歡迎光臨中圖網(wǎng) 請 | 注冊
> >>
中藥制藥分離過程:工程原理與技術(shù)應(yīng)用

中藥制藥分離過程:工程原理與技術(shù)應(yīng)用

出版社：科學(xué)出版社出版時間：2023-03-01
開本： 其他 頁數(shù)： 616
中 圖 價:¥156.2(7.1折) 定價  ¥220.0 登錄后可看到會員價
加入購物車 收藏
運費6元，滿39元免運費
?新疆、西藏除外
本類五星書更多>

中藥制藥分離過程:工程原理與技術(shù)應(yīng)用 版權(quán)信息

中藥制藥分離過程:工程原理與技術(shù)應(yīng)用 內(nèi)容簡介

本書針對位列張伯禮院士所主持遴選“2020年度中醫(yī)藥工程技術(shù)難題”首位的“中藥制造缺乏制藥過程工程原理研究”難題，以中藥提取分離關(guān)鍵工序為主線，采用材料化學(xué)工程、計算機化學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)等多學(xué)科交叉研究理念，深入系統(tǒng)探索中藥制藥分離過程的工程原理，系國內(nèi)外首部同類專著，具有較高應(yīng)用、出版價值。本書特點：選材新穎、內(nèi)容豐富，突出中醫(yī)藥特色；兼顧學(xué)術(shù)性與應(yīng)用性，所收載科技成果處于****、國際優(yōu)選水平，可為優(yōu)選分離技術(shù)在中藥制藥領(lǐng)域的推廣提供示范。

中藥制藥分離過程:工程原理與技術(shù)應(yīng)用 目錄

目錄
前言
**章　中藥制藥分離過程工程概述　1
**節(jié)　中藥制藥分離過程及其分類概述/1
一、分離過程與中藥制藥分離過程的基本概念/1
二、基于分離體系分子行為原理的分離過程分類學(xué)說/2
三、場分離原理與速度差分離過程/4
四、相平衡分離原理及其分離過程/6
五、反應(yīng)分離原理及其分離過程/8
第二節(jié)　中藥制藥分離過程工程原理的構(gòu)成要素/10
一、工程原理概述與中藥制藥分離過程工程原理的科學(xué)內(nèi)涵/10
二、中藥制藥分離過程的目標/12
三、可供制藥分離過程利用的中藥物性/17
四、中藥制藥分離過程工程原理的構(gòu)成要素/22
五、中藥制藥分離過程工程原理研究面臨的關(guān)鍵問題/23
第三節(jié)　基于過程科學(xué)的中藥制藥關(guān)鍵工序解讀/24
一、中藥制藥分離過程的廣義與狹義概念/24
二、提取過程的本質(zhì)特征/24
三、精制過程的本質(zhì)特征/24
四、濃縮過程的本質(zhì)特征/25
五、干燥過程的本質(zhì)特征/26
六、滅菌過程的本質(zhì)特征/26
第四節(jié)　中藥制藥分離過程的化工原理解析/26
一、與中藥制藥分離過程相關(guān)的傳統(tǒng)化工“三傳一反”原理概述/26
二、混合與分離的熵變過程/31
三、分離所需的理論耗能量及其熱力學(xué)原理/36
四、傳統(tǒng)“三傳一反”化學(xué)工程理論對中藥制藥分離過程的剖析/39
第五節(jié)　中藥制藥工程學(xué)科及其工程原理研究發(fā)展態(tài)勢/46
一、中藥制藥過程中的時空多尺度結(jié)構(gòu)及效應(yīng)/46
二、大數(shù)據(jù)技術(shù)對中藥制藥過程及其工程原理研究模式的顛覆性改變/54
三、現(xiàn)代化工新視野對中藥制藥過程工程原理研究的啟示/56
第二章　面向中藥制藥過程的先進分離材料：作用、機理及其應(yīng)用　62
**節(jié)　材料學(xué)概述及其新進展/63
一、材料學(xué)的基本概念/63
二、材料分類/63
三、材料表征/69
四、材料科學(xué)的新進展/71
第二節(jié)　膜分離材料的分類、作用機理及其應(yīng)用/71
