高效分离技术范文10篇

高效分离技术范文篇1

传统中药是我国的瑰宝,但对于绝大多数临床疗效肯定的中药,我们并不清楚是何种成分起的作用,这也是中药在国际上没有获得普遍认可和接受的原因。中药化学成分被公认为中药药效物质基础的来源,为了有效、合理地利用中药资源,对中药成分分离的研究工作就显得十分重要。随着现代科学技术的发展,新的分离技术更多地应用在中药成分分离的研究工作中。笔者现就近年来中药成分分离中所应用的技术作一综述。

1传统成分分离技术

传统的成分分离技术更多依赖于普通柱层析、重结晶等。

普通柱层析就是利用硅胶或氧化铝等常用的吸附材料作为固定相、利用不同比例的有机溶剂作为流动相对样品进行洗脱,最终达到成分分离的效果。这种方法操作简单,但对于成分比较复杂或结构相近的成分来说,常常得不到理想的分离效果。重结晶(Recrystallisation)是利用固体混合物中目标组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化有明显差异,在较高温度下溶解度大,降低温度时溶解度小,从而实现分离提纯,该法由于其局限性,也不能广泛应用在中药成分的分离过程中。涂氏等[1]采用硅胶层析法及重结晶分离纯化法从蒙古黄芪中分离出毛蕊异黄酮,在毛蕊异黄酮分离提纯过程中,利用不同溶剂对样品溶解度的不同,采用重结晶的方法,得到的晶体纯度较高,而且样品损失较少。李氏等[2]比较了柱层析与重结晶在精制水飞蓟宾上的优缺点,柱层析和重结晶两种方法均可达到获得水飞蓟宾纯品的目的,柱层析分离所用时间稍短,纯度比重结晶高,但需要大量溶剂,成本较高,且产率较低,而重结晶操作简单,所用仪器、溶剂价格低廉,容易控制反应,但反应周期长。

2减压层析分离技术

减压层析分离技术是一种简便、快速、高效的层析分离方法,其基本原理与普通柱层析相同。与其它层析分离方法相比,减压层析分离具有设备简单、操作方便、时间短等优点,可避免样品由于长时间的吸附而变质,适用于分离不太稳定的化合物。但该法在溶剂用量上比普通柱层析大,且不能直接观察色带来进行切割洗脱。吴氏等[3]对减压层析装置进行了改进,并首次应用到贯叶连翘中金丝桃素的提取中,实验结果与常压层析比较,在分离时间上缩短了一倍,产率提高了20多倍,而溶剂用量则减少了近一半。邓氏[4]通过自制的减压层析分离装置,对多种中药进行成分分离,取得了良好的分离效果,得到汉防己甲素、汉防己乙素、乌头碱、美沙乌头碱、白藜芦醇苷等。

3大孔树脂吸附分离技术

大孔树脂吸附分离技术是利用一类有机高聚物吸附剂,通过吸附性和分子筛原理,根据不同成分吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附树脂上经一定的溶剂洗脱而达到分离的目的。大孔树脂明显的优势在于其再生可以用溶剂来实现,通常采用80%左右的含水醇、酮或含有酸、碱的含水醇、酮进行洗涤,再生效果比较好。但大孔树脂在有机溶剂残留物的安全问题上存在着很多的争论,国家食品药品监督管理局通过对大孔树脂可能带来的有机溶剂残留物规定了检测内容,以达到控制其残留量的目的。钱氏等[5]首次采用大孔树脂富集提取灵芝三萜,并在实验中比较了AB-8、S-8、NKA-9、HP-20等4种树脂材料,实验发现,大孔树脂的极性决定其对灵芝三萜吸附能力的大小,而比表面积对吸附灵芝三萜的影响不大,结果表明,AB-8大孔树脂对灵芝三萜吸附速度快,吸附容量大,易解吸,适宜富集提取灵芝三萜。陈氏等[6]结合大孔树脂吸附和膜分离技术对赤芍总苷进行提取分离,结果表明,赤芍提取液经大孔树脂吸附精制后,所得到的总苷中芍药苷的相对含量可达60%以上,再经超滤方法精制后,可达85%以上。

4高效液相色谱分离技术

高效液相色谱分离技术是将流动相由高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,达到组分分离的目的。高效液相色谱分离技术具有分析速度快、效率高、灵敏度好、选择性强、成分之间分离效果好等优点,是今后中药成分分离研究的主要方向。但高效液相色谱分离技术存在处理样品的能力相对较低、仪器及溶剂成本比较高的缺点。邓氏等[7]运用高效液相色谱-质谱联用技术对半边旗二萜类活性成分进行了分离和富集,实验对复杂基体中化学结构上仅相差1个双键、相对分子量相差2的5F和4F进行了分析鉴定(5F具有抗肿瘤活性,4F则无),获得了满意的效果。陈氏等[8]利用高效液相色谱从日本产杉材中分离倍半萜类化合物,得到2个新化合物,分别为(-)-cuberbol和(+)-2,7(14),10-bisabolatrien-ol-4-one,纯度分别为98.7%和99.1%。

5高效逆流色谱分离技术

高效逆流色谱分离技术是应用动态液-液分配的原理,利用螺旋管的方向性与高速行星式运动相结合,使两相互不混溶的溶剂在螺旋管中实现高效接触、混合、分配和传递,从而将具有不同分配比的样品组分分离出来。与其他液相色谱分离技术相比,该技术不使用固相载体作为固定相,样品在互不相溶的两相中分配,克服了固相载体带来的样品吸附、损失、污染、峰形拖尾等缺点,并能重复进样,应用价值比较高。高效逆流色谱分离仪器价格低廉,性能可靠,分析成本低,易于操作,尽管与高效液相色谱分离相比有时柱效不太高,但可以避免其对样品的吸附及不可回收的弊端。

王氏等[9]采用高效逆流色谱法分离纯化丹参水溶性成分丹酚酸类物质,实验结果表明,一次分离可制备63.4mg丹酚酸B,其纯度为98.6%。该方法与高效液相色谱法相比较,溶剂系统既是固定相又是流动相,廉价易得,可以随时更换调整,不需要特殊的要求,样品制备量大,不存在色谱柱污染的问题,而且与常压和低压色谱相比,高效逆流色谱的分离能力较好,有的样品经一次分离就可以得到一个甚至多个纯度较高的单体,并且分离时间也较短,一般几个小时即可完成一次分离。孙氏等[10]总结了高效逆流色谱技术在中草药有效成分分离中的应用,提出利用高效逆流色谱技术,中草药粗提物的分离纯化以及制备可同步完成,通过选择合适的溶剂体系,其分离效果可与高效液相色谱法相当,但由于高效逆流色谱的柱效不高,其分离的组分不够多,这也是该法的主要缺点。

6超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术是利用超临界流体(如CO2、乙烯、乙炔、水等)在临界状态下,使其由气体变为液体,从液体或固体中萃取中药中的成分,当恢复到常压、常温时,超临界流体气化,使中药成分从“流体”中分开,达到萃取分离的目的。超临界流体萃取技术萃取能力强、提取效率高、生产周期短,极少损失易挥发组分或破坏生理活性物质,易于发现中药中新的活性成分,且无溶剂残留,产品质量高。

弥氏等[11]对超临界CO2萃取分离蛇床子中香豆素成分进行研究,实验表明,采用超临界提取得到的蛇床子提取物有效成分含量高,杂质少,萃取工艺本身集提取、分离和浓缩为一体,为后续的提纯创造了良好的条件,在实验中,再采用重结晶的方法能得到2个单体化合物(osthol,imperatorin),操作简单,晶体纯度高。金氏等[12]利用超临界CO2萃取技术研究花椒中的麻味成分,实验中以乙醇作为夹带剂进行试验,能够大幅度改变超临界流体的极性,增强其对极性成分的溶解能力,从而达到了萃取分离花椒中麻味成分的目的。

7膜分离技术

膜分离技术是利用中药成分间分子量的差异,以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如浓度差、电位差、压力差等)时,原料侧组分选择性地透过膜,以达到分离、提纯的目的。膜分离技术具有在分离时不受热、能耗低、无二次污染、分离效率高等特点,既可用于中药提取液的澄清,又可用于中药成分的精制、分离及提纯。

孔氏等[13]针对复方银黄口服液探讨了膜分离技术对复方中药有效成分的影响因素,结果表明,采用水煎煮的银黄水煎液,通过膜分离技术得到的口服液中,绿原酸和黄芩苷的转移率分别为96.82%和92.37%,有效成分较高的转移率表明处方中的有效成分大部分可以通过膜分离技术得到。

8分子蒸馏技术

分子蒸馏技术是利用物质挥发程度的不同,混合物各分子受热后会从液面逸出,并在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一个冷凝面,使轻分子不断逸出,而重分子达不到冷凝面,从而打破动态平衡而将混合物中的轻中分子分离。由于分子蒸馏是一种在高真空度(绝对压强0.133Pa)下进行分离操作的连续蒸馏过程,蒸馏过程中冷却真空系统的不断抽气,使整个蒸馏系统处于高真空度,从而使待分离混合物的沸点远远低于常压沸点,并且各组分在系统中受热停留的时间短,因此,分子蒸馏技术尤其适合于分离高沸点、粘度大、热敏性的中药成分。

胡氏等[14]采用分子蒸馏技术对广藿香油进行了分离纯化,实验中得到4个馏分,经气相色谱-质谱检测,馏分Ⅱ和Ⅲ中广藿香醇和广藿香酮2种有效成分的含量与广藿香原油相比提高了27%～47%,提示用分子蒸馏分离技术能有效地提高广藿香油中广藿香醇和广藿香酮的含量,为广藿香的产业化和新药开发奠定了基础。许氏等[15]在总结分子蒸馏技术在中草药有效成分分离中的应用中提出：由于分子蒸馏设备结构复杂,制造技术要求高,投资较大,因此,在一定程度上制约了其在医药产品中的应用。目前,用于中草药成分分离的大多是热敏性、沸点高、生产量不太大、价值高的药材,如结合超临界CO2萃取技术、分子蒸馏技术等来制备大蒜注射液。

9毛细管电泳分离技术

毛细管电泳分离技术是以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分分离淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。它兼有高压电泳的高速、高分辨率及高效液相色谱的高效率等优点,与高效液相色谱分离技术相比,在分离中药成分时具有毛细管柱不易被污染,样品前处理简单,柱效高、分离成本低、分离模型多等优点。但同时由于毛细管柱制备较困难、寿命较短等缺点,影响了其广泛的应用。李氏等[16]建立了毛细管电泳法分离测定板蓝根中的4种活性有机酸成分,提示了从含量和药理作用的角度考虑,靛蓝和靛玉红不宜作为清热解毒的板蓝根制剂的质量控制指标,通过建立板蓝根中4种有机酸的分离测定方法,为板蓝根制剂的质量控制提供了参考。

10结语

虽然近年来我国在中药现代化中已取得了较大的成果,但离走向国际还有相当长的距离。中药有效成分的分离与纯化是中药开发的关键,新技术能大大提高中药化学成分的收率与质量,节约大量的时间和能源,我们应加大新的分离纯化技术的应用。但从目前研究看,某些分离纯化技术尚存在一定的局限性,如分离纯化量的限制、分离纯化成本的限制等问题,特别是现在一些分离纯化技术尚处在实验室研究阶段。如何将这些新技术应用到生产中,还有许多问题需要解决,更需要研究单位和企业联手,解决生产中遇到的问题。我们相信,随着新技术在中药分离纯化领域中的进一步完善与应用,将会大大促进中药产业的发展,为我国的经济发展和人类健康作出更大的贡献。

【参考文献】

[1]涂继辉,贾凌云,孙启时.蒙古黄芪中毛蕊异黄酮的分离及含量测定[J].沈阳药科大学学报,2006,23(11)：710－712.

