資源循環(huán)科學(xué)與工程概論課件

1、資源循環(huán)科學(xué)與工程概論,,化學(xué),地學(xué),生態(tài)學(xué),經(jīng)濟(jì)學(xué),工程技術(shù),資源循環(huán)科學(xué)與工程,材料化學(xué)環(huán)境化學(xué)綠色化學(xué)……,分離技術(shù)物化處理技術(shù)生物技術(shù)……,環(huán)境生態(tài)學(xué)污染生態(tài)學(xué)毒理生態(tài)學(xué)……,土地科學(xué)水資源學(xué)礦產(chǎn)學(xué)生物質(zhì)資源學(xué)……,,,,循環(huán)經(jīng)濟(jì)低碳經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,,,,,,,,減量化與多重利用,,3R原則清潔生產(chǎn)綠色設(shè)計(jì)……,,……,第三章 資源循環(huán)工程技術(shù)基礎(chǔ),第一節(jié) 資源循環(huán)工程技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展,第一節(jié) 資源

2、循環(huán)工程技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展,,20世紀(jì)70年代以后，由于能源和資源短缺，以及對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的逐步加深，人們已由消極的處理轉(zhuǎn)向再資源化。 資源化就是采取工程技術(shù)或管理等措施，從固體廢物中提取有利用價(jià)值的物資和能源。,固體廢棄物具有兩重性！,一、固體廢物資源化形式,,,“十一五”期間，我國(guó)工業(yè)固體廢物綜合利用量從2005年7.7億噸增加到2010年的15.2億噸，綜合利用率由55.8%提升至69%，這很大程度上取決于我國(guó)資源

3、循環(huán)利用工程技術(shù)的進(jìn)步。,我國(guó)工業(yè)固體廢物綜合利用情況(基于國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)),一、固體廢物資源化形式,,,,1,2,3,4,金屬提取技術(shù),建筑材料生產(chǎn)及其技術(shù),農(nóng)肥生產(chǎn)及其技術(shù),能源回收及其技術(shù),一、固體廢物資源化形式,,非金屬,金屬,,能源,,,（1）電解退銀新工藝 電解退銀設(shè)備，以石墨板為陰極，不銹鋼滾筒為陽(yáng)極，滾筒上有許多細(xì)孔。檸檬酸鈉和亞硫酸鈉為電解液，鍍銀件從滾筒首端進(jìn)入，從滾筒尾端送出。鍍件表層上的銀進(jìn)入電解液，鍍件

4、基體完好無(wú)損可返回重新電鍍使用。銀回收率97—98%，銀粉純度99.9%。,1、金屬提取技術(shù),1、金屬提取技術(shù),（2）廢銀—鋅電池的回收利用鋅為負(fù)極，氧化銀為正極涂在銅網(wǎng)骨架上。采用稀硫酸分別浸鋅和銅，銀粉間接熔錠。稀硫酸浸銅時(shí)加入氧化劑，含鋅液經(jīng)濃縮結(jié)晶生產(chǎn)硫酸鋅，含銅液濃縮結(jié)晶生產(chǎn)硫酸銅。,1、金屬提取技術(shù),（3）從廢膠片中回收銀稀硫酸液洗脫彩片上含銀乳劑層，氯鹽加熱沉淀鹵化銀，氯化培燒或有機(jī)溶劑洗滌除有機(jī)物，堿性介質(zhì)用糖

5、類固體懸浮還原得純銀。硫代硫酸鈉溶液溶解廢膠片上的鹵化銀，溶解過(guò)程中加入抑制劑阻止膠片上明膠的溶解，溶解液經(jīng)電解回收銀，片基回收利用。,1、金屬提取技術(shù),（4）從電子廢棄物中貴金屬回收工藝金（Au）、銀（Ag）、鉑（Pt）、鋨（Os）、銥（Tr）、釕（Ru）、銠（Rh）和鈀（Pd）共8種金屬。,電子廢棄物,,不可回收利用元器件,可回收利用元器件,,用于新設(shè)備生產(chǎn)或投放市場(chǎng),,拆解,,日本松下公司自動(dòng)拆卸元器件干餾設(shè)備,電子廢棄物顆粒

6、,,破碎,,以金屬為主的顆粒,以非金屬為主的顆粒,純度較高的貴金屬單體,,后續(xù)處理,非金屬再利用,,,,,轉(zhuǎn)式破碎機(jī)剪切式破碎機(jī),分選,,干法分選濕法分選,電子廢棄物中貴金屬回收的工藝流程示意圖,非金屬再利用,,,,,,1、金屬提取技術(shù),,材料科技巨頭優(yōu)美科（Umicore）曾經(jīng)告訴BBC，他們僅需35部廢舊手機(jī)，就可提煉出1克黃金（http://www.bbc.com/news/blogs-magazine-monitor-288

7、02646）,1、金屬提取技術(shù),而常規(guī)的冶煉技術(shù)中，提煉這么多黃金幾乎需要1噸的高品位金礦。是不是在痛惜那些年我們?nèi)舆^(guò)的手機(jī)？,,David Smith教授和他的博士生Babatunde Okesola發(fā)現(xiàn)，基于酰肼改性的1,3;2,4-二亞芐基山梨糖醇（1,3:2,4-ibenzylidenesorbitol，DBS）的自組裝凝膠，能夠選擇性地從金屬?gòu)?fù)雜混合物中選擇性地提取出貴金屬，同時(shí)，還會(huì)在凝膠內(nèi)的納米纖維上通過(guò)原位化學(xué)還原將這些

8、貴金屬轉(zhuǎn)化成導(dǎo)電的納米粒子，賦予凝膠導(dǎo)電性。,1、金屬提取技術(shù),,Alison Parkin博士和Sindhu Suravaram博士證實(shí)了金屬離子轉(zhuǎn)化成納米粒子的還原機(jī)制，并對(duì)所得的“軟”材料的導(dǎo)電性進(jìn)行了研究。Babatunde Okesola說(shuō)，“凝膠既具有固體的性質(zhì)，還具備液體的性質(zhì)，因此，這些導(dǎo)電凝膠有潛力在濕軟的生物質(zhì)和干硬的電子元件之間架起一座理想的橋梁。而這種連接能力將在未來(lái)技術(shù)中具有越來(lái)越重要的作用?！盨mit