一、膜材料分類與常見中藥制藥用膜/72
二、面向不同作用機理的膜材料性能與微結(jié)構(gòu)/73
三、膜的化學(xué)損傷與物理損傷/79
四、膜材料的吸附作用與膜污染/79
五、與膜材料理化性質(zhì)相關(guān)的膜污染防治與膜清洗方法/81
六、面向中藥綠色制造的特種膜設(shè)計與制備探索/82
第三節(jié)　樹脂分離材料的分類、作用機理及其應(yīng)用/85
一、大孔吸附樹脂分類/85
二、大孔吸附樹脂的形態(tài)結(jié)構(gòu)、表征參數(shù)及國內(nèi)外產(chǎn)品標準狀況/86
三、基于樹脂材料學(xué)特征的常見中藥成分精制機理/87
四、大孔吸附樹脂的毒化與再生/91
五、高選擇性吸附樹脂的分離原理與應(yīng)用/93
第四節(jié)　面向重金屬去除需求的分離材料的分類、作用機理及其應(yīng)用/97
一、以13X 分子篩為主體的重金屬吸附劑/97
二、鍵合硅膠類復(fù)合材料/98
三、凝膠類材料/99
四、以殼聚糖為基質(zhì)的重金屬吸附材料/101
五、新型固體吸附劑 PEP 0/103
六、石墨烯基復(fù)合材料/103
七、納米纖維素/104
八、生物碳/105
九、農(nóng)林可再生資源材料/107
第五節(jié)　分子印跡聚合物的作用機理及其應(yīng)用/107
一、分子印跡技術(shù)及其識別原理概述/107
二、基于中藥成分母核化學(xué)結(jié)構(gòu)的分子印跡聚合物設(shè)計策略/108
三、常用聚合物功能單體/110
四、分子印跡聚合物的制備/113
第三章　中藥制藥分離過程優(yōu)化原理的考察指標、數(shù)學(xué)評估方法　121
**節(jié)　關(guān)于中藥制藥分離過程優(yōu)化原理的思考/121
一、中藥制藥分離過程優(yōu)化原理的科學(xué)本質(zhì)/121
二、中藥制藥分離過程優(yōu)化原理要素之一：配伍協(xié)同性/121
三、中藥制藥分離過程優(yōu)化原理要素之二：系統(tǒng)共存性/123
四、中藥制藥分離過程優(yōu)化原理要素之三：復(fù)雜相關(guān)性/124
五、中藥制藥分離過程優(yōu)化原理要素之四：多元有序性/127
六、中藥制藥分離過程優(yōu)化原理要素之五：動態(tài)平衡性/130
第二節(jié)　中藥制藥分離過程工藝優(yōu)化考察指標的選擇/131
一、基于化學(xué)范疇的工藝優(yōu)化考察指標的選擇/131
二、基于“生物學(xué)及生物學(xué)+化學(xué)”范疇的工藝優(yōu)化考察指標的選擇/133
三、基于現(xiàn)代生物醫(yī)藥信息理念的工藝優(yōu)化考察指標的選擇/138
第三節(jié)　中藥制藥分離過程工藝優(yōu)化設(shè)計方法的數(shù)學(xué)原理與應(yīng)用/139
一、正交試驗設(shè)計/139
二、均勻設(shè)計/140
三、多元統(tǒng)計分析/142
四、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)/143
五、響應(yīng)曲面法/144
六、基于指紋圖譜的相關(guān)評價分析法/150
第四節(jié)　提取工藝優(yōu)化設(shè)計多指標評價體系的權(quán)重系數(shù)研究/151
一、基于層次分析法的研究/152
二、基于化學(xué)計量學(xué)結(jié)合多指標綜合指數(shù)法的研究/152
三、基于熵權(quán)法的研究：基于信息熵理論的中藥提取工藝參數(shù)權(quán)重系數(shù)評價方法/153
第四章　中藥制藥分離工程的過程控制　161
