第一篇：固液分離技術(shù)的概述和應(yīng)用

合 肥 學(xué) 院

Hefei University 生物分離工程課程綜述

題 目: 固液分離技術(shù)的概述和發(fā)展 系 別: 專 業(yè): 學(xué) 號(hào): 姓 名:

2013年3月 25日

固液分離技術(shù)的概述和應(yīng)用

摘要：生物分離技術(shù)是上世紀(jì)末及本世紀(jì)初發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。生物分離技術(shù)的發(fā)展，為人類提供了豐富多彩的生物產(chǎn)品。而固液分離技術(shù)是生物分離技術(shù)中很重要的一部分，本文主要概述了固液分離技術(shù)的相關(guān)知識(shí)和其在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的情況。以及根據(jù)當(dāng)今工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)固液分離技術(shù)的今后發(fā)展趨勢(shì)作一些簡(jiǎn)要推論。

關(guān)鍵詞：固液分離

技術(shù)

設(shè)備

應(yīng)用情況

發(fā)展動(dòng)向 前言：

固液分離是一種重要的單元操作，從液相中除去固體一般采用篩或沉淀方法，水處理中有微濾、澄清和深床過濾等方法。現(xiàn)有的傳統(tǒng)固液分離技術(shù)主要集中在壓濾、過濾、重力沉降等方面，它廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、造紙、環(huán)境保護(hù)、食品、發(fā)酵等各大行業(yè)[1]。在許多生產(chǎn)過程中，過濾與分離機(jī)構(gòu)是關(guān)鍵設(shè)備之一，其技術(shù)水平的高低，質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到許多過程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的可能性、工藝過程的先進(jìn)性和可靠性、制品質(zhì)量和能耗、環(huán)境保護(hù)等經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[2]。在物料濕法加工過程中，固液分離工藝越來(lái)越受到人們重視。因?yàn)楣に嚥煌晟剖紫葧?huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成物料流失，并且對(duì)環(huán)境造成的污染也會(huì)更加嚴(yán)重，特別是顆粒懸浮液，由于其顆粒小，沉降速率慢，濾餅的孔徑小，透氣性差，從而導(dǎo)致顆粒懸浮液的分離效率降低[3]。全球水資源急劇短缺，生存環(huán)境日益惡化,人們因此對(duì)固液分離工藝也提出了更高的要求[4]，世界各國(guó)的許多研究者在這方面的也有很多深入的研究。歷史發(fā)展：

最早的分離技術(shù)可以追朔到中國(guó)夏,商朝的釀酒業(yè)中的蒸酒技術(shù)；古人制糖和鹽掌握了蒸發(fā)濃縮和結(jié)晶技術(shù)；用蒸餾方法從煤焦油中提取油品。十八世紀(jì)英國(guó)工業(yè)革命, 使化學(xué)工業(yè)這個(gè)巨人真正誕生和發(fā)展起來(lái), 隨之分離工程也誕生并發(fā)展起來(lái)。

1901 年英國(guó)學(xué)者戴維斯在其著作《化學(xué)工程手冊(cè)》中首先確定了分離操作的概念, 1923 年美國(guó)學(xué)者劉易斯和麥克亞當(dāng)斯合著出版了《化工原理》, 從而確立了分離工程理論[5]。固液分離技術(shù)的概述

固液分離是指將發(fā)酵液（或培養(yǎng)液）中的懸浮固體，如細(xì)胞、菌體、細(xì)胞碎片以及蛋白質(zhì)等的沉淀物或它們的絮凝體分離除去。從原理上講 ,固液分離過程可以分為兩大類：一是沉降分離，一是過濾分離。因此，固液分離設(shè)備也可以相應(yīng)地分為兩大類。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)推動(dòng)力和操作特征進(jìn)一步細(xì)分為若干種固液分離設(shè)備。3.1固液分離設(shè)備

⑴過濾設(shè)備：板框壓濾機(jī)，真空鼓式過濾機(jī)。⑵離心設(shè)備：過濾式離心機(jī)，沉降式離心機(jī)。3.2過濾方式 ⑴常規(guī)過濾：

料液流動(dòng)方向與過濾介質(zhì)（能使固液混合料液得以分離的某一介面）垂直。⑵錯(cuò)流過濾

料液流向平行于過濾介質(zhì)。過濾介質(zhì)通常為微孔膜或超濾膜。3.3固液分離技術(shù)的一般流程 ⑴明確分離工藝要求

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究前,首先必須弄清所要解決的分離問題,明確各項(xiàng)分離工藝要求。要考慮對(duì)設(shè)備選型影響很大的一些因素。諸如衛(wèi)生要求,有否毒性,是否起泡等。⑵確定物料的沉降特性

物料沉降特性可通過量筒沉降試驗(yàn)確定,方法是將物料樣品放入量筒中搖勻,然后任其沉降，半小時(shí)后測(cè)量清液層高度,確定沉降速度、24小時(shí)后測(cè)量沉渣容積比。⑶確定物料過濾特性

物料過濾特性一般以濾餅增長(zhǎng)率表示,可通過布氏漏斗試驗(yàn)確定。方法是測(cè)定過濾一定量樣品所需時(shí)間,也可以采用頂部進(jìn)料葉濾裝置進(jìn)行試驗(yàn),直接測(cè)定濾餅厚度,然后計(jì)算濾餅增長(zhǎng)率。

⑷初選固液分離設(shè)備

根據(jù)所確定的分離要求和物料分離特性來(lái)初選固液分離設(shè)備。3.4主要的固液分離技術(shù) ⑴絮凝

絮凝是利用電荷中和及大分子橋聯(lián)作用形成更大的粒子的原理，設(shè)備有連續(xù)式、批式等。特點(diǎn)是使固形物顆粒增大，容易沉降，過濾、離心提高因數(shù)分離速度和液體澄清度。但它有條件嚴(yán)格，放大困難，引入的絮凝劑可能干擾之后的分離純化等缺點(diǎn)。⑵離心

在離心產(chǎn)生的重力的作用下顆粒沉降速度加快而沉淀。離心設(shè)備有很多種，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們使用時(shí)可被具體情況而定：①高速冷凍離心機(jī)：適用于粒度小，熱不穩(wěn)定的物質(zhì)回收，適于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。但由于容量小，連續(xù)操作困難，大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用性差。②碟片式離心

機(jī)：適用于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，可連續(xù)，也可批式操作，操作穩(wěn)定性較好，易放大，推廣。缺點(diǎn)是半連續(xù)或批式操作時(shí)，出渣清洗煩雜；連續(xù)操作固形物水高，總的分離故率低。③管式離心機(jī)：批式操作，轉(zhuǎn)速高，固形分離效果較好，含水低，易擴(kuò)大推廣，但容量有限，處理量小，拆裝頻繁，噪聲大。④傾橋式離心機(jī)：連續(xù)操作，易放大，易工業(yè)應(yīng)用，操作穩(wěn)定。但對(duì)很小顆粒固形物回收困難，設(shè)備投資高。⑤籃式離心機(jī)：實(shí)為離心力作用下的過濾，適于大顆粒固形物的回收，放大容易，操作較簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，適于工業(yè)應(yīng)用。缺點(diǎn)是批式操作或半連續(xù)操作，轉(zhuǎn)速低，分離效果較差，操作繁重，離心的設(shè)備投資高，操作成本高。⑶過濾

過濾是利用過濾介質(zhì)的孔隙大小進(jìn)行分離。設(shè)備有板框式過濾機(jī)、平板（真空）過濾機(jī)、真空旋轉(zhuǎn)過濾機(jī)等。特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，但分離速度低，分離效果受物料性質(zhì)變化的影響，勞動(dòng)強(qiáng)度大。⑷膜過濾

在傳統(tǒng)觀念中，過濾僅僅是一種過濾分離的手段，但是隨著膜技術(shù)的發(fā)展，過濾已經(jīng)擴(kuò)展成為一種選擇性濾出一定大小物質(zhì)的方法。目標(biāo)產(chǎn)物可根據(jù)設(shè)計(jì)濾出或保存在溶液中。由于膜在分離過程中，不涉及相變，沒有二次污染，具有生物膜濃縮富集的功能，同時(shí)它又是一種效率較高的分離手段，在某種程度上可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的過濾、吸附、重結(jié)晶、蒸餾和萃取等分離技術(shù)，因此，作為一種新興的有效的生化分離方法，膜分離技術(shù)已被國(guó)際上公認(rèn)為20世紀(jì)末至21世紀(jì)中期很有發(fā)展前途的重大生產(chǎn)技術(shù)。

膜分離是利用具有一定選擇透過特性的過濾介質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)的分離純化，過程的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)通過膜的傳遞速度不同而得以分離，過程近似于篩分，不同孔徑的膜截留粒子的大小不同。在分離過程中，膜的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面[6]：完成物質(zhì)的識(shí)別與透過、充當(dāng)界面和反應(yīng)場(chǎng)。物質(zhì)的識(shí)別與透過是使混合物中各種組分之間實(shí)現(xiàn)分離的必要條件和內(nèi)在因素；在分離中，膜作為界面，將透過液和保留液（料液）分為不相混合的兩相；而作為反應(yīng)場(chǎng)，由于膜表面及孔內(nèi)表面含有可與特定溶質(zhì)發(fā)生相互作用的官能團(tuán)，因此可以通過物理作用、化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)提高膜分離的選擇性和分離速度。膜分離的推動(dòng)力的不同，一般有濃度差、電位差和壓力差三種。常見的膜過濾有滲透、透析、電滲析、反滲透、納濾、超濾和微濾。⑸萃取