[2]李继平,刘丹华,周颖,等.水飞蓟宾精制方法的比较与改进[J].辽宁化工,2006,35(12)：712－713,721.

[3]吴迎春,杨海涛.减压液相色谱法提取贯叶连翘中的金丝桃素[J].喀什师范学院学报,2005,26(3)：59－60.

[4]邓巧虹.减压层析法在中草药有效成分分离中的应用[J].北京中医药大学学报,2003,26(3)：58－59.

[5]钱竹,徐鹏,章克昌,等.大孔树脂分离提取发酵液中灵芝三萜类物质[J].食品与生物技术学报,2006,25(6)：111－114,126.

[6]陈寅生,姚仲青.膜分离与大孔树脂吸附技术在赤芍总苷提取与分离中的应用[J].南京中医药大学学报,2006,22(6)：406,408.

[7]邓亦峰,兰柳波,梁念慈.液-质联用对半边旗二萜类活性成分富集方法的研究[J].分析测试学报,2004,23(3)：97－99.

[8]陈晓辉,张晖芬,毕开顺,等.制备反相高效液相色谱法用于从杉材中分离制备倍半萜类化合物[J].色谱,2005,23(1)：85－87.

[9]王凤美,陈军辉,李磊,等.高速逆流色谱法分离制备丹酚酸B[J].天然产物研究与开发,2006,18(1)：100－104.

[10]孙媛媛,唐玉海.高速逆流色谱技术在中草药有效成分分离中的应用[J].西北药学杂志,2003,18(6)：282－283.

[11]弥宏,曲莉莉,任玉林.超临界萃取蛇床子中香豆素类化合物的工艺优选及成分分离的研究[J].中国中药杂志,2005,30(14)：1080－1082.

[12]金敬宏,孙晓明,吴素玲,等.超临界二氧化碳萃取技术在花椒麻味成分分离中的应用研究[J].中国野生植物资源,2003,22(5)：12－14.

[13]孔焕宇,杨丽平,陈玉武,等.复方中药银黄口服液有效成分膜分离工艺及正交实验研究[J].中国实验方剂学杂志,2006,12(3)：1－3.

[14]胡海燕,彭劲甫,黄世亮,等.分子蒸馏技术用于广藿香油纯化工艺的研究[J].中国中药杂志,2004,29(4)：320－322,379.

高效分离技术范文篇2

关键词：色谱技术；食品安全；黄河湿地；检测；应用

色谱技术在现代仪器分析方法中占有重要的地位，因其具有特殊的高效、迅速的分离特性，已经成为物理、化学、生物分析不可缺少的重要工具。从色谱学的发展上看，自1903年以来，俄罗斯的植物学家茨维特成功分离叶绿素以来，经典的色谱方法由于分离缓慢，分离效率低、长时间没有引起广泛关注；直到20世纪50-60年代，由于以气相色谱（GC）为突破口，出现了气相色谱和质谱联用的仪器，使色谱进入了大发展时期；70年代进入高效液相色谱法（HPLC）为代表的现代色谱时期；80年代以HPLC的文献数量、应用范围已超过GC。近年来，由于高压输出泵的应用和分析检测技术的改进，使得高效液相色谱技术得到了迅猛的发展。如今，因为高灵敏度的检测器、高效率的色谱柱以及微型处理机的使用，使得该法成为了一种灵敏度高、分析速度快、应用范围广泛的分析方法。社会上出现有毒大米、加有添加剂的奶粉、地沟油、注水肉等损害人们身体的物质出现，如何让消费者买得放心、吃得安心成为人们关注的焦点。另外，湿地环境作为水生及陆生生态系统的过渡，兼有丰富的陆生和水生资源，所以，其和森林、海洋并称为全球三大生态系统。近年来，湿地被各种物质所污染，尤其有机污染物危害更大，所以，文章着重综述了色谱技术在食品进行安全检测中的应用，简要介绍了在黄河湿地污染物检测中的应用情况，以便更好的指导对各种环境污染物的防治，保证人们健康的生活。

1色谱技术的基本原理及特点

1.1色谱技术的原理。色谱法一般存在两相，固定不动的一相称为固定相；不断流过固定相的一相称为流动相。色谱法分离样品中不同物质的原理是利用各种物质在两相中的吸附能力、分配比及亲和能力等的不同而达到分离的目的。在外力作用下，含有样品的液体或气体流动相流过固定相后，固定相和流动相对样品中各组分的作用力强弱不同，使各组分被固定相保留时间的差异，使混合物中各组分得以分离。分离出的不同的组分，按照时间的差异逐个流经检测器，通过色谱仪器对信号进行处理，按流出物的浓度比例实现电讯号的输出，最后实现对不同组分的定性、定量分析。1.2色谱技术的特征。色谱技术几乎可以对所有的有机物进行分离，且具有好的分离效能、好的选择性、高灵敏度、应用范围广等特点，在食品安全检测，河水、湿地有机污染物分析得到广泛的应用。用此法不仅快速、方便、样品用量极少，且定量精密度高、技术相对较为成熟。

2色谱技术在食品安全检测中的应用

2.1食品中各种农药残留物的检测。果类、蔬菜中的有机氯、有机磷农药残留对人体带来的伤害、副作用及慢性中毒，使消费者对食品安全问题更为重视。所以，食物中含有的农药残留是否符合国家标准，就需各级检查部门进行及时、准确地检测。可以说世界上最为先进的测试公司-安捷伦科技有限公司对水果、蔬菜等农产品中的189种农药残留进行了检测[1]。许泓[2]等采用气质联用可以同时检测出107种农药残留。在所采用的色谱检测方法中，具有高灵敏度的液相色谱-串联质谱检测法是当前采用最广泛的方法之一。利用该法能对瓜果、蔬菜中残留的各类农药进行准确的鉴定与检测，是非常适用于痕量检测的。徐远金等[3]采用固相萃取-高效液相色谱-电喷雾串联质谱法对疏菜中痕量的有机磷类农药，如甲胺磷、敌百虫、马拉硫磷、对硫磷等7种污染物质的残留量同时进行了测定。结果显示：7种农药的含量与其色谱峰的峰面积在一定范围内线性相关。检出限为0.002~0.090μg/kg，相对标准偏差（RSD）为3.1%~5.2%。从研究结果可以看出，与固相萃取-高效液相色谱（SPE-HPLC）法相比，该方法不仅检出限低、回收效率高、快速方便，而且重现性好、灵敏性高，适于对蔬菜中7种有机磷农药残留量进行既准确又可靠的痕量测定。马又娥[4]等采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法（SPE-LC-MS/MS）同时对蔬菜、水果中21种农药残留量进行了痕量测定。结果表明，样品中最低检出限为0.005μg/kg~0.030μg/kg，样品的平均加标回收率为76.34%-119.33%。研究结果表明，与分光光度法、比色法等相比较，该方法具有选择性好、灵敏度高、准确性高等优点。结果完全符合欧盟标准的要求，为茶叶出口提供了质量保证。SHENJin-can等[5]利用液相色谱-串联质谱法同时对小米和大米中的6种环己烯酮类除草剂如烯草酮、吡喃草酮、禾草灭、苯草酮、稀禾定和唆草酮等的残留量进行了测定。这些物质属于脂肪类除草剂，是细胞有丝分裂抑制剂。该方法作为一种新型的现代仪器分析手段，由于其具有分析检测范围宽、时间短等优点，因此在食品分析检测领域得到了广泛的应用。它能分析检测环己烯酮类的痕量残留物，对控制进出口产品质量提供有力的保障。李海飞[6]等利用高效液相色谱柱后衍生荧光检测了梨、苹果、桃、葡萄、香蕉和芒果等水果类样品中7种氨基甲酸酯类农药如涕灭威飒、涕灭威亚飒、灭多威、三羟基克百威、涕灭威、克百威和甲蔡威的残留量进行了测定。结果显示：7种农药的3种不同浓度平均加标回收率为72.5%~116.2%，检出限为0.0037~0.0074μg/kg。该方法不仅快速、方便，而且定量结果准确。2.2食品中添加剂的检测。在食品中适当的加入一些添加剂是可以的，但若用量超过一定限度将会危害人类的健康。一般的食品添加剂有：甜味剂、防腐剂、人工色素、糖精、山梨酸钾、安赛蜜、苯甲酸钠防腐剂和环己基氨基磺酸钠等。经过处理后，利用色谱技术进行有效、迅速、准确地检测。食品添加剂带来了食物的多样性，但过度的使用会危害人体的健康。因此，食品企业应该合理、恰当的使用食品添加剂，避免加入对人体有害的添加剂，保证人们吃的安心。ZHANGJian-li等[7]采用高效液相色谱-质谱法（LC/MS）定性检测了保健品中的伐地那非。实验中用LC/MS法同时测定了13份样品。结果与伐地那非在同样条件下的标准色谱完全一致。从而证明样品中含有伐地那非。该方法测定的前处理简单、专一性强、准确性及可靠性高，适合于保健品中非法添加的伐地那非的定性检测。姚浔平等[8]采用高效液相色谱法测定了咖啡因、糖精钠、苯甲酸、安塞蜜等10种食品添加剂。结果表明：10种添加剂的检出限为0.004~0.010μg/kg。回收率为90.0%~105%，相对标准偏差小于5.0%，适用于对这10种添加剂的含量进行检测。从研究结果可以看出，与GC法相比，该方法不仅灵敏、准确，而且提高了检测效率，降低了检测成本。2.2.1食品中防腐剂的检测。为了防止食品腐烂，往往向其中添加一定量的防腐剂。常用的防腐剂有山梨酸及其钠盐、苯甲酸及其钠盐等，但是防腐剂若在人体内长期富集，到一定程度后会对人体各个器官产生严重的损害，故测定食品中防腐剂的含量尤为重要。王静等[9]用高效液相色谱法对食品中苯甲酸、山梨酸、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸异丙酯和对羟基苯甲酸丁酯进行了同时测定。7种防腐剂可以进行分离，加标回收率为93.3%~100.5%，检出限为0.025~0.500μg/kg。研究结果表明：与GC、薄层色谱（TLC）法相比较，此法准确度高、样品处理简单。刘二东等[10]研究利用HPLC测定含乳饮料中苯甲酸的含量。结果表明该方法样品处理过程简单，分析方法灵敏度高，且分离效果好，既适用于纯牛奶的测定，也适用于碳酸饮料中防腐剂苯甲酸、山梨酸含量的测定，具有广泛的应用前景。苏爱梅等[11]对火腿肠样品用沉淀法进行预处理，首先加沉淀剂将其沉淀，过滤后用反向高效液相色谱（RP-HPLC）法测定了样品中两种防腐剂山梨酸和苯甲酸的含量。最低检出限为0.024μg/kg，平均回收率为100.4%，RSD为0.68%。从研究结果可以看出，该方法具有分离效率高、色谱相选择范围宽、灵敏度高、样品前处理简单等优点，而且测定结果准确可靠，便于推广。2.2.2食品中甜味剂的检测。为了赋予食品甜味，往往向食品中添加能改善其口味的甜味剂。但是过量食用仍然会危害人们的身体健康，所以人们一定要合理适度使用食品甜味剂。丁芳林[12]等采用液相色谱-气相色谱联用法，测定了果冻等食品中的添加剂如甜蜜素、糖精钠和安赛蜜等的含量。结果显示：加标回收率为93.19%~100.90%，相对标准偏差为1.05%~2.04%。此方法有很高的选择性，且能准确定性及定量，分析速度很快，同时也适合于饮料等其它食品中的各种物质的定性、定量的检测。王敏[13]等先在酸性条件下使用次氯酸钠将甜蜜素转化为氯基环己烷，再利用高效液相色谱法进行了分析。测定样品的最低检出限可达0.020μg/kg，对于干扰较少的液体样品，最低检出限为0.5mg/L，加标回收率为70%~110%。该方法不仅分离效果好，而且可以有效减少一些样品中复杂基质对测定过程的干扰。费贤明[14]等利用高效液相色谱-荧光法测定了食品中的糖精钠，其检出限为0.005~0.020μg/kg，将其与高效液相色谱-紫外检测法相比较，此方法有更好的重现性，更高的准确度，因为荧光法的选择性响应，对色谱柱的性能要求较低，所以可快速分析复杂样品，是检测糖精钠最好的方法之一。

