高效分離技術范例

摘要：經濟的快速發展在帶動城市化建設步伐加快的同時，也給環境帶來了前所未有的挑戰，廢水污染、燈光污染、空氣污染等，無時無刻不對人們的身體造成損傷。人們也越來越關注環境工程技術在治理城市污染方面的應用，越來越多的學者投入到環境工程技術的研發中，近幾年膜分離技術的逐漸成熟，引起專業學者和業內人士的注意。作為一項歷經半個世紀研究和發展，近幾年才出現并引起廣泛關注的新型分離技術，膜分離技術在生物工程、飲用水處理、食品醫療、石油化工等領域都得到廣泛的應用，在環境工程的自然環境保護方面也有非常重要的作用。通過分析膜分離技術，包括說明膜分離技術的概念以及與環境保護之間的關系，闡述膜分離技術在環境工程中的應用，并分析了膜分離技術未來的發展前景。

關鍵詞：環境工程；膜分離技術；環境保護；應用；發展

經濟的迅速發展不僅要求國內生產總值（GDP）的增長，還要求重視環境保護技術研發，加之我國目前大力提倡的“美麗中國”理念，強調把生態文明建設放在突出地位，所以人人都應該樹立保護環境的意識。除了維持生態平衡和美化環境，保護環境還包括了節約資源的內容，一部分人認為，我國地大物博、資源豐富，所以不需要節約，可是隨著“命運共同體”的提出和經濟、政治全球化趨勢的發展，發現資源是有限的，如果不好好珍惜，毀滅的將是整個人類的未來。鑒于目前這種資源緊張和環境保護的大環境，專家學者和業內人士構思可以從含有可利用物質的污染物中提出可利用物質，經過長期的研究和發明提出采用膜分離技術分離混合物的方法。膜分離技術在處理居民生活廢水以及凈化工業污水方面有著十分突出的表現，不同于傳統的分離技術需要使用助劑幫助分離的特點，膜分離技術極大地節約了成本，解決了助劑二次污染問題，因為具有安全性、高效性、經濟性等特點，膜分離技術能夠在更廣的范圍內發揮作用。

1膜分離技術概論

1.1膜分離技術原理及流程

膜分離技術本質上是一個物理過程，在分離過程中不會發生化學物質相互反應的情況，降低對環境的污染。大約在20世紀初期出現，經過半個多世紀的研究和推動，于20世紀60年代后期在各個領域都得到了廣泛的應用，并迅速崛起成為一門高效的新分離技術。膜分離技術使用的分離材料是一種具有選擇滲透功能的膜，根據當前膜分離技術在行業中的應用情況，大多數分離程序使用的都是無機膜，無機膜具有抗高溫、耐酸堿、耐腐蝕等優良性能，在環境工程領域中應用的項目更多，特別是像超濾膜技術中使用的有機膜甚至能去除飲用水中的細菌、藻類、原生動物等等，而像金屬膜和陶瓷膜等無機膜，由于材質和技術水平的限制，主要應用于微濾和超濾分離過程[1]。以傳統分離技術處理印染污水為例，使用反相破乳劑THgA-5藥劑，稀釋藥劑10%，然后將（2000~3000）×10-6藥劑加注到被處理污水中并進行攪拌，隨后污水樣品會產生黑色絮狀，經過停留后下沉。在這個過程中要加入反相破乳劑THgA-5藥劑以加快沉淀，然后才能將沉淀物和上層混合水分離，再進行下一步分離程序。不同于傳統的分離技術，在使用膜分離技術的過程中，推動混合物透過膜進行分離的動力主要來自于兩個方面，一是氣壓等外界物理力量，二是化學位差，根據膜對混合物中各物質滲透能力差異，對組分或多組分液體或氣體進行分離、濃縮、提純精制。由于膜分離技術具有污染小、成本低、操作簡單、分離效果好等特點，因此在人們生活的各個方面都起著十分明顯的作用，特別是在食品醫療、生物工程、環境保護、石油化工、節約能源、污水處理等與人們生活息息相關的領域，產生巨大經濟效益的同時也帶來了推動可持續發展的社會效益，膜分離技術已經成為當前業界最熱的分離手段之一。

