新型分离技术综述

摘 要：分离技术不仅应用于多种工业领域中，还应用于人们的日常生活中，對环境保护、人体健康及能源的再生与利用等方面有着重要的作用。随着对分离技术应用的广泛，新型分离技术得到了重视与开发。本文从新型分离技术基础理论、分类、应用及展望等方面来介绍新型分离技术。

关键词：新型分离技术;基础理论;分类;应用;展望

随着科技发展与探索的需求，对产品的质量及物质纯度的要求提高了;目前的能源主要来自石油与煤炭，石油危机及由此引起的能源紧张，促使人们开始寻找新的能源，改变现有的能源结构已是发达国家的重要战略方案;随着分离过程的应用越来越广泛，在选择分离方法上应该考虑能量的消耗与利用率。分离过程在化工过程工业中扮演着重要的角色，分离技术可用于去除原料中的不纯物、回收和纯化初级产物、清除排放水或空气流中的杂质与毒物。

1 分离过程的基础理论

分离过程的热力学基础：速率控制分离过程为不可逆过程，通常发生在均相状态下并存在物流量。对于这种不可逆过程，可用耗散函数是不可逆热力学与平衡热力学的联结点。

分离过程的动力学基础：分离过程的基础是能导致混合物分离的各种动力学梯度，通常利用的梯度有压力梯度、浓度梯度以及电位梯度等。

分离因子：由于实际分离因子不仅与组分的平衡组成有关，而且还与传递速率、分离装置的类型及其流道结构等有关。为此，有必要定义一个在理想条件下能获得的分离因子，以反映被分离体系的固有特性。

分离过程的能耗分析：能量分析的方法有能量衡算、熵分析、分析等，人们在降低分离过程的能耗方面，已走过了很长的路，取得了举世瞩目的成果，但是还有更长的路要走，需要解决更多的问题，特别是在能源问题已成为世界性的迫切问题的今天，人们尤其需要通过能耗分析，提高用能效率。

2 新型分离技术及其应用

2.1 反渗透、纳滤、超滤与微滤

微滤截留粒径>0.1μm的悬浮固体、细菌;超滤截留粒径0.01～0.1μm或相对分子质量在2000～300000Mw的大分子有机物、蛋白质、多肽等;纳滤截留相对分子质量在150～1000Mw的小分子有机物、染料、重金属离子等;反渗透对无机盐NaCl的截留率>=99%。

2.2 透析、电渗析与膜电解

新型中空纤维膜及组件的开发研制成功，大大促进了透析技术的发展及应用，特别在用作人工肾方面的应用。在工业生产过程中主要用于酶和辅酶的脱盐、从啤酒中降低醇含量、制浆造纸及纺丝废液中碱回收、铜浸提取液中稀硫酸的回收等。双极性膜电渗析可将盐类物质水解生产相应的酸或碱，或从含酸或含碱废液中回收酸或碱。膜电解则主要用于氯碱工业，大规模生产离子膜级氢氧化钠。

2.3 新型萃取分离技术

萃取是用于分离液体混合物的一种传统技术，其方法是选择一种萃取剂，对混合物中待分离组分具有选择性溶解特性，而其余组分则不溶或少用而获得分离。对于传统萃取技术无法分离的混合体系，提出了超临界流体萃取、双水相萃取及凝胶萃取等分离技术。

当前双水相萃取技术主要应用于大分子生物质的分离，如蛋白质、核酸等，尤其是从发酵液中提取酶。对小分子生物质，如抗生素、氨基酸的双水相萃取分离的研究是近几年才开始的，并发现该技术对小分子生物质也可以得到较理想的分离效果。

2.4 液膜分离及促进传递

液膜可应用的领域极广，在气体吸收、溶剂萃取、离子交换等分离领域都有可能应用液膜技术。液膜技术可应用于废水处理、湿法冶金、石油化工、生物医药;可以从废水中脱除有毒的阳离子如铜、汞、铬、镍、铅、铵等离子，以及阴离子如磷酸跟、硝酸根、氰根、硫酸根、氧根等，可使废水净化并回收有用组分。

在促进传递中，载体的选择至关重要。对某一待分离组分如何选择载体，应遵循以下原则：载体的活性、载体在膜相中的溶解性和稳定性。

2.5 其他分离技术

泡沫分离技术很早就被用于矿物的浮选，还广泛应用于许多不溶性物质和可溶性物质的分离，如溶液中的金属阳离子、阴离子、蛋白质、燃料等的分离，浓缩。

分子识别与印迹分离，其中分子识别是描述两个分子之间特异性的非共价键作用和选择性的结合在一起的现象，典型的分子印迹技术就是在分子识别的基础上发展起来的，是以特定的分子为模板，制备对特定分子具有特殊识别功能和高选择性结合能力的印迹分子材料，用于同分异构体、旋光异构体的拆分、分离与纯化。

3 展望

分离技术广泛应用于人们的日常生活中，对环境保护、人体健康、能源的再生与利用及生物产品的分离等方面。众所周知，生物产品分离具有对象复杂、产品浓度低、产品易变性等特点，迫切需要更合适的分离技术，以提高产品质量，降低能耗，进而降低成本。特别是在今天环保和节能日益成为全世界最关注的焦点下，更使那些具有低能耗、无污染特色的新型分离技术得到充分的开发和应用。

参考文献：

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作者简介：杨静（1997-），女，研究方向：化学工程。