3黄河湿地检测中的应用

黄河水质污染主要为耗氧有机物。主要污染指标为氨氮、酚类物质、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类。徐媛原[15]等通过直接向样品溶液喷入钛酸四丁酯，将其水解后产生含水二氧化钛（TiO2•nH2O）的物质，以此作为吸附剂，建立了原位分散微固相萃取样品前处理新方法，并联用高效液相色谱法测定了环境水样中的双酚A、三氯生、辛基酚和壬基酚等4种酚类内分泌污染物。实验优化了TBOT用量，萃取时间，离子强度和洗脱液类型等萃取条件。在最佳条件下，4种待测物的检出限为0.18～2.16μg/L，检出限为0.60～7.21μg/L，富集倍数为14.7～169.4。方法具有良好的线性和精密度，已应用于实际湖水试样中4种目标物的检测，加标回收率在95.0%～112.5%之间，RSD在0.4%～7.1%之间。

4色谱技术的发展前景与展望

高效分离技术范文篇3

（1）技术优势。旋流分离技术作为一种高效节能的分离技术，在油水分离中可用于油污水去油和含水油脱水。旋流器是旋流分离中的重要设备，旋流器分离效率与普通的分离技术相比，停留时间短、体积小、效率高，它能够将水中的浮油、分散油有效地处理掉，减轻对环境产生的污染。在我国的过滤与分离技术应用中，已有9%的油田采出水用水力旋流器进行处理。旋流器拥有以下几个优势：

①设备构造简单、所需购置成本不高、能耗相对较低，而且在进行分离时不需要任何帮助分离的介质；

②由于旋流器的体积较小，所以设备在安装方面难度系数小，一旦调试好，就能持续、稳定地工作；

③分离效率高、适应力强，受外界影响较小，工作的温度及压力只受旋流器结构材料的影响。尽管如此，旋流分离技术也存在一定的缺陷：首先，在液体流动时，会产生剪切作用，如果设计的参数有误，容易导致含油污水中的油滴被打碎乳化的情况出现，进而使分离达不到预期的效果；其次，由于物料的性质存在差异，所以在旋流器的结构大小和操作条件等方面，不同的油田需求也不相同，这就造成了旋流器大多不能通用；最后，在乳化油的处理上，旋流分离技术仍有待提高。

（2）国内应用研究现状。经国内外专家多年的努力，在旋流分离数值模拟分析、旋流管外特性研究等方面，旋流分离技术取得了重大进展，对这项技术的研究也正趋于规范和完善，目前正准备将初步的研究成果转向产品化。从总体上来说，我国在含油污水的处理问题上，其技术相对较为落后、发展条件不足、人员管理较为松散、组织管理水平低。基于上述情况，对静态液—液旋流分离技术的研究还需要深入探讨。

（3）未来研究发展趋势。要想使液—液旋流分离技术得到更好的应用，不仅需要改进它的一些特性，如设备特性、介质特性及操作特性，而且需要对系统进行全盘设计，以提高系统的工作效率。其中，液—液旋流技术研究的主要方向是开发新设备，以低阻高效为设备的开发标准。此外，新型旋流管的研发也十分重要。经过多年的研究与创新，旋流管在结构上有较大改进，其参数也得到优化。除了了解该项技术的基本特性外，未来研究的一个重要领域是动态液—液旋流分离技术。根据国外研究的相关数据表明，动态水力旋流器的除油效果相比静态水力旋流器除油效果更佳，尤其是对于那些细微的油滴。此外，应用这项分离技术耗能相对较小。

2膜分离技术处理采油污水

膜分离技术是超精细过滤器技术中常见的一种采油污水处理技术。膜分离技术能够有效地处理采油污水，它主要是利用膜的选择透过性来开展工作的。如果油粒子的粒径为微米量级，用机械方法进行前处理。现阶段，膜分离技术的产生使得传统的分离技术被淘汰。根据ACHEMA展览会的记录可以发现，目前发展速度最快的过滤与分离技术即为膜分离。膜分离技术的发展主要表现在以下两个方面：首先，国外利用自身先进的科技条件，开发出多种膜制造技术，金属材倒膜、空心纤维膜和液膜等结构都是其重要的研究成果。其次，在膜分离技术的发展方面，已对有机聚合材料进行了开发，像聚乙烯、聚丙烯、聚矾等。膜分离技术的发展除了表现在以上两个方面，还有一种复合膜。这种复合膜是将有机聚合材料与膜制造技术相结合的。

2.1超滤膜的应用现状

根据相关文献记载，超滤膜法处理乳化油废水在国外已有几十年的历史。在20世纪80年代，西德已有超过250个超滤膜设备投入使用。相关资料显示，每套设备处理含油乳状液的能力为l~20m3/d。这个时期，膜组件分为卷式、板框式和管式三种。到80年代末90年代初，膜生产单位的分离技术取得了进步，能提供系列膜设备。现今，上海宝钢通过使用AbCor公司的管状膜大型超滤设备，将乳化油废水进行处理，效果明显。张玉忠等人曾经做了一个实验，这个实验的主要内容为：把自行研制的MTB—I型耐温中空纤维膜与MTB—V型加拿大的中空纤维膜的处理效果进行对比。根据实验的结果，可直接得出一个结论：对于未经处理的含油率高的污水，效果欠佳，与国外差距较大；对经过预处理的含油量低的污水进行处理，效果明显。

2.2膜器的研究进展

由于依靠改变流动状态或设置流道障碍的传统静态十字流膜滤技术已经不适应时代的发展，目前，技术人员已经转移了工作重点，重点开展新型膜器的研究，主要是对其进行利用膜运动施加离心力和外加场力两种方式的研究。膜生物反应器污水处理技术就是新型膜器研究下的产物，它使得污水生物处理工程中的生物反应器与膜分离技术中的超滤组件结合在一起，这不仅提高了工作效率，还能降低能耗。由此可见，它的发展前景还是相对较好的。在油田污水中，受技术条件的限制，一些问题的处理不够彻底，所以研制一种多强化方式的膜滤设备是十分有必要的；同时，需要建立对应的过滤理论模型，并研究其分离机理。随着科技的进步，膜分离技术在油田采出水处理中的应用力度不断增加。其特点主要体现为精度高、易自控化。受我国过滤技术水平的影响，以及经济条件的限制，其在大型工业化规模中投入使用的条件不够成熟。笔者认为，膜分离法的核心技术问题体现在高效高渗透性膜和提高处理量两方面，但实践起来相对困难。综上所述，对膜器的研究提出了更高的要求。

3过滤分离技术的展望

纵观我国过滤分离技术研究的成果，主要集中在过滤器和过滤装置方面，其最终目的都是为了使流体系统得到净化。在一些发达国家，已经深入对这种技术进行了探讨，并且耗费了许多时间及精力。在过滤分离技术领域，我国没有取得突破性成就，甚至没有一套完整的过滤分离技术的科研生产体系。值得提出的是，我国的过滤材料没有在研制计划内。另外，在过滤分离技术方面，还存在一些技术标准、测试设备和质量控制等不完善的情况。在未来对过滤分离技术进行研究时，应重点放在过滤材料及过滤器方面。

（1）过滤材料。过滤是处理含油污水的最后一个环节，也是最为关键的一个环节，它决定着水质能否达标。过滤能否发挥应有的作用，主要由过滤材料的性能决定。所以，在过滤分离技术发展应用中，要把滤材研究作为一项重大任务进行。在发达的工业国家，十分重视过滤材料的供应，鼓励建设更多的滤材生产厂家，用来生产各种滤材。