9、h補(bǔ)充道，“我們希望利用真實(shí)的電子廢料對(duì)這一凝膠繼續(xù)進(jìn)行研究，并測(cè)試其功能，還將探索所得材料在生物學(xué)和電子學(xué)交叉領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。”,1、金屬提取技術(shù),《Angew. Chem. Int. Ed.》,http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201507684/abstract,1、金屬提取技術(shù),,1、金屬提取技術(shù),,1、金屬提取技術(shù),美國(guó)化學(xué)會(huì)的雜志《Environmental Sci

10、ence & Technology》上，發(fā)表了來(lái)自美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的科學(xué)家的文章，其研究結(jié)果表明，在美國(guó)平均每噸下水道污泥中，含有價(jià)值幾百美元的金屬，這樣就有可能在一個(gè)百萬(wàn)人口級(jí)別的城市下水道中，每年“發(fā)掘”出價(jià)值約1300萬(wàn)美元的金屬，其中包括價(jià)值260萬(wàn)美元的金銀材料。,這無(wú)疑是一個(gè)巨大的“寶藏”。事實(shí)上下水道含有貴重金屬幾乎眾所周知，但這些金屬成分被視作污染一直讓環(huán)保部門(mén)很傷腦筋。雖然不可能將所有的貴金屬?gòu)奈勰嘀谢厥眨?/p>

11、但這篇文章提醒人們從另一個(gè)角度看待這個(gè)問(wèn)題：把下水道污泥這個(gè)城市的包袱變成有用的資源。,,1、金屬提取技術(shù),實(shí)際上在日本長(zhǎng)野縣的諏訪市，就有一個(gè)回收處理機(jī)構(gòu)，可以從每噸當(dāng)?shù)匚勰嗟娜紵覡a中提取2千克的黃金！沒(méi)錯(cuò)，是兩公斤黃金！但要注意，這里說(shuō)的是每噸灰燼，不是每噸淤泥，而且要指出的是當(dāng)?shù)赜幸黄軆x器廠區(qū)，使用貴金屬較多。另外貴金屬也不是下水道中唯一有價(jià)值的東西，瑞典的一個(gè)污水處理廠正在研究利用廢水生產(chǎn)生物塑料的可行性；而比爾及梅林達(dá)?

12、蓋茨基金會(huì)剛剛資助建設(shè)了一個(gè)新型處理中心，將利用污水焚燒來(lái)產(chǎn)生電力和飲用水。,誠(chéng)然，要真正充分“挖掘”出這個(gè)“寶藏”還面臨很多挑戰(zhàn)，例如成本問(wèn)題以及可能帶來(lái)的新的污染，但是，難道這不正是化學(xué)家們的機(jī)會(huì)嗎？,,1、金屬提取技術(shù),2、建筑材料生產(chǎn)及其技術(shù),建筑業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近百年得到迅猛發(fā)展，由此不可避免地在建筑物的建造、使用和拆除過(guò)程中產(chǎn)生大量的建筑垃圾。目前，我國(guó)建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%～40%。建筑垃

13、圾年排放量己超過(guò)4億t，其中北京、上海等大城市年排放量均在3000萬(wàn)t以上。,工業(yè)廢渣免燒磚的生產(chǎn)工藝,建筑垃圾制磚工藝,3、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其技術(shù),,堆肥化（堆肥技術(shù)）：是指依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，人為的促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過(guò)程。堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥。,新鮮的有機(jī)廢物+O2,微生物代謝作用,穩(wěn)定的有機(jī)殘?jiān)?CO2+H2O+能量,堆肥工藝流程圖,堆肥過(guò)程主要工藝參數(shù)：,含水率：堆料的有

14、機(jī)質(zhì)含量≤50%時(shí)，含水率在45%~50%為宜； 堆料的有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到60%時(shí)，最佳含水率為60%。,通風(fēng)量：向堆肥中的好氧微生物提供氧氣； 帶走水蒸氣從而干化物料。,pH值：一般控制在7.5~8.5范圍內(nèi)可獲得最大堆肥速率。,腐熟度：檢驗(yàn)堆肥綜合成熟的標(biāo)準(zhǔn)，其含義是經(jīng)過(guò)微生物作用后，堆肥的產(chǎn)品達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú)害化，即對(duì)環(huán)境無(wú)影響；不影響作物的生長(zhǎng)和土壤耕作能力。堆肥達(dá)到腐熟時(shí)

15、，每分鐘耗氧量為0.02%~0.1%。,3、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其技術(shù),3、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其技術(shù),4、能源回收及其技術(shù),廢油、沼氣,二、工業(yè)固體廢物資源化技術(shù),工業(yè)固體廢棄物是一把雙刃劍，利用好可帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益，處理不當(dāng)則對(duì)人體健康甚至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成危害。 工業(yè)固體廢棄物，是指在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物，是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排入環(huán)境的各種廢渣、粉塵及其他廢物。 包括危險(xiǎn)廢物、冶煉廢渣、粉煤灰、爐渣、煤矸石、尾礦、放射性廢

16、物等。,二、工業(yè)固體廢物資源化技術(shù),二、工業(yè)固體廢物資源化技術(shù),1.粉煤灰綜合利用技術(shù),目前，我國(guó)粉煤灰的大宗利用途徑是生產(chǎn)建筑材料、筑路、回填。粉煤灰建筑材料在性能上與傳統(tǒng)材料相比有許多優(yōu)點(diǎn)：密度小，質(zhì)量輕，絕熱，耐火等。,2.工業(yè)固體廢物的土地資源化技術(shù),粉煤灰是很好多孔狀的無(wú)機(jī)顆粒，比表面積大?？捎脕?lái)改良土壤結(jié)構(gòu)。比如加入沙漠結(jié)構(gòu)中可以增加土壤的孔隙率，繼而增加其含水量，改善土壤墑情。,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),皮革

17、固體廢物中還有大量生物相容性非常好的膠原蛋白。這些膠原蛋白提取 出來(lái)后可在食品、化妝品、飼料、肥料等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。廢舊輪胎、廢塑料的利用也是研究熱點(diǎn)。,二、工業(yè)固體廢物資源化技術(shù),煤矸石制磚燒結(jié)磚生產(chǎn)線,粉煤灰生產(chǎn)水泥,質(zhì)輕、絕熱、耐火！,1.粉煤灰綜合利用技術(shù),粉煤灰燒結(jié)輕質(zhì)砌塊,2.工業(yè)固體廢物的土地資源化技術(shù),工業(yè)固體廢物的土地資源化技術(shù),,,粉煤灰與有機(jī)固體廢物 配施改良土壤,,,,固體廢物配施改良沙漠土,（1）、粉

