分子分离技术

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

1 前言 (1)

2 传统分离方法 (2)

3 现代分离方法 (3)

3.1 色谱方法 (3)

3.2 电泳技术及其它 (6)

4 展望 (8)

参考文献 (9)

生物大分子分离技术的发展现状

姓名：陈绍勇学号：20124016016 专业：动物学摘要: 生物大分子包括多肽、酶、蛋白质、核酸( DNA 和RNA) 以及多糖等。生物大分子分离技术是生命科学研究中的关键技术之一。当前, 各学科之间的交叉渗透为生物大分子分离技术的发展提供了更多的契机。对以沉淀、透析、超滤和溶剂萃取为代表的传统分离技术, 以及色谱, 电泳等现代分离技术的发展概况、原理、特点及应用进行了综述。并结合生命科学的发展现状, 展望了生物大分子分离技术的发展前景。

关键词: 生物大分子,传统分离方法,现代分离方法

1 前言

生物大分子包括多肽、酶、蛋白质、核酸( DNA和RNA) 以及多糖等。生命科学的发展给生物大分子分离技术提出了新的要求。各种生化、分子研究都要求得到纯的, 以及结构和活性完整的生物大分子样品, 这就使得其分离技术在各项研究中起着举足轻重的作用。对生物大分子分离技术的研究和开发也就应运而生。而且随着各学科之间的交叉渗透, 材料化学、自动化技术等学科的发展也为生物大分子分离技术的发展提供了更多的契机。生物大分子的制备具有如下主要特点: 生物材料的组成极其复杂; 许多生物大分子在生物材料中的含量极微, 分离纯化的步骤繁多, 流程长; 许多生物大分子一旦离开了生物体内的环境就极易失活( 因此分离过程中如何防止其失活, 就是生物大分子提取制备最困难之处) ; 生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的, 温度、pH 值、离子

强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响, 很难准确估计和判断[1]。这些都要求生物大分子的分离技术以此为依据, 突破这些难点, 优化分离程序, 以获得符合要求的生物大分子样品。

2 传统分离方法

常用的传统生物大分子分离方法有沉淀、透析、超滤和溶剂萃取等。它们都是一些较早就建立起来的分离方法, 至今仍然被广泛应用。如在蛋白质领域, 应用盐析法使蛋白质沉淀出来已有80 多年的历史。其突出的优点是成本低, 不需要特别昂贵的设备; 操作简单、安全; 对许多生物活性物质具有稳定作用[2]。该法虽然分辨能力不高,但在粗级分离中仍然被经常采用。有机溶剂沉淀法也是较早使用的沉淀方法之一。有机溶剂对于许多蛋白质、核酸、多糖和小分子生化物质都能产生沉淀作用。其引起沉淀的主要原因在于改变介质的介电常数, 以及类似盐析的争夺水化水现象[2]。等电点沉淀法利用具有不同等电点的两性电解质, 在达到电中性时溶解度最低, 易发生沉淀, 从而实现分离的方法。氨基酸、蛋白质、酶和核酸都是两性电解质, 可以利用此法进行初步的沉淀分离, 此法主要用于在分离纯化流程中去除杂蛋白[3], 而不用于沉淀目的物。非离子型多聚物是20 世纪60 年代发展起来的一类重要的沉淀剂, 它们具有很强的亲水性和较大的溶解度, 在溶液中可通过空间位置排斥作用使生物大分子、病毒和细菌等聚集沉淀。该法温和的操作条件和较高的沉淀效能, 使得其经常被用于细菌、病毒、核酸和蛋白质的分离, 其中应用最多的多聚物是聚乙二醇[4,5]。

自Thomas Graham 1861 年发明透析方法至今已有140 多年, 透析已

成为生物化学实验中最简便最常用的分离纯化技术之一, 在生物大分子的制备过程中, 除盐、少量有机溶剂、生物小分子杂质和浓缩样品等都要用到透析的技术, 同时半透膜的材料也更加多样化、透析方式也更加丰富。超滤是一种加压膜分离技术, 自20 世纪20 年代问世后, 直至60 年代以来其发展迅速, 很快由实验室规模的分离手段发展成重要的工业单元操作技术[6]。超滤作为一种高效分离技术, 广泛用于含有各种小分子溶质的各种生物大分子的脱盐、浓缩和分级分离。溶剂萃取法( 是用一种溶剂将产物自另一种溶剂( 如水) 中提取出来, 以达到浓缩和提纯的目的) 是20世纪40 年代兴起的一项化工分离技术, 并很快应用到了生

物分子的提取和分离上。最初是用于抗生素、有机酸、维生素等生物小分子的提取。最近几十年来随着与其它技术的结合而产生了一系列新的分离技术, 如逆胶束萃取、超临界萃取、液膜萃取等, 可以用于生物大分子如核酸、蛋白质、多肽等的提取和精制。

3 现代分离方法

3.1 色谱方法

1903 年俄国植物学家Tswett, 在一填有碳酸钙的玻璃柱中注入用

石油醚萃取的植物色素, 在室温下展层, 得到不同的色素区带, 后来称之为色谱[7]。色谱分离又称层析。最初, 层析技术并未得到关注。20 世纪50 年代, 气液层析得到发展, 并在石油、化工、制药等领域得到应用。到60 年代, 由于开发出适用于生物物质分离纯化的层析固定相, 层析

技术才被用于生物物质的分离纯化并得到迅速发展[7]。至今, 已有丰富的色谱技术被用于生物大分子的分离。液相色谱法是分析化学中发展最快,

应用最广的分析方法, 它在许多领域成为必不可少的手段,其中高效液

相色谱( high performance liquid chromatography,HPLC) 更是以其独特的优点占据突出地位。HPLC 用于生物化学样品分析始于20 世纪70年代中期, 80 年代针对生命科学领域分离和制备而设计的生物色谱填料为HPLC 在生命科学研究领域的地位奠定了坚实的基础; 90 年代, 随着生物医药研究与开发的迅速发展, 各种类型的高通量及手性色谱柱纷纷出现[8]。HPLC 是目前最通用、最有力和最多能的层析形式, 在生物大分子的分离分析中,HPLC 分离模式主要有反相色谱（ RPC) , 空间排阻色谱(SEC) , 离子交换色谱(IEC) , 疏水作用色谱(HIC) , 亲和色谱(AC)等。反相液相色谱柱效高、分离能力强、重复性好、操作简便、保留机理清楚, 是液相色谱分离模式中使用最为广泛的一种。它与多数其它形式的层析不同之处在于固定相基本上是惰性的, 固定相与被分离物之间只可能有疏水作用。它吸引人的地方在于流动相的小小变化, 例如加入盐, 改变pH 或有机溶剂的量就能成功地影响分离特性。它在20 世纪50 年代就已用于许多有机小分子的分离和分析,80 年代后逐步应用于生物大分子如蛋白质、多肽、核酸的鉴定,并用于制备规模的分离[8]。半个世纪前, 随着交联聚苯乙烯的出现和发展, 离子交换色谱成为一种重要的分离工具。离子交换色谱的填料及含盐的缓冲流动相系统类似于蛋白质稳定存在的生理条件, 有利于保持生物分子的活性和构象。因此, 它在解决生物学中许多难于分离的问题上起到了重大作用。随着HPLC 的飞速发展, 以及各种新型离子交换材料的出现, 离子交换色谱在氨基酸、蛋白质、核酸、有机酸、糖类及药物等方面的应用越来越广。空间排阻色谱所用