高效分离技术范文篇4

关键词：磁性微球；天然药物化学；化学研究；活性筛选；药物制剂

磁性微球是指利用物理或化学方法将具磁性粒子与有机材料或无机材料复合形成的一种新型具磁性载体[1]。根据原料形成时的方式不同，磁性微球可分为3类：核壳型（又可细分为磁性核型和磁性壳型）、混合型和多层型[2]。由于其具有生物相容性好、磁响应性强、表面易功能化以及比表面积大等多种优点，因此，在生物医药与化工分离等领域，磁性微球具有较好的应用前景[3]。随着现阶段对磁性微球的深入研究，其在医药工业领域的应用范围与深度也在不断得到提升。本文综述了磁性微球在天然药物化学中的应用，并详细阐述了磁性微球在提取分离、活性筛选、化学分析和药物制剂等方面的应用与发展。

1磁性微球在提取分离过程中的应用

磁性分离技术是指以超顺磁性颗粒作为吸附剂，借助外加磁场在复杂混合物溶液中高效分离的技术[4]。其突出的特点是将复杂混合物高效而快速地进行分离，并且不会残留有机溶剂。随着学科之间的交叉越来越深入，其在天然药物化学成分提取分离中的应用也日益广泛。丹参为天然药物中常用的活血调经中药，其主要的活性成分为丹参酮，具有抗菌、抗炎、抗肿瘤和抗氧化等多种药理作用，此外，丹参酮对神经系统和心血管系统具有较强的药理活性。徐秋生等通过分散聚合法制备磁性PHEMA微球，并确定该种磁性微球的最佳制备条件，然后对分离时间与提取效率进行分析，结果表明：磁性微球提取纯化法对3种丹参酮的提取率从5h的0.179%、0.093%和0.452%分别上升到0.5h的0.279%、0.176%和0.575%，分离时间缩短，提取效率显著提高，显示出磁性微球在中药有效成分研究过程中具有较好的应用前景[5]。李玉慧利用改良微乳液聚合法制备表面含羧基的磁性微球，将该种磁性微球作为载体分散于药物提取液，利用高效液相色谱检识，对黄连和茶叶中的生物碱类成分进行提取，结果表明，磁性微球对小檗碱的饱和吸附量可高达121.4mg·g-1，合成的磁性粒子稳定性强，可重复利用并能够保持萃取效率稳定[6]。此外，王娟强利用磁固相萃取的样品前处理技术对黄酮类物质和聚合物添加剂进行分离，实现对天然植物薇甘菊的成分提取分离研究[7]。

2磁性微球在活性筛选过程中的应用

中药有效成分的传统研究模式通常按照先采用化学手段进行提取分离，再通过仪器进行结构分析，最终对分离所得的化合物进行药理活性实验从而确定有效成分。然而，这种传统模式需经过繁杂的分离纯化过程才能得到单一的有效物质，所以，建立一种简便高效的研究方法成为解决上述问题的关键。细胞膜磁性微球“垂钓”技术是一种将细胞膜亲和技术与磁性微球技术联用的研究方法，该方法结合质谱分析可实现对天然药物或中药等复杂成分的快速分析，从而高效地发现其中潜在的有效成分[8]。余亚明等利用细胞膜磁性微球对黄精中的化合物进行活性筛选，同时，将该方法与传统方法进行比较，研究发现，细胞膜磁性微球用于活性筛选研究，其目标性强、分离周期短、分离过程简易，同时，其在实验过程中试剂用量和废液量产生少、经济环保，显示磁性微球对天然药物的活性筛选具有重要意义[9]。同时，特定的酶或蛋白质可吸附于磁性微球形成载体并将其用于混合物复杂体系的活性成分筛选[10]。郭嘉亮等以氨基磁性微球作为载体，制备一种新型的乙酰胆碱酯酶微反应器，然后，应用该反应器对天然药物千层塔的不同的提取部位进行酶抑制剂活性筛选，并对酶动力学和稳定性进行考察，研究发现了以石杉碱甲为代表的一系列乙酰胆碱酯酶抑制剂[11]。马瑞等利用酯酶连接的磁性微球从桑叶提取物中筛选具有降血糖作用的化合物，实验发现，中药桑叶中含有一种名为黄芪素的活性成分，同时，黄芪素是一种新型的高效脂肪酶抑制剂[12]。赵玉梅等将神经氨酸酶固定于磁性微球的表面上，对植物次生代谢产物进行广泛筛选，从中发现木犀草素7-O-β-D-葡萄糖苷、木犀草素、3,5-二-O-咖啡酰奎尼酸和3,4-二-O-咖啡酰奎尼酸等具有神经氨酸酶抑制活性[13]。

3磁性微球在化学分析过程中的应用

天然药物所含成分结构复杂且种类繁多，对其化学成分的准确分析是药物研究的核心内容之一。随着磁性微球的研究日益深入，其在化学分析领域的应用也越发重要。流式微球技术（Cytometricbeadarray,CBA）是一种以不同荧光强度的微球作为载体分析样品中待测成分的技术，由于这种技术具有特异性强、操作简便、成本低等优点，使其被广泛用于医药研发、农药检测和食品安全领域[14]。肖昌彬等分别以聚苯乙烯微球和磁性微球为载体，利用流式微球技术检测麦芽中的曲霉素A，然后对比两种不同载体的检测结果，研究发现，在分离和洗脱过程中，聚苯乙烯微球存在离心时间长、清洗次数多、易被破坏等缺点，这使得分析效率下降。而磁性微球，因其可以在外加磁场下移动，使其易于聚集、清洗和分流，因此，采用磁性微球作为载体的流式微球技术更加适用于样品的化学分析[15]。此外，磁性微球还可用于化学药物的含量检测。张博等通过水热法与溶胶-凝胶法合成出新型功能化磁性微球，并确定其最佳制备工艺。利用该新型磁性微球建立磁固相萃取-高效液相色谱方法，用以检测左氧氟沙星含量。实验发现，血清中左氧氟沙星浓度在0.5~100μg·mL-1范围内线性关系良好，线性方程为y=0.7896x-0.4121，R2=0.9995，该方法可有效降低血清样品中基质的干扰[16]。刘帆通过葫芦脲对磁性微球进行修饰并结合紫外光谱检测，实现对血浆中的盐酸可卡因的含量分析[17]。季奋等借助磁性固相萃取并联用高效液相色谱检测，准确测定了中药汤剂中马兜铃酸的含量[18]。因此，磁性微球在天然药物化学分析中具有很好的应用前景。

4磁性微球在药物制剂过程的应用

丸散膏丹是经典的临床用药剂型，虽被广泛应用，但其存在靶向性差、成分不明确、用药剂量大等缺点。随着现代医药技术的发展，新型药物制剂已被研制并投放于临床用药[19]。磁性微球作为药物制剂载体，具有控释缓释、靶向给药、提高生物利用度等优点，现已被广泛应用于生物医药领域[20]。磁性靶向给药系统是一种利用磁性颗粒作为药物载体，将其富集于病灶部位，从而实现靶向治疗疾病的一种方法。这种药物制剂可有效解决传统剂型存在的生物分布差、靶向性弱和毒性大等问题[21]。韩斌采用化学沉淀法制备磁性灵芝孢子微球，并以其作为载体装载抗癌药物5-氟尿嘧啶，通过改变外加磁场，使该药物聚集在病灶部位，实验表明，磁性微球组在外加磁场诱导下5-氟尿嘧啶可富集于病灶部位，使得其在血液、心脏和肾脏组织中含量显著低于空白组，实现了药物的靶向给药[22]。因此，采用磁性微球作为新型药物制剂载体，可以提高药物的靶向性。部分药物在进入人体后会被特定的酶分解，导致药物无法在病灶部位富集，从而使得药物的生物利用度降低。以磁性微球作为载体装载药物可以控制药物释放的速度，进而控制酶对药物的降解量，减少药物损耗，提高生物利用度，从而减少给药次数[23]。陆婷婷采用一步法制备磁性微球并测定其释药速度，研究发现，体外释药的过程可分为3个阶段，第一阶段的释药量为37%，第二阶段为48%，第三阶段药物释药曲线逐渐平稳，证实磁性微球具有良好的缓释控释性能，可用于改良药物剂型[24]。高园等通过单针电喷技术制备聚已内酯磁性微球，并测定药物的释放速度，结果发现，在外部交变磁场刺激下，聚已内酯磁性微球的释药速度高于无磁场诱导时的速度[25]。通过研究发现，以磁性微球作为载体，可以研发具有不同功能的新型药物制剂。

5结语

高效分离技术范文篇5

一、污水处理背景

我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。

据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。

以西安市为例，2000年西安市建成区面积已达187k，人口326万。根据《西安市排水规划（1995年至2010年）》，西安市中心市区分为六个污水收集系统，现状污水排放总量约80万/d，污水处理率约34%.

西安市现状排水服务面积约152.2k，排水管道除老城区及东北郊部分为合流管外，其余以分流制为主。排水管网总长约835.4km.其中污水管道490km（包括现状合流管），普及率67%，雨水管渠345.4km，普及率45%，管渠密度约5.5km/k.目前污水管网接纳城市污水量约80万/d，已建成城市污水处理厂两座，总处理能力27万/d，污水处理率34%，其中北石桥污水处理厂15万/d，邓家村污水处理厂12万/d.