18、煤灰與有機(jī)固體廢物 配施改良土壤,土壤改良：土壤改良是針對(duì)土壤的不良質(zhì)地和結(jié)構(gòu)，采取相應(yīng)的物理、生物或化學(xué)措施，改善土壤性狀，提高土壤肥力，增加作物產(chǎn)量，以及改善人類生存土壤環(huán)境的過(guò)程。,①粉煤灰改良土壤技術(shù),粉煤灰具有多孔狀結(jié)構(gòu)，具有非常大的比表面積2000~4000cm2/g，粒徑在0.5~300μm之間，類似輕壤土顆粒組成，密度21~24g/cm3，容重0.5~10g/cm3，含有一定量的鉀、鈉、鈣、鎂，呈堿性。所含鐵、鋅、銅、鉬

19、、硼等元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，且含量均比土壤的含量高，可為作物提供一定量的微量元素，對(duì)改善土壤物理化學(xué)性質(zhì)、提高土壤肥力和凈化能力具有積極作用。但粉煤灰中也常含有較高的水溶性鹽和硼，對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利的影響。,（1）、粉煤灰與有機(jī)固體廢物 配施改良土壤,②污泥改良土壤技術(shù),污泥是由水和污水處理過(guò)程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)。城市污泥含有豐富的植物營(yíng)養(yǎng)成分及較高含量的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀，作為一種有機(jī)肥料或土壤調(diào)理劑進(jìn)行土地利用，

20、可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)，水力學(xué)性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)，增加土壤的孔隙率和導(dǎo)水性。,但是，污泥來(lái)源于各種工業(yè)和生活污水，所以不可避免含有一些對(duì)環(huán)境和生物有害的物質(zhì)。其中的重金屬，如鎘、鉛、砷、銅、鋅等，由于具有難遷移、易富集、危害大等特點(diǎn)，一直是限制污泥農(nóng)業(yè)利用的最主要因素；污泥中含有大量的鐵、鋁、鈣、鎂、硫、鈉等其它元素，進(jìn)入土壤系統(tǒng)后，長(zhǎng)期累積對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定影響；另外，污泥中含有的某些病原體如蟲(chóng)卵、細(xì)菌、病毒等對(duì)環(huán)境

21、造成一定影響。,（1）、粉煤灰與有機(jī)固體廢物 配施改良土壤,②污泥改良土壤技術(shù),污泥用于農(nóng)業(yè)需解決的三個(gè)主要問(wèn)題：污泥中重金屬能否造成土壤及作物的二次污染；污泥中病原體能否對(duì)環(huán)境造成影響；氮磷等物質(zhì)濃度過(guò)高能否對(duì)地下水造成污染。,③粉煤灰、有機(jī)固體廢物復(fù)合改良土壤技術(shù),單一廢棄物的營(yíng)養(yǎng)元素常不平衡或物理性質(zhì)不夠理想，單獨(dú)用于土壤中容易造成某些負(fù)面影響。 采用粉煤灰和其他有機(jī)固體廢物配施于土壤中，不但可以協(xié)調(diào)改良土壤的物理性

22、質(zhì)，均衡改善土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況，還可以利用堿性粉煤灰對(duì)污泥等有機(jī)固體廢物的鈍化作用，有效減輕和緩解污泥中的重金屬在如讓和植物器官中的累積，大量降低污泥中有機(jī)污染物和病原菌的含量。,（2）、固體廢物 配施改良沙漠土,研究表明，在沙漠土壤中摻入粉煤灰和有機(jī)污泥，按照粉煤灰、污泥和沙漠土3:2:5的質(zhì)量比混合后，沙漠土壤的持水時(shí)長(zhǎng)可延長(zhǎng)200%。,,,有機(jī)質(zhì),,,,孔隙結(jié)構(gòu),配施粉煤灰和污泥為什么能提高沙漠土壤的持水性能？,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)

23、資源化技術(shù),(1)、皮革固體廢物的資源化,制革工業(yè)是以各類動(dòng)物皮為原料進(jìn)行加工處理的高投入、低產(chǎn)出的傳統(tǒng)工業(yè)，在加工過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物和廢水。以加工1噸原料皮計(jì)算，可產(chǎn)生肉渣120千克，毛5~7千克，剖層廢料133千克，削勻皮屑57千克，修邊產(chǎn)生下腳料88千克，磨革粉塵3千克。每年產(chǎn)生的廢水量約為8000萬(wàn)噸，占我國(guó)工業(yè)廢水排放量的1.6%。由此可見(jiàn)，制革工業(yè)對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染是嚴(yán)重的。,在廢棄物中，蛋白質(zhì)的含量在30%以上，其中

24、膠原蛋白占90%以上，膠原蛋白是構(gòu)成動(dòng)物機(jī)體的重要功能物質(zhì)，具有其他合成高分子材料無(wú)法比擬的生物相容性和可降解性，已在食品、醫(yī)藥、化妝品、飼料、肥料等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),（2）、廢輪胎的資源化,廢舊輪胎，是指被替換或淘汰下來(lái)已失去作為輪胎使用價(jià)值的輪胎，以及工廠產(chǎn)生的報(bào)廢輪胎。其具有很強(qiáng)的抗熱、抗機(jī)械性，很難降解，被人們稱為“黑色污染”。,當(dāng)前，對(duì)廢舊輪胎的綜合利用的途徑有：原形直接利用、熱分解、生

25、產(chǎn)再生 橡膠、舊輪胎 翻新和生產(chǎn)硫化橡膠粉等。,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),(3)、廢塑料的資源化,塑料是以單體為原料，通過(guò)加聚或縮聚反應(yīng)聚合而成的高分子化合物，俗稱塑料或樹(shù)脂，可以自由改變成分及形體樣式，由合成樹(shù)脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、色料等添加劑組成。 廢塑料則是在民用、工業(yè)等用途中，使用過(guò)且最終淘汰或替換下來(lái)的塑料的統(tǒng)稱。 常用塑料組成有PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PVC（聚氯乙

26、烯）、PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）、PS（聚苯乙烯）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）。,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),"1號(hào)"PET常用于礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等。"2號(hào)"HDPE常用于清潔用品、沐浴產(chǎn)品的包裝。"3號(hào)"PVC常用于常見(jiàn)雨衣、建材、塑料膜等。很少用于食品包裝。"4號(hào)"LDPE常用于保鮮膜、塑料膜等。"5號(hào)"P