在生物合成工業(yè)上，萃取也是一個(gè)重要的提取方法和分離混合物的單元操作，這是為萃取法具有：①傳質(zhì)速度快、生產(chǎn)周期短、便于連續(xù)操作，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；②分離效率高，生產(chǎn)能力大等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以，應(yīng)用得相當(dāng)普遍。不僅對(duì)抗生素、有機(jī)酸、維生素、激素等發(fā)酵產(chǎn)物常采用有機(jī)溶劑萃取法進(jìn)行提取，而且近年來(lái)又開發(fā)了不使酶等蛋白質(zhì)失活的雙水相萃取法，已成功地應(yīng)用了提取甲酸脫氫酶，α-葡糖苷酶等，但因?yàn)榫垡叶?、葡聚糖等價(jià)格較貴，所以，還未廣泛使用。下面對(duì)幾種萃取方法稍加介紹： a有機(jī)溶劑萃取法：依靠有水和有機(jī)溶劑中的分配系數(shù)差異進(jìn)行分離的萃取法。適用于有機(jī)化合物及結(jié)合有脂質(zhì)或非極性側(cè)鏈的蛋白質(zhì)，反膠團(tuán)系統(tǒng)較適于生物活性物質(zhì)萃取，但萃取條件嚴(yán)格，安全性低，活性收率低。

b雙水相萃取法：依靠分離物在不相容性的高分子水溶液形成的兩相中的分配系數(shù)不同而分離，它的特點(diǎn)是：連續(xù)或批式萃取，設(shè)備簡(jiǎn)單，萃取容易，操作穩(wěn)定，極易放大，適合大規(guī)模應(yīng)用，將離子交換基團(tuán)，親和配基，疏水基團(tuán)結(jié)合到高分子載體上形成的萃取劑可改進(jìn)分配系數(shù)及萃取專一性。但成本較高，純化倍數(shù)較低，適合粗分離。

c超臨界萃取：它是利用某些流體在高于其臨界壓力和臨界溫度時(shí)具有很高的擴(kuò)散系數(shù)和很低的粘度，但具有與流體相似的密度的性質(zhì)，對(duì)一些流體或固體物質(zhì)進(jìn)行萃取的方法。它的特點(diǎn)是：萃取能力大、速度大，且可通過控制操作壓力和溫度，使其對(duì)某些物質(zhì)具有選擇性，正開始應(yīng)用于生物工程中。缺點(diǎn)是設(shè)備條件要求高，規(guī)模較小。超臨界萃取技術(shù)的原理及特點(diǎn)超臨界萃取技術(shù)(SFE),是近二三十年發(fā)展起來(lái)的一種新型分離技術(shù)。超臨界流體具有許多與普通流體相異的特性,如其密度接近于液體的密度,這就使得其對(duì)液體、固體物質(zhì)的溶解能力與液體溶劑相當(dāng);其粘度卻接近于普通氣體,自擴(kuò)散系數(shù)比液體大100倍,從而其運(yùn)動(dòng)速度和溶解過程的傳質(zhì)速率比液體溶劑提高很多。超臨界流體還具有很強(qiáng)的可壓縮性,在臨界點(diǎn)附近,溫度和壓力的微小變化會(huì)引起超臨界流體密度的較大變化,由此可調(diào)節(jié)其對(duì)物質(zhì)的溶解能力。由于物質(zhì)在超臨界流體中的溶解度隨其密度增大而增大,所以萃取完成后稍微提高體系溫度或降低壓力,以減小超臨界流體的密度,就可以使其與待分離物質(zhì)分離。所選的超臨界流體介質(zhì)與被萃取物的性質(zhì)越相似,對(duì)它的溶解能力就越強(qiáng)。因此,正確選擇不同的超臨界流體作萃取劑,可以對(duì)多組分體系進(jìn)行選擇性萃取,從而達(dá)到分離的目的。SFE有許多傳統(tǒng)分離技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn),諸如過程易于調(diào)節(jié)、達(dá)到平衡的時(shí)間短、萃取效率高、產(chǎn)品與溶劑易于分離、無(wú)有機(jī)溶劑殘留、對(duì)熱敏性物質(zhì)不易破壞等,因此,SFE在眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

d反膠束萃取法：反膠束或逆膠束是表面活性劑分散于連續(xù)有機(jī)相中自發(fā)形成的納米尺度的一種聚集物。反膠物溶液是透明的，熱力學(xué)穩(wěn)定的系統(tǒng)，若將表面活性劑溶于非極性的有機(jī)溶劑中，可使其濃度超過臨界膠束濃度（CMC），便會(huì)在有機(jī)溶劑內(nèi)形成聚集體，這種聚集體稱為反膠束。影響反膠束萃取蛋白質(zhì)的主要因素有：水相pH值，離子強(qiáng)度，表面活性劑類型，表面活性劑濃度，離子種類等。其萃取蛋白質(zhì)的應(yīng)用主要有：分離蛋白質(zhì)混合物，濃縮α-淀粉酶，從發(fā)酵液中提取胞外酶、直接提取胞內(nèi)酶，用于蛋白質(zhì)重性等。

e凝膠萃取法：凝膠是化學(xué)鍵交聯(lián)的高聚物溶脹體，就其化學(xué)組成而言，通?？煞殖扇箢悾孩∈杷杂袡C(jī)凝膠；ⅱ親水性有機(jī)凝膠；ⅲ非溶脹性無(wú)機(jī)凝膠。(6)其他分離方法

其他分離方法如，一般的物理、化學(xué)方法，如破碎、干燥等。就干燥來(lái)說(shuō)又有真空干燥、真空冷凍干燥、流化床干燥、噴霧干燥等。4 固液分離技術(shù)的應(yīng)用

4.1化工生產(chǎn)

在無(wú)機(jī)鹽工業(yè)中常涉及酸解、堿溶、浸出物的過濾和濾餅的洗滌，如制堿行業(yè)中重堿的過濾和氨泥的分離[7]，在化肥生產(chǎn)中，磷石膏的過濾，酸不溶物的分離都離不開液固分離操作，其分離的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量及收率。近年來(lái)精細(xì)無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品的迅速發(fā)展也對(duì)過濾和分離設(shè)備提出了新的要求。染料生產(chǎn)中大部分產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都有過濾、濾餅洗滌和子操作過程。此外在石油化工產(chǎn)品、顏料、涂料、水泥、精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中都要涉及固液分離操作。因此固液分離在化工生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。4.2采礦和冶金工業(yè)

幾乎所有的采礦工藝都與水和礦石分離有關(guān)，冶金工業(yè)中，氧化鋁和氧化鋅的生產(chǎn)及黃金生產(chǎn)，原子能工業(yè)中鈾的分離，選煤水的回收及煤粉的合理利用都要借助于液固分離操作[2]。這不僅可解決環(huán)境保護(hù)問題還能達(dá)到能源的綜合利用的目的，應(yīng)用前景非常廣闊。4.3制藥工業(yè)

生物發(fā)酵和生物制品工業(yè):生物發(fā)酵工藝中都有發(fā)酵液和菌絲體分離的問題，最常用的是過濾和離心分離。在酶制劑工業(yè)中，堿性蛋白酶，脂肪酶和多糖微生物的濃縮分離常用微濾和超濾技術(shù)，其操作費(fèi)用僅為傳統(tǒng)方法的一半[2]。在制藥工業(yè)中如抗菌素的生產(chǎn)和無(wú)菌水的制備等也離不了液固分離工序。發(fā)酵工業(yè)中，發(fā)酵殘液的綜合利用不但可解決環(huán)境污染問題，同時(shí)可生產(chǎn)出高質(zhì)量的飼料，具有非常顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，而在工業(yè)上要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，又與高效的固液分離設(shè)備密切相關(guān)。4.4環(huán)境保護(hù)工程

在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都會(huì)產(chǎn)生大量的污水，如不經(jīng)處理直接排放，將造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，影響人民身體健康，因此污水的綜合治理能力已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)水平的重要標(biāo)志。生物法治理污水是現(xiàn)階段的一種重要的方法，它涉及污泥的濃縮、凝聚、脫水的焚燒等過程，其中脫水效果將影響整個(gè)處理過程的能耗指標(biāo)。再如食品工業(yè)中產(chǎn)生大量含蛋白質(zhì)廢水，如直接排放不僅會(huì)造成環(huán)境污染，又流失了大量的蛋白質(zhì)，若經(jīng)過沉降、脫水和膜過濾可節(jié)約大量的生產(chǎn)用水，并可回收有價(jià)值的蛋白質(zhì)，可謂一舉多得，是目前工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家正在開發(fā)的領(lǐng)域。研究方向和發(fā)展趨勢(shì)

5.1固液分離技術(shù)的研究方向

就目前看來(lái)，有關(guān)固液分離技術(shù)或過程的高效集成化研究還是很膚淺的，還不能與傳統(tǒng)技術(shù)及過程的有效比較，尚未大規(guī)模應(yīng)用。研究的目標(biāo)產(chǎn)物液大多是局限在簡(jiǎn)單分子，對(duì)于基因工程蛋白質(zhì)及其有重要應(yīng)用價(jià)值的其它生物活性物質(zhì)的分離則研究得很少，對(duì)有關(guān)新技術(shù)的分離機(jī)理、控制因素、模型化等方面的研究也還處于初步摸索階段。但隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，能源、資源、農(nóng)業(yè)，環(huán)境治理、節(jié)能等問題將更受到重視，生物化工，新型材料、精細(xì)化工等高技術(shù)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，必然會(huì)對(duì)液固分離技術(shù)提出更高的要求。預(yù)期今后液固分離技術(shù)的研究和開發(fā)將會(huì)主要集中于以下幾個(gè)方面。⑴能源多元化燃料開采過程中的物料處理；

⑵低品位，其生礦資源利用過程中提取精礦時(shí)，液體和固體的分離過程； ⑶水處理，包括工業(yè)用水的處理，工業(yè)和生活水處理和再生利用； ⑷生物化工，醫(yī)藥化工的高純制品和高純水處理技術(shù)；

