范夢媛

摘要：主要介紹了超臨界流體萃取技術(shù)、膜分離技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)的原理、優(yōu)點、在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：超臨界流體萃取技術(shù)；膜分離技術(shù)；分子蒸餾技術(shù)

近些年來，隨著人類社會化學(xué)工業(yè)的逐步發(fā)展，能源利用率不高、浪費(fèi)嚴(yán)重，能源逐漸枯竭已經(jīng)逐漸成為一個巨大的全球性問題，因此，改良生產(chǎn)工藝，提高原料利用率，節(jié)約能源，回收利用現(xiàn)有能源，可持續(xù)發(fā)展開始被人類重視。以化工分離技術(shù)為例，化工生產(chǎn)中所要用到的原材料、產(chǎn)物、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物等絕大部分都是混合物，某些不純的物質(zhì)在一定條件下極易發(fā)生爆炸，如果生產(chǎn)出具有很多雜質(zhì)的產(chǎn)物作為藥物使用會嚴(yán)重危害人類健康，所以，如果要得到高純度高質(zhì)量的產(chǎn)品必須對各類混合物進(jìn)行分離提純，只有這樣，才能獲得安全性好、質(zhì)量高的合格產(chǎn)品，才能對原材料進(jìn)行有效的利用，節(jié)省成本，節(jié)約資源。

分離技術(shù)在化工生產(chǎn)中有著不可替代的重要位置，在醫(yī)藥、食品、石油、化工、冶金、原子能等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，物料的分離過程中的能量消耗占總能量消耗的很大一部分。許多年前，一些傳統(tǒng)分離技術(shù)如沉降分離等只能在液固分離中分離混合物，還有一部分微小固體和液體會形成濃度較小的懸濁液而無法分離。隨著化工產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多、越來越有效的分離技術(shù)，正在努力解決傳統(tǒng)分離技術(shù)中分離效率不高、規(guī)模小、費(fèi)時費(fèi)力的一系列問題，研究化工分離技術(shù)已經(jīng)成為研究化工生產(chǎn)的重要課題。

1.超臨界流體萃取技術(shù)

超臨界流體萃取技術(shù)是一種新型物質(zhì)分離技術(shù)。它是以超臨界流體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)溶劑作萃取劑，把一種所需要的化學(xué)物質(zhì)從多組分各相態(tài)混合物中以高純度分離出來的新型化工分離技術(shù)。當(dāng)超臨界流體與待分離的化學(xué)物質(zhì)接觸進(jìn)行萃取時，能夠有選擇性地把極性大小不同、沸點高低不同和分子量大小不同的各類物質(zhì)依次以很高的純度萃取出來。在萃取過程中，可以通過控制反應(yīng)條件溫度、壓力等得到各物質(zhì)比例達(dá)到最佳比例的混合物成分，然后依靠減小壓力、升高溫度的方法使分離出的超臨界流體轉(zhuǎn)化為普通流體，所需物質(zhì)可以在很大比例下被析出進(jìn)行分離提純。

超臨界流體萃取技術(shù)與傳統(tǒng)普通有機(jī)溶劑萃取法相比有許多卓越之處：（1）可以對所需物質(zhì)在溫度較低的條件下進(jìn)行萃取，并且可以非常有效地防止熱敏性物質(zhì)及易氧化類物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)在操作時發(fā)生改變，因此，這種技術(shù)不僅不會破壞所需分離的萃取產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)，而且能把沸點較高，揮發(fā)度較、容易熱解的物質(zhì)在其沸點溫度以下萃取出來，節(jié)省能量；（2）因為萃取過程中沒有使用到傳統(tǒng)萃取過程所需的有機(jī)溶劑，因此萃取產(chǎn)物及最終廢棄物均無有機(jī)化合物殘留，可以有效地避免萃取過程某些有機(jī)物對人體健康的危害和對環(huán)境的污染；（3）萃取過程和分離過程在一起操作，工藝操作步驟少、操作方法簡單、速度快、效率高而且能源消耗減少，可以有效地節(jié)約成本，節(jié)省時間；（4）萃取劑一般情況下化學(xué)性質(zhì)不活潑，萃取過程一般不與所需萃取目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此操作安全系數(shù)高，原料利用率高；（5）萃取劑在生產(chǎn)過程中可以回收利用，重新返回生產(chǎn)，進(jìn)行原材料的循環(huán)使用，避免物料損失，從而降低生產(chǎn)成本。由此可看出超臨界流體萃取技術(shù)易于控制，且分離效率高，原料利用率高，尤其適合熱敏性物質(zhì)、易氧化物質(zhì)、固態(tài)物質(zhì)、揮發(fā)性物質(zhì)的分離提取。