同时，西安市是一个水资源缺乏的城市，全市人均占有地表水资源量不足350，仅为全国和世界人均占有量的1/6和1/20，大大低于国际公认的维持一个地区社会经济环境所需1000的临界值，随着今后城市现代化进程的加快，水资源短缺将会影响城市供水。而污水是一种稳定可靠的、可再生利用的水资源，是解决城市缺水的一条重要途径，污水经深度处理后可回用于工矿企业、市政环卫、园林绿化以及城市河道景观等方面。

二、污水处理技术现状

现在的污水处理一般都采用传统的污水处理工艺，采用絮凝沉淀、砂滤系统，设计投加氯化铁药剂于A2/O系统终沉池配水井中，强化生物除磷，降低终沉池出水中磷的浓度。沉淀后出水经提升泵站至砂滤池，采用气水反冲洗滤池，过滤后水至清水池，加压后进入回用水管网。如西安市邓家村污水处理厂，西安市北石桥污水净化中心，西安市纺织城污水处理厂，西安市店子村污水处理厂等基本上都采用了这种污水处理系统。

传统的污水处理系统中，采用沉淀池进行污水凝沉淀，它不能形成颗粒凝聚的良好的条件，不能生成团粒型絮凝体，使得固液分离效率很低。

三、污水处理新技术——造粒流化床污水处理技术

1、流化床基本概念

当一种流体以不同速度向上通过颗粒床层时，可能出现以下几种情况。固定床——当流体的速度较低时，流体只是穿过静止颗粒之间的空隙而流动，这种床层称为固定床，如下图a所示。初始或临界流化床——当流体的流速增大至一定程度时，颗粒开始松动，颗粒位置也在一定的区间内进行调整，床层略有膨胀，但颗粒仍不能自由运动，这时床层处于初始或临界流化状态，如下图b所示；流化床——如果流体的流速升高到全部颗粒刚好悬浮在向上流动的气体或液体中而能做随机的运动，此时颗粒与流体之间的摩擦力恰与其净重力相平衡。此后床层高度L将随流速提高而升高。这种床层称为流化床。如下图c\d所示；稀相输送床——若流速再升高达到某一极限值后，流化床上界面消失，颗粒分散为悬浮在气流中，并被气流带走，这种床层称为稀相输送床。如下图e所示。

不同流速时床层的变化（a）固定床（b）初始或临界流化床（c）散式流化床（d）聚式流化床（e）输送床

2、流化床的特点

流化床中的气固运动状态很像沸腾着的液体，并且在许多方面表现出类似于液体的性质。流化床具有象液体那样的流动性能，固体颗粒可从容器壁的小孔喷出。并象液体那样，从一容器流入另一容器；再如，比床层密度小的物体可很容易的推入床层，而一松开，它就弹起并浮在床层表面上；当容器倾斜时，床层的上表面保持水平，而且当两个床层连通时，它们的床面自行调整至同一水平面；床层中任意两截面间的压强变化大致等于这两截面间单位面积床层的重力。

3、造粒型流化床污水处理技术

自我造粒流化床是运用化学工学中准稳态操作原理和反应工程理论，结合混凝工程的实践经验提出的一种新型水处理技术。该技术的主要技术指标如下：

§初段化学混凝反应在水力混合器中完成，水力停留时间在1min以下；

§自我造粒反应在上向流机械搅拌装置内完成，机械搅拌强度（G值）在30s-1左右，水力停留时间为10-20min；

§固液分离在自我造粒流化床上部的固液分离区内完成，水力停留时间为5-10min；

§污泥在分离的同时自动完成浓缩过程，以无机悬浮颗粒为主的体系，分离污泥含水率可达80％～85％，有机成分和无机悬浮物共存体系，分离污泥含水率为90～95％；

§分离出水SS浓度通常小于5mg/L，分离区设置强化分离辅助装置后分离出水SS浓度通常小于1mg/L；

§适用范围：原水（污水、废水）SS浓度1，000-20，000mg/L，COD不大于1，000mg/L.

该技术在特殊设计的一体化装置得以实现。其主要特点是水力停留时间短，体积小，占地面积小，适用性广，使用灵活，处理效率高，可同时完成固液分离和污泥浓缩。

该技术可广泛用于高浊度给水处理、高悬浮物浓度废水处理与回用、水厂和城市污水厂污泥浓缩、建筑工地废水处理、灾害救助水处理等。

4、造粒型流化床污水处理技术的产业化前景

在积极实施《全国生态环境建设规划》的过程中，水资源的综合利用、水资源再生以及水污染治理是尤为重要的环节。因此水处理设备的市场容量会大幅度增加，市场竞争将是技术水平、适用性和价格的竞争。采用该技术的系列设备具有技术先进，体积小，成本低的特点，并可按照用户要求进行生产，在环保设备市场上将具有强竞争力。设备的主要用户将是中小工业企业的工业用水处理、废水处理、工业水循环再利用，城镇中小型给水处理、污水厂污泥处理等。

该项技术先后在郑州黄河花园口（高浊度水处理）、西安邓家村污水处理厂（消化污泥脱水）、陕西略阳钢铁厂（煤气洗涤废水和选矿废水处理）、深圳水务公司（沉淀池排泥水处理）进行了半生产性实验，在此基础上反复进行设备改进，申请了《高效固液分离器》发明专利，目前已顺利通过发明专利实审，技术得到国家专利局的认定和保护。该专利技术迄今已在西安西郊热电厂用于冲灰废水再生回用处理，在西安市北石桥污水净化中心用于活性污泥混合液的分离和污泥浓缩，在西安市区曲江水厂、山东枣庄市供水总公司、山东滨州市自来水公司用于生产废水的再生回用处理，取得了良好的实际应用效果。因此，该技术具有巨大的市场和产业化前景。

四、造粒流化床技术用于污水处理的研究现状

近年来自我造粒型流化床在水处理过程中得到开发应用，尤其是以污泥脱水和高浊度原水、高浓度废液的固液分离为目的的造粒流化床研究引起了国内外水处理界的关注。在国外已经有许多专家学者开始对该技术进行了深入的研究，也有了很多研究成果。然而在国内该技术起步较晚，尚需要继续完善！

对造粒流化床技术的研究主要有两个方面，一个是从实验或实践中研究，主要是针对造粒流化床技术应用于实践的研究。例如，王晓昌教授的《自我造粒型流化床中颗粒流态的试验测定》以及潘涌章的《造粒流化床技术在洗车废水回用处理中的实验研究》等；另一个是进行理论研究，主要是对流化床中颗粒絮凝机理的研究以及对流化床的中固液流动进行模拟计算等。例如，黄廷林教授的《结团体流化床的运动平衡》、以及王晓昌教授的《Kineticstudyoffluidizedpelletbedprocess.Developmentofamathematicalmodel》等。然而，总的来说，目前我国对该技术的研究主要还是停留在实验研究上。

五、造粒流化床技术用于污水处理的应用现状

由于造粒流化床技术具有能够高效进行固液分离，它广泛用于高浊度给水处理、高悬浮物浓度废水处理与回用、水厂和城市污水厂污泥浓缩、建筑工地废水处理、灾害救助水处理等。

运用造粒型高效固液分离技术处理高悬浮物浓度工业废水在以下几个方面优于传统处理工艺：

（1）处理效率高，效果好.高效固液分离装置主体设备的水力停留时间为9min左右，加上前面水泵和管道混合，总水力停留时间在10min以内，远比传统处理工艺所需的停留时间短.经这样短的处理时间，装置出水浊度已满足工业回用水质要求.且需要的无机混凝剂投量低于传统混凝沉淀工艺。

（2）分离污泥含水率低，无须专门浓缩处理.高效固液分离装置的分离污泥脱水性能非常好，在存泥区停留1h以上，污泥含水率就降到85%以下，无须专门浓缩即可进行最终污泥处理.

（3）操作灵活性强，能满足不同处理需要，高效固液分离装置不仅能进行废水连续处理，也能进行间歇处理，且抗冲击负荷能力强，在超过额定负荷50%的情况下也基本上能保证处理水质。

下面以造粒流化床技术在洗车废水回用处理中的应用为例介绍流化床在处理工业废水中的应用：

随着人们生活水平不断提高，汽车的数量也在不断上升，因此洗车业有着庞大的市场需求。现在，大小不同的洗车场遍布全国各地，但是多数的洗车场所都没有设置废水处理和回收设备，洗车水也只是经过简单的沉淀后就直接排入市政管道，不仅浪费了水资源，而且还对城市水环境造成了一定的污染。

高效分离技术范文篇6

选粉机由英国人Mumford和Moody与1885年发明。1889年德国Gebr.Pfeiffer公司首先在工业上应用。由于美国Sturtevant公司生产的这种选粉机应用最广，闻名于世，顾常称Sturtevant选粉机。按其分级原理，又称为离心式选粉机。至今离心式选粉机还在大量应用，而且基本结构及分级原理没有本质变化，故有人称它为第一代选粉机。虽然最初的离心式选粉机仍在大量使用，也有人对其局部进行了改进，但还是无法消除其存在的三个根本性缺点：

a)循环气流中粉尘多，致使选粉区内物料的实际浓度大，扩大了干扰沉降的影响；

b)选粉区内存在着较大的风速梯度，使分离粒径不均，粗颗粒会被其遭遇到的高速风带出；

c)效应问题，使细小颗粒随粗颗粒碰撞而降落。

60年代原西德的WEDAG公司开发了旋风式选粉机，它采用外部循环风机供风来取代离心式选粉机的内部供风，用小旋风筒取代离心式选粉机的大直径外筒来收集细粉提高了收尘效率，从而使得循环气流中含尘浓度大为降低，其基本克服了离心式选粉机的第一项根本性缺点，但无法消除第2、3项缺点，故其分离效率仍偏低。1970年北京水泥工业设计院在青岛水泥厂φ1.83×6.1m水泥磨上安装了国产首台旋风式选粉机样机，取得了良好的节能增产效果，并很快在全国推广了旋风式选粉机系列产品。旋风式选粉机也有人称它为第二代选粉机。

直到1979年日本的小野田公司开发了O-SEPA选粉机，才消除了离心式选粉机存在的第2、3项缺点，形成了较理想的高效分选设备。O-SEPA选粉机保留了旋风式选粉机外部供风循环气流高效净化，利用了平面螺旋气流选粉的原理，以笼式转子取代小风叶，使气流在横截面上与切向成一定角度稳定均匀地穿越整个选粉区，这样就消除了离心式选粉机存在的第2、3项缺点。在此基础上不少公司推出了类似的笼式选粉机。以O-SEPA选粉机为代表的笼式选粉机称为高效选粉机，有人称它为第三代选粉机。

为满足新工程建设和老系统改造的需要，天津水泥工业设计研究院于1997年适时第推出了新开发的TLS系列组合式高效选粉机，取代至今仍在使用的离心式和旋风式选粉机，使得工艺流程大为简化，且分离效率有较大的提高。

建筑技术的发展对水泥品种和质量提出了更高的要求，随着现代水泥工业的发展。能源日趋紧张的形势和新型粉磨设备的出现，对选粉机提出了更多更高的要求。不仅要求选粉效率高、增产节能，而且要求选粉精度高，改善水泥质量。另外还要求选粉灵敏、成品细度调节范围大、操作方便，以适应千变万化的市场需要。为了适应我国水泥工业的迅速发展，一方面引进了O—Sepa高效选粉机的制造技术，另一方面又研制开发了多种小型高效选粉机，以供众多小水泥工业的改造和建厂的需要。我国当前水泥工业的粉磨系统，大中型厂有一半左右采用圈流粉磨，其中所用的选粉机绝大部分都是比较落后的传统选粉机。只有最近引进的和投产的水泥厂才采用了高效选粉机，国内研制的小型高效选粉机虽有几家使用，但基本上还都处在试验阶段。