⑸現(xiàn)有傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中過濾設(shè)備的改進(jìn)、更新?lián)Q代和替代進(jìn)口設(shè)備等。5.2固液分離技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，固液分離技術(shù)研究的目的是要縮短整個(gè)下游工程的流程和提高單項(xiàng)操作的效率，以前的那種零敲碎打的做法，既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效果又不明顯，跟不上發(fā)展的步伐。現(xiàn)在對(duì)整個(gè)生物分離過程的研究要有一個(gè)質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并認(rèn)為可以從兩個(gè)方面著手，其一，繼續(xù)研究和完善一些適用于生化工程的新型分離技術(shù)；其二，進(jìn)行各種分離技術(shù)的高效集成化。目前出現(xiàn)的新型單元分離技術(shù)，如親和法、雙水相分配技術(shù)、逆膠束法、液膜法、各類高效層析法等?？偨Y(jié)

固液分離技術(shù)是生物分離技術(shù)中的核心，它的的發(fā)展一定程度上也推動(dòng)了生物技術(shù)工業(yè)的發(fā)展。因此，當(dāng)務(wù)之急是要充實(shí)和強(qiáng)化下游處理過程中的固液分離技術(shù)的研究，以期有更多的積累和突破，使下游處理過程盡快達(dá)到和適應(yīng)上游過程的技術(shù)水平和要求。相信固液分離工程將會(huì)在新世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步中起更大作用, 取得更輝煌的成就。同時(shí)，這次綜述使我對(duì)固液分離技術(shù)有了更深的了解和認(rèn)識(shí)，讓我擴(kuò)展了相應(yīng)的知識(shí)面和了解最新的固液分離技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曲景奎, 隋智慧, 周桂英等.固—液分離技術(shù)的新進(jìn)展及發(fā)展動(dòng)向[J].過濾與分離, 2011, 11(04): 4~9.[2]姚公弼.固液分離的應(yīng)用和發(fā)展概況[J].過濾與分離, 1994, 02: 1~4.[3]林海, 松全元.細(xì)粒是浮液固液分離藥劑的研究與友展[J].國(guó)外金屬礦選礦, 1996, 06: 21~25.[4]李永改, 彭安均, 張 鵬.兩種常用固液分離技術(shù)的分析與比較[J].科技信息, 2010, 21: 153, 210.[5]朱家文, 房鼎業(yè).面向21 世紀(jì)的化工分離工程[J ].化工生產(chǎn)與技術(shù), 2000, 7(2): 125.[6]俞俊堂, 唐孝宣主編.生物工藝學(xué).華東理工大學(xué)出版社, 1996 [7]大連制堿工業(yè)研究所試驗(yàn)報(bào)告

第二篇：固液分離總結(jié)(補(bǔ)充版)

1、化學(xué)選礦與物理選礦的關(guān)系

選礦依據(jù)：物理：物理與物理化學(xué)性質(zhì)的差異，化學(xué)：化學(xué)性質(zhì)的差異。

選礦對(duì)象：物理：相對(duì)易選的富礦，化學(xué)：細(xì)貧雜等難選礦；“三廢”資源化。

原料形態(tài)：物理：原礦，化學(xué)：難選原礦，物理選礦的中礦、尾礦，“三廢”資源。

分選本質(zhì)：物理：分離、富集，不改變礦物自身組成，化學(xué)：化學(xué)處理，改變礦物自身組成與結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)品形態(tài)：物理：礦物精礦，化學(xué)：化學(xué)精礦。

2、化學(xué)選礦的一般過程或常見的化學(xué)選礦方法有哪些？ 1）原料準(zhǔn)備：礦物原料的破、磨、配料；預(yù)先富集。

2）焙燒：使目的組分礦物轉(zhuǎn)變?yōu)橐捉幕蛞子谖锢矸诌x的形態(tài)，部分雜質(zhì)分解揮發(fā)或轉(zhuǎn)變?yōu)殡y浸的形態(tài)，且可改變?cè)系慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造。

3）浸出：使有用組分或雜質(zhì)組分選擇性地溶于浸出液中，從而使兩種組分分離。一般情況下浸出含量少的組分。

4）固液分離：采用沉降傾析、過濾和分級(jí)等方法處理浸出液，以獲得供后續(xù)處理的澄清溶液或含少量細(xì)礦粒的稀礦漿。

5）浸出液凈化：采用化學(xué)沉淀法、離子交換法或溶液萃取法等進(jìn)行凈化分離，以獲得有用組分含量高的凈化溶液

6）制取化學(xué)精礦：從凈化液中采用化學(xué)沉淀法、金屬置換法、金屬沉積法以及物理選礦法，沉淀析出化學(xué)精礦。

常見的化學(xué)選礦方法

1）礦石焙燒

2）礦物浸出

3）離子交換

4）溶劑萃取

5）離子沉淀

6）置換沉淀

7）金屬沉積

3、礦物與微生物作用原理等等。1）直接作用理論

是指在有水、空氣存在的情況下，細(xì)菌與礦物表面接觸，將金屬硫化物氧化為酸溶性的二價(jià)金屬離子和硫化物的原子團(tuán)。在沒有細(xì)菌的作用時(shí)這一氧化作用只是熱力學(xué)上可行,十分緩慢而不具實(shí)用價(jià)值,由于細(xì)菌的參與使這一過程加快。

2）間接作用理論

在多金屬的硫化礦床中，通常含有黃鐵礦，在有細(xì)菌的條件下，可以被快速氧化，生成硫酸鐵。硫酸鐵是一種高效金屬礦物氧化劑和浸出劑，其它金屬礦物都可以被其浸出。凡是利用Fe3+為氧化劑的金屬礦物的浸出，都是間接浸出。3）復(fù)合作用理論

是指在細(xì)菌浸出過程中，既有細(xì)菌的直接作用，又有Fe3+氧化劑的間接作用；有時(shí)以直接作用為主，有時(shí)則以間接作用為主。

4、各種脫水的方法與作用

1）重力脫水（自然重力脫水及重力濃縮脫水。）2）機(jī)械力脫水（篩分脫水、離心脫水及過濾脫水。）3）熱能脫水 4）磁力脫水

5）其它脫水方法（物理化學(xué)脫水，電化學(xué)脫水。）作用：1)達(dá)到用戶和運(yùn)輸對(duì)產(chǎn)品水分要求。

2)充分利用水資源，維持選煤廠正常生產(chǎn)。

3)減少或堵絕廢水外排，改善廠區(qū)及周圍環(huán)境。

4)防止煤泥流失，及時(shí)回收并合格利用能源。

5、淺池原理（這個(gè)不太清楚）

海倫模型，假定：懸浮液中固體顆粒在整個(gè)沉降斷面上的流動(dòng)速度是均勻的；沉降顆粒一旦沉降離開流動(dòng)層，就認(rèn)為已進(jìn)入底流。

實(shí)際生產(chǎn)中分級(jí)是連續(xù)的過程，入料一端給入，溢流另一端排出，沉物底流排出。

流動(dòng)層中顆粒受兩個(gè)力作用，即重力與入料推力。以海倫模型為依據(jù)推導(dǎo)淺池原理 W=A·V式中，W-煤泥水流量；A-沉降斷面面積；V-d50顆粒的沉降末速。對(duì)于要求的分級(jí)粒度，淺池原理認(rèn)為：沉降設(shè)備所能處理的煤泥水量?jī)H與沉降面積大小成正比。

選煤廠設(shè)計(jì)中，分級(jí)設(shè)備面積的選取，通常用分級(jí)沉淀設(shè)備的單位面積處理負(fù)荷計(jì)算，即采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法：S=K·W/ω

式中，S-需要的分級(jí)設(shè)備面積，m2； K-不均衡系數(shù)，一般煤泥水系統(tǒng)取1.25；

ω-單位面積負(fù)荷，m3/(m2h)。

6、煤泥水濃度的表示方法有哪些及相互轉(zhuǎn)換；煤泥水的粘度?其影響因素及它對(duì)分選及煤泥水處理的影響?實(shí)際當(dāng)中如何有效地降低煤泥粘度?

濃度的表示方法： 1）、液固比R礦漿中液體質(zhì)量與固體質(zhì)量之比（或體積之比）。2）、固體含量百分?jǐn)?shù)C：礦漿中固體質(zhì)量（或體積）所占的百分?jǐn)?shù)。3）、固體含量q：每升礦漿中所含固體的克數(shù)。g/L，也叫克升濃度。4）、體積百分濃度C’：礦漿中固體體積與礦漿總體積之比。

煤泥水粘度用“有效粘度”表示，它是煤泥水濃度，細(xì)泥含量、分散狀態(tài)的綜合體現(xiàn)。在選煤廠，細(xì)泥含量增大，煤泥水粘度增加。粘度增加對(duì)整個(gè)分選和煤泥水處理都帶來(lái)不利影響。減少細(xì)泥循環(huán)與積聚，降低洗水濃度，是降低煤泥水粘度，改善分選作業(yè)效果的有效途徑。這充分體現(xiàn)了進(jìn)行固液分離的必要性。

7、沉降的基本過程描述

澄清區(qū)的出現(xiàn)及不斷增大；沉降區(qū)的不斷減小及至消失；過渡區(qū)的出現(xiàn)及消失；壓縮區(qū)的先增大而后縮小，它們的共同與交叉作用完成了一次沉降分離過程。

8、凝聚與絮凝，絮凝劑在顆粒表面吸附的類型，以聚丙烯酰胺為例說(shuō)明絮凝劑水解度對(duì)絮凝效果的影響

凝聚:加入某些離子，通過降低顆粒間電性斥力使分散體系失去穩(wěn)定性而形成凝聚體的過程。絮凝:由于高分子聚合物與細(xì)顆粒的粘附以及自身架橋作用，使分散體系失于穩(wěn)定性而形成絮狀結(jié)合體的過程。