27、P常用于豆?jié){瓶、優(yōu)酪乳瓶、果汁飲料瓶、微波爐餐盒。"6號(hào)"PS常用于碗裝泡面盒、快餐盒。"7號(hào)"PC其它類常用于水壺、水杯、奶瓶。,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),RDF衍生燃料,廢塑料資源化,物質(zhì)再生,,,,物理再生,,化學(xué)再生,,,能量再生,,焚 燒,供熱（發(fā)電）,,,塑料單體,CO和H2,,,,,,熔融加工,直接成型加工,,簡(jiǎn)單塑料制品,塑料板材,,,,,,解聚反應(yīng),,氣 化,,化工

28、原料、燃油、燃?xì)?,熱分解,,,催化裂解,,燃油、燃?xì)?,氫 化,,再生塑料,,溶解再生,,化工原料,,改 性,,,混合垃圾,化工原料、燃油、燃?xì)?,廢塑料資源化技術(shù)匯總圖,,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),廢塑料回收利用的關(guān)鍵是對(duì)其回收并再生，主要是熔融再生。熔融再生技術(shù)分為簡(jiǎn)單再生和復(fù)合再生。 簡(jiǎn)單再生主要針對(duì)塑料生產(chǎn)過(guò)程中的邊角料，這些廢塑料品種單一，較少被污染，一般經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理可直接加工成粒科或片科；復(fù)合再生針

29、對(duì)從流通、消費(fèi)領(lǐng)域回收的塑料，經(jīng)過(guò)分選、預(yù)處理、熔煉、造粒、成型等工序再生。,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),(4)、從陶瓷廢料中提取貴重金屬,多層陶瓷電容器（MLCC）是由鈦酸鋇、鈦酸鉛及鉛、鈦、鎂、鉍等金屬氧化物及銀、鈀內(nèi)電極漿料和端電極組成。MLCC生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品常作為廢料扔掉，造成資源的浪費(fèi)。 采用液-液萃取法進(jìn)行回收廢品中的鈀，先把陶瓷電容器廢料用硝酸溶解，外部的銀易分離回收，然后用萃取法回收鈀，

30、使用正丁醇等有機(jī)相，鈦酸鋇有較大的親水性留在水相，鈀進(jìn)入油相，從而達(dá)到分離回收的目的。 另一種方法是硝酸溶解-碳酸鈉還原法，廢料用硝酸溶解，浸出銀和鈀的硝酸鹽，然后用碳酸鈉等還原熔煉銀鹽得到金屬銀，再用丁基黃藥（鈀的選擇性沉淀劑）從浸出渣洗水中沉淀鈀。,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),(5)、工業(yè)固體廢物作為合成微晶玻璃原料,普通玻璃，通常是指硅酸鹽玻璃，以石英砂、純堿、長(zhǎng)石及石灰石等為原料，經(jīng)混和、高溫熔融、勻化后，

31、加工成形，再經(jīng)退火而得。其化學(xué)組成是Na2O·CaO·6SiO2，主要成分是二氧化硅。,3.工業(yè)固體廢物的工業(yè)資源化技術(shù),(5)、工業(yè)固體廢物作為合成微晶玻璃原料,普通玻璃（Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2）石英玻璃（以純凈的石英為主要原料，成分僅為SiO2）鋼化玻璃（與普通玻璃成分相同）鉀玻璃（K2O、CaO、SiO2）硼酸鹽玻璃（SiO2、B2O3）

32、有色玻璃在（普通玻璃制造過(guò)程中加入一些金屬氧化物。Cu2O——紅色；CuO——藍(lán)綠色；CdO——淺黃色；Co2O3——藍(lán)色；Ni2O3——墨綠色；MnO2——紫色；膠體Au——紅色；膠體Ag——黃色）變色玻璃（在玻璃原料中加入光色材料制成。）,(5)、工業(yè)固體廢物作為合成微晶玻璃原料,光學(xué)玻璃（在普通的硼硅酸鹽玻璃原料中加入少量對(duì)光敏感的物質(zhì)，如AgCl、AgBr等，使玻璃對(duì)光線變得更加敏感）彩虹玻璃（在普通玻璃原料中加入大量氟

33、化物、少量的敏化劑和溴化物制成）防護(hù)玻璃（在普通玻璃制造過(guò)程加入適當(dāng)輔助料，使其具有防止強(qiáng)光、強(qiáng)熱或輻射線透過(guò)而保護(hù)人身安全的功能。如灰色——重鉻酸鹽，氧化鐵吸收紫外線和部分可見(jiàn)光；藍(lán)綠色——氧化鎳、氧化亞鐵吸收紅外線和部分可見(jiàn)光；鉛玻璃——氧化鉛吸收X射線和r射線；暗藍(lán)色——重鉻酸鹽、氧化亞鐵、氧化鐵吸收紫外線、紅外線和大部分可見(jiàn)光；加入氧化鎘和氧化硼吸收中子流。水玻璃（Na2SiO3的水溶液，因與普通玻璃中部分成分相同而得名）,(

34、5)、工業(yè)固體廢物作為合成微晶玻璃原料,微晶玻璃：又叫結(jié)晶玻璃或玻璃陶瓷，是由加有晶核劑或不加晶核劑的特定組成的玻璃，在有控條件下進(jìn)行晶化熱處理，使原單一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料。微晶玻璃和普通玻璃區(qū)別是：前者部分是晶體，后者全是非晶體。,微晶玻璃是綜合玻璃、石材技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型建材。因其可用礦石、工業(yè)尾礦、冶金礦渣、粉煤灰、煤矸石等作為主要生產(chǎn)原料，且生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)污染，產(chǎn)品本身無(wú)放射性污染，故又被稱為環(huán)保

35、產(chǎn)品或綠色材料。,工業(yè)固體廢棄物制作微晶玻璃技術(shù)：（1）鉻渣微晶玻璃； （2）磷渣微晶玻璃（3）鈦渣微晶玻璃； （4）復(fù)合礦渣微晶玻璃,三、醫(yī)療廢棄物循環(huán)利用技術(shù),醫(yī)療廢物，是指醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)在醫(yī)療、預(yù)防、保健以及其他相關(guān)活動(dòng)中產(chǎn)生的具有直接或者間接感染性、毒性以及其他危害性的廢物。醫(yī)療廢物共分五類，并列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》。,三、醫(yī)療廢棄物循環(huán)利用技術(shù),感染性廢物病理性廢物損傷性廢物藥