在生产过程中，选粉机存在一些问题和缺陷，如选粉效率低、选粉细度不均匀、耗电过多等，严重制约着水泥产量的提高。为提高分离效率和简化工艺流程，避免出现过粉磨而造成能源的浪费，现设计出新型高效分离设备—ZH3100组合式高效选粉机。它是从O-SPEA选粉机的基础设计研究开始,借鉴当前在生料粉磨中使用得比较好的组合选粉机,运用双出风口旋风分离器专利技术,研制出的新型高效选粉机。

组合式高效选粉机是笼式高效选粉机和粗粉分离器的紧凑组合，分为上下两部分，上部分笼式高效选粉机，下部分为粗粉分离器。要分选的物料从上部通过选粉机的进料装置喂入选粉机，自下而上的气流与切向成一定角度稳定均匀地横向穿越整个选粉区。这样，不同颗粒组成的物料在选粉区内，受到气流驱动力和回转笼子产生的离心力的相互作用而得到分离。从磨内来的含尘气体和来自窑尾等气体首先自下而上进入下部的粗粉分离器内，回转上升，气流中含有的粉尘和粗颗粒产生离心分离，在遇到反击锥时均受到碰撞冲击作用而下落，由下而上下落颗粒的粒径变小较细颗粒随气流继续上升到达位于到向导、风环与回转的笼式转子之间的选粉区，与上部喂入的物料一并分选。

出磨物料由提升机提至选粉机上部进入进料装置，从进料口喂入选粉机。混合气体进入下部粗料出口的风管内，气体中的物料在反击锥出受到碰撞作用而转向，由于上升风速的降低，升气力的变小，粗颗粒向下降落并通过粗斜口离开选粉机。细颗粒由混合气体继续带到上部，到达位于导向风环与旋转着的转子之间的选粉区，混合上部喂入物料并分选。细粉由于气力驱动，穿过笼型转子的笼条并离开壳体上部的出风进入旋风筒。粗粉从选粉区降落下来进入内锥体，通过内锥体与反击锥体与反击锥体之间的环型缝隙来实现物料的均匀分散。这样，上处的混合气体可对此部分物料进行再分选，形成选粉机内部循环分选，以提高选粉效率。含尘气体携带着细粉从位于顶部的壳体上部的出风口进入旋风筒，成品从旋风筒下部出口卸出，经由输送设备送入生料库。含尘气体从旋风筒上部出口进入收尘口，过滤后的气体通过系统风机后排入大气或部分再循环到系统中。

性能参数的特点：

a)设计充分考虑到维持整个选粉区内实际选粉浓度相对稳定，消除选粉区内气流的风速梯度，使得该型式选粉机的分离效率较高，在一的分离粒径范围内选粉效率高达90%以上；

b)采用调整笼式转子的转速来改变颗粒所受到的离心力，以维持气流的相对稳定，分离粒径的调整范围广，一般可以在10～200um范围内，产品细度调整方便；

c)结构紧凑，集选粉与烘干于一体

根据设计任务书的要求，设计一台配置在水泥磨系统的组合式选粉机，按照好安装拆卸，容易检查出错误的原则，可将此组合式选粉机的设计分为以下几个板块：

a)传动部件的设计：根据设计任务书的要求，选择电动机（P=160KW），采用减速器传动。要求：1.不影响进料口的位置；2.保证选粉机的转速在48--190之间。

b)转子部件的设计：转子部件是组合式选粉机的重要组成部分，它的好坏直接影响产品的质量，效率和效益。转子部件主要包括分级叶片和撒料盘。此选粉机运行十分正常,一般除更换过一次撒料叶片外，没进行其它维修，改造经济效益非常显著。

c)壳体部件的设计：壳件部件的设计按照做的出来，装得上去，拆得下来，用得起来和零件好加工的原则，以及从资料上得来的经验数据和毕业设计时现场测绘的数据进得设计。

d)参数计算：参数计算包括合宜转速计算;选粉机所需的功率的计算;生产能力的计算和选粉效率计算。

附件清单

1组合式选粉机总装图ZH3100-00A0

2下外壳体ZH3100-101A1

3反射锥ZH3100-102A4

4旋风筒ZH3100-103A1

5转子部装图ZH3100-04A1

6进料管ZH3100-105A3

7出风管ZH3100-106A2

8出风壳体ZH3100-107A1

9上盖ZH3100-108A2

10上壳体ZH3100-109A4

11导向叶片ZH3100-110A4

12下内锥体ZH3100-111A3

13导向叶片调节部装图ZH3100-012A2

14轴支架ZH3100-013A3

15大轴套透盖ZH3100-114A4

16缓冲板ZH3100-115A3

17大轴套ZH3100-04-101A2

18上螺母ZH3100-04-102A4

19上透盖ZH3100-04-103A3

20轴套ZH3100-04-104A4

21轴ZH3100-04-105A2

22下透盖ZH3100-04-106A3

23鼠笼ZH3100-04-07A1

24底螺母ZH3100-04-108A4

25导向叶片调节齿轮ZH3100-012-101A2

26导向叶片调节轴ZH3100-012-102A3

27撒料盘ZH3100-04-07-101A3

目录

1总体方案论证……………………………………………………………………3

2组合式选粉机的设计计算…………………………………………………………5

2.1技术参数几计算………………………………………………………………5

2.2电动机的选择和传动机构的设计…………………………………………6

2.3传动轴的设计及强度校核…………………………………………………7

2.4螺栓组联接的结构设计及强度校核………………………………………10

3设计部分……………………………………………………………………………13

3.1组合式选粉机的工作原理…………………………………………………13

3.2组合式选粉机内颗粒受力分析…………………………………………13

3.3选粉机安装………………………………………………………………16

4结论………………………………………………………………………………18

5致谢…………………………………………………………………………………19

高效分离技术范文篇7

关键词：油田污水；处理技术；发展现状；趋势

在社会经济建设过程中，人们离不开对能源的使用。石油作为主要的能源资源之一，在我国发展建设中发挥了重要作用。近年来，我国油田开采水平有了很大进步。但是，大部分油田开采工作也进入了后期，油田产出液中含水量不断增高，油田污水增多。这为油田污水处理技术提出更高要求。基于此，加强对油田污水处理技术现状及发展趋势的研究具有十分现实重要的意义。

一、油田污水处理技术现状分析

现阶段，我国油田污水处理技术主要有三种，分别是物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术。但是，每种技术都存在优缺点，具体表现为：(一)油田污水物理处理技术。物理处理技术在油田污水处理中十分常见。但是，这种处理技术具有一定的局限性，发挥的作用较小。其原理是将油田污水中各种成分简单地进行分离，不能进行深层次处理。目前，我国的物理处理技术包括离心机分离、重力分离以及过滤分离三种工艺。重力分离模式主要是根据油田污水中油、水之间彼此密度不一样，利用重力场作用，通过运动将水和油进行分离。过滤分离的原理则是利用无烟煤、石英砂作为填充物，实施对油田污水的粗粒化处理工作，提升油粒粒径，利用过滤装置将污水过滤出来。离心分离就是借助离心机工作，实现污水分离。它与重力分离一样，都是根据两者密度不同，在高速旋转中将不同成分分离出去，提高油田产出液的纯度。(二)油田污水化学处理技术。与物理处理技术相比，化学处理技术更加彻底。常用的技术包括化学转化法、化学絮凝法。化学转化法主要是通过使用化学试剂，将其加入到油田污水中，并与其中的有机物、无机物发生化学反应，继而形成性能较为稳定的无毒化、微毒化的物质，并从油田污水中分离出去。化学絮凝法就是将絮凝剂加入到油田污水当中，使之与其中悬浮物、胶体发生桥接或中和，形成絮凝体，将絮凝体除去，即可实现对油田污水的处理。这种方式操作十分简单，但能够取得较好的效果。我国很多大型油田都运用此方法。这种方法如果与气浮法联合使用，效果则更加明显。近年来，大庆油田对化学絮凝法联合电化学絮凝处理油田污水问题进行研究，证明了其具有较高的处理效率。(三)油田污水生物处理技术。生物处理方式主要利用微生物、生物化学方式，实现对油田污水的净化。常用的生物处理技术包括好氧生物处理法、厌氧生物处理法。好氧生物处理法又可以分为更多种类，包括生物膜法、接触氧化法以及活性污泥法等。采用生物处理技术，能够在保证处理效果的同时，有效地控制成本。

二、油田污水处理技术发展趋势

油田污水处理是油田产业生产中关键的环节。处理技术虽然繁多，但效果各不相同。从整体实施情况来说，要找到一个完美的处理技术还是比较困难的，目前，任何一种油田污水处理技术都存在一定局限性。例如，膜分离法的运用，在膜清洗中难度较大，会增加使用成本。化学絮凝法工艺成熟，但需要使用大量药剂，且污泥处理难度较大。因此，科研部门必须根据油田污水处理工作需求，结合当前石油企业的研究成果，不断改进油田污水处理技术。(一)适当增多小型污水处理设备。目前，采油技术、采油工艺以及管理模式越来越多先进。在油田污水处理系统中，各部分分工也较为明确，这必将推动油田污水处理技术向着精细化方向发展。在这种背景下，小型污水处理设备研发工作呈现出一片繁华景象，出现了大量的相关设备，包括动态水利循流器、小型射流气浮机。传统的污水处理技术将会逐渐被淘汰。(二)高效节能要求更为严格。在我国节能减排战略发展过程中，节能环保成为各行各业发展中必须坚持的标杆，也成为社会现代化建设的重要课题。油田企业在发展过程中，国家相关部门对于油田污水处理技术高效性、节能性必将会提出更高的要求。在技术投入中，油田企业也会更多引入符合节能减排的技术和设备。近年来，国内外油田企业对含油污水处理设备的研究不断深入，逐渐推出了很多先进设备。包括气浮设备、旋流分离器、高效凝结器等。小型高效多功能一体化含油污水处理设备成为新的研发热点，在今后工作中，石油企业必须加以重视。(三)生物科技具有更好的发展前景。从目前油田污水处理工作的效果来看，相比于物理、化学处理方式，生物技术具有更加独特的效果。随着我国生物技术的发展，各种新型微生物技术被研发出来。生物光谱技术等不断发展，并逐渐在油田污水处理中运用。这对提升油田污水处理效率发挥了重要的作用，且净化效果更加明显。可见，生物科技在油田污水处理方面具有更好的前景。

三、总结

通过上述分析可知，在我国油田开发过程中，油田污水处理工作尤为关键。它关系到石油开采工作效率，对我国石油产业发展具有重要影响。目前，各类油田污水处理技术繁多，且都具有各自的优势，但也具有局限性。随着我国社会经济发展，尤其是科学技术的发展，科研人员要加强对相关技术的研发，开发出新的油田污水处理技术、新的设备。这对提升油田污水处理效果以及推动我国石油产业发展具有重要意义。

参考文献：

[1]邱雪.生化处理技术在油田污水处理工程中的应用[J].油气田环境保护，2017，23(8)：202-203.