1.2膜分離技術與環境保護之間的關系

摘要：天然氣在我國的油氣田中得到了廣泛的生產和應用，在后期運輸加工過程中需要不斷的優化天然氣才可以到更加高效的應用。天然氣在場外輸送過程中，因為其本身含有一些微量元素，所以在運輸過程中，會受到多種因素的影響而影響液化廠的正常運行。在運輸過程中如何高效的進行工藝流程的適應性分析成為天然氣加工和運輸的重要基礎。本文針對天然氣處理工藝中的低壓和高壓工藝進行分析，并針對低溫分離工藝給出一些措施。

關鍵詞：天然氣；處理工藝；適應性分析；應用研究

天然氣是一種含有多組份的混合型氣體，其主要成分為烷烴，其中甲烷占有非常大的比例。在標準情況下含有一些乙烷、丙烷和丁烷。其中還含有硫化氫、二氧化碳和水等微量物質。天然氣的儲藏具有非常強的致密性，因為地質情況復雜，所以高效的分析預測也非常困難，一般擁有低壓和低滲等特點。近年來隨著油氣田的大規模處理和開發，天然氣工藝的安全運行和合理性開發成為了非常重要的導向，所以對天然氣的處理工藝機芯研究不僅可以優化與油氣田的成本開發，還有助于增強天然氣的安全生產維護。

1天然氣油田集成加工工藝

1.1低壓集成加工工藝

在電氣油田開采過程中，利用低壓收集氣體的方式主要是采用井下節流以及對應的低壓串聯方式進行氣體的收集。氣井的收集管道對于站內的工藝流程設計壓力和冬季的井口控制，需要根據實際運作情況來進行確定。在具體進行井下節流的過程中以及過程后在不注入抑制劑的基礎上需要采用低壓串聯入站的方式。以這樣的方式對于實現常溫分離脫水和二期增壓一起對應的集中冷水脫烴的目的具有一定的推動作用。

1.2高壓集氣加工工藝

摘要：現階段我國化工行業迅速發展，規模擴張和產量增加的背后是巨大的能源消耗，現階段化工精餾的高能耗低效率與我國可持續發展不符，因此需要對化工精餾進行技術優化和開發，實現節能降耗提質增效，需要從化工精餾的環節、流程、作業原理、發展方向以及應用空間著手分析，不斷提升化工精餾的效率，降低能源損耗，保證綠色發展的同時實現企業發展。

關鍵詞：化工精餾；高效節能；技術開發

0引言

我國雖然能源儲備量巨大，但是由于較高的人口基數導致供需矛盾不斷激化，因此在生產過程中需要保證環保節能，保證能源的利用率提升生產效率，化工精餾主要適用于化工行業的提純流程，在化工精餾過程中存在很多與節能降耗相違背的現象，為了保證化工精餾的效率，降低化工精餾的能源消耗，需要積極對化工精餾高效節能技術進行開發，并分析其應用方向和應用空間。

1化工精餾的流程分析

化工精餾簡而言之就是提純分離的過程，在化工生產過程中，由于不同物質的性質不同，需要對物料需求的特征進行提取，進而滿足生產需求，可以說高效節能精餾是精餾作業的創新和優化。傳統的精餾作業與高效節能精餾存在本質的區別，首先在設備上傳統精餾需要借助精餾塔完成作業，主要的作業原理是熱能進行蒸汽加熱隨后達到液體的沸點導致液體發生物理氣化反應，進而實現分離提純，隨后剩余的成分則需要冷凝水進行冷卻回收，整體作業過程能源消耗較大且限制性較強，在精餾效率方面也不盡人意，因此需要結合現代化技術來進行優化，高效節能精餾技術采用冷凝熱的方式將熱能集成進而降低精餾過程中的能源消耗，整個精餾過程通過分析液體性質和沸點來對特定成分有效分離，在節能降耗方面有著優質的表現。圖1為化工精餾流程。