36、物性廢物化學(xué)性廢物,主要包括,,1.高壓蒸汽滅菌技術(shù),高壓下蒸汽穿透到物體內(nèi)部，將微生物的蛋白質(zhì)凝固變性而殺滅。,2.微波滅菌技術(shù),物體在微波作用下吸收能量產(chǎn)生電磁共振效應(yīng)并家居分子運(yùn)動(dòng)，微波能轉(zhuǎn)化為熱能，使物體升溫。,3.化學(xué)消毒技術(shù),含氯次消毒劑、洗滌消毒劑、甲醛和環(huán)氧乙烷等消毒劑。,4等離子體技術(shù).,利用等離子體電弧窯產(chǎn)生的10000℃高溫殺死廢物中的所有微生物、摧毀殘留的細(xì)胞毒性藥物、藥品和有毒的化學(xué)藥劑。,三、醫(yī)療廢棄物循環(huán)

37、利用技術(shù),焚燒、衛(wèi)生填埋……,物體在微波作用下吸收能量產(chǎn)生電磁共振效應(yīng)并家居分子運(yùn)動(dòng)，微波能轉(zhuǎn)化為熱能，使物體升溫。,1.高壓蒸汽滅菌技術(shù),在壓力下，蒸汽穿透到物體內(nèi)部，將微生物的蛋白質(zhì)凝固變性而殺滅。主要用于能耐高溫的物品，如培養(yǎng)基培、金屬器械、玻璃、搪瓷、敷料、橡膠及一些藥物的滅菌。,高壓蒸汽滅菌器,1.高壓蒸汽滅菌技術(shù),①包裹不應(yīng)過(guò)大、過(guò)緊，一般應(yīng)小于30cm×30cm×50cm;②高壓鍋內(nèi)的包裹不要排得太密

38、，以免妨礙蒸氣透入，影響效果;③壓力、溫度和時(shí)間達(dá)到要求時(shí)，指示帶上和化學(xué)指示劑即應(yīng)出現(xiàn)已滅菌的色澤或狀態(tài);④易燃，易爆物品，如碘仿，苯類等，禁用高壓蒸氣滅菌;⑤銳性器械，如刀、剪不宜用此法滅菌，以免變鈍;⑥瓶裝液體滅菌時(shí)，要用玻璃紙和紗布包扎瓶口;如有橡皮塞時(shí)，應(yīng)插入針頭排氣;⑦應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，每次滅菌前，應(yīng)檢查安全閥的性能，以防壓力過(guò)高發(fā)生爆炸，保證安全使用;⑧注明滅菌日期和物品保存時(shí)限，一般可保留l~2周。,注意事項(xiàng)：,

39、2.微波滅菌技術(shù),微波滅菌技術(shù)是采用微波（頻率為300MHz~300000MHz ）照射產(chǎn)生的熱能殺滅微生物的方法。微波是一種高頻電磁波，消毒時(shí)使用的頻率通常為915MHz和2450MHz，該法適合液體和固體物料的滅菌，且對(duì)固體物料具有干燥作用。,微波消毒滅菌試驗(yàn)結(jié)果,3.化學(xué)消毒技術(shù),化學(xué)消毒是指用化學(xué)消毒藥物作用于微生物和病原體，使其蛋白質(zhì)變性，失去正常功能而死亡。目前常用的有含氯消毒劑、氧化消毒劑、碘類消毒劑、醛類消毒劑、雜環(huán)類氣

40、體消毒劑、酚類消毒劑、醇類消毒劑、季胺類消毒劑等。,4.等離子體技術(shù),等離子體殺菌消毒的原理是利用等離子體電弧窯產(chǎn)生的高溫殺死醫(yī)療廢物中的所有微生物、摧毀殘留的細(xì)胞毒性藥物、藥品和有毒的化學(xué)藥劑，具有殺菌快速?gòu)氐椎男Ч姨幚砗蟮尼t(yī)療廢物可直接填埋，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。,5、焚燒技術(shù),焚燒法處理醫(yī)療廢物是最徹底、最常用且較簡(jiǎn)便的方法，具有減容減量、殺菌滅菌、穩(wěn)定等多項(xiàng)功能。但焚燒過(guò)程產(chǎn)生的尾氣中含有大量的重金屬、二噁英、HCl、HF、S

41、O2等危險(xiǎn)物，對(duì)周圍環(huán)境污染十分嚴(yán)重，尾氣凈化是至關(guān)重要的問(wèn)題。,6、衛(wèi)生填埋技術(shù),經(jīng)過(guò)前五種醫(yī)療廢物處理法處理后的醫(yī)療固體廢物或殘余物送到衛(wèi)生填埋場(chǎng)進(jìn)行最終處置。,填埋技術(shù),垃圾焚燒技術(shù),堆肥技術(shù),高溫分解技術(shù),……,1,2,3,4,5,四、城市固體廢棄物（MSW）循環(huán)利用技術(shù),四、城市固體廢棄物（MSW）循環(huán)利用技術(shù),生活固體廢物的處理主要采取四種方法：填埋法、堆肥法、焚燒法、高溫分解法。,1、填埋技術(shù),填埋法是選擇合理的堆放場(chǎng)地，

42、經(jīng)過(guò)防水滲漏、復(fù)土等措施而進(jìn)行垃圾處理的一種方式，其優(yōu)點(diǎn)是投資少、處理費(fèi)用低、處理量大、操作簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是占地面積大，可能會(huì)造成二次污染。,根據(jù)工程措施是否齊全、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)能否滿足，可將生活垃圾填埋場(chǎng)分為:簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)（Ⅳ級(jí)填埋場(chǎng)）、受控填埋場(chǎng)（Ⅲ級(jí)填埋場(chǎng)）、衛(wèi)生填埋場(chǎng)（Ⅰ、Ⅱ級(jí)填埋場(chǎng)）。,2、垃圾焚燒技術(shù),利用高溫將垃圾中的有機(jī)物徹底氧化分解，在燃燒過(guò)程中將碳及氫元素轉(zhuǎn)化為二氧化碳及水，高溫下殺死病毒和細(xì)菌，有效地減量和減重的一種方式

43、，適合于可燃物含量較高的生活垃圾。但燃燒后產(chǎn)生的氣體和匯金可能會(huì)造成二次污染。,依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，人為的促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過(guò)程，主要處理對(duì)象是城市生活垃圾、污泥、糞便、農(nóng)業(yè)廢棄物和食品加工業(yè)廢棄物等，分為好氧堆肥法和厭氧堆肥法。,3、堆肥技術(shù),4、高溫分解技術(shù),高溫分解是在無(wú)氧或缺氧條件下，使可燃性固體廢物在高溫下分解，最終成為可燃?xì)怏w、油、固定碳的化學(xué)分解過(guò)程。熱解方法