絮凝劑在顆粒表面的吸附，主要有靜電鍵合、氫鍵鍵合和共價(jià)鍵合三種類型的鍵合作用。

1)靜電鍵合。主要由雙電層的靜電作用引起。例如，顆粒表面帶正電荷，陰離子型高分子絮凝劑可進(jìn)入雙電層取代原有的配衡離子。離子型絮凝劑一般密度較高，帶有大量荷電基團(tuán)，即使用量很低，也能中和顆粒表面電荷，降低其電動(dòng)電位，甚至變號(hào)。

2)氫鍵鍵合。當(dāng)絮凝劑分子中有-NH2和-OH基團(tuán)時(shí)，可與顆粒表面電負(fù)性較強(qiáng)的氧進(jìn)行作用，形成氫鍵。雖然氫鍵鍵能較弱，但由于絮凝劑聚合度很大，氫鍵鍵合的總數(shù)也大，所以該項(xiàng)能不可忽視。單純氫鍵鍵合的選擇性較差，因此，靠氫鍵吸附的聚合物，只能用于全絮凝，不宜用于選擇性絮凝。

3)共價(jià)鍵合。高分子絮凝劑的活性基因在礦物表面的活性區(qū)吸附，并與表面離子產(chǎn)生共價(jià)鍵合作用。此種鍵合，?？稍陬w粒表面生成難溶的表面化合物或穩(wěn)定的絡(luò)合物、螯合物，并能導(dǎo)致絮凝劑的選擇性吸附。

水解或磺化的聚丙烯酰胺，在分子上都有陰離子活性基團(tuán)，屬于陰離子聚丙烯酰胺。由于陰離子基團(tuán)的作用，增強(qiáng)了選擇性。

9、慣性卸料離心機(jī)的半錐角必須大于摩擦角?并分析半錐角過大對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作性能構(gòu)成的影響

慣性卸料是指依靠慣性離心力使物料沿篩面移動(dòng)并排出的過程。因此，這種離心機(jī)要求篩蘭的半錐角須大于物料摩擦角

這種排料方式?jīng)Q定了離心機(jī)的篩籃結(jié)構(gòu)，影響其處理能力與脫水效果。

10、表層過濾和深床過濾

表層過濾亦稱有濾餅的過濾，固體顆粒在過濾介質(zhì)的一側(cè)形成濾餅。這種形式的過濾，開始時(shí)阻力較小，較粗的顆位被阻留在過濾介質(zhì)的表面上，使后來(lái)的顆粒不能通過，在過濾介質(zhì)上面形成濾餅。顆位之間的成拱作用，甚至使一些小于濾孔的顆粒也不能通過過濾介質(zhì)的孔隙。濾餅形成后，自身也起到過濾介質(zhì)的作用。其過濾阻力隨濾餅厚度增加而增加，到一定程度后，由于阻力增加，過濾過程基本停止。此時(shí)，必須將濾餅排除，才能重新進(jìn)行過濾。為了防止一些細(xì)粒物料堵塞介質(zhì)孔隙，有時(shí)也采用助濾劑預(yù)涂過濾介質(zhì)。

表層過濾常用于處理固體濃度較高的懸浮液，通常懸浮液的濃度大于1%;濃度越低，細(xì)粒物料越容易堵塞過濾介質(zhì)，甚至堵塞預(yù)涂層的通道，影響過濾過程的進(jìn)行。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用最廣泛的是表層過濾。

在深床過濾中，顆粒的粒度通常小于過濾介質(zhì)的通道，因而可以進(jìn)入介質(zhì)的通道。過濾介質(zhì)相當(dāng)厚，當(dāng)顆粒通過這些通道時(shí)，因分子作用力和靜電力而被吸附在過濾介質(zhì)的通道中，但液體可通過通道，故可實(shí)現(xiàn)固液分離。

深床過濾開始時(shí)的阻力要比表層過濾大，但隨著固體顆粒的收集，介質(zhì)阻力的增加卻 較表層過濾緩慢。當(dāng)通道中顆位增多，并逐漸堵塞時(shí)，過濾速度就會(huì)大大降低。此時(shí)，應(yīng)將 通道中的物料及時(shí)排除，再重新過濾。深床過濾主要用于澄清過程，從很稀的溶液中，分離出很細(xì)的顆粒。溶液的濃度常小于0.1%。

11、分離因數(shù)對(duì)脫水有何影響

Z = 離心加速度/重力加速度

分離因數(shù)Z 是表示離心力大小的指標(biāo)。也即表示離心脫水機(jī)分離能力的指標(biāo)。，分離因數(shù)越大，物料所受的離心力越強(qiáng)，固液分離效果越好，但會(huì)造成煤的破碎量增加，動(dòng)力消耗增加。

通常，產(chǎn)品水分在10%以下時(shí)，再提高分離因數(shù)，不但不能降低產(chǎn)品水分，反而增高離心液中的固體含量，增加物料在離心液中的損失。水分在10%以上是提高分離因數(shù)可增強(qiáng)離心機(jī)的脫水作用，降低產(chǎn)品水分。

12、物料中水分賦存的狀態(tài)及物料性質(zhì)對(duì)脫水的影響。

水分的賦存狀態(tài)：1）、化合水分

2）、結(jié)合水分（強(qiáng)/弱結(jié)合水）

3）、毛細(xì)管水分

4）、自由水

物料性質(zhì)對(duì)脫水的影響： 1）、孔隙度：孔隙度大時(shí)，存在的水分多，但毛細(xì)管作用弱，水分易于脫除。2）、比表面積：比表面積越大，吸附的水分越多，且不易脫除。3）、密度：同樣質(zhì)量的物質(zhì)，密度大的體積就小，從而其比表面積就小，吸附的水分也少，易于脫除。4）、潤(rùn)濕性：潤(rùn)濕性差的蔬水礦物中水含量較少，且易脫除。5）、細(xì)泥含量：使物料毛細(xì)作用增強(qiáng)，水分增高，且不易脫除。6）、粒度組成：粒度越小，其比表面積越大，越不易脫除；粒度組成越均勻越易于脫除。

13、各類粗粒脫水設(shè)備，并結(jié)合脫水工藝說(shuō)明它們?cè)谶x煤廠的應(yīng)用；

一、重力脫水設(shè)備 1.脫水斗子提升機(jī)。

在選煤廠，脫水斗子主要用于兩種場(chǎng)合：

1）各類斗子撈坑(如原煤撈坑、精煤撈坑、事故撈坑)的運(yùn)輸提升與脫水；

2）跳汰中煤、矸石產(chǎn)品的運(yùn)輸提升與脫水。它既可作預(yù)先脫水，又可作為最終脫水。2.直線條縫篩。直線條縫篩主要用于跳汰精煤溢流或塊煤重介精煤溢流的泄水。

3.弧形篩?；⌒魏Y即可用于細(xì)粒物料的脫泥、脫水，也可用于懸浮液中細(xì)小顆粒的精確分級(jí)，還可用于重介產(chǎn)品脫介。

4.脫水倉(cāng)。脫水倉(cāng)通常兼作裝車倉(cāng)用，主要用于粗粒精煤，中煤、矸石經(jīng)脫水篩或脫水斗子提升機(jī)的初步脫水后，在裝車前的進(jìn)一步脫水。

二、振動(dòng)篩脫水

可用于入料粒度0~1mm，入料濃度<35%的末煤及煤泥的脫水、脫介。

三、離心脫水設(shè)備。

用于末煤跳汰機(jī)0.5~10mm級(jí)精煤的初步脫水，以及末煤的脫泥和細(xì)粒煤的分級(jí)。

1、旋流篩。

2、慣性卸料離心脫水機(jī)。（由于處理量小、脫水效率低已經(jīng)被3和4取代。）

3、螺旋卸料離心脫水機(jī)。

4、振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)。

14、過濾與壓濾的區(qū)別有哪些？ 1)推動(dòng)力性質(zhì)及大小

過濾是利用真空系統(tǒng)在濾布兩側(cè)形成壓力差，壓力差小一般200~600mmHg柱高；而壓濾則通過流體加壓礦漿或空氣形成濾布兩側(cè)的壓力差，壓力差達(dá)0.5~1MPa，且調(diào)節(jié)方便。2)過濾過程不同

真空過濾為恒壓過濾，過濾過程中壓力不變，過濾速度逐漸減少。壓濾先為恒速過濾，過濾速度不變，壓力增加；待形成一定濾餅后，轉(zhuǎn)為恒壓過濾，壓力保持不變，過濾速度逐漸減小。3)適用對(duì)象

過濾用于比濾阻小的易過濾物料，如浮選精煤、以粗粒為主的浮選尾煤；壓濾則用于難濾物料，如以高灰細(xì)粒為主的浮選尾礦。4)固液分離程度

過濾介質(zhì)的孔徑大，濾液濃度高且須形成循環(huán)。過濾過程不徹底；壓濾介質(zhì)孔徑小，濾液為清水，固液分離徹底，目前被視為選煤廠實(shí)現(xiàn)煤泥廠內(nèi)回收，洗水閉路循壞的把關(guān)設(shè)備。

5)作業(yè)方式及效率

過濾連續(xù)作業(yè)，產(chǎn)品水分為26%~28%，新型設(shè)備可達(dá)到18%~ 20%，設(shè)備單位面積處理量大；壓濾目前國(guó)內(nèi)以間斷作業(yè)為主，產(chǎn)品水分為30%~32%，設(shè)備處理量低。6)系統(tǒng)投資及運(yùn)行費(fèi)用

壓濾系統(tǒng)總投資高，但運(yùn)行費(fèi)用低；而過濾系統(tǒng)投資可降低，但電耗、運(yùn)行費(fèi)用較高。

15、圓盤真空過濾機(jī)的工作原理及影響因素；過濾效果評(píng)價(jià)與影響因素；分析影響真空過濾機(jī)工作的因素

工作原理：園盤真空過濾機(jī)

