新型分離技術綜述

摘 要：分離技術不僅應用于多種工業領域中，還應用于人們的日常生活中，對環境保護、人體健康及能源的再生與利用等方面有著重要的作用。隨著對分離技術應用的廣泛，新型分離技術得到了重視與開發。本文從新型分離技術基礎理論、分類、應用及展望等方面來介紹新型分離技術。

關鍵詞：新型分離技術;基礎理論;分類;應用;展望

隨著科技發展與探索的需求，對產品的質量及物質純度的要求提高了;目前的能源主要來自石油與煤炭，石油危機及由此引起的能源緊張，促使人們開始尋找新的能源，改變現有的能源結構已是發達國家的重要戰略方案;隨著分離過程的應用越來越廣泛，在選擇分離方法上應該考慮能量的消耗與利用率。分離過程在化工過程工業中扮演著重要的角色，分離技術可用于去除原料中的不純物、回收和純化初級產物、清除排放水或空氣流中的雜質與毒物。

1 分離過程的基礎理論

分離過程的熱力學基礎：速率控制分離過程為不可逆過程，通常發生在均相狀態下并存在物流量。對于這種不可逆過程，可用耗散函數是不可逆熱力學與平衡熱力學的聯結點。

分離過程的動力學基礎：分離過程的基礎是能導致混合物分離的各種動力學梯度，通常利用的梯度有壓力梯度、濃度梯度以及電位梯度等。

分離因子：由于實際分離因子不僅與組分的平衡組成有關，而且還與傳遞速率、分離裝置的類型及其流道結構等有關。為此，有必要定義一個在理想條件下能獲得的分離因子，以反映被分離體系的固有特性。

分離過程的能耗分析：能量分析的方法有能量衡算、熵分析、分析等，人們在降低分離過程的能耗方面，已走過了很長的路，取得了舉世矚目的成果，但是還有更長的路要走，需要解決更多的問題，特別是在能源問題已成為世界性的迫切問題的今天，人們尤其需要通過能耗分析，提高用能效率。

2 新型分離技術及其應用

2.1 反滲透、納濾、超濾與微濾

微濾截留粒徑>0.1μm的懸浮固體、細菌;超濾截留粒徑0.01～0.1μm或相對分子質量在2000～300000Mw的大分子有機物、蛋白質、多肽等;納濾截留相對分子質量在150～1000Mw的小分子有機物、染料、重金屬離子等;反滲透對無機鹽NaCl的截留率>=99%。

2.2 透析、電滲析與膜電解

新型中空纖維膜及組件的開發研制成功，大大促進了透析技術的發展及應用，特別在用作人工腎方面的應用。在工業生產過程中主要用于酶和輔酶的脫鹽、從啤酒中降低醇含量、制漿造紙及紡絲廢液中堿回收、銅浸提取液中稀硫酸的回收等。雙極性膜電滲析可將鹽類物質水解生產相應的酸或堿，或從含酸或含堿廢液中回收酸或堿。膜電解則主要用于氯堿工業，大規模生產離子膜級氫氧化鈉。

2.3 新型萃取分離技術

萃取是用于分離液體混合物的一種傳統技術，其方法是選擇一種萃取劑，對混合物中待分離組分具有選擇性溶解特性，而其余組分則不溶或少用而獲得分離。對于傳統萃取技術無法分離的混合體系，提出了超臨界流體萃取、雙水相萃取及凝膠萃取等分離技術。

當前雙水相萃取技術主要應用于大分子生物質的分離，如蛋白質、核酸等，尤其是從發酵液中提取酶。對小分子生物質，如抗生素、氨基酸的雙水相萃取分離的研究是近幾年才開始的，并發現該技術對小分子生物質也可以得到較理想的分離效果。

2.4 液膜分離及促進傳遞

液膜可應用的領域極廣，在氣體吸收、溶劑萃取、離子交換等分離領域都有可能應用液膜技術。液膜技術可應用于廢水處理、濕法冶金、石油化工、生物醫藥;可以從廢水中脫除有毒的陽離子如銅、汞、鉻、鎳、鉛、銨等離子，以及陰離子如磷酸跟、硝酸根、氰根、硫酸根、氧根等，可使廢水凈化并回收有用組分。

在促進傳遞中，載體的選擇至關重要。對某一待分離組分如何選擇載體，應遵循以下原則：載體的活性、載體在膜相中的溶解性和穩定性。

2.5 其他分離技術

泡沫分離技術很早就被用于礦物的浮選，還廣泛應用于許多不溶性物質和可溶性物質的分離，如溶液中的金屬陽離子、陰離子、蛋白質、燃料等的分離，濃縮。

分子識別與印跡分離，其中分子識別是描述兩個分子之間特異性的非共價鍵作用和選擇性的結合在一起的現象，典型的分子印跡技術就是在分子識別的基礎上發展起來的，是以特定的分子為模板，制備對特定分子具有特殊識別功能和高選擇性結合能力的印跡分子材料，用于同分異構體、旋光異構體的拆分、分離與純化。

3 展望

分離技術廣泛應用于人們的日常生活中，對環境保護、人體健康、能源的再生與利用及生物產品的分離等方面。眾所周知，生物產品分離具有對象復雜、產品濃度低、產品易變性等特點，迫切需要更合適的分離技術，以提高產品質量，降低能耗，進而降低成本。特別是在今天環保和節能日益成為全世界最關注的焦點下，更使那些具有低能耗、無污染特色的新型分離技術得到充分的開發和應用。

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作者簡介：楊靜（1997-），女，研究方向：化學工程。