第四节分离精制技术 (1)
一、分 离 技 术
浸提液中常混有残渣、沉淀物、泥沙及其他固体杂质，需分离除去，浸提液的精制、有效成分重结晶等均要分离操作。分离方法一般有三类：沉降分离法、离心分离法和滤过分离法。
（一）沉降分离法
沉降分离法系指固体物与液体介质密度相差悬殊，固体物靠自身重量自然下沉，用虹吸法吸取上层澄清液，使固体与液体分离的一种方法。该方法对料液中固体物含量少，粒子细而轻者不宜使用。
（二）离心分离法
离心分离与沉降分离皆是利用混合液密度差来分离料液的。离心分离的力为离心力，沉降分离的力为重力。离心操作时是将待分离的料液置于离心机中，借助于离心机的高速旋转产生的离心力，使料液中的固体、液体，或者两种密度不同且不相混溶的液体，产生大小不同的离心力，从而达到分离的目的。
在制剂生产中遇到需将含水率较高、含粒径很小的不溶性微粒或黏度很大的滤浆，或两种密度不同且不相混溶的液体混合物分开，以及用沉降分离法和一般的滤过分离难以进行或不易分开时，可考虑选用适宜的离心机进行离心分离。
离心机按离心操作性质可分为以下三类。
1滤过式离心机如三足式离心机。适用于悬浮液中固体和液体的分离。
2沉降式离心机如实验室用沉淀离心机。使用时应注意管内装料重量对称，偏重则损坏设备。
3分离式离心机如管式高速离心机，能分离一般离心机难以分离的物料，特别适用于分离乳浊液、细粒子的悬浮液。
（三）滤过分离法
滤过分离法系指将固－液混悬液通过多孔的介质，使固体粒子被介质截留，液体经介质孔道流出，而达到固－液分离的方法。
1滤过机制滤过机制有两种：①过筛作用。料液中大于滤器孔隙的微粒全部被截留在滤过介质的表面，如薄膜滤过。②深层滤过。微粒被截留在滤器的深层，其微粒往往小于滤过介质空隙的平均大小，如砂滤棒、垂熔玻璃漏斗等。另外，在滤过时产生的滤渣可在滤材表面形成“架桥现象”，可集成具有间隙的致密滤层，滤液可通过，而将大于间隙的微粒截留。实际操作中还常在料液中加助滤剂或凝聚剂等，以改善滤渣的性能，提高滤速。为保证滤液质量，初滤液常要倒回料液中再滤，这种操作叫“回滤”。随着滤过的进行，固体颗粒沉积在滤材表面，通过架桥现象形成滤层，利于料液滤至澄清。
2影响滤过速度的因素料液经一段很短的时间滤过后，由于“架桥”作用而形成致密的滤渣层，液体由间隙滤过。若将滤渣层中的间隙假定为均匀的毛细管束，那么，液体的流动遵守泊稷叶（Poiseuille）公式，可用下式表示。
V＝Pπr2t8ηl（式21）
上式中，P为加于滤渣层的压力；t为滤过时间；r为滤渣层毛细管的半径；l为长度；η为料液的黏度；V为滤液的体积。若把时间t移到等式的左项，则左项（V/t）为滤过速度。
由上式并结合滤过时的实际情况，可以看出影响滤过速度的因素有以下几种。
（1）滤渣层两侧的压力差（P）：其值越大，则滤速越大，因此，常用加压或减压滤过法。实际操作中，滤过初期采用恒速滤过（恒定流量），当滤液较澄清时采用恒压滤过（滤饼已形成）。对絮状的、软的、可压缩的滤饼，增加压力差滤速反而减慢。
（2）在滤过的初期，滤过速度与滤器的面积（πr2）成正比。