**節(jié)　過程系統(tǒng)工程及其在中藥制藥分離過程中的應(yīng)用/161
一、過程系統(tǒng)工程概述/161
二、中藥制藥分離工藝流程的過程特征/162
三、中藥制藥分離過程升級換代對過程系統(tǒng)工程的需求/162
四、過程系統(tǒng)工程在中藥制藥分離過程中的應(yīng)用/165
第二節(jié)　質(zhì)量源于設(shè)計的基本原理與實施方略/166
一、質(zhì)量源于設(shè)計的原理與應(yīng)用/166
二、基于整體觀的中藥制劑質(zhì)量過程控制體系探討/169
三、基于質(zhì)量源于設(shè)計原理的制藥分離過程優(yōu)化/171
第三節(jié)　過程分析技術(shù)概述與過程分析工具/182
一、過程分析技術(shù)概述/182
二、過程分析技術(shù)工具/183
三、過程分析技術(shù)框架下的風(fēng)險等問題/185
第四節(jié)　過程分析技術(shù)中的主要質(zhì)量屬性研究模式/185
一、過程性能指數(shù)模式/185
二、近紅外光譜模式/188
三、知識圖譜模式/192
四、指紋圖譜及其制備過程藥效相關(guān)性模式/195
五、多維結(jié)構(gòu)過程動態(tài)模式/196
六、代謝組學(xué)方法模式/198
第五節(jié)　過程分析技術(shù)中的關(guān)鍵工藝參數(shù)辨識/200
一、灰色關(guān)聯(lián)分析法及其與層次分析法的比較/200
二、統(tǒng)計過程控制技術(shù)/202
三、3種辨識方法評估關(guān)鍵工藝參數(shù)比較/203
第五章　基于現(xiàn)代信息科學(xué)的中藥制藥分離過程原理研究　208
**節(jié)　現(xiàn)代信息技術(shù)與中藥制藥分離工程的相關(guān)性/208
一、現(xiàn)代信息技術(shù)是中藥制藥分離科學(xué)的重要標志/208
二、數(shù)據(jù)科學(xué)概述/210
三、計算機化學(xué)在中藥制藥分離工程領(lǐng)域應(yīng)用的基本模式與算法/211
四、計算機化學(xué)用于中藥提取、濃縮等工藝過程控制的研究/212
五、傳感器技術(shù)及其對中藥制藥分離工程實施智能控制的原理簡述/213
第二節(jié)　基于計算機化學(xué)的中藥制藥分離過程工程原理研究/214
一、中藥制藥分離過程動力學(xué)模型的構(gòu)建/214
二、中藥制藥分離工程原理的分子機制探索/215
第三節(jié)　中藥膜過程的數(shù)據(jù)科學(xué)研究/219
一、中藥膜過程的復(fù)雜系統(tǒng)特征及其對于數(shù)據(jù)科學(xué)的重大需求/219
二、數(shù)據(jù)科學(xué)引入中藥膜科技領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸/221
三、基于數(shù)據(jù)科學(xué)手段探索中藥膜過程及其機理的研究實踐/223
第四節(jié)　超臨界二氧化碳流體萃取過程的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬研究/225
一、鴉膽子油在超臨界二氧化碳流體中的溶解度及其人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬研究/225
二、超臨界二氧化碳流體萃取鴉膽子油的過程模擬研究/229
第六章　基于相平衡原理的中藥浸提過程工程原理與技術(shù)應(yīng)用　237
**節(jié)　基于固液(氣)平衡的浸提技術(shù)原理與應(yīng)用/237
一、煎煮法/237
二、浸漬法/241
三、滲漉法/241
四、回流提取法/243
五、減壓沸騰提取法/243
六、超高壓提取法/244
