分离工程：新分离方法2

1、分子蒸馏 常规蒸馏通常是指将液相加热至沸腾后再将气相冷凝，从而实现混合物的分离，其实质是利用了不同物质间的沸点差来完成的 。温度高、受热时间长、分离效率低等缺点，不适合高沸点、热敏性、易氧化物质的分离 。真空蒸馏设备，如间歇真空蒸馏，通过降低操作压力和物料沸点而降低蒸发分离温度，并设计了各种不同形式的薄膜蒸发器，如降膜式蒸发器、刮膜式蒸发器等。 不管空载真空度多高，操作时都必须要达到物料的沸点，其蒸发的气相也必须靠一定压力由蒸发器内部移至外部冷凝器，因此其蒸发面上的实际操作压力仍然比较高，对于许多热敏性、高沸点物系的分离，薄膜蒸发器仍然无能为力。 分子蒸馏原理分子蒸馏技术是一种特殊的液液分离技

2、术，能在极高的真空下操作，它依据分子运动平均自由程的差别，利用不同种类分子逸出液面后飞行距离不同的性质来实现分离。轻分子的自由程大，重分子的自由程小，在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子的平均自由程处设置一冷凝面，使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，而重分子达不到冷凝面返回原来液面，这样使混合物得以分离。分子蒸馏技术的原理决定了它特别适合于高沸点、热敏性物质的分离。 分子蒸馏的应用1. 分子蒸馏技术可有效地脱除热敏性物质中的轻分子物质，提高产品质量，如聚合物脱单体或产品中有害溶剂及易挥发成分的脱除等。2. 是分子蒸馏技术可有效地脱除产品的颜色，使产品的纯度更高，色泽更好，如可应用于脂肪酸及其衍

3、生物、醇及其衍生物等的精制，用以生产高质量的产品。这类产品有芥酸、亚麻酸、二聚脂肪酸、油酸酰胺、芥酸酰胺等。根据已有经验，只要产品的分子量在1000以下，原则上均可通过分子蒸馏进行脱色处理。 3. 分子蒸馏技术可有效地降低热敏性产品的热损伤，提高产品的收率，降低产品成本。对于有一定附加值的许多精细化工产品而言，分子蒸馏是十分经济可行的。这些产品涉及石油化工、食品工业、医药工业、日化工业等多个行业， 如高碳烃的分离、高级润滑油的精制、天然及合成维生素的提取等。 4.分子蒸馏技术可以大大改进传统生产工艺，在保护产品免受污染的同时，还可更好地保护环境。传统的脱除甘油三酸酯中游离酸的方法为碱炼法，即先

4、用NaOH使游离酸皂化，再经水洗将皂脚脱除，得到纯的甘油三酸酯，这种传统方法不仅使甘油三酸酯大量皂化，影响收率，而且使产品受到了化学品的污染，更重要的是，大量的废水极大地污染了环境。 分子蒸馏的工业应用工业化装置投入使用并达到长期连续稳定生产，生产出的产品包括天然维生素E、精制鱼油、亚麻酸、天然色素、高纯二聚酸等 。膜分离技术膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料，它能把流体分隔成不相通的两个部分，使其中的一种或几种物质能透过，而将其他物质分离出来。膜分离技术利用固膜或液膜的选择性渗透作用而分离气体或液体混合物的一种方法。膜分离优点1.高效：由于膜具有选择性，它能有选择性地透过某些物

5、质，而阻挡另一些物质的透过。选择合适的膜，可以有效地进行物质的分离，提纯和浓缩；2.节能：多数膜分离过程在常温下操作，被分离物质不发生相变, 是一种低能耗，低成本的单元操作；3.过程简单、容易操作和控制；4.不污染环境。固膜分离有超过滤、微孔过滤、反渗透、电渗析、气体渗透分离、渗透蒸发、膜蒸馏等。液膜分离则往往模拟生物膜的结构和功能。所用的液膜分为有支持体和无支持体两类，液膜材料由成膜溶剂、表面活性剂和添加剂组成，支持体系用高分子材料制成的多孔膜、网。 膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，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，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离，提

6、纯的目的。不同的膜过程使用不同的膜，推动力也不同。目前已经工业化应用的膜分离过程有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等八种。反渗透、超滤、微滤、电渗析这四大过程在技术上已经相当成熟，已有大规模的工业应用，。 气体分离和渗透汽化是正在发展中的技术。其中气体分离相对较为成熟一些。目前已有工业规模的气体分离体系是, 空气中氧和氮的分离；合成氨厂中氨、氮、甲烷混合气中氢的分离；天然气中二氧化碳与甲烷的分离。 渗透汽化是这些膜过程中唯一有相变的过程，在组件和过程设计中均有特殊的地方。它主要用于有机物水，水有机物，

7、有机物有机物分离，是最有希望取代某些高能耗的精馏技术的膜过程。80年代中期进入工业化应用阶段。 除了以上八种已工业应用的膜分离过程外，还有许多正在开发研究中的新膜过程，它们是膜萃取、膜蒸馏、双极性膜电渗析、膜分相、膜吸收、膜反应、膜控制释放、膜生物传感器等。这些膜过程目前尚处在小型试验和中试阶段。膜分离技术的发展其发展的历史大致为：30年代微孔过滤，40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化。此外以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和

8、发展。膜分离技术的应用1. 90年代出现低压反渗透复合膜, 为第三代RO膜，膜性能大幅度提高，为RO 技术发展开辟了广阔的前景。目前RO 已在许多领域得到广泛应用，例如，超纯水制造、锅炉水软化，食品、医药的浓缩，城市污水处理，化工废液中有用物质回收。 山东省荣成市万吨级反渗透海水淡化示范工程（一期）。额定5000吨/日单机（25）在17 时产水量已达5280吨/日，出水含盐量仅为160毫克/升，优于国家500毫克/升的水质标准，能耗低于3.8度/吨水。 生活污水，使用膜生物反应器进行处理是 一种特别有效的方法，它可以将水及生物降解 的物质分离出去，而将微生物留在污水处理池 中。这样可以保持微生物的含量处于一个最佳 的浓度，反应速度最快。 80年代后期进入工业应用的膜分离技术是用渗透汽化进行醇类等恒沸物脱水，由于该过程的能耗仅为恒沸精馏的1/31/2，且不使用苯等挟带剂，在取代恒沸精馏及其它脱水技术上具有很大的经济优势。德国GFT公司是率先开发成功唯一商品GFT膜