它由槽體、主軸、過濾盤、分配頭和瞬時(shí)吹風(fēng)裝置構(gòu)成。過濾是在扇形過濾園盤上進(jìn)行的。隨著過濾盤旋轉(zhuǎn)并周期性地進(jìn)入與離開盛滿煤漿的槽體，過濾機(jī)連續(xù)地經(jīng)歷著過濾(從礦漿中吸取煤漿形成濾餅)、干燥(離開礦漿后進(jìn)一步脫水)，濾餅脫落三個(gè)階段。過濾和干燥過程是在負(fù)壓條件下進(jìn)行的，濾餅脫落則是依靠瞬時(shí)吹風(fēng)完成的。分配頭則起著各階段相應(yīng)負(fù)壓和正壓的分配與控制作用。

可采用濾餅水分、濾液固含量及過濾機(jī)處理能力評(píng)價(jià)，也可象其它分離作業(yè)一樣，用分離效率去考核。

影響過濾機(jī)的因素包括入料性質(zhì)、設(shè)備性能、操作因素三方面。

入料性質(zhì)方面涉及到入料組成(灰分)、粒度分布(細(xì)泥含量)、礦漿濃度、粘度、泡沫量等，這些因素集中反映在可濾性上。實(shí)際當(dāng)中經(jīng)常通過提高入料的可過濾性來(lái)改善過濾效果。采取的主要手段有摻粗(改善粒度構(gòu)成)、加入煤油（改善表面疏水性)、通入蒸氣(提高礦漿溫度，降低粘度)、添加助濾劑(形成絮因)、增加濃度(采用濃縮過濾工藝)。

設(shè)備性能主要取決于設(shè)備類型。如盤式真空過濾機(jī)具有較高的處理量；折帶式真空過濾機(jī)可處理較細(xì)粒物料且水份較低；采用刮刀卸料可進(jìn)一步降低濾餅水份；采用比濾阻較小的金屬絲濾布可以改善過濾效果等。

操作條件主要是調(diào)節(jié)真空度、過濾機(jī)轉(zhuǎn)速。過濾機(jī)影響因素復(fù)雜，需根據(jù)具體情況采取不同措施以改善過濾效果。

16、壓濾循環(huán)及其組成階段

一個(gè)壓濾循環(huán)包括四個(gè)階段：(1)壓緊濾板形成濾室、(2)給料壓濾階段、(3)卸餅階段、(4)濾布清洗階段(往往采用幾個(gè)循環(huán)后清洗一次)。其中給料壓濾階段是決定壓濾循環(huán)時(shí)間，乃至壓濾機(jī)工作效率的關(guān)鍵因素。

17、箱式壓濾機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、入料方式及影響因素

結(jié)構(gòu)：壓濾機(jī)主要由濾板、濾板移動(dòng)裝置、活動(dòng)頭板、固定尾板、液壓系統(tǒng)構(gòu)成。工作原理：相鄰濾板之間由活動(dòng)頭板移動(dòng)壓緊而構(gòu)成箱式過濾室。入料礦漿由固定尾板經(jīng)各濾板中心孔進(jìn)入各濾室，整個(gè)壓濾過程是在入料礦漿不斷傳遞的壓力條件下進(jìn)行的，濾餅不斷充滿濾室，濾液則穿過業(yè)已形成的濾餅、濾布、濾板泄水溝經(jīng)濾板排出。箱式壓濾機(jī)采用間斷作業(yè)方式。

壓濾機(jī)的入料方式有三種：1)泵給料；2)泵和壓縮空氣聯(lián)合給料；３）壓縮空氣給。目前，選煤廠多采用泵給料方式。

同過濾機(jī)一樣，壓濾機(jī)的工作也受到入料性質(zhì)、壓濾機(jī)性能及操作條件三方面的影響。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，可通過提高壓濾機(jī)入料濃度，入料壓力，改進(jìn)濾布等手段來(lái)改善壓濾效率。此外，適宜入料粒度與濾室厚度也是保證壓濾機(jī)正常工作不可缺少的條件。

18、離心機(jī)的脫水效果，影響離心機(jī)工作狀況的因素及其影響

離心脫水機(jī)通常采用產(chǎn)品水份和離心液中固含量去評(píng)價(jià)（主要設(shè)備的脫水產(chǎn)品水分如表），此外，還可采用脫泥降灰及破碎程度兩個(gè)輔助指標(biāo)。影響設(shè)備工作效果三方面因素包括：

(1)入料性質(zhì)。主要指入料粒度組成及水份含量；(2)操作條件。主要是處理能力控制；

(3)設(shè)備結(jié)構(gòu)及性能。結(jié)構(gòu)因素包括篩蘭半徑與傾角，篩蘭長(zhǎng)度；篩縫大??；動(dòng)力因素包括篩蘭轉(zhuǎn)速、振幅與頻率。結(jié)構(gòu)因素和動(dòng)力因素都綜合反映在設(shè)備性能上，而這方面通常通過設(shè)備的選型來(lái)體現(xiàn)。

19、帶式擠壓機(jī)脫水過程的四個(gè)階段 帶式擠壓機(jī)是連續(xù)作業(yè)設(shè)備，整個(gè)脫水過程包括四個(gè)階段：絮凝和給料階段、重力脫水階段、擠壓脫水階段以及卸料和濾布清洗階段。

20、加壓過濾機(jī)的基本原理及影響因素 該機(jī)采用了過濾和壓濾原理相結(jié)合，通過過濾形成濾餅，然后再在高壓條件下進(jìn)一步干燥脫水。簡(jiǎn)單講，在過濾機(jī)上加設(shè)密封鋼罩即可構(gòu)成加壓過濾機(jī)。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可有效降低水分(由21%降至15%)，目前作為降低浮選精煤水分的首先設(shè)備。

第三篇：應(yīng)用固相清除技術(shù)

應(yīng)用固相清除技術(shù)、井壁穩(wěn)定技術(shù)、隨鉆防漏技術(shù)

文南油田斷塊多 ,地層復(fù)雜 ,穩(wěn)定性差 ,易坍塌掉塊;大部分區(qū)塊含大段膏泥巖 ,易造漿 ,鉆井液維護(hù)困難;地層壓力層系較為紊亂 ,沙二下至沙三中大都含異常壓力層 ,易涌易漏;鉆井施工中“噴、漏、卡、塌”等事故頻發(fā) ,嚴(yán)重制約鉆井速度的提高。通過應(yīng)用固相清除技術(shù)、井壁穩(wěn)定技術(shù)、隨鉆防漏技術(shù)等多項(xiàng)鉆井液技術(shù) ,效果顯著 ,有效保障和促進(jìn)了該地區(qū)鉆井速度的提高。

第四篇：傳感器技術(shù)應(yīng)用概述論文 (作業(yè))

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

結(jié)課論文

題目：稱重傳感器在電梯中的應(yīng)用

學(xué)號(hào)：11230319

姓名：李永健 班級(jí)：電力傳動(dòng)一班

傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

摘要：傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測(cè)試和自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。它的主要特征是能準(zhǔn)確地傳遞和檢測(cè)出某一形態(tài)的信息,并將它轉(zhuǎn)換成另一形態(tài)的信息。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,其越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。傳感器是一種檢測(cè)裝置,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。它能感受到被測(cè)量的信息,將檢測(cè)感受到的信息,并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào),來(lái)滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄以及控制等的要求。在機(jī)電一體化的系統(tǒng)中,傳感器處系統(tǒng)之首,是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的有效保證。隨著人類探知領(lǐng)域的不斷深入,各種信息的傳遞速度將越來(lái)越快, 處理信息的能力也將越來(lái)越強(qiáng),因此,就要求相對(duì)應(yīng)的信息采集傳感技術(shù)也要跟上發(fā)展的步伐,這也就決定了傳感器將越來(lái)越被廣泛運(yùn)用、無(wú)處不在，同時(shí)，傳感器也與我們的生活息息相關(guān)。

關(guān)鍵詞：稱重傳感器

電梯

應(yīng)用 一.引言

通過學(xué)習(xí)和查閱，我發(fā)現(xiàn)傳感器在現(xiàn)代生產(chǎn)中有著非常普遍的應(yīng)用，在實(shí)際生產(chǎn)過程中傳感器配合電腦中控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)生產(chǎn)中的每一個(gè)指標(biāo)，以便能夠?qū)崟r(shí)的做出相應(yīng)的調(diào)整，保證了生產(chǎn)過程中的安全、高效。據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前在眾多大中型商場(chǎng)、酒店、學(xué)校、娛樂場(chǎng)所等客流量大的地方都使用了智能電梯。它的普及無(wú)疑給人們的生活傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

帶來(lái)了極大的便利，節(jié)省了很多寶貴的時(shí)間，可以說(shuō)，現(xiàn)代智能電梯技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是，據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，電梯在運(yùn)行效率方面還存在著一些問題，于是提出了改進(jìn)現(xiàn)代智能電梯的設(shè)想。此篇主要討論稱重傳感器在電梯中的作用，以及電梯中各個(gè)部位傳感器類型及其功用。

二.傳感器的選擇要求

2.1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型

要進(jìn)行個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)椋词故菧y(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。

2．2、靈敏度的選擇

通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲膹S擾信號(hào)。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

2.3、頻率響應(yīng)特性

傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。

2.4、穩(wěn)定性

傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。

2.5、線性范圍

傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。

2.6、精度

精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。

三.稱重傳感器

3.1稱重傳感器簡(jiǎn)介

電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。俳?jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。

由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)主要部分。下面就這三方面簡(jiǎn)要論述。

稱重傳感器

一、電阻應(yīng)變片

傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來(lái)介紹一下它的意義。

設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數(shù)是μ。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為R： R = ρL/S（Ω）

1--1 當(dāng)他的兩端受F力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，也就是說(shuō)產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長(zhǎng)ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作Δρ。

對(duì)式（1--1）求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。我們有：

ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2

1--2 用式（1--1）去除式（1--2）得到

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S

1--3 另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以

ΔS/S = 2Δr/r

1--4 從材料力學(xué)我們知道

Δr/r =-μΔL/L

1--5 其中，負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式（1--4）（1--5）代入（1--3），有: 傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L =（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L = K *ΔL/L（2--6）