七、濕法超微粉碎提取/244
八、勻漿提取法/251
第二節(jié)　基于氣液、氣固相平衡的中藥超臨界流體萃取原理與技術(shù)應(yīng)用/255
一、超臨界二氧化碳流體萃取中藥藥效物質(zhì)的原理/255
二、超臨界二氧化碳流體萃取天然產(chǎn)物的傳質(zhì)模型/261
三、超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)的基本過程、設(shè)備、工藝流程與應(yīng)用/262
四、超臨界二氧化碳流體萃取工藝參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化/266
五、提高大分子、強極性中藥成分超臨界二氧化碳流體萃取效率的技術(shù)原理/268
第三節(jié)　揮發(fā)油提。杭夹g(shù)原理與藥效的相關(guān)性探索/269
一、水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油的動力學(xué)過程探索/270
二、水蒸氣蒸餾 膜過程耦合富集揮發(fā)油的原理/272
三、水蒸氣蒸餾 膜過程耦合富集中藥揮發(fā)油技術(shù)體系的構(gòu)建/274
四、揮發(fā)油提取原理、方法與生物活性的相關(guān)性/280
第四節(jié)　新型綠色溶劑———低共熔溶劑提取中藥原理與技術(shù)應(yīng)用/283
一、低共熔溶劑概述/284
二、低共熔溶劑的制備/284
三、低共熔溶劑的性質(zhì)/284
四、低共熔溶劑在中藥制藥分離領(lǐng)域的應(yīng)用/285
五、低共熔溶劑的安全性問題/285
第七章　中藥固液分離過程工程原理與技術(shù)應(yīng)用　290
**節(jié)　基于均一重力場的沉降分離過程工程原理與技術(shù)應(yīng)用/290
一、均一重力場分離原理/290
二、顆粒沉淀速度與粒徑的相關(guān)性/292
三、中藥制藥過程常用重力沉降設(shè)備/294
第二節(jié)　基于離心力場的沉降分離過程工程原理與技術(shù)應(yīng)用/295
一、離心力場分離原理/295
二、離心沉降過程的影響因素/297
三、離心分離的先決條件與常用離心方法/299
四、離心沉降設(shè)備及應(yīng)用/299
第三節(jié)　基于有障礙物的非均一場分離過程工程原理與技術(shù)應(yīng)用/303
一、基于非均一重力場的分離原理與技術(shù)/303
二、過濾機理、影響因素及過濾介質(zhì)阻力定量變化/304
三、過濾裝置及其連續(xù)操作的設(shè)計、節(jié)能壓榨過濾技術(shù)應(yīng)用/307
四、帶式壓濾機工作機理及其對高含水率中藥渣的壓濾脫水技術(shù)應(yīng)用/310
五、中藥固液分離特征與難點：顆粒特性與柔性雜質(zhì)/311
第四節(jié)　基于沉降過程強化的固液分離工程原理與技術(shù)應(yīng)用/312
一、沉淀分離強化技術(shù)的安全、有效原理/313
二、絮凝原理及絮凝沉降技術(shù)/313
三、基于改變?nèi)芤后w系穩(wěn)定性原理的沉淀生成技術(shù)應(yīng)用/316
第五節(jié)　沉降分離技術(shù)在中藥制藥分離工程中的應(yīng)用/320
一、醇沉工藝的基本原理、強化手段與應(yīng)用/320
二、中藥提取收率調(diào)控機理與應(yīng)用/322
三、口服液等液體制劑澄清技術(shù)應(yīng)用/323
四、離心技術(shù)在中藥制藥其他方面的技術(shù)應(yīng)用/323
第八章　中藥制藥精制過程工程原理與技術(shù)應(yīng)用　325
**節(jié)　中藥制藥精制過程概念及其作用/325
一、制藥分離技術(shù)的中藥精制過程概念/325