[2]石有志.解决油田污水处理问题，保护农村生态环境[J].农民致富之友，2017，23(9)：101-102.

[3]王峰，李永翠，王学文.干粉絮凝剂自动加药工艺在油田污水处理中的应用及效果[J].油气田地面工程，2017，11(7)：25-26.

高效分离技术范文篇8

[关键词]二乙苯；二乙烯基苯；生产工艺

近年来，高分子材料迅速发展，应用领域不断扩大。二乙烯苯作为功能型化学交联剂，主要用于与苯乙烯交联聚合制造离子交换树脂，也用作聚酯树脂、聚苯乙烯树脂改性及各种特殊用途的高分子多孔微球与工程塑料，还用作制药工业的原料[1-2]。二乙烯苯容易自聚，难获得高浓度产品，但是含量80%的高浓度二乙烯苯才具有高交联度性能，适合生产各种用途的离子交换树脂。但是，我国高浓度二乙烯苯主要依赖进口，严重制约下游产品生产链。本文旨在论述二乙苯脱氢生产二乙烯苯的生产工艺最新进展，分别从高效催化剂的制备、工序的技术改造和尾气回收净化三个方面进行阐述总结，通过节能、降耗、环保、集约化的化工过程强化技术，在创造经济和自我发展的同时，解决生产工艺中“三高”的问题，为今后实现二乙烯苯生产工艺的优化和产品质量的升级提供重要的参考依据。

1二乙烯苯的市场与生产状况

据初步统计，2013年，国内仅各种离子交换树脂生产量就超过250kt，MBS树脂超过80kt，这些市场需求必然直接推动上游原料二乙烯苯的迅速增长[2]。二乙烯基苯的全球产量从2012年的16829t增加到2016年的23059t，复合年增长率为8.19%。全球二乙烯基苯市场2016年的价值为0.83亿美元，到2023年底估计价值1.17亿美元，其复合年增长率达到5.08%[2]。二乙烯苯作为高分子行业的基础材料，市场需求巨大，存在良好的发展空间。目前，二乙烯苯的主要生产商主要集中在中国，美国和日本。新日铁、陶氏化学、江苏常青树、江苏长荣、山东光润是全球市场的主要参与者[3–5]。但是，国内二乙烯基苯生产装置落后、能耗高、产品档次低，只能进行低值化、粗放型生产，与进口产品质量存在巨大差距。如何将国内二乙烯基苯的生产从“同质化、低值化”向“差异化、高端化”进行转变，实现产业优化和转型升级是亟待解决的问题。

2二乙烯苯的生产工艺

二乙烯基苯现有的工业化生产过程主要经过两个工序，一是脱氢生产工序，二是精馏提纯工序[3-4]。在脱氢生产工序中，原料二乙苯(邻位、间位和对位混合物)在催化剂的作用下，在较高的温度下进行脱氢形成双键，生成目标产物二乙烯基苯，同时大量副产乙烯基甲苯和乙烯基乙苯，以及杂质萘等。这一传统脱氢工艺采用氧化铁为催化剂，存在单程转化率低、产物选择性低等突出问题。在实际生产中，催化剂诱导期较长，在生产中后期容易发生催化效率降低、表面结焦等现象，反应中需要持续加入大量水蒸气进行催化剂的再生，造成高能耗。此外，催化反应在较高的温度下(580~650℃)进行，有利于提高二乙苯的转化程度和反应速率，但二乙烯基苯在高温过程中会发生交联聚合，瞬间聚合物容积增加，破坏装置，很容易造成安全事故[3]。在精馏工序中，由于脱氢反应是一个十分复杂的不完全反应，混合脱氢液中含有二乙苯、二乙烯基苯、乙烯基乙苯、乙烯基甲苯和混合芳烃等。生产工艺中低值副产物较多，影响了产品纯度与应用领域，导致聚合物的合成及结构性能的重现性较差，产物需要精制以获得不同纯度等级的产品。产物要经过多次汽化和多次冷凝的循环过程实现组分分离，首先混合脱氢液先经粗馏塔进行粗分离，然后精馏塔进一步除去其中的萘等高沸点物质和催化剂等杂质后得到纯净的二乙烯基苯成品，最终塔釜得到的二乙苯进行回收利用。同时，二乙烯基苯的自聚反应导致提纯分离过程中发生“堵塔”现象，造成产物物耗[5–8]。这一物料分离过程需要大量的能耗，必须对塔进行合理的操作和调节，才能使整个提纯工艺具有最佳的分离能力和经济效益。上述工艺表明，国内现有二乙烯基苯工业化生产工艺粗放，以“高能耗、高污染和高物耗”的代价进行生产和提纯工艺。生产成品中二乙烯基苯的含量低，有害杂质较多，无法用于高端的食品级和特种离子交换树脂的生产，仅面向工程塑料等杂质要求低的产业链[9–11]。我国含量为80%的高纯度二乙烯基苯大量依赖进口，相关生产工艺中核心技术被国外企业封锁，严重制约着整个产业链的可持续发展[12–14]。开发高效、高选择性二乙苯脱氢催化剂和设计高效工艺提纯过程，突破技术壁垒，是实现二乙烯基苯绿色生产工艺的解决途径之一。

3突破点

为了实现二乙烯基苯绿色生产，常青树公司针对构筑高效催化剂、改造精馏工序和尾气处理三个方面进行研究。试制的高浓度二乙烯基苯采用了逆式精馏流程、高效规整波纹填料及丝网填料和高真空的三级间冷蒸汽喷射真空泵等新工艺、新技术，成功地解决了生产过程中易聚合的难题。该项技术在国内处于领先地位，填补了国内生产高浓度二乙烯基苯的空白。3.1脱氢工序的高效催化剂设计和技术改造。二乙苯脱氢的工艺流程图如图1所示。二乙苯脱氢过程的核心技术之一是催化剂，它的性能在很大程度上决定了过程的经济性。催化剂的质量决定了二乙苯脱氢反应的速度、转化率，中间产物乙基苯乙烯转化为二乙烯苯的选择性。理想脱氢催化剂应满足低水油比、高活性、高选择性、副产物少、不易结焦、寿命长、机械强度好等多项性能要求。另外，需要设计新型二乙苯脱氢的催化体系，构筑活化时间短、转化率高、选择性好、稳定性强的催化剂的催化体系，使催化剂能够提高反应速率、降低副反应，有效减少挥发性有机物。针对选择性脱氢反应体系，围绕反应体系的传递与反应协同机制及强化的关键问题，以提高反应选择性和收率、减少能耗和物耗并从源头上减少或消除污染为目标，开展从宏观到微观尺度的物质传递与反应过程协调性的理论研究，实现二乙苯脱氢过程中产物分布可控的研究目标。实现规模化生产该系列产品的能力，带来的不仅是经济利益，更将催生新兴产业的发展，提升我国基础材料产业整体竞争力，满足战略性新兴产业创新发展。此外，对原有的高温低压脱氢工段进行改造，采用绝热负压脱氢技术，可提高反应的单程转化率和选择性，降低蒸汽的消耗，从而有效降低物耗和能耗。3.2精馏工序的技术改造。二乙烯苯精馏工序主要是物料分离过程，不涉及组分的变化，但这一过程决定了二乙烯苯的浓度和纯度。脱氢液经粗馏塔进行粗分离，再经精馏塔进一步除去其中的萘等高沸点物质和催化剂等杂质后得到纯净的二乙烯苯成品。塔釜得到较为纯净的二乙苯回收利用。二乙烯苯在精馏过程中极易聚合，所以需要严格控制压力和温度。既要保证精馏塔的连续稳定生产，又要保证产品的纯度，才能具有最佳的分离能力和经济效益。对这一工段拟采用快速激冷技术，可尽可能减少物料聚合，从而降低物耗；采用薄膜蒸发技术，防止蒸发过程中物料的聚合，从而保证装置的稳定连续运转，同时降低物耗；采用高真空多塔分离技术，产品在精馏过程中极易聚合，所以一方面必须加入高效阻聚剂，另一方面采用高真空(4~5Pa)，最大限度降低塔釜温度。3.3尾气的回收与净化。二乙苯脱氢整个工序中包含燃烧烟气和工艺尾气两类废气。尾气富含脱氢工段产生的氢气，还有少量甲烷、乙烷、甲苯、乙苯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、苯乙烯等有机物。对富氢气体送至加热炉作为燃料燃烧，另外的尾气经不凝气盐冷器回收芳烃进行循环利用。

4结语与展望

高效分离技术范文篇9

淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。

据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。

以西安市为例，2000年西安市建成区面积已达187k，人口326万。根据《西安市排水规划（1995年至2010年）》，西安市中心市区分为六个污水收集系统，现状污水排放总量约80万/d，污水处理率约34%.

西安市现状排水服务面积约152.2k，排水管道除老城区及东北郊部分为合流管外，其余以分流制为主。排水管网总长约835.4km.其中污水管道490km（包括现状合流管），普及率67%，雨水管渠345.4km，普及率45%，管渠密度约5.5km/k.目前污水管网接纳城市污水量约80万/d，已建成城市污水处理厂两座，总处理能力27万/d，污水处理率34%，其中北石桥污水处理厂15万/d，邓家村污水处理厂12万/d.