的固定相是具有一定孔径范围的多孔性物质凝胶, 是按溶质分子大小进行分离的色谱技术, 又称尺寸排阻色谱或凝胶色谱。按流动相类型不同分为凝胶渗透色谱和凝胶过滤色谱。十多年来该法在凝胶制备, 仪器技术性能, 数据处理和理论研究上取得的进展, 促进了该技术在许多领域的应用。亲和层析是60 年代发展起来的一种高效、快速的分离纯化技术。它是一种利用生物大分子能够通过范德华力、疏水力、空间和静电相互作用,与配体特异、可逆地结合在一起的生物学特性, 从复杂的生物样品中分离得到目标产物的液相色谱技术。亲和层析容量大, 选择性强, 分离效率高, 且对目标产物的生物活性起到一定的保护作用, 最先被用于酶的纯化, 现在已广泛地用于核苷酸、核酸、免疫球蛋白、膜受体、细胞器甚至完整细胞的纯化[3]。科学的发展使得分离分析的对象越来越复杂,从而提高了对分离分析技术的要求, 促进了各种新技术的发展。二维液相分离方法, 二维液相分离/ 质谱分析方法等多种自动化二维系统均得到了开发利用, 如Lundell 和Markides采用离子交换和反相色谱二维液相模式分离了复杂生物样品中的肽;Bushey 和Jorgenson设计了用阳

离子交换和体积排除分离模式的自动化二维系统等。HPLC 与光谱或波谱技术的在线联用也成为了解决复杂样品体系的有力手段。目前最常用最有效的是高效液相色谱- 质谱(mass spectroscopy, MS) 联用技术, 高效液相色谱- 核磁共振( nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR) 等也在研究开发中。与此同时,快速分离技术也得到了迅猛发展, 在20 世纪70 和80 年代需要1h 分离的样品现在可能只要几分钟甚至几秒钟即可完成, 有关快速HPLC 及其应用也多有报道, 如Unger 等最早

采用缓冲溶液盐浓度梯度, 以4mL/min 流速在2.5min 内分离了8 种蛋

白质。近年来, 随着生物技术和医药工业的发展, 传统的分离手段已经不能满足对大量样品高纯度分离的要求, 液相制备色谱的发展研究为解决实际应用中出现的问题带来希望。20 世纪70 年代初开发出的模拟移动床色谱具备分离能力强,设备体积小,投资成本低, 便于实现自动控制并特别有利于分离热敏性及难以分离的物系等优点, 在制备色谱技术中最适含用于进行连续性大规模工业化生产, 其应用范围也不断扩大, 已出现采用该技术分离氨基酸、单克隆抗体和蛋白质的研究[17]。超临界流体色谱( supercritical fluid chromatography,(SFC) 是以超临界流体( supercritical fluid, SF)

作为流动相的一种新颖的色谱技术, 具有分析速度快、选择性好、分离效率高、分析条件温和等优点,可分析气相色谱不宜分析的高沸点、高分子量、低挥发性和热不稳定试样, 又比高效液相色谱有更快的分析速度和更高的柱效。自60 年代起逐渐出现一些有关该技术的研究报道。超临界流体色谱应用领域十分广泛, 可用于分离分析热敏性物质、非挥发性高分子、生物大分子、极性物质和手性对映体等。目前, SFC 与MS、FT- IR ( fourier transform infraredspectrometer, 傅里叶变换红外光谱仪) 、NMR等联用技术也逐渐得到开发。

3.2 电泳技术及其它

电泳现象于1808 年被发现, 在1937 年由瑞典科学家Tiselius A 首次将其作为一种分离技术所应用。随着电泳支持物的改进, 电泳条件的完善,区带电泳、等电聚焦电泳、双向电泳等技术逐渐建立起来。同时, 在

电泳模式上也有了极大的发展, 先后出现了圆盘电泳、垂直板电泳、脉冲电泳等, 电泳分辨率也随之得到提高。1956 年Smithies 和Poulik最早引入双向电泳技术, 他们将纸电泳和淀粉凝胶电泳结合起来分离血清蛋白, 随后双向电泳技术得到很快的发展。目前所应用的双向电泳体系由O’Farrell 等于1975 年发明, 第一向为等电聚焦电泳, 第二向为变性聚丙烯酰胺凝胶电泳。这是目前唯一能将数千种蛋白质同时分离与展示的分离技术。该技术的应用与发展对开展“蛋白质组”的研究具有重要意义。同时,针对双向电泳技术的某些缺陷, 相应的改进技术也得以应用, 如窄范围pH 胶条的使用, 胶上差示电泳( differential in-gel electrophoresis, DIGE) 技术。然而, 由于蛋白质二维凝胶分离、染色体转移等环节操作困难, 且十分费时, 已被公认为是蛋白质组研究的技术“瓶颈”。因此, 发展快速、高效、高通量、在线的分离监督方法已成为蛋白质组学研究的重大科学问题之一。谁率先取得突破, 谁将占据蛋白质组学研究的有利地位。毛细管电泳( capillary electrophoresis, CE) 是20世纪80 年代初期迅速发展起来的一种新型分离分析技术, 是

经典电泳技术和现代微柱分离有机结合的产物。与传统的分离方法相比, CE 具有分离效率高、分析速度快、样品及试剂用量少等特点, 使其成为极为有效的分离技术, 广泛应用于分离蛋白质、糖类、核酸等多种物质。目前, 不同分离模式的毛细管电泳技术已成为最重要的生物样品分离分析手段, 如毛细管区带电泳、毛细管胶束电动色谱、毛细管凝胶电泳、毛细管等速电泳、毛细管等电聚焦等。近来, 许多有关多维毛细管电泳分离技术的设想已被提出, 有些还得到了初步的尝试, 其分离的优势也

得到人们的关注[9]。毛细管电色谱(CEC) 是利用电渗流或电渗流结合压力来推动流动相移动的一种液相色谱分离法。它集CE 和HPLC的优势与一身, 既有CE 水平的高柱效, 同时还具有HPLC 的高选择性。近年来其应用已引起广泛关注。目前, 毛细管电色谱的研究主要侧重于方法本身的完善和发展, 以及与质谱等定性分析技术联用的研究开发。微流控芯片于20 世纪90 年代初由瑞士的Manz 和Widmer 提出, 它是通过微细加工技术将微通道、微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件窗口和连接器等功能元件像集成电路一样, 使它们集成在芯片材料上的微全分析系统。近10 年来,随着微制造技术和电子技术的不断进步, 微流控芯片得到了迅速的发展, 并成为生物样品分离分析的重要手段和研究热点, 先后出现了毛细管电泳芯片、毛细管电色谱芯片、样品制备和分离的集成系统等。

