要加大换热面积，但必须选用合适的循环泵，以避免悬浮晶体的磨掘破碎。间壁换热冷 却结晶过程的主要困难在于冷却表面上常会有晶体结岀，称为晶疤或晶垢，使冷却效果下降，而从冷却面上清除晶疤往往需消耗较多的工时。12：蒸发结晶 蒸发结晶