其中

K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L）

1--7 式（1--6）說(shuō)明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對(duì)變化）和電阻絲伸長(zhǎng)率（長(zhǎng)度相對(duì)變化）之間的關(guān)系。

需要說(shuō)明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無(wú)關(guān)，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間；其次K值是一個(gè)無(wú)因次量，即它沒有量綱。

在材料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來(lái)表示彈性往往顯得太大，很不方便

常常把它的百萬(wàn)分之一作為單位，記作με。這樣，式（1--6）常寫作： ΔR/R = Kε

(1--8)

二、彈性體

彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對(duì)靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。以稱重傳感器的彈性體為例，來(lái)介紹一下其中的應(yīng)力分布。

設(shè)有一帶有肓孔的長(zhǎng)方體懸臂梁。

傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

肓孔底部中心是承受純剪應(yīng)力，但其上、下部分將會(huì)出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，若把應(yīng)變片貼在這里，則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應(yīng)變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點(diǎn)的應(yīng)變表達(dá)式，而不再推導(dǎo)。

ε =（3Q（1+μ）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/（B（H3-h3）+bh3）

2--9 其中：Q--截面上的剪力；E--揚(yáng)氏模量：μ—泊松系數(shù)；B、b、H、h—為梁的幾何尺寸。

需要說(shuō)明的是，上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是―局部‖情況，而應(yīng)變片實(shí)際感受的是―平均‖狀態(tài)。

三、檢測(cè)電路

檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。

3.2稱重傳感器工作原理

負(fù)荷傳感器是稱重傳感器、測(cè)力傳感器的統(tǒng)稱，用單項(xiàng)參數(shù)評(píng)價(jià)它的計(jì)量特性。

傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

電阻應(yīng)變式稱重傳感器主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上，彈性元件受力變形時(shí)，其上的應(yīng)變片隨之變形，并導(dǎo)致電阻改變。測(cè)量電路測(cè)出應(yīng)變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號(hào)輸出。電信號(hào)經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測(cè)物的質(zhì)量。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的稱量范圍為幾十克至數(shù)百噸，計(jì)量準(zhǔn)確度達(dá)1/1000～1/10000，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可靠性較好。大部分電子衡器都使用這種傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體彈性元件，敏感梁在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換元件也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化增大或減小，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電壓或電流，從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。在測(cè)量過程中，重量加載到稱重傳感器的彈性體上會(huì)引起塑性變形。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的工作過程應(yīng)變正向和負(fù)向通過安裝在彈性體上的應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)。最簡(jiǎn)單的彎曲梁稱重傳感器只有一個(gè)應(yīng)變片。通常，彈性體和應(yīng)變片通過多種方式來(lái)結(jié)合，類似外殼密封部件等來(lái)保護(hù)應(yīng)變片。

稱重傳感器在選用時(shí)要考慮到很多因素，實(shí)際的使用當(dāng)中我們主要從下列幾個(gè)因素考慮。稱重傳感器的量程根據(jù)你的用途，稱重傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體自重、可產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)決定。一般來(lái)講，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但是在實(shí)際的使用當(dāng)中，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。其次稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用的時(shí)候不應(yīng)該盲目追求高等級(jí)的傳感器，應(yīng)該考慮電子衡的準(zhǔn)確度等級(jí)和成本。一般情況下，選用傳感器的總精度為非線性、不重復(fù)性和滯后三項(xiàng)指標(biāo)的之和的均方根值略高于秤的精度。稱重傳感器形式的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱重安全可靠；另一方面要考慮廠家的建議。對(duì)于傳感器制造廠家來(lái)講，它一般規(guī)定了傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)形式、彈性體的材質(zhì)等。

四.稱重傳感器在電梯中的功用

智能電梯為在樓宇中的作用是非常大的，為人們的生活提供了很大的便利。智能電梯中應(yīng)用的傳感器是非常多的，比如稱重傳感器，光電傳感器等。以下主要說(shuō)明一下稱重傳感器在智能電梯中的作用，智能電梯中安裝了稱重傳感器裝置更加保證了電梯的安全運(yùn)行。

電梯上一般應(yīng)用稱重傳感器為橋式稱重傳感器和輪輻傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

式稱重傳感器，它們應(yīng)用的特點(diǎn)主要區(qū)分在安裝方式上。而他們的工作原理都是一樣，由稱重傳感器將重量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)傳輸電纜與控制儀連接，經(jīng)控制儀求和放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)電子稱重。當(dāng)轎廂內(nèi)的重量達(dá)到或超過設(shè)定值的95%、102%時(shí)，控制儀內(nèi)滿載、超載繼電器分別動(dòng)作，與電梯控制系統(tǒng)連接，使電梯安全、可靠的運(yùn)行。

控制儀正常工作后，每月應(yīng)觀察儀器是否工作正常：觀察控制儀數(shù)碼管顯示是否隨載荷變化而變化，每隔三個(gè)月(90天)控制儀按照以下步驟需要做一次檢查保養(yǎng)。首先就是必須檢查稱重傳感器安裝螺栓是否有松動(dòng)，將稱重傳感器安裝螺栓緊固。

2、檢查控制儀超載功能：方法一：將電梯?？康讓樱瑢⒖刂苾x側(cè)稱重傳感器連接線拔下，控制儀作一次清零操作，然后將稱重傳感器與控制儀連接好，應(yīng)顯示超載以上，如果顯示低于超載值，加入適當(dāng)?shù)闹亓浚箍刂苾x顯示超載以上，此時(shí)檢查是否輸出超載信號(hào)。方法二：將電梯停靠底層，控制儀斷電，檢查電梯是否接收到超載信號(hào)。以上兩種方法只要有一種方法檢查出超載信號(hào)正常即可。

3、以上兩個(gè)步驟檢查正常之后，需要將電梯停到底層，作一次清零操作。

4、將電梯放入一定的載荷檢查控制儀顯示是否在正常范圍之內(nèi)，例如800公斤的電梯，放入100公斤重物，因摩擦因素，控制儀數(shù)碼管應(yīng)顯示在8%～14%之間，證明控制儀正常。如不在此范圍內(nèi)，應(yīng)按照說(shuō)明書調(diào)試步驟傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

進(jìn)行修正。不難看出智能電梯的稱重傳感器是相當(dāng)?shù)闹匾?，稱重傳感器的性能決定了電梯的性能以及安全。

智能電梯為在樓宇中的作用是非常大的，為人們的生活提供了很大的便利。智能電梯中應(yīng)用的傳感器是非常多的，比如稱重傳感器，光電傳感器等。大家對(duì)于傳感器在智能電梯中發(fā)揮著什么作用都了解過嗎？今天小編就來(lái)為大家主要說(shuō)明一下稱重傳感器在智能電梯中的作用，智能電梯中安裝了稱重傳感器裝置更加保證了電梯的安全運(yùn)行。

電梯上一般應(yīng)用稱重傳感器為橋式稱重傳感器和輪輻式稱重傳感器，它們應(yīng)用的特點(diǎn)主要區(qū)分在安裝方式上。而他們的工作原理都是一樣，由稱重傳感器將重量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)傳輸電纜與控制儀連接，經(jīng)控制儀求和放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)電子稱重。當(dāng)轎廂內(nèi)的重量達(dá)到或超過設(shè)定值的95%、102%時(shí)，控制儀內(nèi)滿載、超載繼電器分別動(dòng)作，與電梯控制系統(tǒng)連接，使電梯安全、可靠的運(yùn)行。

控制儀正常工作后，每月應(yīng)觀察儀器是否工作正常：觀察控制儀數(shù)碼管顯示是否隨載荷變化而變化，每隔三個(gè)月(90天)控制儀按照以下步驟需要做一次檢查保養(yǎng)。首先就是必須檢查稱重傳感器安裝螺栓是否有松動(dòng)，將稱重傳感器安裝螺栓緊固。

2、檢查控制儀超載功能：方法一：將電梯?？康讓?，將控制儀側(cè)稱重傳感器連接線拔下，控制儀作一次清零操作，然后將稱重傳感器與控制儀連接好，應(yīng)顯示超載傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院

以上，如果顯示低于超載值，加入適當(dāng)?shù)闹亓浚箍刂苾x顯示超載以上，此時(shí)檢查是否輸出超載信號(hào)。方法二：將電梯?？康讓?，控制儀斷電，檢查電梯是否接收到超載信號(hào)。以上兩種方法只要有一種方法檢查出超載信號(hào)正常即可。

3、以上兩個(gè)步驟檢查正常之后，需要將電梯停到底層，作一次清零操作。

4、將電梯放入一定的載荷檢查控制儀顯示是否在正常范圍之內(nèi)，例如800公斤的電梯，放入100公斤重物，因摩擦因素，控制儀數(shù)碼管應(yīng)顯示在8%～14%之間，證明控制儀正常。如不在此范圍內(nèi)，應(yīng)按照說(shuō)明書調(diào)試步驟進(jìn)行修正。不難看出智能電梯的稱重傳感器是相當(dāng)?shù)闹匾?，稱重傳感器的性能決定了電梯的性能以及安全。

五.總結(jié)

隨社會(huì)的快速發(fā)展，自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)距離我們的生活也越來(lái)越近，這也離不開傳感器技術(shù)發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展就需要我們這一代進(jìn)行進(jìn)一步的高端化研究，這樣我們的生活才會(huì)更加的方便,因此，做為一名當(dāng)代大學(xué)生，我們更應(yīng)該好好學(xué)習(xí)，為社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)我們的力量，為實(shí)現(xiàn)“中國(guó)夢(mèng)”而不懈奮斗！

傳感器與檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

第五篇：食品分離技術(shù)

