盐析结晶的优缺点.doc

11.盐析结晶的优缺点特点：结晶温度较低，对热敏性物质的结晶有利；一般杂质在溶剂与盐析剂的混合物中有较高的溶解度，以利于提高产品的纯度；与冷却法结合，可提高结晶收率。需要回收设备来处理结晶母液，以回收溶剂和盐析剂。1.结晶过程的特点 1) 能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中形成纯净的晶体。有时用其他方法难以分离的混合物系，采用结晶分离更为有效。如同分异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。2) 固体产品有特定的晶体结构和形态(如晶形、粒度分布等)。3) 能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求不高，三废排放少，有利于环境保护。4) 结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。3.活性炭的分类、特点、吸附能力差别规律活性炭的作为吸附剂，在水溶液中最强，在有机溶剂中则较低弱。活性炭对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物，对大分子化合物的吸附力大于小分子化合物。利用吸附性的差别，可将水溶性芳香族物质与脂肪族物质分开，单糖与多糖分开，氨基酸与多肽分开。4.膜分离工程中浓差极化的原因和处理方法浓差极化形成的原因:在膜装置操作中，由于压力的作用，使溶质和溶剂都趋向穿过膜。溶剂基本上可以全部通过。大部分溶质无法通过而被截留在膜的高压侧表面上累积，造成由膜表面到主体溶液之间的浓度梯度，引起溶质从膜表面向主体流扩散，这种现象就称为“浓差极化”。改善浓差极化的方法提高流速。加填料法。如将29100m的小球放入被处理的液体中，以减小膜边界层的厚度而增大透过速度。加填料的方法是不适宜板式和卷式组件。装设湍流促进器。增设脉冲装置。在流程中增设一脉冲发生装置。振幅越大或频率越高，透过速度也越大。虽动力增加了2550，但透过速度提高了70，有相当的经济价值。搅拌法。在膜面附近增设搅拌器，也可以把装置放在磁力搅拌器上回转使用。传质系数与搅拌器的转数成直线关系。10.简述微波萃取技术的研究动态微波萃取技术是提取中药有效成分的有效手段，已成为实现中药现代化的关键技术之一。从中药现代化的角度，今后的研究方向主要应集中于以下两点。1.加强微波萃取的基础理论研究 虽然许多研究者对微波萃取植物组织中的天然产物的机理进行了大量的研究，但由于基体物质和被萃取物质的复杂性，在萃取机理方面仍有许多工作要做。 今后应特别注重微波作用下的传质机理研究,并建立描述微波萃取过程的热力学和动力学模型,这对微波萃取设备的开发和过程的优化设计是至关重要的。此外,迄今为止,有关微波萃取技术用于提高中药有效成分的含量或收率以及缩短提取时间方面的报道很多,但有关微波对中药有效成分的药理作用和药物疗效影响的研究则少有报道,这方面尚有许多工作要做2. 微波萃取过程的工程化研究 有关微波萃取技术提取中药有效成分的报道很多，但大多数微波萃取过程还停留于实验室小样品的提取及分析，所用设备较为简陋，许多甚至还在使用家用微波炉，因而不能提供工业化生产所需的基础数据。 今后应加强微波萃取过程的放大研究及其配套设备的开发，以推动微波萃取过程的工程化。 可以预见，随着研究的不断深入，微波萃取技术一定能为中药现代化作出更大的贡献。 6.膜分离技术在分离工程中的重要作用及存在问题 优点：膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变，对能量要求低，因此和蒸馏、结晶、蒸发等需要输入能量的过程有很大差异；膜分离的条件一般都较温和，对于热敏性物质复杂的分离过程很重要。这两个因素使得膜分离成为生化物质分离的合适方式。操作方便、结构紧凑、维修费用低、易于自动化。因而是现代分离技术中一种效率较高的分离手段，在生化分离工程中具有重要作用。缺点： 在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法 从膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故适用范围受限制； 单独采用膜分离技术效果有限，因此往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。