二、中藥制藥精制過程的共性原理與存在的問題/325
三、中藥精制技術(shù)導(dǎo)致的中藥制藥過程變化及其藥劑學(xué)應(yīng)用/326
第二節(jié)　基于均一重力場沉降過程工程原理的醇沉精制原理與技術(shù)應(yīng)用/328
一、醇沉物質(zhì)的微觀形態(tài)及其工藝學(xué)意義/328
二、關(guān)于中藥復(fù)方制劑醇沉工藝含醇量的調(diào)研/330
三、基于中藥醇沉技術(shù)原理的醇沉濃度概念辨析/331
四、ΔC的質(zhì)量源于設(shè)計原理認識論及其糾正/332
五、基于水力旋流、微分散技術(shù)
展開全部

中藥制藥分離過程:工程原理與技術(shù)應(yīng)用 節(jié)選

**章中藥制藥分離過程工程概述 根據(jù)《中國科協(xié)辦公廳關(guān)于征集2020重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題的通知》（科協(xié)辦函字〔2020〕18號），中華中醫(yī)藥學(xué)會在張伯禮院士主持下，開展了有關(guān)遴選工作，共征集建議18項，其中前沿科學(xué)問題10項，工程技術(shù)難題8項。經(jīng)專家推薦委員會審定，*終遴選前沿科學(xué)問題及工程技術(shù)難題各3項（《中醫(yī)雜志》2020年7月22日以“2020年度中醫(yī)藥重大科學(xué)問題及工程技術(shù)難題”為題發(fā)表，下簡稱難題）。其中與本書直接相關(guān)的，即名列“工程技術(shù)難題”**位的：“如何加強中藥制造高質(zhì)量發(fā)展的中藥制藥工程技術(shù)裝備創(chuàng)新關(guān)鍵工程技術(shù)”。 該難題的問題背景指出：中藥現(xiàn)代化的核心是療效和質(zhì)量標準現(xiàn)代化，而中藥制藥工藝又是影響中藥質(zhì)量*為關(guān)鍵的因素之一，要保證制藥工藝合理規(guī)范，*重要的因素是制藥裝備。中藥提取、分離、濃縮、干燥、滅菌等制劑技術(shù)及裝備水平是衡量中藥制造業(yè)現(xiàn)代化程度的標桿。目前，中藥制藥過程中普遍存在能耗高、效率低、成分損失多、活性成分轉(zhuǎn)移率低、所得中間體性狀不佳等一系列問題。開展中藥高效節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究不僅具有“資源節(jié)約、環(huán)境友好”特色，而且也關(guān)系到中藥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展是國務(wù)院《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2016—2030年）》中明確的優(yōu)先突破方向。 根據(jù)遴選上述難題中所涉及的專家意見，該“工程技術(shù)難題”所“面臨的關(guān)鍵難點與挑戰(zhàn)”有三，本書擬就位列首位的難題中所涉及的“中藥制造缺乏制藥過程工程原理”“符合中藥特點的高效節(jié)能制藥裝備研發(fā)”等進行分析，并試圖借助膜科學(xué)技術(shù)等材料化學(xué)工程先進研究成果給予破解。 **節(jié)中藥制藥分離過程及其分類概述 一、　分離過程與中藥制藥分離過程的基本概念 分離科學(xué)是以“分離、濃集和純化物質(zhì)”作為宗旨的一門學(xué)科［1］，它是人類剖析認識自然、充分利用自然、深層開發(fā)自然的重要手段。