44、適用于城市固體廢棄物、污泥、工業(yè)廢物如塑料、橡膠等。,利用微生物自身的新陳代謝對(duì)固體廢物進(jìn)行分解作用使其無(wú)害化處理。如蚯蚓、蟑螂等。,5、微生物處理法,廢磚作粗骨料生產(chǎn)耐熱混泥土技術(shù),廢磚瓦其他資源化途徑,混泥土再生骨料技術(shù),1,2,3,五、建筑廢棄物循環(huán)利用技術(shù),建筑垃圾資源化是指采取管理和技術(shù)從建筑垃圾中回收有用的物質(zhì)和能源。包括物質(zhì)回收、物質(zhì)轉(zhuǎn)換、能量轉(zhuǎn)換三方面。,物質(zhì)回收是指從建筑垃圾中回收二次物質(zhì)不經(jīng)過(guò)加工直接使用。如從建筑垃

45、圾中回收廢塑料、廢金屬、廢玻璃等。 物質(zhì)轉(zhuǎn)換是指利用建筑垃圾制取新形態(tài)的物質(zhì)。如利用廢磚瓦制作混凝土塊；利用頁(yè)巖渣制作水泥；利用廢石膏制作膠黏劑等。 能量轉(zhuǎn)換是指從建筑垃圾處理過(guò)程中回收能量。如通過(guò)建筑垃圾中廢塑料、廢報(bào)紙和廢竹木的焚燒處理回收熱量。,廢磚作粗骨料生產(chǎn)耐熱混凝土技術(shù)；混凝土再生骨料技術(shù),五、建筑廢棄物循環(huán)利用技術(shù),六、農(nóng)業(yè)固體廢物循環(huán)利用技術(shù),禽畜糞便的資源化技術(shù),水產(chǎn)養(yǎng)殖固體廢物的資源化

46、技術(shù),1,2,農(nóng)業(yè)固體廢棄物是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，畜禽飼養(yǎng)，農(nóng)副產(chǎn)品加工以及農(nóng)村居民生活活動(dòng)排出的廢物，如植物秸稈，人和家畜的糞便等。其中，C、H、O元素含量高達(dá)60%以上，還含有豐富的N、P、K、Ca、Mg、S等元素。農(nóng)業(yè)固體廢物中分為天然高分子聚合物和天然小分子化合物兩大類。,六、農(nóng)業(yè)固體廢物循環(huán)利用技術(shù),1、禽畜糞便的資源化技術(shù),禽畜類糞便含有豐富的有機(jī)質(zhì)及較高的N、P、K和微量元素，是很好的制肥原料。經(jīng)微生物分解及重新合成的腐殖質(zhì)對(duì)改良

47、土壤有良好作用，但禽畜糞便有臭味，需要采取發(fā)酵除臭、化學(xué)除臭及物理化學(xué)除臭法。,（1）自然青貯發(fā)酵法 （2）加曲發(fā)酵法（3）微生物發(fā)酵法 （4）能源化技術(shù),2、水產(chǎn)養(yǎng)殖固體廢物的資源化技術(shù),（1）水產(chǎn)養(yǎng)殖固體廢棄物水解發(fā)酵產(chǎn)酸技術(shù)（2）利用菌—藻體系凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水（3）利用養(yǎng)殖固體廢棄物作碳源養(yǎng)殖廢水水解反硝化凈化工藝,第二節(jié) 資源循環(huán)過(guò)程分離技術(shù),一、概述,1、分離技術(shù)意義,分離技術(shù)是資源化循環(huán)過(guò)程中的

48、重要環(huán)節(jié)，通過(guò)適當(dāng)分離，可以使各種可資源性混合物進(jìn)行提純、單組分化，進(jìn)而為后續(xù)選擇資源化技術(shù)或直接用作原材料創(chuàng)造條件。 選擇合適的分離技術(shù)能夠?qū)?fù)雜混合物中的資源性物質(zhì)進(jìn)行提純，以便后續(xù)處理能夠順利高效完成。,一、概述,2、分離技術(shù)原理,3、分離技術(shù)因素,（1）分離對(duì)象（2）分離目的（3）分離量（4）實(shí)驗(yàn)條件,一、概述,二、分子蒸餾分離技術(shù),,二、分子蒸餾分離技術(shù),,,,二、分子蒸餾分離技術(shù),分子蒸餾實(shí)驗(yàn)裝置,1、液

49、體混合物沿加熱板流動(dòng)并被加熱,2、輕、重分子逸出液面而進(jìn)入氣相,3、輕、重分子運(yùn)動(dòng)的平均自由程不同,4、輕分子達(dá)到冷凝板被冷凝排出； 重分子達(dá)不到冷凝板沿混合液排出,,,,分子運(yùn)動(dòng)自由程：一個(gè)分子相鄰兩次碰撞之間所走的路程。,二、分子蒸餾原理,二、分子蒸餾分離技術(shù),分子蒸餾分離技術(shù)是一種在高真空度條件下進(jìn)行非平衡分離操作的連續(xù)蒸餾過(guò)程，它是以液相中逸出的氣相分子依靠氣體擴(kuò)散為主題的分離過(guò)程。 該技術(shù)主要應(yīng)用于液體組

50、分的分離、提純和濃縮。,分子蒸餾概念,1、物料分子從液相主體向蒸發(fā)表面擴(kuò)散。 注意：液相中的擴(kuò)散速度是控制分子蒸餾速度的主要因素。,分子蒸餾過(guò)程（四部曲）,2、物料分子在液層上自由蒸發(fā)。 注意：蒸發(fā)速度隨溫度升高而增大，但分離速度隨溫度升高而降低。,3、分子從蒸發(fā)面向冷凝面飛射。 注意：飛射過(guò)程中可能與殘存空氣分子碰撞，也可能相互碰撞，但只要真空度合適，使蒸發(fā)分子的平均自由程大于或等于蒸發(fā)面與冷凝面之間的距離即

51、可。,4、輕分子在冷凝面上冷凝。 注意：如果冷凝面的形狀合理且光滑并迅速轉(zhuǎn)移，則可認(rèn)為冷凝是瞬間完成的。,二、分子蒸餾分離技術(shù),1、輕、重分子的平均自由程必須要有差異，且差異越大越好。,分子蒸餾必須滿足的兩個(gè)條件,2、蒸發(fā)面與冷凝面間距必須小于輕分子的平均自由程，大于重分子的平均自由程。,二、分子蒸餾分離技術(shù),1、操作溫度低,分子蒸餾特點(diǎn),2、蒸汽壓強(qiáng)低,3、受熱時(shí)間短,4、不可逆性,5、無(wú)沸騰鼓泡現(xiàn)象,6、分離程度及產(chǎn)品收率高