同时，西安市是一个水资源缺乏的城市，全市人均占有地表水资源量不足350，仅为全国和世界人均占有量的1/6和1/20，大大低于国际公认的维持一个地区社会经济环境所需1000的临界值，随着今后城市现代化进程的加快，水资源短缺将会影响城市供水。而污水是一种稳定可靠的、可再生利用的水资源，是解决城市缺水的一条重要途径，污水经深度处理后可回用于工矿企业、市政环卫、园林绿化以及城市河道景观等方面。

二、污水处理技术现状

现在的污水处理一般都采用传统的污水处理工艺，采用絮凝沉淀、砂滤系统，设计投加氯化铁药剂于A2/O系统终沉池配水井中，强化生物除磷，降低终沉池出水中磷的浓度。沉淀后出水经提升泵站至砂滤池，采用气水反冲洗滤池，过滤后水至清水池，加压后进入回用水管网。如西安市邓家村污水处理厂，西安市北石桥污水净化中心，西安市纺织城污水处理厂，西安市店子村污水处理厂等基本上都采用了这种污水处理系统。

传统的污水处理系统中，采用沉淀池进行污水凝沉淀，它不能形成颗粒凝聚的良好的条件，不能生成团粒型絮凝体，使得固液分离效率很低。

三、污水处理新技术——造粒流化床污水处理技术

1、流化床基本概念

当一种流体以不同速度向上通过颗粒床层时，可能出现以下几种情况。固定床——当流体的速度较低时，流体只是穿过静止颗粒之间的空隙而流动，这种床层称为固定床，如下图a所示。初始或临界流化床——当流体的流速增大至一定程度时，颗粒开始松动，颗粒位置也在一定的区间内进行调整，床层略有膨胀，但颗粒仍不能自由运动，这时床层处于初始或临界流化状态，如下图b所示；流化床——如果流体的流速升高到全部颗粒刚好悬浮在向上流动的气体或液体中而能做随机的运动，此时颗粒与流体之间的摩擦力恰与其净重力相平衡。此后床层高度L将随流速提高而升高。这种床层称为流化床。如下图c\d所示；稀相输送床——若流速再升高达到某一极限值后，流化床上界面消失，颗粒分散为悬浮在气流中，并被气流带走，这种床层称为稀相输送床。如下图e所示。

不同流速时床层的变化（a）固定床（b）初始或临界流化床（c）散式流化床（d）聚式流化床（e）输送床

2、流化床的特点

流化床中的气固运动状态很像沸腾着的液体，并且在许多方面表现出类似于液体的性质。流化床具有象液体那样的流动性能，固体颗粒可从容器壁的小孔喷出。并象液体那样，从一容器流入另一容器；再如，比床层密度小的物体可很容易的推入床层，而一松开，它就弹起并浮在床层表面上；当容器倾斜时，床层的上表面保持水平，而且当两个床层连通时，它们的床面自行调整至同一水平面；床层中任意两截面间的压强变化大致等于这两截面间单位面积床层的重力。

3、造粒型流化床污水处理技术

自我造粒流化床是运用化学工学中准稳态操作原理和反应工程理论，结合混凝工程的实践经验提出的一种新型水处理技术。该技术的主要技术指标如下：

§初段化学混凝反应在水力混合器中完成，水力停留时间在1min以下；

§自我造粒反应在上向流机械搅拌装置内完成，机械搅拌强度（G值）在30s-1左右，水力停留时间为10-20min；

§固液分离在自我造粒流化床上部的固液分离区内完成，水力停留时间为5-10min；

§污泥在分离的同时自动完成浓缩过程，以无机悬浮颗粒为主的体系，分离污泥含水率可达80％～85％，有机成分和无机悬浮物共存体系，分离污泥含水率为90～95％；

§分离出水SS浓度通常小于5mg/L，分离区设置强化分离辅助装置后分离出水SS浓度通常小于1mg/L；

§适用范围：原水（污水、废水）SS浓度1，000-20，000mg/L，COD不大于1，000mg/L.

该技术在特殊设计的一体化装置得以实现。其主要特点是水力停留时间短，体积小，占地面积小，适用性广，使用灵活，处理效率高，可同时完成固液分离和污泥浓缩。

该技术可广泛用于高浊度给水处理、高悬浮物浓度废水处理与回用、水厂和城市污水厂污泥浓缩、建筑工地废水处理、灾害救助水处理等。

4、造粒型流化床污水处理技术的产业化前景

在积极实施《全国生态环境建设规划》的过程中，水资源的综合利用、水资源再生以及水污染治理是尤为重要的环节。因此水处理设备的市场容量会大幅度增加，市场竞争将是技术水平、适用性和价格的竞争。采用该技术的系列设备具有技术先进，体积小，成本低的特点，并可按照用户要求进行生产，在环保设备市场上将具有强竞争力。设备的主要用户将是中小工业企业的工业用水处理、废水处理、工业水循环再利用，城镇中小型给水处理、污水厂污泥处理等。

该项技术先后在郑州黄河花园口（高浊度水处理）、西安邓家村污水处理厂（消化污泥脱水）、陕西略阳钢铁厂（煤气洗涤废水和选矿废水处理）、深圳水务公司（沉淀池排泥水处理）进行了半生产性实验，在此基础上反复进行设备改进，申请了《高效固液分离器》发明专利，目前已顺利通过发明专利实审，技术得到国家专利局的认定和保护。该专利技术迄今已在西安西郊热电厂用于冲灰废水再生回用处理，在西安市北石桥污水净化中心用于活性污泥混合液的分离和污泥浓缩，在西安市区曲江水厂、山东枣庄市供水总公司、山东滨州市自来水公司用于生产废水的再生回用处理，取得了良好的实际应用效果。因此，该技术具有巨大的市场和产业化前景。

四、造粒流化床技术用于污水处理的研究现状

近年来自我造粒型流化床在水处理过程中得到开发应用，尤其是以污泥脱水和高浊度原水、高浓度废液的固液分离为目的的造粒流化床研究引起了国内外水处理界的关注。在国外已经有许多专家学者开始对该技术进行了深入的研究，也有了很多研究成果。然而在国内该技术起步较晚，尚需要继续完善！

对造粒流化床技术的研究主要有两个方面，一个是从实验或实践中研究，主要是针对造粒流化床技术应用于实践的研究。例如，王晓昌教授的《自我造粒型流化床中颗粒流态的试验测定》以及潘涌章的《造粒流化床技术在洗车废水回用处理中的实验研究》等；另一个是进行理论研究，主要是对流化床中颗粒絮凝机理的研究以及对流化床的中固液流动进行模拟计算等。例如，黄廷林教授的《结团体流化床的运动平衡》、以及王晓昌教授的《Kineticstudyoffluidizedpelletbedprocess.Developmentofamathematicalmodel》等。然而，总的来说，目前我国对该技术的研究主要还是停留在实验研究上。

五、造粒流化床技术用于污水处理的应用现状

由于造粒流化床技术具有能够高效进行固液分离，它广泛用于高浊度给水处理、高悬浮物浓度废水处理与回用、水厂和城市污水厂污泥浓缩、建筑工地废水处理、灾害救助水处理等。

运用造粒型高效固液分离技术处理高悬浮物浓度工业废水在以下几个方面优于传统处理工艺：

（1）处理效率高，效果好.高效固液分离装置主体设备的水力停留时间为9min左右，加上前面水泵和管道混合，总水力停留时间在10min以内，远比传统处理工艺所需的停留时间短.经这样短的处理时间，装置出水浊度已满足工业回用水质要求.且需要的无机混凝剂投量低于传统混凝沉淀工艺。

（2）分离污泥含水率低，无须专门浓缩处理.高效固液分离装置的分离污泥脱水性能非常好，在存泥区停留1h以上，污泥含水率就降到85%以下，无须专门浓缩即可进行最终污泥处理.

（3）操作灵活性强，能满足不同处理需要，高效固液分离装置不仅能进行废水连续处理，也能进行间歇处理，且抗冲击负荷能力强，在超过额定负荷50%的情况下也基本上能保证处理水质。

下面以造粒流化床技术在洗车废水回用处理中的应用为例介绍流化床在处理工业废水中的应用：

随着人们生活水平不断提高，汽车的数量也在不断上升，因此洗车业有着庞大的市场需求。现在，大小不同的洗车场遍布全国各地，但是多数的洗车场所都没有设置废水处理和回收设备，洗车水也只是经过简单的沉淀后就直接排入市政管道，不仅浪费了水资源，而且还对城市水环境造成了一定的污染。

高效分离技术范文篇10

1．1络合萃取法

以有机叔胺为萃取剂，首先有机叔胺与硫酸反应生成离子缔合体，再与水相中的带磺酸基团的阴离子结合，进入有机相，萃取完成后，加入稀碱液进行反萃，实现有机物的回收和萃取剂的重复利用。常用的络合萃取剂体系为三辛烷基叔胺（N235）－正辛醇－煤油。该方法具有良好的选择性，处理快速高效，可回收废水中的部分产品来降低综合成本，但在萃取过程中，有机溶剂会溶解和夹带到水相中，在增大运行成本的同时会带来二次污染。

1．2液膜分离法

液膜分离法综合了固体膜分离和溶剂萃取的优点，在表面活性剂存在条件下，萃取剂形成油包水的液滴，水相中的污染物透过膜层进入萃取相，分层后萃取相破乳得到浓缩液并回收萃取剂。该方法处理过程简单，处理成本低且不会产生二次污染，但如何选取适宜的表面活性剂和载体，找到适合处理DSD酸氧化废水的乳状液膜体系，包括寻找高效的破乳手段等，都还未见成熟的应用实例。

1．3高级氧化法

氧化法可使化合物结构转变，降低色度、CODCr和TOC浓度，提高m（BOD5）／m（CODCr）值，高级氧化技术（AOP）可在水溶液中产生以羟基自由基为主的强氧化自由基，快速分解难降解污染物，提高废水的可生化性。主要包括Fenton试剂氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法和光催化氧化法［8-11］。该方法是处理工业废水的常用方法，通过强氧化作用将有机物转化为CO2和H2O，但处理成本过高，消耗量大，且往往需要与其它处理方法联用才能达到最佳的处理效果。

1．4树脂吸附法

随着新型树脂材料的出现，树脂吸附被广泛应用于各类废水的处理中，相对早期的活性炭吸附，树脂吸附选择性强，物化稳定性好，解吸再生较为容易，尤其是大孔吸附树脂，比表面积大，极易再生］。该方法可回收一部分产品，部分实现了资源回收，树脂经脱附剂再生后可重复使用，但由于DSD酸氧化废水CODCr浓度高，设备投资较大，树脂再生频繁，处理费用高，不利于工业化的实现。

1．5蒸发－干燥－焚烧法

通过多效蒸发的方法将氧化废水浓缩、冷析、压滤回收部分DNS酸，滤液经喷雾干燥和焚烧，将废水中的有机物转化为无机物，并得到副产品硫酸钠。该方法虽然能大规模有效地处理DSD酸废水，但处理能耗高，焚烧尾气需再经过复杂处理后方可排放，且投资大，处理费用高。

2展望