中藥由植物、動物和礦物等天然產(chǎn)物構(gòu)成，不可避免地需要經(jīng)歷中藥制藥過程“去偽存真，去粗取精”，因而分離是中藥制藥領(lǐng)域的共性關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)代分離科學(xué)的理論，可以通過圖11對中藥制藥分離過程進行概念性描述：待分離中藥原料以一股或數(shù)股物流進入分離裝置（提取罐、膜設(shè)備、樹脂柱、萃取釜等）。對分離裝置中的原料施加能量或分離劑（在利用化學(xué)能時使用），對混合物各組分所持有的性質(zhì)差產(chǎn)生作用，使分離得以進行，產(chǎn)生兩個以上的產(chǎn)品（目標產(chǎn)物及其伴隨產(chǎn)生的副產(chǎn)品或者廢棄物）。而由于中藥（含復(fù)方，下同）化學(xué)組成及其多靶點作用機制的復(fù)雜性，致使中藥制藥分離過程的目標產(chǎn)物成為選擇及優(yōu)化中藥制藥分離過程的重要決定因素，從而也成為中藥制藥過程工程原理的重要研究內(nèi)容，其關(guān)鍵問題是如何在中醫(yī)藥理論的指導(dǎo)下，引進現(xiàn)代化學(xué)工程理論及信息技術(shù)手段，構(gòu)筑“分離產(chǎn)品”為可體現(xiàn)中藥整體治療作用的“中藥藥效物質(zhì)”分離過程工程原理與技術(shù)體系。 中藥制藥分離過程是以中藥材為基本原料，以獲取中藥（單味、復(fù)方）藥效物質(zhì)為目標的分離過程。中藥制藥生產(chǎn)的每一階段都包括“藥效物質(zhì)與廢棄物”“固體與液體”“溶質(zhì)與溶劑”等一個或若干個混合物的分離操作，其目的是*大限度地保留有效物質(zhì)，去除無效和有害的物質(zhì)。中藥制藥生產(chǎn)過程的混合物包括天然藥物和生產(chǎn)過程中形成的混合物，其相態(tài)有氣相、液相和固相，形成均一的或非均一的物系。制藥分離過程就是將一混合物轉(zhuǎn)變組成相互不相同的兩種或幾種產(chǎn)物的操作。本書主要從廣義的角度討論中藥制藥分離過程工程原理問題。 二、基于分離體系分子行為原理的分離過程分類學(xué)說 為了從科學(xué)的角度對中藥制藥分離過程工程原理進行深入、系統(tǒng)地探索，需要對分離過程進行分類。如何對各種分離方法進行分類，并研究它們之間聯(lián)系的問題，屬于分類學(xué)范疇，它是自然科學(xué)的一個分支。其本質(zhì)過程是把表面上看起來似乎毫無聯(lián)系的一些方法進行歸類，找出其內(nèi)在聯(lián)系，而該過程本身又會反過來促進新分離方法的問世。目前科學(xué)界與工業(yè)界所用的分離方法甚多，科學(xué)家提出了各自不同的分離分類法，如史春［3］（Strain H H）采用分離對阻力類型的不同進行分類；卡格爾［4］（Karger B L）提出相平衡速率和顆粒大小3種不同類型分離分類方法；吉丁斯［5］（Giddings J C）提出的用場和流的類型不同來進行分類的“場流分類法”；羅恩［6］（Rony P R）則又有其自己的分類方法等。本書主要采用日本學(xué)者大矢晴彥提出的分離分類法。 日本分離科學(xué)界著名學(xué)者大矢晴彥教授采用現(xiàn)象學(xué)分類法，基于待分離體系中組分的群體分子所表現(xiàn)出來的物理或化學(xué)性質(zhì)的差異原理，將常見主要用于工業(yè)生產(chǎn)中的分離過程大致分為速度差分離、平衡分離、反應(yīng)分離三類［2］。 1.速度差分離過程：　輸入能量，強化特殊梯度場的方法利用重力梯度、壓力梯度、溫度梯度、濃度梯度、電位梯度等場中，各組分的移動速度差進行分離的方法稱為速度差分離操作。當原料是由固體和液體，或是由固體和氣體，或是由液體和氣體所構(gòu)成的非均相混合物時，就可以利用力學(xué)能量如重力或壓力來對它們進行分離。例如，在固液或固氣系統(tǒng)中，當固體粒子尺寸較大，處于重力場時短時間內(nèi)就可以沉下去或是浮上來而實現(xiàn)分離。