4 展望

生命科学的发展决定了追求高效、快速、高通量、集成化的生物样品分离分析方法必将成为未来的发展方向。分子生物学中一个众所周知的事实是蛋白质生物活性和功能多是在溶液中显现的, 因此液相色谱的强大功能使得其在生命科学及其它领域的重要地位不会动摇, 面对复杂体系的分离任务, 它仍在不断完善发展。芯片系统将不断发展建立更多的实用体系, 开发更广泛的应用价值。多通道毛细管电色谱仪器也将被开发。对超临界流体性质的认识深入, 将推动超临界流体色谱技术的发展和应用。各种分离模式相结合构成的多维分离方法也将得到进一步的研究开发, 以实现将一根色谱柱上未分开的组分在另一根柱上用不同的

分离原理加以完全分离。各种分离设备将与光谱、波谱这类提供结构信息的仪器进行在线连接, 建立起更多的联用方式, 以实现分离, 定性定量分析一体化。

随着生物技术成果的不断积累和生物技术产业化进程的不断推进, 生物制品的分离与纯化技术已成为实现生物高技术产业化的关键, 在理论和技术研究上都得到了长足的发展。发展层析柱和凝胶过滤柱的放大技术, 大规模分离过程的自动控制,下游工程的集成优化技术等成为工业化生产中的关键。液相色谱是工业生产上常用的有效方法,而模拟移动床色谱和径向色谱等将在生物工程领域发挥越来越重要的作用。在研究和完善一些适用于生化工程的新型分离技术的同时, 进行各种分离技术的高效集成化, 可以达到提高产品收率、降低过程能耗和增加生产效益的目标。在这个各学科快速发展, 并相互影响的时代,生物大分子分离技术必将不断的推陈出新, 以更加方便、高效、快捷的方式应用于科研和生产领域。

参考文献

[1] 陈毓荃.生物化学试验方法和技术.北京:科学出版社,2002, 46~49.

[2] 苏拔贤.生物化学制备技术.北京:科学出版社,1986,51~52.

[3] 王镜岩, 朱圣庚, 徐长法. 生物化学. 北京: 高等教育出版社,2002,307~313.

[4] 陈晓东,陶志华,王忠永, 等.临床检验杂志,2002,20(4): 219.

[5] 王辉龙,周建武,王中来, 等.福州大学学报,2001,29(5):123~126.

[6] 肖恩荣,李定或,丁一刚, 等. 武汉化工学院学报,2005,27(1):6~10.

[7] 严希康.生化分离技术.上海:华东理工大学出版社,1996,80.

[8] 鲍时翔,姚汝华.华南理工大学学报,1996,24(12):98~103.

分子筛的结构应用说明

1.分子筛的概念 分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为 Mx/n ?ZH2O 式中M是金属阳离子，n是它的价数，x是AlO2的分子数，y是SiO2分子数，Z是水分子数，因为AlO2带负电荷，金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。当金属离子的化合价n = 1时，M的原子数等于Al的原子数；若n = 2，M的原子数为Al原子数的一半。 常用的分子筛主要有：方钠型沸石，如A型分子筛；八面型沸石，如X-型，Y-型分子筛；丝光型沸石（-M型）；高硅型沸石，如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性，且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的，也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用，尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。 2.分子筛的结构特征（1）四个方面、三种层次： 分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4），它们构成分子筛的骨架。相邻的四面体由氧桥连结成环。环是分子筛结构的第二个层次，按成环的氧原子数划分，有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。环是分子筛的通道孔口，对通过分子起着筛分作用。氧环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的多面体。各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。多面体有中空的笼，笼是分子筛结构的重要特征。笼分为α笼，八面沸石笼，β笼和γ笼等。 （2）分子筛的笼： α笼：是A型分子筛骨架结构的主要孔穴，它是由12个四元环，8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。笼的平均孔径为1.14nm，空腔体积为7603。α笼的最大窗孔为八元环，孔径0.41nm。 八面沸石笼：是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴，由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体，笼的平均孔径为1.25nm，空腔体积为8503。最大孔窗为十二元环，孔径0.74nm。八面沸石笼也称超笼。 β笼：主要用于构成A型、X-型和Y型分子筛的骨架结构，是最重要的一种孔穴，它的形状宛如有关削顶的正八面体，空腔体积为1603，窗口孔径为约0.66nm，只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入。 此外还有六方柱笼和γ笼，这两种笼体积较小，一般分子进不到笼里去。 不同结构的笼再通过氧桥互相联结形成各种不同结构的分子筛，主要有A-型、X型和Y型。（3）几种具有代表性的分子筛 A型分子筛 类似于NaCl的立方晶系结构。若将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来就得到A-型分子筛的晶体结构。8个β笼联结后形成一个方钠石结构，如用γ笼做桥联结，就得到A-型分子筛结构。中心有一个大的α的笼。α笼之间通道有一个八元环窗口，其直径为4?，故称4A分子筛。若4A分子筛上70%的Na+为Ca2+交换，八元环可增至5?，对应的沸石称5A分子筛。反之，若70%的Na+为K+交换，八元环孔径缩小到3?，对应的沸石称3A分子筛。 X-型和Y-型分子筛 类似金刚石的密堆六方晶系结构。若以β笼为结构单元，取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼将相邻的两个β笼联结，即用4个六方柱笼将5个β笼联结一起，其中一个β笼居