52、,7、無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染、無(wú)殘留,由以上特點(diǎn)可以看出，分子蒸餾技術(shù)能分離常規(guī)蒸餾不易分離的物質(zhì)，特別適宜于高沸點(diǎn)、熱敏性、易氧化物質(zhì)的分離。因此，它為工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中高純度物質(zhì)的提取開(kāi)辟了廣闊的前景。,二、分子蒸餾分離技術(shù),靜止式分子蒸餾器,分子蒸餾裝置,二、分子蒸餾分離技術(shù),二、分子蒸餾分離技術(shù),,,萃取分離技術(shù)主要是利用物質(zhì)在互不相溶的兩相中溶解度或分配系數(shù)的不同達(dá)到提取、分離及純化的。,即萃取是通過(guò)溶質(zhì)在兩相的溶解競(jìng)爭(zhēng)而實(shí)現(xiàn)的

53、。,三、萃取分離與逆流分配技術(shù),三、萃取分離與逆流分配技術(shù),萃取劑選取原則：,（1）對(duì)溶質(zhì)A有較大溶解能力，而與溶劑B互溶度較??；,（2）萃取相和萃余相有一定密度差；,（3）化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性，腐蝕小；,（4）無(wú)毒，不易燃燒，價(jià)格低廉；,（5）易于回收。,三、萃取分離與逆流分配技術(shù),,萃取分離適用的場(chǎng)合：,（1）混合液中各組分的沸點(diǎn)接近，或各組分相對(duì)揮發(fā)度接近于1；,（2）混合液中欲回收組分是熱敏性物質(zhì)；,（3）組分濃度低且沸點(diǎn)很高的

54、組分的分離；,（4）混合液形成恒沸物。,三、萃取分離與逆流分配技術(shù),,萃取分離類型：,（1）單級(jí)萃取流程,三、萃取分離與逆流分配技術(shù),三、萃取分離與逆流分配技術(shù),,萃取分離類型：,（2）多級(jí)錯(cuò)流萃取流程,三、萃取分離與逆流分配技術(shù),萃取分離類型：,（3）多級(jí)逆流萃取流程,,,萃取分離在工業(yè)中的應(yīng)用：,鏈烷烴與芳香烴共沸物的分離。例如用二甘醇從石腦油裂解副產(chǎn)汽油或重整油中萃取芳烴（尤狄克斯法—Udex process），如苯、甲苯和

55、二甲苯。,用二烷基乙酰胺脫除染料廠、煉油廠、焦化廠廢水中的苯酚。,石油化工：,工業(yè)廢水處理：,三、萃取分離與逆流分配技術(shù),,,萃取分離在工業(yè)中的應(yīng)用：,濕法冶金中溶液分離、濃縮和凈化的有效方法。例如從鋅冶煉煙塵的酸浸出液中萃取鉈、銦、鎵、鍺，以及鈮-鉭、鎳-鈷、鈾-釩體系的分離，以及核燃料的制備。,從復(fù)雜的有機(jī)液體混合物中分離青霉素、鏈霉素以及維生素等。,有色金屬冶煉：,制藥工業(yè)：,三、萃取分離與逆流分配技術(shù),同：二者本質(zhì)上都屬于新相

56、析出的過(guò)程，主要是物理變化。,異：沉淀為初級(jí)過(guò)程，結(jié)晶一般為分離的后續(xù)步驟屬于成品化過(guò)程。（沉淀-斯托克斯公式）,沉淀與結(jié)晶法,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,沉淀——初分離過(guò)程結(jié)晶——一般為分離的后續(xù)步驟，屬于成品化過(guò)程,共同點(diǎn)：本質(zhì)上同屬于新相析出的過(guò)程，物理變化。,沉淀是將液體中沒(méi)有溶于液體的固體分離出來(lái)， 結(jié)晶是將溶在液體中的溶質(zhì)以固態(tài)形式分離出來(lái)；,不同點(diǎn)：,同類分子或離子以有規(guī)則排列形式而析出稱結(jié)晶，

57、以無(wú)規(guī)則的紊亂排列形式而析出的稱為沉淀。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,沉淀法,通過(guò)改變?nèi)芤簵l件，使溶質(zhì)的溶解度降低而以無(wú)定形固體形式從溶液中分離出的操作過(guò)程。,沉淀法基本原理是采用適當(dāng)?shù)拇胧└淖內(nèi)芤旱睦砘瘏?shù)，控制溶液中各種成分的溶解度，根據(jù)不同物質(zhì)在溶劑中的溶解度不同而達(dá)到分離的目的。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),沉淀法的步驟：,（1）加入沉淀劑,（2）沉淀劑的沉化，促進(jìn)粒子生長(zhǎng),（3）離心或過(guò)濾，收集沉淀物,加沉淀劑的方式和控制條件對(duì)產(chǎn)物

58、的純度、收率和沉淀物的形狀都有很大影響。,,（1）中性鹽沉淀法（2）等電點(diǎn)沉淀法（3）有機(jī)溶劑沉淀法（4）親和沉淀法（5）選擇性沉淀法（6）非離子型聚合物沉淀法（7）聚電解質(zhì)沉淀法（8）金屬離子沉淀法（9）復(fù)合鹽沉淀法,沉淀法分離目標(biāo)產(chǎn)物的方法：,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，濃縮倍數(shù)高。缺點(diǎn)：針對(duì)復(fù)雜體系而言，分離度不高，選擇性不強(qiáng)。,沉淀法分離的優(yōu)缺點(diǎn)：,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),1、中性鹽沉淀法（鹽

59、析法）,鹽析法是利用各種生物分子在濃鹽溶液中溶解度的差異，通過(guò)向溶液中引入一定數(shù)量的中性鹽，使目的物以沉淀析出，達(dá)到純化目的的方法。一般應(yīng)用于蛋白質(zhì)和酶的分離提取。,優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、不變性缺點(diǎn)：分辨率不高，要除鹽,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),沉淀過(guò)程機(jī)理,等電點(diǎn)(pI):在某一pH的溶液中，氨基酸或蛋白質(zhì)解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)或程度相等，成為兼性離子，呈電中性，此時(shí)溶液的pH稱為該氨基酸或蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。,沉淀原理：,四、沉淀與結(jié)晶