然而當固體粒子較小，兩相密度差又較小時，粒子下沉或上浮的速度會很低，這時就要用到離心力場，甚至超高速離心力場或者過濾材料等來形成移動速度差，才能實現(xiàn)分離。進一步當粒子尺寸小到與分子的大小相當時，還要用到下面要講的驅(qū)動力來強化移動速度的差別，進行分離。把各種速度差分離操作，按所利用的能量及其與場的組合整理分類，列于表1-1中。 能夠產(chǎn)生速度差的場，又可以分為中間不存在任何介質(zhì)的均一空間和存在著某種介質(zhì)的非均一空間。非均一空間一般指多孔體，其孔徑大至毫米，小至分子尺寸，范圍很廣。由線性高分子和球狀粒子所構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在客觀上可視為連續(xù)的凝膠相，即屬于非均一空間。如果網(wǎng)孔被堵住，就變成了固體。這種非均一空間和一般認為應(yīng)該存在細孔的固體，在狹義上可當作多孔體。盡管這個界限并不清晰，但若能讓膠體通過的，就可以認為它是狹義的多孔體。 2.平衡分離過程：　輸入能量，使原混合物系形成新的相界面的方法常常使用不互溶的兩個相界面上的平衡關(guān)系，來對由氣體或者液體組成的均相混合物進行分離。通常所見的蒸餾過程，就是利用了下部燒瓶被加熱所產(chǎn)生的水蒸氣與上部冷凝器冷凝所形成的液相，這兩者之間的氣液平衡關(guān)系，使易揮發(fā)組分集于氣相，使難揮發(fā)組分集于液相，從而將液相均相混合物分離成塔頂?shù)酿s出組分與塔底的釜殘組分。像這種利用相間平衡關(guān)系進行分離的方法稱為平衡分離操作。表1-2所列是具有代表性的平衡分離操作。 3.反應(yīng)分離過程：輸入能量，促進反應(yīng)的方法 利用反應(yīng)進行分離操作的方法很多。例如，通過調(diào)整pH，把溶解于水中的重金屬變成氫氧化物的不溶性結(jié)晶而沉淀分離的方法；利用離子交換樹脂的交換平衡反應(yīng)的離子交換分離法；通過微生物進行生物反應(yīng)，將溶解于水中的有機物質(zhì)（BOD）分離除去的方法等，都可以看作是反應(yīng)分離操作。表1-3把反應(yīng)分離操作按反應(yīng)種類做了分類。大體可以分為利用反應(yīng)體的分離和不利用反應(yīng)體的分離。反應(yīng)體又可以分為再生型反應(yīng)體，一次性反應(yīng)體和生物體型反應(yīng)體。 在對再生型反應(yīng)體進行再生操作時，要用到再生劑。這時，再生劑在制造時所吸納的能量就有一部分轉(zhuǎn)移到了反應(yīng)體上，分離反應(yīng)時，就會利用到這部分能量。也有用加熱的方法來再生反應(yīng)體的，在這種場合，可以認為反應(yīng)體再生時所吸收的熱能變成了分離所需的能量。 不可逆反應(yīng)過程中所需要的能量，有來自一次性反應(yīng)體在制造時所吸收的能量，還有采用其他手段從外部向反應(yīng)場補充的能量。在生物學(xué)反應(yīng)中，是使用光能或者是原料中所含有機物的資質(zhì)來推進反應(yīng)的。不需要反應(yīng)體而進行反應(yīng)分離的例子是電化學(xué)反應(yīng)，使用電能作為反應(yīng)所需的能量。 三、場分離原理與速度差分離過程 在均一的或者是非均一的空間里，制造一個某種驅(qū)動力的作用場，使之可以在被分離的物體之間產(chǎn)生移動速度差，從而得到分離，這就是速度差分離過程［2］。 1.產(chǎn)生速度差的場分離原理由上述定義可知，速度差分離是在場（重力梯度、壓力梯度、溫度梯度、濃度梯度、電位梯度等場）作用下產(chǎn)生的。首先來分析一下施加于場的驅(qū)動力是怎樣作用于被分離物體的，以及這些物體在移動時所受阻力的情況。 