食品分離技術(shù)的現(xiàn)狀及研究進(jìn)展 分離操作在食品工業(yè)中的作用

隨著食品工業(yè)的發(fā)展，化工單元操作不斷向食品工業(yè)滲透并在食品加工領(lǐng)域內(nèi)實(shí)踐和提高，形成了適應(yīng)食品加工特殊要求的新的單元操作。由于食品加工所用的動(dòng)植物性原料幾乎都為固態(tài)和液態(tài)，為了使固體和液體原料成為多種美味可口、營(yíng)養(yǎng)豐富的食品，首先必須提取其精華，揚(yáng)棄其糟粕，分離出不同成分并組合成不同種類的制品。同時(shí)為了做到有益無(wú)毒，風(fēng)味別致，又必須反復(fù)提純和精制。因此分離操作已在食品工業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位，研究分離技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用，對(duì)食品加工的科學(xué)化具有重要意義[1]。

食品分離技術(shù)在食品工業(yè)中具有相當(dāng)重要的地位。其重要性表為以下幾個(gè)方面:(1)食品分離技術(shù)是食品工業(yè)的基礎(chǔ)[2]。絕大多數(shù)食品工業(yè)都分離不開食品分離技術(shù)，其中不少行業(yè)都是以分離工程為主要生產(chǎn)工序的。例如植物油的提取，淀粉的分離，糖制品的分離以及精練提純等等。(2)食品分離技術(shù)能提高食品原料的綜合利用程度。在食品加工工程中運(yùn)用分離技術(shù)可以有效的利用食品原料中的各種成分，提高原料的綜合利用程度，就提高了食品原料的利用價(jià)值。例如采用有效的分離方法可以從茶葉下腳料中分離出茶多酚、茶堿等，從柑橙中分離甘橙油、果膠等，使原料利用率大為增值。制糖行業(yè)中色譜分離技術(shù)的應(yīng)用使得產(chǎn)糖率大大提高。(3)食品分離技術(shù)能保持和改進(jìn)食品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味。采用現(xiàn)代分離技術(shù)可以將一些需在高溫下完成的工藝改為在常溫下進(jìn)行，這樣就可以大大地改善食品的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)。如用膜分離技術(shù)代替常規(guī)的蒸發(fā)濃縮和真空濃縮咖啡、果汁、茶汁等[3-4]。

(4)食品分離技術(shù)使產(chǎn)品符合食品衛(wèi)生要求。食品分離技術(shù)包括提取原料中的有益組分和去除其中的有害成分。如花生、玉米等油制品易受黃曲霉污染而產(chǎn)生黃曲霉素，所以在加工過程中必須用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵淙コ＃?）現(xiàn)代食品分離技術(shù)能改變食品行業(yè)的生產(chǎn)面貌。現(xiàn)代分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，往往可以使行業(yè)的生產(chǎn)面貌大為改觀。例如過去利用太陽(yáng)能將海水濃縮后結(jié)晶制食鹽，如今利用食品分離技術(shù)制食鹽，使得整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)面貌大大改觀。2 食品工業(yè)中的分離操作方法

分離技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用，并且與我們的日常生活息息相關(guān)，同時(shí)分離機(jī)技術(shù)也在不斷促進(jìn)其它學(xué)科的發(fā)展[5]。由于采用了有效的分離技術(shù)，能夠分離和提純較純的物質(zhì)，大大的推進(jìn)了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。又由于各種層析技術(shù)、超離心技術(shù)和電泳技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使生物化學(xué)等生命科學(xué)得到了迅猛的發(fā)展。

分離操作包括機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大類，機(jī)械分離是指被分離的混合物由多于一相的物料所組成，分離設(shè)備只是簡(jiǎn)單地將混合物進(jìn)行相分離，它屬于非均相物系的分離，如沉降，過濾等。另一種分離操作是指依靠組分的擴(kuò)散和傳質(zhì)來(lái)完成的分離過程，故又稱擴(kuò)散分離或傳質(zhì)分離[6]。如蒸餾，吸收，萃取或膜分離等，適用于多組分均相混合物的分離以及非均相混合物的分離[7]。3 傳統(tǒng)的機(jī)械分離技術(shù)

在食品工業(yè)中，經(jīng)常會(huì)遇到需要將懸浮液或乳濁液中的兩相加以分離。即全部或部分地將這種非均相系的分散介質(zhì)和分散質(zhì)相分開。如奶油的制取，葡萄糖品體食品的獲得，以及澄清果蔬汁的制取都是兩相分離結(jié)果。3.1過濾

過濾過程是指分散介質(zhì)相對(duì)于分散質(zhì)的遷移過程。過濾操作的基本原理是利用一種能將懸浮固體微粒截留而使液體自由通過的多孔介質(zhì)，達(dá)到懸浮液中固體與液體分離的目的。此多孔介質(zhì)稱為過濾介質(zhì)。因此過濾只適用于懸浮液。

過濾設(shè)備在食品工業(yè)上的應(yīng)用非常廣泛:(1)作為一般固一液系的分離手段:如蔗掂榨汁中會(huì)有許多固形雜質(zhì)，除用澄清法外還須過濾精制。在食用油的浸取與精煉上，用板框壓濾機(jī)，箱式壓濾機(jī)和加壓葉濾機(jī)等設(shè)備可除去種子碎片和組織細(xì)胞，還可用于油類脫色后濾去漂白土等[8];(2)作為澄清設(shè)備:如對(duì)啤酒，葡萄酒，果汁，搪漿等用陶質(zhì)管濾機(jī)進(jìn)行過濾澄清。如制品含有極細(xì)固體微?；虺誓z泥狀，則過濾時(shí)一般以預(yù)授形式應(yīng)用助濾劑或?qū)⒅鸀V劑加人漿液中混合后再送人過濾機(jī)進(jìn)行過濾;(3)用過濾法除去微生物:管濾機(jī)常用于葡萄酒、啤酒和果汁的過濾以降低微生物的數(shù)目。3.2沉降

沉降過程是分散質(zhì)相對(duì)于分散介質(zhì)的相對(duì)遷移過程。在重力場(chǎng)中:使混合物中密度不同的兩相獲得分離的操作，稱重力沉降。根據(jù)分散質(zhì)集態(tài)的不同，可分為懸浮液沉降和乳濁液沉降。

實(shí)現(xiàn)重力沉降分離的設(shè)備稱為沉降器，按操作方式可分為間歇式，半連續(xù)式和連續(xù)式，無(wú)論是何種方式的沉降器，其生產(chǎn)能力Q都取決于沉降面積和沉降速度的乘積，而與沉降器的高度無(wú)關(guān)。故現(xiàn)代化的沉降器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都是截面大，高度低[9]。

沉降在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要有三個(gè)方面：(1)以澄清為目的。如果汁、酒類等制品的澄清處理以除去懸浮液中的混濁雜質(zhì)。(2)以增稠為目的。如淀粉制造，首先利用沉降達(dá)到懸浮液的沉淀增濃。(3)以分級(jí)或分離為目的利用同一物質(zhì)的粒徑或不同物質(zhì)粒子的密度不同而使它們得到分離故沉降也是食品加工的常見手段。4 新型的分離技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展導(dǎo)致了對(duì)分離技術(shù)的要求越來(lái)越高，分離的難度也越來(lái)越大[10]。特別是隨著各種天然資源的不斷開采使用，含有用物質(zhì)的資源逐步減少，迫使人們從含量較少的資源中去分離、提取有用物質(zhì)。所有這些，促進(jìn)了分離技術(shù)的不斷發(fā)展，舊的分離方法不斷改進(jìn)完善，新的分離方法不斷發(fā)現(xiàn)，如近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一些新型傳質(zhì)分離技術(shù)，如膜分離技術(shù)，超臨界萃取技術(shù)及泡沫吸附分離技術(shù)等已引起了食品工業(yè)界的重視并已嶄露頭角[11]。4.1 膜分離技術(shù)

反滲透、超濾、微濾、電滲析這四大過程在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，已有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，有許多商品化的產(chǎn)品可供不同用途使用[12]。（1）反滲透是利用反滲透膜(一般為均質(zhì)膜或表面致密的復(fù)合膜)選擇地透過溶劑的性質(zhì)，對(duì)溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過膜而從溶質(zhì)中分離出來(lái)的過程，這種技術(shù)可用于海水淡化、果蔬汁的濃縮、茶葉抽提液的濃縮等[13]。

（2）超濾應(yīng)用孔徑為10一ZOOA的超濾膜來(lái)過濾含有大分子或微細(xì)粒子的溶液，使之從溶液中分離的過程。與反滲透不同的是小分子溶質(zhì)與溶劑一起通過超濾膜[14]。這種分離過程可用于果蔬汁的濃縮和澄清、天然色素和食品添加劑的分離和濃縮、奶的分離和濃縮、酒和醋的澄清與提純等。

（3）微濾以孔徑小于10四的多孔膜過濾含有微粒的溶液將微粒從溶液中除去?？捎糜谑程堑木?、澄清、過濾及啤酒的冷過濾除菌等。

（4）實(shí)質(zhì)上，電滲析可以說(shuō)是一種除鹽技術(shù)，因?yàn)楦鞣N不同的水（包括天然水、自來(lái)水、工業(yè)廢水）中都有一定量的鹽分，而組成這些鹽的陰、陽(yáng)離子在直流電場(chǎng)的作用下會(huì)分別向相反方向的電極移動(dòng)[15]。如果在一個(gè)電滲析器中插入陰、陽(yáng)離子交換膜各一個(gè)，由于離子交換膜具有選擇透過性，即陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子自由通過，陰離子交換膜只允許陰離子以通過，這樣在兩個(gè)膜的中間隔室中，鹽的濃度就會(huì)因?yàn)殡x子的定向遷移而降低，而靠近電極的兩個(gè)隔室則分別為陰、陽(yáng)離子的濃縮室，最后在中間的淡化室內(nèi)達(dá)到脫鹽的目的。