高分子功能膜材料

第八章高分子功能膜材料 膜是一种能够分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种物质的二维材料，在自然界中随处可见。天然存在的膜有生物膜，膜也可以人工制作，如高分子合成膜。膜可以是均相的，也可以是非均相的；可以是对称的，也可以是非对称的；可以是固体的，也可以是液体的；可以是中性的，也可以是带电荷的。膜的厚度可从几微米到几毫米不等。 随着科学的发展，越来越多的人工合成膜相继被开发出来，应用到各个行业中，起到分离和选择透过等重要作用。高分子功能膜作为人工合成膜中的重要一员，在药物缓释、膜修饰电极、气体分离等领域表现出特殊的分离功能，并因其广阔的应用前景而受到极大的关注。本章将主要讨论高分子功能膜的分离原理，并以主要的分离膜为代表，介绍其制备方法和应用。 8,1 概述 8.1.1 高分子分离膜的分类 高分子分离膜是具有分离功能，即具有特殊传质功能的高分子材料，又称为高分子功能膜。其形态有固态，也有液态。高分子分离膜的种类和功能繁多，不可能用单一的方法来明确分类，现有的分类既可以从被分离物质的角度分，也可以从膜的形状、材料等角度分，目前主要有以下几种分类方式。 8.1.1.1 按被分离物质性质分类 根据被分离物质的性质可以将分离膜分为气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜和微生物分离膜等。 8.1.1.2按膜形态分类 根据固态膜的形状，可分为平板膜(flat membrane)、管式膜(tubular membrane)、中空纤维膜(hollow fiber)、毛细管膜以及具有垂直于膜表面的圆柱形孔的核径蚀刻膜等。液膜是液体高分子在液体和气体或液体和液体相界面之间形成的膜。 8.1.1.3按膜的材料分类 从膜材料的来源来看，分离膜可以是天然的也可以是合成的，或者是天然物质改性或再生的。不同的膜材料具有不同的成膜性能、化学稳定性、耐酸、耐碱、耐氧化剂和耐微生物侵蚀等，而且膜材料对被分离介质也具有一定的选择性。这类膜可以进一步分为以下几类。 (1)纤维素衍生物类纤维素类膜材料是研究最早、应用最多的高分子功能膜材料之一．主要有再生纤维素、硝酸纤维素、二醋酸纤维素和三醋酸纤维素、乙基纤维素等。 (2)聚烯烃类聚烯烃及其衍生物是重要的高分子聚合物，很多都可以用于制备气体分离膜，如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈等。 (3)聚酯类涤纶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯这类树脂强度高、尺寸稳定性好、耐热和耐溶剂性优良，被广泛用于制备分离膜的支撑增强材料。 (4)聚酰（亚）胺类尼龙-6和尼龙-66是这一类分离膜材料的代表，常用于反渗透膜和气体分离膜的支撑底布，芳香族聚酰胺是第二代反渗透膜材料，用于中空纤维膜的制备。含氟聚酰亚胺作为具有实用前景的气体分离膜材料目前处于开发阶段。用聚酰胺类制备的膜，具有良好的分离与透过性能，且耐高压、耐高温、耐溶剂，是制备耐溶剂超滤膜和非水溶液分离膜的首选材料，缺点是耐氯性能较差。 (5) 聚砜类这类材料包括聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、磺化聚砜等，是高机械强度的工程塑料，具有耐酸、耐碱的优点，多用于超滤膜和气体分离膜的制备，较少用于微滤，可在80℃下长期使用，缺点是耐有机溶剂的性能较差。

分子筛催化剂

伴随着工业革命的大潮，碳材料的应用越来越广泛，从最初的过滤杂质逐渐发展到分离不同组份。与此同时，随着技术的进步，人类对物质的加工能力也越来越强。那么什么是分子筛催化剂？为此，安徽天普克环保吸附材料有限公司为大家总结了相关信息，希望能够为大家带来帮助。 分子筛催化剂又称沸石催化剂，指以分子筛为催化活性组分或主要活性组分之一的催化剂，工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂，它属于固体酸催化剂。此外，常用的还有具双功能催化作用的载金属分子筛催化剂，如钯-超稳Y型分子筛加氢裂化催化剂。 催化性质按分子筛的催化性质，可分为分子筛固体酸催化剂、金属分子筛双功能催化剂和分子筛择形催化剂三大类。按分子筛的类型分类，则分子筛催化剂的分类和分子筛的分类相同。 分子筛催化剂中通常只含有5％～15％的分子筛,其余部分可称为基质，通常由难熔性无机氧化物或其混合物和粘土组成。基质的作用是使分子筛良好分散，使分子筛易于粘结成形，甚至可使分子筛的

热稳定性得到提高。在催化过程中基质还起到热载体的作用。制造催化剂时，分子筛原粉通常经胶体磨研磨后混入基质的胶体中，用喷雾、挤条或其他方法成形，再经干燥、焙烧等步骤最后制成催化剂。 安徽天普克环保吸附材料有限公司是原上海摩力克分子筛有限公司直属公司,本公司成立于2004年，由于生产量扩增，本公司在安徽合肥空港寿县新桥产业园投资建设生产基地。公司目前拥有年产2000吨分子筛、1500吨活性氧化铝生产线各一条。 二期工程将建成4000吨分子筛生产线。公司全面推行ISO9001质量管理体系，建有现代化的实验室和质量控制中心。现有工程技术人员20人，其中工程师8人。 产品系列化、经营多元化，这些都是企业的发展方针，而OEM----更是公司多年的经营模式，并且得到广泛好评。我们的用户涉及石油、化工、冶金、汽车、空调、电子仪表等行业，我们的客户群不仅是在国内而且遍及东南亚、欧美等地。公司热忱欢迎国内外客

分子筛催化剂的发展及研究进展

分子筛催化剂的发展及研究进展 摘要：分子筛是一种具有特定空间结构的新型催化剂，具有活性高、选择性好、稳定性和抗毒能力强等优点，因此，近几十年来它作为一种化工新材料发展的很快，应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用。本文介绍了几种常见的分子筛及应用前景，并对分子筛的性能做了详尽的概述［1］。 关键词：分子筛；催化剂；应用；性能 Development and research of the molecular sieve catalyst Abstract：Zeolite is a new catalyst with specific spatial structure, with high activity, good selectivity, advantages, stability and antitoxic ability etc. Therefore, in recent decades, as a kind of new material chemical development soon, have been widely applied in. Especially as industrial catalysts in refining and petrochemical petroleum plays a very important role. This paper introduces the composition and application of molecular sieve, and the properties of molecular sieves as described in detail. Key words：Molecular sieve；catalyst；application；performance 1.分子筛的发展现状 所谓分子筛催化剂，就是将气体或液体混合物分子按照不同的分子特性彼此分离开的一类物质，实际上是一些具有实际工业价值且具有分子筛作用的沸石分子筛，构成沸石分子筛基本结构特征主要是硅氧四面体和铝氧四面体，这些四面体交错排列形成空间网状结构，存在大量空穴，在这些空穴内分布着可移动的水分和阳离子。基本组成物质为：Na2O、Al2O3、SiO2。上世纪50年代末发现小分子的催化反应可以在分子筛的孔道中进行，才使得这种材料得以迅速的发展。美国的多家公司，具有代表的是Linder公司、Exxon公司、联合碳化公司（UCC ）模拟天然沸石的类型与生成条件，开发了一系列低硅铝和中硅铝的人工合成沸石。 上世纪60年代左右，上海试剂五厂开展沸石分子筛的研制开发工作，合成出A型、X型、Y型沸石分子筛。上世纪80年代，金陵石化有限公司炼油厂首次工业化生产ZSM－5沸石分子筛。已有南开大学、北京石科院、兰化炼油厂等单位纷纷开展ZSM －5沸石分子筛的开发生产，并将其广泛应用催化裂解、辛烷值助剂、柴油、润滑油降凝、芳烃烷基化、异构化及精细化工等领域。 近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加，国内合成分子筛的规模也在不断扩大。中科院大连物化所自上世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作，开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂。已完成中试放大实验，据称，该研究所采用改性SAPO－34分子筛催化剂可使二甲醚单程转化率大于97%,低碳烯烃选择性达90%。1988年首次合成了具有十八环的VPI－5分子筛，孔径达1.3nm，实现了大孔分子筛的合成。上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM－5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM－5吸附剂等系列分子筛。南开大学催化剂厂主要生产了NFK－5分子筛(直接法合成ZSM－5分子筛)、Beta分子筛、Y型分子筛以及以其为载体的获得国家级发明奖的各类催化剂。 2.分子筛的性能 一切固体物质的表面都有吸附作用，只有多孔物质或表面积很大的物质，才有明显的吸附效应，才是良好的吸附剂。常用的固体吸附剂活性炭、硅胶，活性氧化铝和分子筛等都有很大的表面积。其中沸石分子筛在吸附分离方面有十分重要的地位，它除了有很高的吸附量外，还有独特的选择性吸附性能。这是由于它具有规整的微孔结构，这些均匀排列的孔道和尺寸固定的孔径，决定了能进入沸石分子筛内部的分子的大小。

