新型分离技术第1章绪

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1、分离技术——绪论浙江大学材料与化工学院陈欢林教授、张林博士chenhl@zju.edu.cnlinzhang@zju.edu.cn2021年10月8日1绪论分离技术定义分离的作用与意义分离过程的分类新型分离技术进展本课程教学方案2021年10月8日2分离技术定义2021年10月8日3分离技术的定义二种或多种物质的混合是一个自发过程，而要将混合物分开或将其变成产物，必须采用适当的分离手段（技术）并耗费一定的能量或分离剂。待分离的混合物可以是原料、中间产物或废弃物料，制得产物的组成依需求而定，仍然可以是混合物，也可以为纯度极高的单体。2021年10月8日4分离的作用与意义

2、2021年10月8日5分离技术及其在过程工程中的意义分离技术系指利用物理、化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的一种手段。在工业规模上，通过适当的技术与装备，耗费一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离工程。分离工程通常贯穿在整个生产工艺过程中，是获得最终产品必不可少的一个重要环节。2021年10月8日6工业生产过程中的地位在化工生产过程中，分离方面的基建投资通常占50～90％，所消耗的能量也往往占绝大部分，例如：在聚乙烯生产过程中，精制所消耗的能量占总能量的94％；在醋酸生产中，精制所消耗的能量为总能耗的98％。2021

3、年10月8日7例1酒精生产工艺（薯干发酵法、乙烯直接合成）2021年10月8日8无水酒精的制取方法恒沸精馏收率82～90％残留物多加盐精馏离子交换分子筛吸附渗透汽化收率：89～96％残留物少2021年10月8日9例2合成氨生产工艺焦炭、空气→造气→除尘、脱硫→变换→脱碳、脱硫→压缩→合成→合成氨（其中弛放气回收）脱CO：铜氨液吸收脱CO2：热碳钾法、甲醇法弛放气回收：（膜分离法）增产5％，节能0.58×106kJ/吨2021年10月8日10例3离子膜法电解制液碱隔膜法汞法离子膜法NaOH505050Na2CO30.090.030.04NaCl1.0-1.20.003

4、0.005投资10095.580.02021年10月8日11例4谷氨酸生产（蛋白质水解、合成、发酵法）发酵液提取：等电点提取→离心分离→中和脱色→真空结晶→干燥2021年10月8日12谷氨酸提取方法等电点法：收率60～70，母液含1.8％离子交换法：工艺长、占地大、耗酸碱、废液多，操作严、提取率高盐酸盐法：收率85％，Zn污染环境金属盐法：锌、钙盐法，国内未采用电渗析法：提取率85％，酸碱用量减半2021年10月8日13分离技术与日常生活洗脸、刷牙的自来水、饮用的纯净水大多通过对来自江河湖海的水处理后获得的；食用的果汁、生啤、白糖、食盐等分别通过蒸发、膜滤、结晶、电渗

5、析等方法制得；汽车所用的汽油、煤油等都是通过对原油加氢反应除去硫磺并经分馏制得。……2021年10月8日14分离技术与环境保护作用加油站在汽车加油过程中释放的汽油，有机溶剂在储运过程中的挥发；由汽车排放的尾气、旅游大巴放出的黑烟、氮氧化合物，喷气机喷出的白雾等，造成了严重的空气污染。及时去除空气中气溶胶（PM2.5颗粒物）、易挥发有机物（VOCs）、降低NOX、SO2、CO和CO2等均需要快速有效的新型分离技术。2021年10月8日15分离技术与人类健康、保健人工肾→筛分透析脱出尿酸→血液透析；人工肺→供氧和去除CO2→血液氧合；人工肝→置换及吸附→血液脱毒。调节人体

6、平衡、维持生活、延长寿命2021年10月8日16分离技术与能源再生利用按当前年消耗量，化石燃料难以持久：除煤可维持二三百年外，核能铀在内的其它能源，只有六十年左右的用量，开发新能源与提高利用率成为必要。如贫矿铀的富集新技术、氢能源开发、燃料电池的应用、风能与水能的利用等均需要有高效而经济的分离技术。2021年10月8日17新型分离技术开拓与发展的必要性科技发展与探索的需求（新材料、新产品、新工艺）资源利用与清洁生产的需求（节能、增产）生态环境保护的需求（环保与综合利用）2021年10月8日18科技发展与探索的需求随着现代生产和科学技术的飞速发展，人民生活水平的逐步提高

7、，对分离技术提出了越来越高的要求。典型例：半导体工业中所需的高纯度气体氩、氦及半导体材料硅和锗等；天然铀矿中U235仅为0.7％左右，扩散、膜分离、高速离心分离；航天领域的载人空间飞行器及空间站舱内空气的净化、CO2的去除、饮用水的制备及生活废水的再利用等。2021年10月8日19资源利用与清洁生产需求人类赖以生存的三大资源：能源、水、矿物可再生资源生产能源产品，例如，农副产品纤维素分解发酵生产酒精、玉米芯生产木糖醇等；能源的危机促使人们对工业过程中的能耗技术进行改造等；在沿海城市，利用充足的海水资源，进行苦咸水脱盐、海水淡化将是缓解沿海城市缺水的主