膜分離共同的優(yōu)點(diǎn)是：①節(jié)約能源；②在常溫下進(jìn)行，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，能夠防止食品品質(zhì)的惡化和營(yíng)養(yǎng)成分及香味物質(zhì)的損失；③ 食品的色澤變化小，能保持食品的自然狀態(tài)；④設(shè)備體積小且構(gòu)造簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，效率較高；⑤適用范圍廣，有機(jī)物和無(wú)機(jī)物都可濃縮，可用于分離、濃縮、純化、澄清等工藝。

膜分離的缺點(diǎn)是：①產(chǎn)品被濃縮的程度有限；②有時(shí)其適用范圍受到限制，因加工溫度、食品成分、pH、膜的耐藥性、膜的耐溶劑性等的不同，有時(shí)不能使用分離膜；③ 規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)較低，一般需與其他工藝相結(jié)合[16]。

由于膜分離過程不需要加熱，可防止熱敏物質(zhì)失活、雜茵污染，無(wú)相變，集分離、濃縮、提純、殺菌為一體，分離效果高，操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，特別適合食品工業(yè)的應(yīng)用[17]。4.2 超臨界萃取技術(shù)

超臨界萃取是利用超臨界流體這種在臨界點(diǎn)附近具有特殊性能的物質(zhì)作為溶劑進(jìn)行萃取的一種分離方法。超臨界流體是指超過臨界溫度與臨界壓力的氣體[18]。如果某種氣體處于臨界溫度以上，無(wú)論壓力多高，也不能液化，仍然是氣體，這時(shí)稱此氣體是超臨界流體。超臨界流體具有這樣的物理性質(zhì):其密度與液體較接近，粘度和自擴(kuò)散能力卻接近于氣體。因此超臨界流體對(duì)液體、固體物質(zhì)的溶解度與液體溶劑相接近，且在臨界點(diǎn)附近，壓力和溫度的微小變化會(huì)引起其溶解能力的極大變化[19]。利用超臨界流體的這些特性，通過改變溫度或壓力可在近臨界點(diǎn)附近實(shí)現(xiàn)萃取劑與待分離物質(zhì)的分離。

(1)由于在臨界點(diǎn)附近，流體溫度或壓力的微小變化會(huì)引起溶解能力的極大變化，這種極強(qiáng)的選擇性對(duì)分離溶解度相接近的兩種成分非常有利，且萃取后溶劑與溶質(zhì)的分離很容易。

(2)由于超臨界流體具有與液體相接近的溶解能力，同時(shí)它又保持了氣體所具有的傳遞性，這種具有液體與氣體雙重性能的流體能使傳質(zhì)很快地達(dá)到平衡，有利于高效分離的實(shí)現(xiàn)。

(3)超臨界流體如CO2(Tc=31.1℃，Pc=7.38Mp)適合于食品工業(yè)中一些熱敏性物質(zhì)的萃取。

當(dāng)然，超臨界萃取的缺點(diǎn)是設(shè)備和操作都要求在高壓下進(jìn)行，設(shè)備投資費(fèi)用高。在食品工業(yè)方面，利用超臨界萃取技術(shù)可從咖啡豆和茶葉中脫除咖啡因，還可用于提取啤酒花中的有用成分及從煙草中脫除尼古丁等。超臨界流體萃取技術(shù)作為一種新的分離技術(shù)，正越來(lái)越受到人們的重視，將在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用[20]。4.3 泡沫吸附分離技術(shù)

泡沫分離是根據(jù)表面吸附的原理，借助鼓泡使溶液中的表面活性物質(zhì)聚集在氣-液界面，隨氣泡上浮至溶液主體上方，形成泡沫層，將泡沫和液相主體分開，從而達(dá)到濃縮表面活性物質(zhì)（在泡沫層），凈化液相主體的目的。從液相主體中濃縮分離的既可以是表面活性物質(zhì)，也可以是能與表面活性物質(zhì)相互親和的任何溶質(zhì)，比如金屬陽(yáng)離子、蛋白質(zhì)、酶、染料等等。另外，一些固體粒子（沉淀微?；虻V石小顆粒），也可以被表面活性物質(zhì)吸附，從溶液中分離出來(lái)。

泡沫吸附分離技術(shù)是近幾十年發(fā)展比較快的的新興分離技術(shù)，通常把凡是利用氣體在溶液中鼓泡，以達(dá)到分離或濃縮的這類方法，總稱為泡沫分離技術(shù)[21]。泡沫分離必須具備兩個(gè)基本條件，首先，所需分離的溶質(zhì)應(yīng)該是表面活性物質(zhì)，或者是可以和某些活性物質(zhì)相絡(luò)合的物質(zhì)，它們都可以吸附在氣-液界面上；其次，富集質(zhì)在分離過程中借助氣泡與液相主體分離，并在塔頂富集。因此，它的傳質(zhì)過程在鼓泡區(qū)中是在液相主體和氣泡表面之間進(jìn)行，在泡沫區(qū)中是在氣泡表面和間隙液之間進(jìn)行。所以，表面化學(xué)和泡沫本身的結(jié)構(gòu)和特征是泡沫分離的基礎(chǔ)[22]。

隨著人們對(duì)環(huán)境污染的日益重視，要求治理污染的呼聲越來(lái)越高，政府對(duì)企業(yè)污染的控制也越來(lái)越嚴(yán)格，泡沫分離技術(shù)作為一種新興的分離技術(shù)，越來(lái)越受到人們廣泛的關(guān)注，它的優(yōu)點(diǎn)就在于適合低濃度的分離回收，能在很低濃度下十分有效地除去表面活性物質(zhì)；設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少、能耗小，并且操作方便。5 分離技術(shù)的展望

目前，各種新型分離技術(shù)比傳統(tǒng)分離法已有了突破性進(jìn)展，這對(duì)于進(jìn)一步提純功能性食品成分，開發(fā)功能性產(chǎn)品，更大限度地發(fā)揮銀杏資源優(yōu)勢(shì)具有推動(dòng)作用。隨著高精度、高靈敏度分析技術(shù)的應(yīng)用，天然產(chǎn)物活性成分的提取純化和結(jié)構(gòu)鑒定尤其是在產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了更為廣闊的前景，同時(shí)這也促進(jìn)了植物有效物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、藥理、藥效等方面的深入研究。銀杏葉加工集成優(yōu)化工藝的探究，微量天然產(chǎn)物成分的高效快速高純分離和鑒定的集成系統(tǒng)技術(shù)的建立，都將提高銀杏葉及其特色藥用資源的利用率，有利于實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢(shì)向技術(shù)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益[23]。分離操作在食品加工中占有非常重要的地位。分離技術(shù)的發(fā)展方興未艾，研究掌握各種分離技術(shù)的原理和技術(shù)，尤其是一些新叮的傳質(zhì)分離技術(shù)可以提高現(xiàn)有的分離技術(shù)冰平，是一項(xiàng)非常重要的工作，對(duì)食品加工的科學(xué)化具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 高等教育學(xué).教育部高等教育司.高等教育出版社

[2] 吳格明.創(chuàng)新能力培養(yǎng).中國(guó)教育學(xué)刊, 2002.6

[3] 遠(yuǎn)輝.影響課程教學(xué)效果的幾種心里因素.云南教育,2002: 增刊

[4] 溫恒福.論教學(xué)方式的改變.中國(guó)教育學(xué)刊, 2002.6 [5] 徐世明, 張志鵬, 王繼峰, 等.銀杏葉活性成分的提取制備及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)定方法的研究進(jìn)展[J ].藥品分析與鑒定, 2001, 3(6): 33-36.[6] 敏濤.水果蔬菜的保健價(jià)值與食用禁忌[M].南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社, 1992.[7] 孫偉,丁寶蓮.半加工切割蔬菜的生理和品質(zhì)保持研究[ J ](Ⅰ, Ⅱ).上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 1999, 32(3): 72-77.[8] 張維一,畢陽(yáng).果蔬采后病害與控制[ M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 1996.[9] 畢陽(yáng).果蔬貯運(yùn)學(xué)[ M].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,1992.[10] 薛衛(wèi)東.果蔬貯藏與保鮮[ M].成都:電子科技出版社, 1995.[11] 陸耀軍 ,王軍 ,張慶珍.重力式油水分離設(shè)備入口構(gòu)件的模擬實(shí)驗(yàn)選優(yōu)[J ].石油學(xué)報(bào) ,1995 ,19(3): 1112.115.[12] 鄭遠(yuǎn)揚(yáng).一種高效的油水分離器[J ].油氣田環(huán)境保護(hù) ,2000 ,10

(1):29230.[13] 楊芳圃.XSL —Ⅰ 型三相分離器[J ].油氣田地面工程 ,1997 ,16

(1):52253.[14] 《化學(xué)工程手冊(cè)》編輯委員會(huì)液固分離北京化學(xué)工業(yè)出版社1989 [15] 吳俊生等分離工程上海華東化工學(xué)院出版社1992 [16] 無(wú)錫輕院等食品工程原理北京中國(guó)輕工出版社1993 [17] 王平褚等膜技術(shù)在食品工業(yè)中的新進(jìn)展食品與機(jī)械1993·5 [18] 蔣維均新型傳質(zhì)分離技術(shù)北京化學(xué)工業(yè)出版社1992 [19] 高以恒等膜分離技術(shù)基礎(chǔ)北京科學(xué)出版社1989 Wakeman,Progress in Filtration and Saperation 1986 [20] 陳樹章非均相物系分離北京化學(xué)工業(yè)出版社1993 [21] 常志東，劉會(huì)洲，陳家鏞.泡沫分離法的應(yīng)用與發(fā)展[J].化工進(jìn)展，1999,5:18 [22] 鄧修，吳俊生.化工分離進(jìn)展[M].北京：科學(xué)出版社

[23 ] 孫莉英.含油廢水處理技術(shù)進(jìn)展[J ].華中科技大學(xué)報(bào) ,2002 ,19(2):87290.