14.超临界萃取工艺的研究进展（课件上：今后的主要研究方向 ）目前，超临界萃取技术已成为实现中药现代化的关键技术之一。从中药现代化的角度，今后的研究方向主要有以下四个方面。1.超临界萃取的工艺研究 目前有关超临界萃取技术在中药提取中的应用主要局限于单味中药有效成分的提取，这显然与传统中药以复方为主的事实极不相称。因此，加强中药复方超临界提取工艺的研究将是今后有待解决的重要课题。此外，将超临界流体技术与结晶、超细粉碎等过程结合起来用于中药新剂型的开发，以推动中药制剂的现代化，也是今后的一个重点研究方向。 2.超临界萃取过程的强化研究 就机理而言，超临界萃取过程是一类传质分离过程。因此，一些传统分离技术的某些强化措施有可能用于超临界萃取过程。例如，一些研究者通过超声波来强化超临界萃取过程取得了一定的进展。目前，有关超临界萃取过程的强化研究少有报道，这方面尚有许多工作要做。 3.超临界萃取过程的基础理论研究。 迄今为止，有关超临界萃取过程的热力学及传质理论研究还很不充分，其主要原因是高压条件下实验数据的测定较为困难。因此，应对现有的实验测试技术进行改进，以丰富和完善各种中药体系在超临界条件下的相平衡及传热、传质数据，并建立描述超临界萃取过程的热力学和动力学模型，从而为超临界萃取过程的设计和优化提供理论依据。4.超临界萃取过程的工程化研究 虽然有关超临界萃取技术用于中草药有效成分提取的报道很多，但其中能够实现工业规模生产的仅是少数。超临界萃取装置属高压设备，其工程化面临着基础研究薄弱，以及设备压力高、投资大等问题。因此，加强超临界萃取过程的放大研究及其配套设备的开发，以推动超临界萃取过程的工程化，也是今后的一个重点研究方向。9.结晶过程中防止晶垢或除去晶垢方法1）壁内表面采用有机涂料，保持壁面光滑，防止在器壁上的二维成核现象的发生；2）提高结晶系统中流体流速，使流速分布均匀，消除低流速区；3）若外循环液体为过饱和溶液，使其中不含有晶种；4）采用夹套保温方式防止壁面附近过饱和度过高；5）增设晶垢铲除装置，定期添加溶剂溶解产生的晶垢；6）蒸发室壁面极易产生晶垢，可采用喷淋溶剂的方式溶解晶垢。13.离子交换树脂的予处理1.水洗:将准备装柱使用的新树脂，先用热水反复清洗，阳离子交换树脂用70-80C的热水，阴离子交换树脂用50-60C热水。开始浸洗时，每隔约15分钟换水一次，浸洗时要不时搅动，换水4-5次后，可隔约30分钟换水一次，总共换水7-8次，浸洗至浸洗水不带褐色，泡沫很少时为止。2.酸碱处理:阳离子交换树脂处理步骤：1)用1N盐酸缓慢流过树脂，用量约为强酸阳树脂体积的2-3倍，弱酸树脂的3-5倍，流量为每小时1.5倍床层体积流过。2)水冲洗，出水PH为5左右，用3倍树脂体积5%的NaCl溶液流过树脂。3)用1NNaOH流过树脂。4)用水冲洗至出水PH为9左右。5)用1N盐酸或硫酸，将树脂转成H型，用量为树脂体积的3-5倍。6)酸流完后，用去离子水冲洗至出水PH值为6以上时，即可投入使用。 对于阴离子交换树脂水洗后的酸碱处理次序，可采用碱酸碱次序，酸、碱用量及流速，强碱树脂与强酸树脂相对应12.植物性药材有效成分的提取过程和机理 药材可分为植物、动物和矿物三大类。矿物药材无细胞结构，其有效成分可直接溶解或分散于提取剂中。动物性药材的有效成分一般为蛋白质、激素和酶等大分子物质,因分子量较大,故难以透过细胞膜,所以提取时应首先破坏其细胞膜。植物性药材的有效成分的分子量一般比无效成分的分子量要小得多,故提取时有效成分需透过细胞膜，而无效成分则应留在细胞内。 1.提取过程的阶段划分植物性药材的提取过程一般可分为润湿、渗透、溶解、扩散等几个阶段。 (1) 润湿与渗透阶段 新药材的细胞中,含有多种可溶性物质和不溶性物质。药材经干燥后，内部水分大部分被蒸发,故细胞萎缩。当药材被粉碎时,一部分细胞可能发生破裂，其中所含的成分可直接提取。而大部分细胞在粉碎后仍保持完整状态，当与提取剂接触时被提取剂所润湿，同时提取剂通过毛细管和细胞间隙渗透至细胞组织内。提取剂能否润湿药材表面，并渗透进入到细胞组织中，取决于提取剂对物质的润湿性以及该物质与提取剂间的界面张力。一般情况下，非极性提取剂不易从含有大量水分的药材中提取出有效成分，极性提取剂不易从富含油脂的药材中提取出有效成分。对于含油脂的药材可先用石油醚或苯进行脱脂，然后再用适宜的提取剂提取。 (2) 溶解阶段 提取剂进入细胞组织后，与药材中的各种成分相接触，并使其中的可溶性成分转入到提取剂中，该过程称为溶解。 药物成分溶解于提取剂的过程可能是物理溶解过程，也可能是使药物成分溶解的反应过程。药材的种类不同，其溶解机理有很大差异。一般情况下，水能溶解晶体和胶质，故其提取液多含胶体物质而呈胶体液，乙醇提取液含胶质较少，而亲脂性提取液则不含胶质。 (3) 扩散阶段 提取剂溶解有效成分后，形成的浓溶液具有较高的渗透压，从而形成扩散点，其溶解的成分将不停地向周围扩散以平衡其渗透压，这正是提取过程的推动力。在固体外表面与溶液主体之间存在一层很薄的溶液膜，其中的溶质存在浓度梯度，该膜常称为扩散边界层。 渗透压 (a) 渗透 (b) 渗透平衡 (c) 反渗透 在湿润和溶解过程中，固体内形成的浓溶液中的溶质将向固体表面扩散，并通过扩散边界层扩散至溶液主体中。一般情况下，溶质由固体表面传递至溶液主体的传质阻力远小于溶质在固体内部的扩散阻力。 若固体由惰性多孔结构组成，且固体的微孔中存在溶质和提取剂，则通过多孔固体的扩散可用有效扩散传质来描述。但对植物性药材而言，由于细胞的存在，一般并不遵循有效扩散系数为常数的简单扩散规律。 此外，在提取过程中还存在提取剂由溶液主体传递至固体表面，再由固体表面传递至固体内部的扩散过程，该过程的速率较快，一般不会成为提取过程的速率控制步骤。2. 提取速率 总传质系数与药材及提取剂的性质以及溶液的流动状态等因素有关，其值可根据经验选取或在小试设备中通过实验测得。 8.分子精馏过程及其特点1.分子蒸馏过程 分子由液相主体至冷凝面上冷凝的过程需经历四个步骤：内扩散自由蒸发飞射冷凝(1) 内扩散：分子由液相主体扩散至蒸发面。该步骤的速率即分子在液相中的扩散速率是控制分子蒸馏速度的主要因素，因此在设备设计中,应尽可能减薄液层的厚度并强化液层的流动。 (2)自由蒸发：分子在液层表面上的自由蒸发。蒸发速率随温度的升高而增大，但分离因子有时却随温度的升高而下降。因此,应根据组分的热稳定性、分离要求等具体情况，选择适宜的操作温度。 (3)飞射：蒸气分子由蒸发面向冷凝面飞射的过程中，既可能互相碰撞，又可能与残存的空气分子发生碰撞。由于蒸发分子均具有相同的运动方向，因此它们之间的相互碰撞对飞射方向和蒸发速率影响不大。但残存的空气分子呈杂乱无章的热运动状态，其数量的多少对蒸发分子的飞射方向及蒸发速率均有重要的影响。因此，分子蒸馏过程必须在足够高的真空度下进行。当然,一旦系统的真空度可以确保飞射过程快速进行时,再提高真空度就没有意义了。 (4)冷凝：即分子在冷凝面上冷凝。为使该步骤能够快速完成，应采用光滑且形状合理的冷凝面，并保证蒸发面与冷凝面之间有足够的温度差(一般应大于60)。 2.分子蒸馏过程的特点 与普通蒸馏相比，分子蒸馏具有如下特点。 (1) 分子蒸馏在极高的真空度下进行，且蒸发面与冷凝面之间的距离很小，因此在蒸发分子由蒸发面飞射至冷凝面的过程中，彼此发生碰撞的几率很小。而普通蒸馏包括减压蒸馏，系统的真空度均远低于分子蒸馏，且蒸气分子需经过很长的距离才能冷凝为液体，期间将不断地与液体或其他蒸气分子发生碰撞，整个操作系统存在一定的压差。 (2) 减压精馏是蒸发与冷凝的可逆过程，气液两相可形成相平衡状态；而在分子蒸馏过程中，蒸气分子由蒸发面逸出后直接飞射至冷凝面上，理论上没有返回蒸发面的可能性，故分子蒸馏过程为不可逆过程。(3) 普通蒸馏的分离能力仅取决于组分间的相对挥发度，而分子蒸馏的分离能力不仅与组分间的相对挥发度有关，而且与各组分的分子量有关(4) 只要蒸发面与冷凝面之间存在足够的温度差，分子蒸馏即可在任何温度下进行；而普通蒸馏只能在泡点温度下进行。(5) 普通蒸馏存在鼓泡和沸腾现象，而分子蒸馏是在液膜表面上进行的自由蒸发过程，不存在鼓泡和沸腾现象。6.2.3 离子交换树脂的理化性质8)滴定曲线离子交换树脂的滴定曲线能定性地反映树脂活性基团的特征，可鉴别树脂酸碱度的强弱。强酸和强碱树脂的滴定曲线开始有一段是水平的，随酸、碱用量的增加而出现曲线的突升和陡降，此时表示活性基团已经达到饱和。弱酸、弱碱性树脂的滴定曲线不出现水平部分和转折点而呈渐进的变化趋向。 离子交换树脂使用说明 一、保存方法： 离子交换树脂存放温度为0-40C，当存放处温度稍低于0C时，应向包装袋内加入澄清的饱和食盐水、浸泡树脂。当存放处温度过高时，不但使树脂易于脱水，还会加速阴树脂的降解。 一旦树脂失水，使用时不能直接加水，