（3）滤速与滤材或滤饼毛细管半径（r）成正比，毛细管半径对坚固非压缩性滤渣层有一定值，而对软的易变形的滤渣层，若孔隙变小，阻力增大，滤速变慢。对可压缩性滤渣，常在料液中加入助滤剂，以减少滤饼的阻力。
（4）滤速与毛细管长度（l）成反比，因此沉积的滤渣层愈厚，则滤速愈慢。因此，料液经预处理，可减少滤渣层的厚度，采用动态滤过的效果较静态滤过好。
（5）滤速与料液黏度（η）成反比，黏稠性愈大，滤速愈慢。因此，常采用趁热滤过或保温滤过。同时，应先滤清液，后滤稠液。对黏性物料常在料液中加助滤剂，以降低黏度。
3滤过方法与设备
（1）常压滤过法：常用玻璃三角漏斗、搪瓷漏斗、金属夹层保温漏斗。此类滤器常用滤纸或脱脂棉作为滤过介质。
（2）减压滤过法：常用布氏漏斗、垂熔玻璃滤器。布氏漏斗多用于非黏稠性料液和含不可压缩性滤渣的滤浆的滤过。垂熔玻璃滤器（包括漏斗、滤球、滤棒）常用于精滤，作为注射剂、口服液剂、滴眼液的滤过。
（3）加压滤过法：常用压滤器、板框压滤机。压滤器可用多根钢柱并列组成，以提高滤过速度；亦可用陶瓷质的砂滤棒替代钢柱。板框压滤机适用于黏度较低、含渣较少的液体做密闭滤过，以达到澄清等预滤或半精滤的要求。
（4）薄膜滤过法：以薄膜为滤过介质，按所能截留的微粒最小粒径，其滤过操作可分为微孔滤过、超滤、反渗透三类。下面简要介绍前两类。
第一，微孔滤膜滤过。透过溶液而截留悬浮颗粒，所截留的粒径为002～10μm，用以滤除细菌和细小的悬浮颗粒。生产中主要用于精滤，如水针剂及大输液的滤过；热敏性物料的除菌净化；制备高纯水。也可用于液体中微粒含量的分析和无菌空气的净化等。
微孔滤膜滤过的特点是孔径比较均匀，孔隙率高，占薄膜总体积约80%，因此滤速快；滤膜质地薄（01～015mm），对料液的滤过阻力小，且吸附少；滤过时无介质脱落，对料液不污染；易堵塞，因此料液必须先经预滤处理。
微孔滤膜的种类较多，常用的有如下几种。①混合纤维素酯微孔滤膜。由硝酸纤维素和醋酸纤维素制成。国产品孔径为02～12μm。适用于水溶液、空气、油类、酒类除去微粒和细菌。不耐酸碱，若pH 11以上膜水解破裂，2%吐温80对其有显著影响，溶于有机溶剂。可用120℃、30min热压灭菌。②耐溶剂专用微孔滤膜。除无水乙醇、甲酸乙酯、二氯乙烷、酮类外，有耐溶剂性。可作为酸性、碱性溶液、一般溶液的滤过。③聚四氟乙烯微孔滤膜：用于滤过酸性、碱性、有机溶剂的液体。可耐200℃高温。④其他还有硝酸纤维素、醋酸纤维素、聚酰胺、聚氯乙烯、聚矾、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇醛等多种滤膜。
第二，超滤。在透过溶剂的同时，透过小分子溶质，截留大分子溶质。截留的粒径范围为1～20nm，相当于分子量为300～300 000的各种蛋白质分子和相应粒径的胶体微粒。所以，超滤是在nm数量级（nm=109m）进行选择性滤过的技术。
超滤膜的孔径规格，一般以分子量截留值为指标。例如分子量截留值为10 000的膜，应将溶液中10 000分子量以上的溶质绝大多数（＞90%）截留在超滤膜前。但是，实际上溶质分子是否能够通过滤膜或通过的多少，还与分子形态、溶液条件及膜的孔径分布差异等有关。因此，截留值只是一个名义值，它会因不同溶液有差异。