假設(shè)直徑為、密度為、質(zhì)量的某球形顆粒，以相對于流體的速度在密度為，黏度為的流體中運動，該粒子的推動力F可為重力、壓力、電磁力、彈性力、分子間力等，其強度可用勢、梯度等定義。在力F、阻力Ff（粒子前進時為推開流體所遭遇的來自流體的阻力）的雙重作用下，其移動速度v可用運動方程式（1-1）來表示： （1-1） 一般情況下，阻力Ff的大小，與球形粒子的投影面積和相對于流體運動時的動能成正比，其比例常數(shù)Cf即為阻力系數(shù)，于是有： （1-2） 需要說明的是：上述可有效地作用于粒子的力F的種類，和粒子的質(zhì)量大小密切相關(guān)。 亦即，當粒子質(zhì)量m非常小，且處于原子、分子的尺度范圍，那么重力對它們的作用，即使從微觀看，也可忽略不計。另外，當粒子的質(zhì)量較大時，分子間力的作用就可不予考慮。若粒子的質(zhì)量非常大時，只考慮重力的影響就足夠了。這一點對于分析分離所需的能量十分重要。 式（1-2）中，阻力系數(shù)Cf是粒子雷諾數(shù)的函數(shù)。與分離相關(guān)的顆粒都比較小，Re數(shù)常常小于1，把Re<2的區(qū)域定義為斯托克斯區(qū)域，其阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系可以寫為 （1-3） 將式（1-3）代入式（1-2）中，求出斯托克斯區(qū)域粒子所受阻力： （1-4） 這就是眾所周知的斯托克斯阻力。必須指出的是，式（1-4）成立的前提是：流體被視為連續(xù)介質(zhì)。如果流體像氣體那樣，在微小尺度下不能被視為連續(xù)體，則必須考慮其不連續(xù)性。因為當粒子大小與氣體分子的平均自由行程相當，甚至更小時，粒子與流體之間就會產(chǎn)生滑動。粒子在運動時所受到的流體阻力就會減小，這時雖因粒子小到可稱為微粒，其雷諾數(shù)也很小，所受阻力當然應(yīng)適用于式（1-4）。但要用修正系數(shù)Cc來校正粒子在運動時所受到的流體阻力的減小。Cc被稱為斯利浦修正系數(shù)，或被稱為卡寧加姆修正系數(shù)。這種情況下，式（1-4）可改寫為以下形式： （1-5） 顯然Cc＞1。Cc可用一些經(jīng)驗公式來計算，例如： （1-6） 而氣體分子的平均自由行程為 （1-7） 式（1-7）中，σ為氣體分子的直徑；n為單位體積氣體的分子數(shù)。 當空氣作理想氣體處理時，其，壓力P＝nkT（k是玻耳茲曼常數(shù)，其值為1.380×10－23J／K）。于是式（17）改寫為 （1-8） 式（1-8）中，T為熱力學(xué)溫度（K），P為壓力（Pa）。液體中的卡寧加姆修正系數(shù)Cc＝1.0。 根據(jù)愛因斯坦的理論，以速度v運動的粒子，其粒徑dp與黏度為μf的液體介質(zhì)的分子尺寸處于同一檔級時，粒子所受到的阻力是： （1-9） 式（1-9）與斯托克斯區(qū)域粒子所受阻力的表達相同，這就是斯托克斯愛因斯坦公式。 以上是粒子在流體內(nèi)移動時受到的阻力分析，當粒子以速度v在固體內(nèi)移動時，會受到來自固體的阻力。這種情況與氣體、液體的情況相比要復(fù)雜得多。其原因在于：①固體存在的狀態(tài)是多種多樣的，有堅硬的金屬鋼材，有柔軟的高分子物質(zhì)橡膠，還有近乎液體的丙烯酰胺膠等。②固體可以加工成各種各樣的形狀。例如，金屬篩網(wǎng)，就兼有“固體”與“空間”共存。這種狀態(tài)下，粒子所受到的阻力可大致分為兩部分，即固體和粒子之間的相互作用，以及粒子在空間移動時受到的存在于空間的流體的作用。 2.場分離原理構(gòu)成場分離技術(shù)的要素與強化手段那么怎樣將粒子的移動速度更好地適用于分離過程中呢？也就是如何巧妙應(yīng)用場分離原理，將速度差分離模式構(gòu)成技術(shù)手段，確保分離操作得以高效進行呢？

商品評論(0條)
暫無評論……
書友推薦
本類暢銷
編輯推薦
返回頂部
中圖網(wǎng)
在線客服