2.膜分離技術(shù)

膜分離過程中，介質(zhì)一般是有一定透過率、一定選擇性的高分子薄膜，在外界環(huán)境作用力或者化學(xué)濃度差的促使下，使具有不同分子微粒半徑的混合物選擇性地通過半透膜，從而分離多成分混合物，實現(xiàn)物質(zhì)的選擇性分離。膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)存在著很多差異，選擇性膜可以實現(xiàn)在分子水平上分離具有不同分子微粒半徑的混合物，所需物質(zhì)的有效成分損失非常少，并且膜分離過程中，混合物之間不會發(fā)生化學(xué)變化，體系不會發(fā)生相的變化，不需要添加助濾劑等加快過濾進(jìn)程。

膜分離技術(shù)相比傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)主要存在以下幾大優(yōu)勢：（1）分離過程可以在常溫或相對較低溫度下進(jìn)行，不存在蒸發(fā)、物質(zhì)高溫變性、氧化等過程損失原料及萃取劑，一些情況下適用于熱敏性物質(zhì)及易氧化物質(zhì)等；（2）分離出的反應(yīng)物及萃取劑均保持原有的相態(tài)；（3）萃取過程只有物理變化，不存在化學(xué)變化，產(chǎn)品依然保持原有的化學(xué)性質(zhì)；（4）分子選擇性良好，可以分離分子微粒半徑大小不同的物質(zhì)；（5）工藝操作流程簡單，操作步驟少。膜分離技術(shù)由于物料利用率高，產(chǎn)率高，物料化學(xué)性質(zhì)不變，步驟少，操作簡單快捷等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于與化工生產(chǎn)有關(guān)的各大領(lǐng)域，推動著社會經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展。

3.分子蒸餾技術(shù)

分子蒸餾技術(shù)是一種特殊的分離液體與液體的新型分離技術(shù)，它不同于傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)要依靠沸點差分離的原理，相反，它實現(xiàn)物質(zhì)是靠不同物質(zhì)分子運(yùn)動時不同平均自由程也不同的這一物理特性。當(dāng)液體混合物在反應(yīng)器中被加熱到一定程度，輕分子、重分子會先后逸出液面，從液相進(jìn)入氣相，由于輕分子、重分子的平均分子自由程有差異，所以，不同物質(zhì)的分子進(jìn)入氣相后運(yùn)動的距離不同，如果在氣相部分的適合位置放置一塊冷凝板，則輕分子接觸時板時液化冷凝，從而被排出，而重分子運(yùn)動不到冷凝板的位置就液化排出，因此可以很好地分離輕分子和重分子。因此這種方法特別適合分離于沸點高、具有熱敏性及具有易氧化性的多組分物質(zhì)。

分子蒸餾技術(shù)作為新型分離技術(shù)之一與傳統(tǒng)蒸餾分離技術(shù)相比有很多不可超越的優(yōu)勢：（1）可以在常溫或相對較低溫度下進(jìn)行，不存在蒸發(fā)、物質(zhì)高溫變性、氧化等過程損失原料及萃取劑，一些情況下適用于沸點較高、熱敏性物質(zhì)及易氧化物質(zhì)等的分離；（2）區(qū)分輕分子、重分子的效率高，分離產(chǎn)物純度高；（3）分離過程中不存在化學(xué)變化，所需產(chǎn)品依然保持原有的化學(xué)性質(zhì)。