Page 66 - 化工工艺理论及技术

Chemical Process Theory and Technology
化工工艺理论及技术

第五节 有机溶剂纳滤在精细化工领域中的应用

精细化工是指生产具有规模较小、合成工艺精细、技术密集度高、品种更
新换代快、附加值大、功能性强和具有最终使用性能的精细化学品的工业统称，
精细化学品涵盖医药、农药、染料、食品添加剂和催化剂等数十种门类，是当今
世界各国发展化学工业的战略重点。我国精细化工生产技术水平相对落后，大量
溶剂分离回收需要能耗较大，通过优化升级分离技术可显著提高生产效率并节约

资源，同时减少废弃物排放，保护环境。膜分离技术主要依靠外界附加力和化
学位差等驱动混合物选择透过分离膜，实现组分分离，通过替代或耦合精馏等
传统工艺可降低能耗，减少“三废”排放，提高分离效率。近年来，针对有机

溶剂体系发展的有机溶剂纳滤（OSN）膜分离技术适用于分离溶剂中分子量为
200~1000Da 的溶质，依靠压力驱动，无相变热，适合热敏性物质的分离，被广
泛应用于精细化工中产品浓缩纯化、溶剂回收和催化剂回收等工序。笔者从典型
工艺流程和膜开发进展方面综述了 OSN 在制药工业、食品工程和均相催化中的
应用，分析了当前 OSN 技术所面临的难题及未来的发展方向。

一、在制药工程领域中的应用

OSN 在制药工程领域的应用主要集中在药物的纯化、杂质脱除、溶剂交换

和肽的合成等方面。根据操作目的，本节将 OSN 的应用分为溶剂回收与溶质浓缩、
脱毒、溶剂交换和液相迭代合成等４个部分。
（一）溶剂回收与溶质浓缩
药物母液浓缩常用工艺为真空蒸发，能耗较高，且当被浓缩的药物是热敏性
物质而溶剂沸点较高时，蒸发过程易造成药物失活。靠压力驱动的 OSN，能够

在适宜温度下浓缩热敏性药物，同时节约能耗并回收溶剂。制药行业每年使用的
有机溶剂在百万吨级别，其生产过程中约 60% 的总能耗与有机溶剂有关，使用
OSN 替换或耦合蒸发可节约大量能源。例如：Rundquist 等采用 OSN 回收结晶

母液（主要含有甲醇、异丙醇等）中乙酸异丙酯，收率为 80% 时的总能耗仅为
2.1MJ，将 OSN 与蒸发耦合保持 90% 收率时总能耗仅为 9.6MJ，远低于蒸发所需
的能耗 66.8MJ。吴麟华报道了抗生素膜法浓缩纯化工艺，先用溶媒从发酵滤液
中萃取出抗生素，再用疏水性 OSN 膜浓缩，透过膜的溶媒循环使用。Goh 等采

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