高分子膜材料的制备方法

高分子膜材料的制备 方法 xxx级 xxx专业xxx班 学号：xxxxxxx xxx

高分子膜材料的制备方法 xxx （xxxxxxxxxxx，xx） 摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。 关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法 1.引言 膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。 2.膜材料的制备方法

2.1 浸没沉淀相转化法 1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。所谓相转化法制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。 2.1.1 浸没沉淀制膜工艺 目前所使用的膜大部分均是采用浸没沉淀法制备的相转化膜。在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散进入凝固浴（J2），而非溶剂扩散到刮成的薄膜内（J1），经过一段时间后，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离（结晶作用），成为两相，聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。 浸入沉淀法至少涉及聚合物/溶剂/非溶剂3个组分，为适应不同应用过程的要求，又常常需要添加非溶剂、添加剂来调整铸膜液的配方以及改变制膜的其他工艺条件，从而得到不同的结构形态和性能的膜。所制成的膜可以分为两种构型：平板膜和管式膜。平板膜用于板

分子筛催化剂

分子筛催化剂

分子筛催化剂及其进化柴油机尾气的研究 一、分子筛催化剂 1、分子筛的相关解释 分子筛, 常称沸石或沸石分子筛, 按经典的定义为“是具有可以被很多大的离子和水分占据孔穴(道) 骨架结构的铝硅酸盐”。照传统定义，分子筛是具有均一结构，能将不同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化剂。狭义讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键连相连形成孔道和空隙体系，从而具有筛分分子的特性。基本可分为A、X、Y、M和ZSM几种型号，研究者常把它归属固体酸一类。 2、分子筛催化剂的分类及其特点 分子筛按孔道大小划分，分别有小于2 nm、2—50 nm和大于50 nm的分子筛，它们分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。分子筛根据孔径大小可分为微孔、介孔和大孔分子筛3 大类。微孔分子筛具有强酸性和高水热稳定性等优点和特殊“择形催化”性能，但也存在着孔径狭窄、扩散阻力大等缺点，从而大大限制了在大分子催化反应中的应用。介孔分子筛具有比表面积高、吸附容量大、孔径大等特点，在一定程度上解决了传质扩散限制问题，但其酸性较弱且水热稳定性较差，导致其工业应用受到了限制。为了解决上述问题，研究人员开发了多级孔分子筛，该分子筛结合了介孔和微孔分子筛的优点，在石油化工领域具有不可估量的应用前景。 3、分子筛的催化特性 （1）催化反应的活性要求： 比表面积大，孔分布均匀，孔径可调变，对反应物和产物有良好的形状选择；结构稳定，机械强度高，可耐高温(400～600℃)，热稳定性很好，活化再生后可重复使用；对设备无腐蚀且容易与反应产物分离，生产过程中基本不产生“三废”，废催化剂处理简单，不污染环境。如择形催化的研究体系，几乎包括了全部的烃类转化和合成，还有醇类和其它含氮、氧、硫有机化合物以及

高分子分离膜在污水处理中的应用

高分子分离膜在水处理中的应用 早在20世纪初已有用天然高分子或其衍生物制透析、电渗析、微孔过滤膜。1953年，美国C.E.里德提出了用致密的醋酸纤维素制的膜将海水分离为水和盐，当时由于水的透过速度极小而未能实用。1960年S.洛布和S.索里拉金成功地开发了各向异性的不对称膜的制备方法。由于起分离作用的活性层极薄，流体通过膜的阻力小，从而开拓了高分子分离膜在工业上的应用。之后出现了中空纤维膜，使高分子分离膜更适于工业用途。70年代以来，气体分离膜、透过蒸发膜、液体膜以及生物医学用膜的研究，开拓了高分子分离膜应用新领域。 高分子分离膜是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。分离膜只有组装成膜分离器，构成膜分离系统才能进行实用性的物质分离过程。一般有平膜式、管膜式、卷膜式和中空纤维膜式分离装置。 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。 反渗透膜应用现状 在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种。估计自1995年以来，反渗透膜的使用量每年平均递增20％；据保守的统计，1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜6000支，4英寸膜26000支。2000年和2010年的市场更为强劲，膜用量一年比一年有较大幅度的提高。据估算，反渗透技术的应用已创造水处理行业全年10亿人民币以上的产值。 国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水、各种工业纯水，饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。 反渗透膜最新进展 超低压膜由于节省电耗和降低相关机械部件的压力等级引起材料费下降等优点，自1999年以来超低压膜的应用比重日益增大，这在以使用4英寸膜为主的小型装置中应用最为突出，大型装置中应用超低压膜也呈上升趋势，目前使用超低压膜的最大装置的产水量为650吨/小时。 低污染膜膜污染是反渗透应用中的最大危害。目前已有几种抗污染性能强、使用寿命长、清洗频度低且易清洗的低污染膜问世。

分离技术-

1、列举一个给你日常生活带来很大益处，而且是得益于分离科学的事例。分析解决这个分离问题时可采用哪几种分离方法，这些分离方法分别依据分离物质的那些性质。 2、中国科学家屠呦呦因成功研制出新型抗疟疾药物青蒿素，获得2015年诺贝尔医学奖。青蒿素是从中医文献中得到的启发，用现代化学方法提取的，请通过查阅资料说明提取分离中药有效成分都有哪些具体的实施方法。 3、了解国内纯净水生产的主要分离技术是什么，该技术掉了原水中的哪些物质（写出详细工艺流程）。 4、活性炭和碳纳米管是否有可能用来做固相萃取的填料？如果可以，你认为它们对溶质的保留机理会是一样的吗？ 5、固体样品的溶剂萃取方法有哪几种，从原理、设备及复杂程度、适用物质对象和样品、萃取效果等方面总结各方法的特点。 1答：海水的淡化可采用膜分离技术 膜分离技术( Membrane Separation，MS) 是利用具有选择透过性的天然或人工合成的薄膜作为分离介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分药材进行分离、分级、提纯或富集的技术。膜分离技术包括微滤、纳滤、超滤和反渗透等。 2答： 1．经典的提取分离方法传统中草药提取方法有：溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法两种。溶剂提取法有浸渍法、渗源法、煎煮法、回流提取法、连续提取等。分离纯化方法有，系统溶剂分离法、两相溶剂举取法、沉淀法、盐析法、透析法、结晶法、分馏法等。 2．现代提取分离技术超临界流体萃取法、膜分离技术、超微粉碎技术、中药絮凝分离技术、半仿生提取法、超声提取法、旋流提取法、加压逆流提取法、酶法、大孔树脂吸附法、超滤法、分子蒸馏法。 超临界流体萃取法（SFE）：该技术是80年代引入中国的一项新型分离技术。其原理是以一种超临界流体在高于临界温度和压力下，从目标物中萃取有效成分，当恢复到常压常温时，溶解在流体中成分立即以溶于吸收液的

