2.4.2　化学作用对分离过程的强化

过程耦合技术是实现过程强化的有效途径，同样，重视化学作用的影响，在分离过程中引入化学作用或利用化学因素调控“场”的相对强度，是分离过程强化的另一个有效途径。引入化学作用或利用化学因素调控“场”的相对强度主要是通过新型分离剂的制备、选择及优化，利用促进剂强化相界面传质两个方面的工作来实现的。

降低分离过程的能耗，提高分离过程的选择性和设备的效率，最直接的方法就是设法增大过程的分离因子。引入化学作用或利用化学因素调控“场”的相对强度，是增大过程分离因子的有效手段。这方面工作的关键在于制备、选择合适的分离剂，并利用影响分离因子的其他添加组分来优化分离剂的组成。当然，考虑分离过程效率的同时还必须考虑分离剂的回收及循环使用的问题。若引入的化学作用太强，会使待分离组分与分离剂生成较为稳定的共价化合物，这样不仅使分离剂回收的难度加大，而且会使过程的总能耗增加。比较适宜的方法是利用键能较小的可逆络合反应作用。

例如，在石油化工的芳烃抽提工艺中，曾先后选用过二乙二醇醚（二甘醇）、三乙二醇醚（三甘醇）、四乙二醇醚（四甘醇）、二甲亚砜、环丁砜等作为萃取剂（见表2-3）。从表2-3中相比（萃取剂/料液）的数据比较分析，相比从大到小，说明选用的萃取剂的萃取能力增强。很明显，这一变化是与萃取剂分子与芳烃苯环的大π键的作用能大小密切关联的。相比较而言，环丁砜对芳烃苯环的大π键的作用能较大，其萃取能力也大，故只需要较小的相比即可完成分离操作。相比的大幅度下降不仅减少了溶剂使用的循环量，降低了能耗，而且大大缩小了相同处理量的萃取塔的塔径，减少了设备的投资。有报道称，以环丁砜为基础萃取剂的混合溶剂的使用，可以使芳烃抽提工艺的操作相比（萃取剂/料液）降低到2以下。这又表明，合理利用其他添加组分，优化分离剂的组成，同样可以达到过程强化的目的。

对于有机物稀溶液的萃取过程，研究和发展新的络合萃取剂，用高效的、高选择性的“络合萃取”取代以“相似相溶”为基础的“物理萃取”，成为稀溶液分离的重要研究方向。这里，选择适当的络合剂、助溶剂和稀释剂，优化络合萃取剂的各组分的配比是络合萃取过程高效实施的重要环节。

利用促进剂强化相界面传质，是利用化学作用、强化过程传质的另一方面的工作。促进剂类似于非均相反应中的相转移催化剂，促进剂的引入可以实现相界面的促进迁移过程。

例如，在乳状液膜过程中，膜相可以添加流动载体，实现促进迁移，利用化学作用强化过程的传质效率。以乳状液膜分离苯丙氨酸溶液为例，膜相存在迁移载体二（2-乙基己基）磷酸（P204），虽然，P204萃取分离苯丙氨酸体系的萃取平衡分配系数仅为0.108，但液膜分离的单级萃取率可以达到58.08％，富集倍数为13.3倍，这充分体现出促进迁移可以明显地强化传质效率^［7］。由于促进迁移的作用，液膜分离过程的传质速率明显提高，甚至可以实现溶质从低浓度向高浓度的传递。液膜分离技术往往使分离过程所需级数明显减少，而且大大节省萃取剂的消耗量，使之成为分离、纯化与浓缩溶质的重要手段。

又如，用酮肟为萃取剂回收废催化剂中的铂时，若加入醇为促进剂，就可以加快过程的传质速率，提高萃取率。

再如用叔胺R₃N为萃取剂萃取有机羧酸时，若采用CHCl₃为稀释剂，由于CHCl₃对萃合物的氢键作用，促进了萃合物在稀释剂中的溶解，其萃取率可以比采用烷烃为稀释剂时的萃取率高得多。

需要强调的是，调控化学作用的大小，优化分离剂的组成，弄清促进剂的加入对相界面传质速率的影响，对于分离过程的强化是具有理论意义和实用价值的研究工作，需要做出进一步的努力。