2化工精餾傳統技術與高效節能技術的對比分析

摘要：目前在化工行業精餾工藝應用的過程中出現了一些問題，在一定程度上影響了對于能源利用率的有效提升，造成了能源浪費的問題。對此，應根據現有的精餾工藝流程，開展高效節能技術開發和應用，從而在降低化工精餾過程能量消耗的同時，提升物質分離的效率。鑒于此，主要圍繞化工精餾高效節能技術開發及應用展開論述，并結合實際情況給出一些合理化的建議。

關鍵詞：化工精餾；高效節能；開發應用

1化工精餾高效節能技術開發及應用的意義

1.1有利于降低化工精餾過程的能量消耗?；ぞs過程是借助液相和氣相之間的相互轉化，將易揮發組分和難揮發組分進行有效的傳質，從而實現物質分離的工藝流程。研究人員加強對于化工精餾高效節能技術的開發應用，能夠將傳熱反應速度進行有效的控制，對于出現的巨大蒸汽損耗進行有效的調整，從而對于蒸餾塔內部的溫度差異進行靈活化的轉變，將精餾塔內部的蒸汽熱量進行充分的應用，借助分級換熱技術的應用，將信號傳遞過程進行有效的數字化處理，從而提升信息傳輸的效率和精度，為熱量調整方案的應用打下了堅實的基礎。

1.2有利于提升化工精餾過程的質量和效率?；ぞs過程是在多個蒸餾塔內進行操作的，呈現出了多程序串聯運行的能量輸送特點，這在很大程度上決定了節能技術應用的模式和方法。研究人員加強對于高效節能技術的開發應用，能夠通過對于蒸餾塔散失能量的全方面收集，實現能量的有效聚合，從而進行能量的再次分配，提升了精餾過程的能量利用效率，對于冷凝以及氣化過程的能源消耗起到了保障性的作用，從而提升了精餾工藝的應用效果，更好地實現了對于混合物質的有效分離，提高了分離組分的純度，從而加強了化工精餾過程的質量和效率。

1.3有利于促進化工行業的快速穩定發展。在化工行業的運行過程中，對于混合物質的分離一直是行業關注的熱點和焦點，如何降低能源的損耗和提升能源的利用率，一直是重要的課題之一，對于間接提升化工行業的經濟效益具有至關重要的作用。由于蒸餾過程是化工行業分離混合物的最主要方式，其能源消耗率占整個行業的70%及以上，精餾過程是蒸餾工藝的主要步驟之一，能源消耗占比能夠達到50%以上，所以加強對于精餾過程高效節能技術的開發應用，能夠降低大部分的能量損耗，提升物質分離的質量和效率，促進化工行業的穩定長遠發展。

2化工精餾高效節能技術開發及應用問題

摘要：為了使學生掌握高效液相色譜技術，文章首先對分析化學教學中高效液相色譜實驗教學現狀進行了分析，然后分別從模擬樣品教學；科研進教學和虛擬仿真教學三方面提出了實驗教學改革策略。

關鍵詞：分析化學；高效液相色譜；模擬樣品

分析化學是一門實踐性較強的學科，以解決實際問題為目的，因此，實驗教學在分析化學這門課中具有重要地位[1]。高效液相色譜法（highperformanceliquidchromatography，HPLC）是20世紀60年代末在經典液相柱色譜法的基礎上引入了氣相色譜的理論和技術，采用高壓泵、高效固定相，以及高靈敏度檢測器發展而成的分離分析方法[2-4]。其具有分離效率高、選擇性好、分析速度快、檢測靈敏度高、操作自動化和應用范圍廣的特點。且由于HPLC色譜儀的商品化，現在已經成了食品、藥品等質量控制的重要手段之一，也是藥廠、檢驗機構的實驗室基本配置之一[5-8]。所以，在貴陽中醫學院藥學院（以下簡稱“我院”）相關專業的本科教學中，尤其注重學生對色譜技術基本原理掌握及HPLC色譜儀使用技能的培養。目前傳統的高效液相色譜本科實驗教學中存在耗時長、柱效損耗較快等問題，本研究通過采用模擬樣品、科研成果進教學及虛擬仿真實驗進行檢測，能使學生快速高效地掌握高效液相色譜技術。