分子筛在石油加工中的应用和作用

七月四号星期四 分子筛在石油加工中的应用和作用 分子筛在石油化工中最主要的用途是催化作用。工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂。使用分子筛催化的优点是活性高，选择性高，稳定性好，抗毒能力强。择形催化是一种将化学反应与分子筛吸附及扩散特性结合的科学,通过它可以改变已知反应途径及产物的选择性。导致择形催化的机理有两种，一种是由孔腔中参与反应的分子的扩散系数差别引起的，称为质量传递选择性；另一种是由催化反应过度态空间限制引起的，称为过渡态选择性。择形催化有四种形式：反应物择形催化（当反应混合物中某些能反应的分子因太大而不能扩散进入催化剂孔腔内，只有那些直径小于内孔径的分子才能进入内孔，在催化活性部分进行反应）；产物的择形催化（当产物中某些分子太大，难于从分子筛催化剂内孔中扩散出来）；过渡态限制的选择性（反应物和产物都不受催化剂窗口孔径扩散的限制，只是由于需要内孔或笼腔有较大的空间，才能形成相应的过渡态）；分子交通控制的择形催化（在具有两种不同形状和大小孔道分子筛中，反应物可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂的活性部位，进行催化反应，而产物分子则从另一孔道扩散出去，尽可能地减少逆扩散，从而增加反映速率）。分子筛对烯烃聚合有较好的催化作用，其活性为：异丁烷>丙烷>乙烯。在实际应用中可以把分子筛做成不同孔径以针对特定的反映。 分子筛吸湿能力极强，因此被广泛的用作干燥剂。吸收器油可用于分子筛干燥，使原来环境温度下操作的油吸收设备能转变为更有效的，在低温下操作的回收设备，油中存在的水分在一定的低温下生成碳氯化合物的水化物，引起堵塞和污染。分子筛的吸水作用会使水分减少，吸收器可在相对较高的温度下工作。在氟化氢或硫酸的烷化反应中，应用分子筛干燥原料可改善腐蚀和降低酸耗。分子筛可循环利用，吸水后，可在干燥箱250-300度干燥4小时以上，可以除掉绝大部分水分（再生不彻底）或者先用干燥箱150度干燥1小时，再用高温马弗炉500-550度焙烧1小时，可以除掉结晶水（再生完全）。 分子筛也可以做吸附剂，以除去硫化物。在二氧化碳含量较高的小储藏量的酸气井中,，天然气用分子筛吸附脱硫极为有利，通常用碱性吸收井不经济，分子筛对硫化氢的选择性比二氧化碳高。可用仪器自动控制，操作距离更远更安全。轻质碳氢化合物气流用分子筛液相吸附脱硫, 可得良好效果, 因为硫化合物的极性

基于ICA的语音分离技术.

通信工程课程设计文档 基于ICA的语音分离技术 本项目主要研究的是低噪声环境下基于ICA的语音分离技术。大致可以将我们的项目分为以下几个内容： 1、语音信号的输入； 2、语音信号的混合处理； 3、混合信号的中心化； 4、混合信号的白化； 5、FASTICA算法； 6、解混输出。 我们希望得到的最终结果是，将我们的输入的三个信号在经过混合和解混后以尽可能小的失真还原出来。 项目成员： 提交日期： 指导教师：

1、项目总结 1.1、设计动机 语音助手是一类可以通过语音交互来实现或替代部分我们在手机上的查询与操作的应用，通过此类应用，可以大大提高在不同场景下操作手机的便利性。现在的语音助手发展已经到了一个很高的位置，其中具有代表性三大语音助手是苹果公司的Siri语音助手、微软公司的Cortana和谷歌的Google Now。这些软件现在已经是在我们生活当中使用了，而语音助手中最重要的一环就是对用户输入的语音信号的识别。语音信号的采集比较简单，但是对语音信号的处理就是一项比较复杂的工作了。 语音信号处理是一门语音学和数字信号处理两个学科相结合的产物。它和认知学、心理学、语言学、计算机科学、模式识别和人工智能等学科有着紧密的联系。语音信号处理的发展依赖于这些学科的发展，而语音信号处理技术的进步也会促进这些领域的进步。 语音信号处理的目的就是要得到某些语音特征参数以便高效地传输或储存；或者是通过某种处理运算以达到某种用途的要求，例如人工合成语音、辨识出讲话者、识别出讲话的内容、进行语音控制等等。 1.2、问题分析 语音信号分离处理就是利用盲源分离(Blind Source Separation，BSS)技术对麦克风检测到的一段语音信号进行处理。混合语音信号的分离是盲分离的重要内容，目前的混叠语音分离大多是建立在低噪声环境中的混叠情形下，以BSS为主，根据信号的统计特性从几个观测信号中恢复出未知的独立源成分。 盲信号分离问题是信号处理中一个传统而又极具挑战性的课题。BSS是指仅从观测的混合信号（通常是多个传感器的输出）中恢复独立的源信号，这里的“盲”是指： (1) 源信号是不可观测的； (2) 混合系统是事先未知的。 本项目主要是基于独立分量分析（Independent component analysis，ICA）技术的盲源分离。基本思路是以非高斯信号为研究对象，在独立性假设的前提下，对多路观测信号进行盲源分离。在满足一定的条件下，能够从多路观测信号中，较好地分离出隐含的独立源信号。