60、分離技術(shù),蛋白質(zhì)溶解度與離子強(qiáng)度的關(guān)系,,,式中：,,,與溫度、pH有關(guān),,與鹽的濃度和電荷有關(guān),,用鹽析法分離蛋白質(zhì)時(shí)有兩種步驟：,（1）,在一定的pH值及溫度條件下，改變鹽的濃度（即離子強(qiáng)度）達(dá)到沉淀的目的，稱為“K”分級(jí)鹽析法；,（2）,在一定的離子強(qiáng)度下，改變?nèi)芤旱膒H值及溫度，達(dá)到沉淀的目的，稱為“b”分級(jí)鹽析法；,一般粗提蛋白質(zhì)時(shí)常用第（1）種方法，進(jìn)一步分離、提純時(shí)常用第（2）種方法。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),影響鹽析的因

61、素：,（1）,鹽析劑（無(wú)機(jī)鹽）的種類和濃度,（2）,蛋白質(zhì)的種類和濃度,（3）,鹽析的溫度和pH值,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),2、有機(jī)溶劑沉淀法,利用與水互溶的有機(jī)溶劑（如甲醇、乙醇、丙酮等）使溶質(zhì)在水中的溶解度顯著降低而沉淀的方法，稱為有機(jī)溶劑沉淀法。,沉淀原理,（1）降低溶液的介電常數(shù)，增加靜電引力，促進(jìn)聚集和沉淀。,（2）壓縮水化膜的厚度，降低溶質(zhì)的親水性，導(dǎo)致脫水聚集沉淀。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,（1）有機(jī)溶劑的選擇（介電常數(shù)

62、小、揮發(fā)性適中、無(wú)毒等）,溶劑沉淀法影響因素,（2）溫度的控制（低溫利于沉淀、操作）,（3）pH值的控制（等電點(diǎn)、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性）,（4）離子強(qiáng)度的控制（較低離子強(qiáng)度利于沉淀）,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,分辨能力高；有機(jī)溶劑易揮發(fā)除去，不會(huì)殘留于成品中，產(chǎn)品更純凈；采用離心分離收集沉淀物，容易分離。,有機(jī)溶劑沉淀法的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,蛋白質(zhì)易變性，操作條件應(yīng)嚴(yán)加控制；采用大量有機(jī)溶劑，成本較高；有機(jī)溶劑大多都易燃、易爆，安全要求較高。,缺點(diǎn)

63、：,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,3、等電點(diǎn)沉淀法,等電點(diǎn)沉淀法是利用蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最低而各種蛋白質(zhì)又具有不同等電點(diǎn)的特點(diǎn)進(jìn)行分離的方法。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,4、非離子型聚合物沉淀法,非離子型聚合物沉淀法沉淀作用的機(jī)理尚不清楚，大致有如下解釋：,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,常用非離子型聚合物主要有聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和葡聚糖等，最常用的是PEG4000和

64、PEG6000。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,5、其他沉淀方法,選擇性沉淀法：利用蛋白質(zhì)對(duì)某些物理或化學(xué)因素敏感性的不同，有選擇的使雜質(zhì)蛋白質(zhì)發(fā)生變性沉淀，達(dá)到分離提純的目的。,金屬離子沉淀法：通過(guò)某些金屬離子能與蛋白質(zhì)分子中的特殊部位（如羧基、氨基、雜環(huán)）發(fā)生反應(yīng)，造成等電點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，從而降低蛋白質(zhì)的溶解度而沉淀。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,二、結(jié)晶法,所謂結(jié)晶是指物質(zhì)以晶體的狀態(tài)從溶液或蒸氣中析出的過(guò)程。,任何固體物質(zhì)與其溶劑相接觸時(shí)，

65、由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，必然發(fā)生兩個(gè)過(guò)程：①固體的溶解；②固體的析出。當(dāng)固體溶解和析出的速度達(dá)到平衡時(shí)，稱該溶液為飽和溶液。,溶解度：在一定溫度下，某固態(tài)物質(zhì)在100g溶劑中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量，叫做這種物質(zhì)在這種溶劑中的溶解度。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,（1）對(duì)于溶解度曲線隨溫度變化敏感的物質(zhì)，可選用變溫方法結(jié)晶分離；,（2）對(duì)于溶解度曲線隨溫度變化緩慢的物質(zhì)，可采用移除一部分溶劑的方法分離。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,結(jié)晶是

66、從均一的溶液中析出固相晶體的過(guò)程，包括以下三個(gè)步驟：,（1）過(guò)飽和溶液的形成,過(guò)飽和是結(jié)晶的首要條件，也是結(jié)晶過(guò)程的推動(dòng)力。得到過(guò)飽和溶液的方法一般有4種：,① 冷卻熱飽和溶液,② 蒸發(fā)溶劑,③ 發(fā)生化學(xué)反應(yīng),④ 鹽析法,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,（2）晶體的生成,晶核：過(guò)飽和溶液中最初生成的微小晶粒，不斷生成并繼續(xù)成長(zhǎng)為晶體，是晶體成長(zhǎng)過(guò)程中必不可少的。,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,（3）晶體的成長(zhǎng),在過(guò)飽和溶液中，溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在過(guò)飽和度推

67、動(dòng)力作用下，向晶核或加入的晶種運(yùn)動(dòng)，并在其表面有序堆積，使晶核或晶種不斷長(zhǎng)大形成晶體。所得晶體的大小取決于晶核形成速度和晶體成長(zhǎng)速度的關(guān)系。,,大量晶核，產(chǎn)品小而多,,產(chǎn)品顆粒大而均勻,四、沉淀與結(jié)晶分離技術(shù),,影響晶核形成速度和晶體成長(zhǎng)速度的因素也就是影響結(jié)晶操作的因素。 影響因素有過(guò)飽和度、溫度、粘度、晶種、攪拌、雜質(zhì)等。,五、色譜分離技術(shù),原理：在色譜分析中，當(dāng)流動(dòng)相攜帶樣品通過(guò)色譜的固定相時(shí)，樣品分子與固定相分

68、子之間發(fā)生相互作用，使樣品分子在流動(dòng)相和固定相之間進(jìn)行分配。與固定相分子作用越大的組分向前移動(dòng)速度越慢，與固定相分子作用越小的組分向前移動(dòng)速度越快，經(jīng)過(guò)一定距離以后，由于反復(fù)多次的分配，使原本性質(zhì)（沸點(diǎn)、極性等）差異很小的組分之間可得到很好的分離。,,色譜分離技術(shù),創(chuàng)始人：茨維特（Tsweet） 用碳酸鈣作吸附劑，分離植物綠葉的石油醚萃取物得到黃色、綠色和灰黃色彼此分離的六個(gè)色帶。,,色譜分離技術(shù)又稱層析