基于高速逆流过程、络合反应的萃取强化过程研究

摘要

萃取过程以其生产能力大、分离效率高、能耗低、便于快速连续和安全操作等一系列优点获得广泛应用。本文从物理、化学两个角度分别研究了两种强化萃取的方法：一种是利用高速逆流色谱中的多变行星式离心力场进行物理强化，该力场可以使高速逆流色谱中的两相进行剧烈混合与分层，从而使溶质在高速逆流色谱中得到充分的分配和高效率的分离；另一种是利用络合反应驱动力进行化学强化，对于强极性有机物或有机物盐分离具有较大的优越性。
　　 第一章对高速逆流过程和络合萃取两种方法的原理、特点进行了介绍，并重点介绍了高速逆流色谱的传质特性、溶剂系统的研究以及络合萃取技术的应用。
　　 第二章从传质动力学的角度研究了高速逆流色谱中的轴向扩散特性。以不溶于上相的KI为实验对象，测定了双相体系的轴向扩散系数并与单相体系的轴向扩散系数进行了比较。进而采用无因次准数法建立了轴向扩散系数的数学模型，该模型同时考虑了设备参数、操作转速、流速、溶剂物性对轴向扩散系数的混合效应。
　　 第三章从络合反应的角度研究了离子交换萃取在分离氨基葡萄糖盐酸盐中的应用。采用二(2-乙基已基)磷酸钠萃取目标物，研究了萃取温度、萃取剂初始浓度、被萃取剂初始浓度、pH值对分配系数的影响；建立了分配系数模型，并讨论了四种特殊情况下的分配系数表达式。
　　 第四章从相平衡的角度对液液两相体系的分配系数进行了初步探讨。以UNIFAC基团贡献法为基础，建立了分配系数计算方法，并用VC++开发了活度系数和液液平衡计算程序。并对部分天然产物的分配系数进行了计算。
　　 最后对本文的主要研究内容进行了归纳总结，对液液平衡分配系数和高速逆流过程水力学特性的进一步研究提出了一些建议。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:缩写、符号清单和术语表

声明

致谢

1文献综述

1.1前言

1.2高速逆流色谱原理及特点

1.2.1单向流体动力学平衡机理

1.2.2高速逆流色谱特点

1.3高速逆流色谱传质特性研究

1.3.1色谱模型

1.3.2轴向扩散特性的研究

1.3.3相间传质特性的研究

1.4高速逆流色谱溶剂系统的研究

1.4.1溶剂体系的特点

1.4.2分配系数

1.4.3固定相保留值

1.5络合萃取的原理及特点

1.5.1络合萃取平衡原理

1.5.2络合萃取作用机理

1.5.3络合萃取的特点

1.6络合萃取剂

1.6.1常用络合萃取剂

1.6.2络合萃取剂的再生

1.7络合萃取技术的应用

1.7.1有机羧酸溶液的络合萃取

1.7.2有机胺类溶液的络合萃取

1.7.3两性官能团有机物的络合萃取

1.7.4金属离子的络合萃取

1.7.5醇、酚类化合物的络合萃取

1.8本文研究意义及主要工作

本章参考文献

2高速逆流色谱轴向扩散系数的研究

2.1前言

2.2轴向扩散系数模型

2.3实验

2.3.1实验设备

2.3.2实验原料和溶剂

2.4实验方法

2.4.1两相溶剂系统的准备

2.4.2样品的准备

2.4.3高速逆流色谱的分离步骤

2.4.4分配系数为零的物质的选择

2.5数据处理方法

2.6实验结果和讨论

2.6.1不同双相体系下的轴向扩散系数数据

2.6.2轴向扩散系数模型

2.7小结

本章参考文献

3二(2-乙基己基)磷酸钠离子交换萃取氨基葡萄糖盐酸盐的研究

3.1引言

3.2实验方法

3.2.1试剂与仪器

3.2.2实验部分

3.3结果与讨论

3.3.1氨基葡萄糖盐酸盐初始浓度对分配系数的影响

3.3.2温度对分配系数的影响

3.3.3初始萃取剂浓度对分配系数的影响

3.3.4平衡pH值对分配系数的影响

3.4分配系数模型

3.4.1分配系数模型的建立与讨论

3.4.2模型关联效果讨论

3.5小结与展望

本章参考文献

4基于UNIFAC法的液液两相体系分配系数的计算

4.1前言

4.2 UNIFAC模型

4.2.1 Original UNIFAC模型

4.2.2 Larsen-Lyngby模型

4.2.3 UNIFAC Dortmund模型

4.2.4 Bastos模型

4.2.5Hooper模型

4.2.6 EFV/UNIFAC模型

4.2.7 Mixture-UNIFAC模型

4.3 Original UNIFAC模型的选定

4.4基于UNIFAC的活度系数程序的开发

4.5基于UNIFAC的多组分液液平衡程序的开发

4.5.1理论基础

4.5.2计算框架

4.6基于UNIFAC法预测分配系数的原理

4.7应用UNIFAC模型预测简单化合物的分配系数

4.8应用模型预测复杂化合物的分配系数

4.9讨论

4.10小结

本章参考文献

5结论与展望

5.1结论

5.2对后续工作的建议

附录

作者简历及科研成果