智能麦克风阵列语音分离和说话人跟踪技术研究_杜江

智能麦克风阵列语音分离和说话人跟踪技术研究 杜 江1,朱 柯2 (1 电子科技大学通信学院,四川成都610054;2 韩国三星电子数字媒体技术研究所) 摘 要: 本文介绍一种新的基于麦克风阵列的语音分离和说话人跟踪技术.该技术使用麦克风阵列,形成一个指向感兴趣说话人的波束来增强信号,并通过方向置零来抑制其他说话人的声音和噪声,同时用自适应算法跟踪说话人的方位变化.仿真验证了该技术的有效性.与常规的自适应算法相比,该算法不需训练序列,具有显著的优势. 关键词: 麦克风阵列;语音分离;说话人跟踪;波束形成 中图分类号: TN912 文献标识码: A 文章编号: 0372 2112(2005)02 0382 03 Smart M icrophone Arrays for Speech Sources Separa tion and Speaker Tracking DU Jiang 1 ,ZHU Ke 2 (1.Institute o f Communication and In f o rmation Engine ering ,U ESTC ,Chengdu,Sic huan 610054,China ;2.Conne ctivity L ab,R &D Cente r ,Digital Me dia ,Samsung Elect roncs Co.Lt d.Korea) Abstract: A new speech sources separation and speaker tracking technique is introduced based on microphone arrays.By means of spatial property of the received speech signals from microphone arrays,thi s method utilizes beamforming to estimate the DOA of the speaker of interest,and attenuates un wan ted voices by nulling other directions.Considering the speech environments where the speaker may freely move and the background voices ex is t,an adaptive al gorithm is used to track the movements and the source direc tion variations au https://www.wendangku.net/doc/fb11762285.html,pu ter si mulations validate the effectiveness of the https://www.wendangku.net/doc/fb11762285.html,pared with the conventional meth ods,the scheme needs no training sequence,and have great p otential practical advantages. Key words: microphone arrays;speech separation;speaker tracking;beamforming 1 引言 选择性增强感兴趣的语音信号并同时压制噪声和干扰有 相当重要的实用价值[1].涉及到的关键技术之一是信源分离,即在多个混合声音信号中,选择并放大某个或几个声源.但是,在嘈杂的背景下,由于各种声音混迭和说话人位置改变,用常规的时频域处理技术几乎不可能有效的跟踪和分离出感兴趣的声音.基于上述事实,本文利用麦克风阵列对接收的信号进行空时处理,介绍的算法在空域为线性的,在时域为非线性,利用空间信号的位置和每个声源的独立不相关统计特性提取和跟踪感兴趣的说话人的声音[2,3].本技术主要包括以下几个方面:(1)使用改进的MUSIC 算法,实现麦克风阵列接收范围的信源数目和方位;(2)介绍了一种基于神经网络的自适应盲源分离算法,它是对文献[2,4]的信源分离方法的改进.该算法用神经网络作为信号分离的约束条件,构成一个最优化盲算法准则.它能自适应语音通信环境,使分离的信号保持统计独立条件下的最优;(3)对空间分离后的每路语音在时频域采用谱抵消技术进一步抑制噪声[5]. 2 麦克风阵列的近场声音传播模型 当信源离阵列很近时,麦克风阵列处理必须采用更精确的球面波前模型,要考虑声波波前在传播过程中发生的幅度 衰减,其衰减因子与传播距离呈反比[6].对于一个长度为L 的阵列,如果信源与阵列的距离r <2L 2/ , 为声波的波长,则该信源位于近场之内 . 如图1定义一个参考麦克风作为三维向量空间的原点.设位于(r s , s , s )的信源S 的空间位置向量为P s .其中,r s 为信源与参考麦克风的距离, s 和 s 分别表示信源的方位角和仰角.在该坐标系中,同样定义麦克风的空间位置向量p i (i =1,2, ,N ).从信源S 到第i 个麦克风的欧氏距离为:d t = p s -p i , 这种麦克风阵元的距离差使每个麦克风的接收的信号产生幅度相位差.在有N 个麦克风,M 个信源的阵列中,第i 个麦克风的接收信号为: x i (t)= N k =1 a (r k , k , k )s k (t)+ n i (t)(1) 式中,s i (t )为信号,n i (t )为加性噪声,a (r k , k , k )= [ 1e -j 2 f 1 , , M e -j 2 f M ]T 是阵列响应向量, k =d 1/d k 为幅 度衰减因子.式(1)表示为矩阵形式: 收稿日期:2003 10 16;修回日期:2004 10 16 第2期2005年2月电 子 学 报ACTA ELECTRONICA SINICA Vol.33 No.2 Feb. 2005

沸石分子筛催化剂的发展现状及趋势

沸石分子筛催化剂的发展现状 摘要：从工业催化的角度思考和表述了沸石分子筛催化剂合成、催化及应用，综述了国内外相关的最新研究进展，探讨了分子筛催化剂未来的发展方向。旨在引发人们对分子筛催化未来向经济、可控、高效催化、绿色环保和新应用等方面发展的思考与探索。 关键词：沸石分子筛催化剂、工业应用、未来发展 在我国的经济发展，工业是国民经济的重要组成部分,化学工业中80% 以上的过程涉及催化技术，尤其对于炼油与石化工业，催化剂更是不可或缺，其中分子筛催化剂未来的发展方向又深切关系着工业的发展。目前，分子筛催化剂在炼油与化工工业得到了研究与应用，如催化裂化、加氢裂化、带支链芳烃的烷基化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等。国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料。分子筛催化剂的合成方法主要有：①水热晶化法；②非水体系合成法；③干胶转换法；④无溶剂干粉体系合成法；⑤微波辐射合成法；⑥蒸汽相体系合成法；⑦多级孔道沸石分子筛的合成；⑧化学后处理法；⑨硬模板法；⑩软模板法[1]。 而沸石分子筛是其中重要一员。沸石分子筛的工业催化应用始于上世纪60 年代，Mobil 公司首先发现并采用八面沸石替代无定形硅铝催化剂, 应用于炼油中催化裂化(FCC) 过程, 大大提高了汽油产量以及原油利用率。目前，仅作为FCC催化剂一项，沸石分子筛催化剂的销售额就占全球催化剂的18.5%。沸石分子筛具有确定的孔体系，大的晶内比表面积和与硫酸或氯化铝相当的酸性，同时具有分子筛分或择形作用以及可改性或易掺杂等优点，它们对许多工业催化反应有高效促进作用。在各种酸性催化剂高性能中，反应了它的催化潜力。此外，还有其他类型的高效分子筛催化剂。 1、沸石分子筛结构 沸石分子筛是一族结晶性硅铝酸盐的总称。沸石最基本的结构是由(SiO4)四面体和(AlO4)四面体。相邻的四面体由氧桥连结成环，环有大有小，按成环的氧原子数划分，有四元氧环，五元氧环，六元氧环，八元氧环，十元氧环和十二元氧环；环是分子筛的通道孔口，对通过的分子筛起筛分作用。氧环通过氧桥相互

64.铝塑复合包装废物湿法连续分离技术技术依托单位中国

64.铝塑复合包装废物湿法连续分离技术 技术依托单位：中国环境科学研究院 技术发展阶段：推广应用 适用范围：单线生产规模20万吨/年纸塑铝复合包装循环再生利用。 主要技术指标和参数： 一、工艺路线及参数 纸塑铝复合包装材料经输送系统计量后送到转鼓破碎机，高浓状态下将废浆料与铝塑膜分离。分离出的铝塑膜送铝塑分离车间进一步处理。分离出的废浆料经过除渣、分离，净化后在造纸工段上网、压榨脱水、烘干后产出再生低碳牛皮纸。重质离心除渣分离出的渣为吸管及折角，旋鼓式分离机分离出渣为＜5mm铝塑渣，精筛净化分离出的渣为＜3mm 铝塑渣和由纸塑分离车间分离出来的铝塑原料通过输送系统计量后进入全封闭反应罐，按照一定的固液比加入铝塑分离剂，并通过蒸汽加热，有效降低铝塑间的结合力，反应罐转动不断剥离铝箔薄片和塑料薄片。塑料经清洗脱水处理后造出再生塑料颗粒打包入库，铝箔薄片送至净化系统后经重力脱水和甩干干燥后真空包装入库。 二、主要技术指标 纸塑铝复合包装材料经高浓碎浆处理后，除去98%的纸浆，剩余的铝塑复合材料经加温反应，除去99%的铝箔，处