一、分析化學教學中高效液相色譜實驗教學現狀

目前中醫藥院校高效液相色譜實驗教學要求學生掌握儀器基本結構、使用方法、定性分析法及定量分析法，了解色譜條件的選擇。通常實驗是選擇一個真實樣品（如大黃、厚樸等），照現有的含量測定方法進行實驗，一般一個組做完實驗需要6~8個學時。

（一）學生不能參與色譜條件優化過程

由于分析樣品為中藥樣品，中藥成分復雜，如圖1所示[9]，為了實現目標峰的基線分離，對色譜條件的優化需要花費大量時間。樣品前處理占1/10，色譜條件優化占5/10，進樣測定占4/10，學生一般都不能在規定的時間內完成實驗。帶教教師為了實驗的順利進行，會提前把色譜條件優化好，到實驗開始時學生只需要完成進樣的操作。

摘要:生物分離工程實驗是生物工程專業研究生的專業基礎課程，對于鍛煉學生的動手能力、培養學生科研創新素養具有重要作用。在分析了生物分離工程實驗教學中存在問題的基礎上，結合新工科教育大背景，采取多項舉措如開設虛擬實驗、利用公共實驗平臺、結合研究生科技創新計劃及案例式教學等對該課程的教學模式、考核方式等嘗試進行改革和探索，取得了一些初步成效。

關鍵詞:生物分離工程實驗;研究生;教學模式改革

0引言

生物分離工程是指從微生物、動植物細胞及其生物化學產物中提取有用物質的技術，是生物工程中不可缺少的也是極為重要的過程環節［1］，它利用化工過程的各種單元操作將有用的目標產物從復雜的反應體系中分離出來，可以有效解決目前生物工程工藝中存在的技術瓶頸，成為化工、醫藥、生物、環境等領域的研究熱點。同時，生物分離工程也是為生物工程類等相關工科研究生開設的專業核心課程，該課程兼有工程“技術”與“科學”的雙重特點，是一門理論與實踐密切結合的課程，在生物工程專業的課程設置中處于橋梁和紐帶地位，對專業人才的培養發揮著重要的作用［2］。

1生物分離工程實驗教學中存在的問題

在國家大力推行新工科教育的大背景下，如何培養研究生的創新能力和科研素養成為工科專業教學要求的重要目標［3］。然而，在當前生物分離工程的實驗教學實踐中仍存在一些問題，極大地限制了研究生創新能力的培養，從而難以達到新工科背景下的教學目標。

(1)實驗過程耗時長，學生難以掌握實驗進度。由于受到實驗場地、資金以及課時限定等條件的制約，只能以傳統實驗課的模式即以分散的單元操作來完成該類課程的實驗教學，過程耗時長，學生難以掌握實驗進度。例如，在進行“鏈霉菌發酵液中提取多抗菌素”的實驗教學時，由于發酵體系中組分過于復雜，目標產物含量極低(質量分數約為0．13%～0．22%)，需要采用多種生物分離技術手段來進行，如將發酵液離心去除菌體后先后進行浸提、旋蒸、硅膠柱分離、凝膠色譜分離、高效液相色譜等一系列單元操作，理論上整個實驗流程約為1周，但由于學生課程安排等原因，完成該實驗流程實際上需要2～3周的時間，由于耗時太長在教學實踐中無法實現，在這種模式下，學生不僅很難掌握一個完整的分離工藝過程操作，而且對于核心環節的分離過程控制也缺乏有效的實踐，造成學生的基本實踐技能不扎實，往往是學了后面的忘了前面的，在后續操作中不知所措和畏難觀望，無法解決實驗中遇到的各種問題，由此使得學生缺乏對生物分離技術應用探究的主動性。

摘要:

煤化工廢水是一種極難降解的廢水，它所引起的水污染問題嚴重制約了該行業的發展，它的處理也一直是國內外工業廢水處理領域的一大難題。由于國內的煤化工廢水的深度處理存在著投資大，操作費用高等問題和弊端，大多煤化工廢水未進行深度處理。本文介紹了納濾+鹽水分離器的雙膜法水處理工藝的技術特點及在煤化工行業RO濃鹽水中高效安全處理中的應用。該工藝的實施不僅使企業大量產生的RO濃鹽水可以回收利用，提高水的回用率，大幅度減少水資源消耗量，而且可以有效解決影響企業發展的環境保護、安全運行、設備腐蝕等問題，實現企業廢水零排放的目標。

關鍵詞:

煤化工;RO濃鹽水;納濾;鹽水分離器

前言

煤化工是以煤為原料，通過一系列化學反應，將其轉化為氣體、液體、固體燃料及生產出各種化學化工品的工業［1］。煤化工行業因耗水量大、廢水成分復雜、處理難度大而成為環保治理的重點。對于該廢水的處理，通常可分為一級處理即預處理，主要包括隔油、氣浮等方法，以及對廢水中的酚類及氨氮等物質進行回收處理;二級處理主要為生化處理;深度處理方法主要有混凝法、高級氧化法等。吳翠榮［2］采用隔油－氣浮－脫酚－蒸氨工藝對魯奇爐氣化廢水進行預處理;陳莉榮等［3］采用PACT法處理煤制油含油廢水，并對工藝條件和去除效果進行了試驗研究;袁敏［4］采用兩級外循環厭氧反應器對中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司的氣化廢水及甲醇廢水進行處理研究;韓超［5］采用“砂濾－O3氧化－MBR/粉末活性炭(PAC)”組合工藝對煤氣廢水進行深度處理，出水回用至循環水系統;韓洪軍等［6］對東北某氣化廠的廢水采用水解外循環厭氧系統－二級接觸氧化池－脫氨池組合工藝進行處理;王俊潔等［7］研究了高效混凝沉淀技術在煤化工廢水SS處理中的應用。雙膜法(納濾+鹽水分離器)技術，既可將煤化工濃鹽水回用于生產系統，節約水資源，使企業增加經濟效益和社會效益，又治理了環境污染，幫助企業真正實現“零排放”目標。

1雙膜法優化設計

摘要：在化工行業中，精餾技術是重要的生產技術，在多種化工產品的生產中都需要經過這道重要的工序。進行精餾需要經過許多道工序，需要消耗大量的能源。傳統的精餾技術沒有考慮到能源節約的問題，精餾技術也存在許多的缺點，不符合當今社會發展的需要。對傳統的化工精餾技術進行技術突破，提高生產過程中的節能技術。本篇文章對傳統的精餾技術的缺陷進行分析，并對精餾的開發技術和應用進行介紹。

關鍵詞：精餾技術；節能；應用

隨著經濟的快速發展，全球對資源的需求程度也在日益增強，大量的礦產資源被消耗。為了減緩能源的消耗速度，建設節約型社會，需要對各項工業技術進行技術改造，提高工業生產的能源節約能力。通過技術開發，可以有效減少化工精餾所消耗的能源，同時還可以提高精餾產品的質量。目前對化工精餾的節能技術開發有許多種方式，可以帶來顯著的經濟效益和社會效益，如果能夠將技術進行推廣應用，作用將進一步擴大。

1化工精餾分析

化工行業中的化工精餾是將化工產品的物料進行分離，方便下一步的工業生產。在化工精餾中，大部分的精餾工作都是根據物料之間不同的物理性質來完成的，通過各種物理或化學方法實現不同物質的分離[1]。進行化工精餾，需要建設專門的蒸餾塔，蒸餾塔的結構為底部加熱，大量的熱量會隨著蒸汽在蒸餾塔內上升，化工物料在蒸餾塔內進行持續加熱，在不同的溫度下，化工物料會根據自身的物理特性在不同的溫度下實現汽化，由此便完成了物質的分離，也就實現了化工精餾。傳統的化工精餾要使用大量的能源物質對整個蒸餾塔進行加熱，而且整個精餾過程持續的時間十分長。由于蒸餾塔的機構不能很好地保存熱量，導致大量的熱量散失，造成了能源的大量浪費。這一重大的缺陷使得整個精餾過程的能源消耗過大，需要進行進一步的節能開發[2]。

2高效節能技術開發

對于化工精餾的節能開發，主要是針對能源的利用效率來進行的，通過技術創新，降低化工精餾過程中造成的熱量散失，提高能源利用效率，從而達到節能的目標[3]。