理后的再生牛皮纸、再生塑料颗粒、再生铝箔纯度均≧95%； 三、技术特点 集成纸塑铝复合包装材料重质分离、离心分选、浓度平衡、真空脱水、逆流漂洗、气流烘干以及多级过滤等关键技术，实现纸塑铝复合包装循环再生利用的无害化、减量化和资源化。 四、技术推广应用情况 2010年，杭州富伦生态科技有限公司处理纸塑铝复合包装生产线年产能10万吨达产运行。 2019年，杭州富伦生态科技有限公司处理纸塑铝复合包装生产线年产能40万吨（一期20万吨）达产运行。 五、实际应用案例

分子筛催化剂及其作用机理

分子筛催化剂及其作用机理 1.分子筛的概念 分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为 Mx/n[(AlO2)x?(SiO2)y] ?ZH2O 式中M是金属阳离子，n是它的价数，x是AlO2的分子数，y是SiO2分子数，Z是水分子数，因为AlO2带负电荷，金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。当金属离子的化合价n = 1时，M的原子数等于Al的原子数；若n = 2，M的原子数为Al原子数的一半。 常用的分子筛主要有：方钠型沸石，如A型分子筛；八面型沸石，如X-型，Y-型分子筛； 丝光型沸石（-M型）；高硅型沸石，如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性，且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的，也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用，尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。 2.分子筛的结构特征 （1）四个方面、三种层次： 分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4），它们构成分子筛的骨架。 相邻的四面体由氧桥连结成环。环是分子筛结构的第二个层次，按成环的氧原子数划分，有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。环是分子筛的通道孔口，对通过分子起着筛分作用。氧环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的多面体。各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。多面体有中空的笼，笼是分子筛结构的重要特征。笼分为α笼，八面沸石笼，β笼和γ笼等。 （2）分子筛的笼： α笼：是A型分子筛骨架结构的主要孔穴，它是由12个四元环，8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。笼的平均孔径为1.14nm，空腔体积为760[?]3。α笼的最大窗孔为八元环，孔径0.41nm。 八面沸石笼：是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴，由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体，笼的平均孔径为1.25nm，空腔体积为850[?]3。最大孔窗为十二元环，孔径0.74nm。八面沸石笼也称超笼。 β笼：主要用于构成A型、X-型和Y型分子筛的骨架结构，是最重要的一种孔穴，它的形状宛如有关削顶的正八面体，空腔体积为160[?]3，窗口孔径为约0.66nm，只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入。 此外还有六方柱笼和γ笼，这两种笼体积较小，一般分子进不到笼里去。 不同结构的笼再通过氧桥互相联结形成各种不同结构的分子筛，主要有A-型、X型和Y 型。 （3）几种具有代表性的分子筛 A型分子筛 类似于NaCl的立方晶系结构。若将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来就得到A-型分子筛的晶体结构。8个β笼联结后形成一个方钠石结构，如用γ笼做桥联结，就得到A-型分子筛结构。中心有一个大的α的笼。α笼之间通道有一个八元环窗口，其直径为4?，故称4A分子筛。若4A分子筛上70%的Na+

高分子膜材料

高分子膜材料 高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前高分子材料在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域得到广泛的应用，已经成为现代社会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料不仅成为工农生产及人们日常生活中不可缺少的材料，也成为发展高新技术所需要的高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。 自从20世纪20年代高分子科学建立以来，功能高分子就随之发展起来。至今已成为高分子科学中的一重要部分，新型功能高分子材料更是在材料科学领域中充满活力。例如特种高分子材料、分离功能高分子材料、高分子微球材料、导电高分子材料、光学性能高分子材料、医用高分子材料等等。这些新材料将成为高分子材料的希望。 膜技术是当代高校分离新技术，与传统分离技术相比，它具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、不污染环境、便于与其他技术集成等非常突出的优点。在当今世界能源、水资源短缺，水和污染日益严重的情况下，膜分离科学得到了世界各国的重视，成为实现经济可持续发展的的重要组成部分。世界著名化学与膜科学专家黎念之院士在访问我国时说：“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工业的未来。”因此，膜技术的发展将有力地推动我国相关行业的发展。 一、高分子膜的分类 1、按膜的材料分 按置备膜的材料种类来分，可将高分子分离膜分为纤维素脂类和非纤维素脂类。 2、按膜的分离原理及适用范围分 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 3、按膜断面的物理形态分 根据分离膜断面的物理形态不同，可将其分为对称膜、不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等。 4、按功能分类 按高分子膜的按功能分类分为离子膜（包括气体分离膜、液体分离膜、液体分离膜、离子交换膜、化学功能膜）、能量转化功能膜（包括浓差量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能转化膜电能转化膜、导电膜）、生

高分子分离膜材料综述

《功能材料》课程论文考核表

高分子分离膜材料的研究进展 应用化学1005410220 袁强 摘要：高分子分离膜是用高分子材料制作而成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。本文将简单介绍高分子分离膜材料的起源、发展史，重点介绍高分子分离膜材料的应用前景和研究现状。 关键词：高分子材料；高分子分离膜；分离；材料 1．高分子分离膜概述 高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。 2．高分子分离膜的起源和发展史 2.1．国外高分子分离膜发展史 1849年，德国学者惠柏思用硝基纤维素制成第一张高分子膜。 1920年，麦克戈达开始观察和研究反渗透现象。 1930年，人们将纤维素膜用于超滤分离。 1940年，离子交换膜开发和利用电渗析方法建立。 1950年，加拿大学者萨利拉简研究反渗透。 1960年，洛萨和萨利拉简成功制备了具有完整表皮和高度不对称的第一张高效能反渗透膜，为该法奠定了基础。 1970年以来。超滤膜、微滤膜成功开发和应用，有支撑的液膜和乳液膜及气体分离膜也相继问世。 2.2．国内高分子分离膜发展史 我国的膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的，六十年代进入开创阶段。1965年着手反渗透技术的探索。1967年开始全国的海水淡化会战。大大促进了我国膜技术的发展。70年代进入开发阶段。这时期，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他膜的开发阶段。 3.高分子分离膜所用到的材料 最初用作分离膜的高分子材料是纤维素酯类材料。后来，又逐渐采用了具有各种不同特性的聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺(见芳香族聚酰胺纤维)、聚四氟乙烯（见氟树脂）、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亚胺等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物（见聚合物）也越来越多地被用于制分离膜，使