分離プロセス
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分離プロセスとは、化学物質の混合物または溶液を2つ以上の異なる生成物混合物に変換する方法であり、 [ 1 ] 2つ以上の物質を分離して純度を得る科学的プロセスです。分離によって得られる少なくとも1つの生成物混合物には、元の混合物の1つ以上の成分が豊富に含まれています。場合によっては、分離によって混合物が完全に純粋な成分に分離されることもあります。分離は、混合物の成分間の化学的性質または物理的性質（サイズ、形状、電荷、質量、密度、化学的親和性など）の違いを利用します。
プロセスは、分離を達成するために利用する特定の特性に基づいて分類されることが多い。単一の特性の違いだけでは目的の分離を達成できない場合、複数の操作を組み合わせることで目的を達成できる場合が多い。また、異なるプロセスは、分離剤、すなわち質量分離剤またはエネルギー分離剤によって分類されることもある。[ 2 ]質量分離剤は、沈殿を誘発するために貧溶媒を添加するのと同様に、物質を添加することによって分離を誘発する。一方、エネルギーに基づく分離は、蒸留のように加熱または冷却によって分離を誘発する。
自然界の元素や化合物は、ある程度の不純物を含んでいます。これらの原材料は、生産活動に利用する前に分離を経る必要がある場合が多く、分離技術は現代の産業経済にとって不可欠なものとなっています。
分離の目的としては次のようなものが考えられます。
- 分析的：混合物の各画分の大きさが、画分を収穫することなく、各成分に起因するものであることを特定すること。
- 分取: 成分を分離すると利点が得られるプロセスに入力するために画分を「準備」すること。
分離は、分析目的の研究室のような小規模で行われる場合もあれば、化学工場のような大規模で行われる場合もあります。
完全な分離と不完全な分離
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分離の種類によっては、特定の成分を完全に精製する必要があります。一例として、電気分解によるボーキサイト鉱石からのアルミニウム金属の生産が挙げられます。一方、不完全な分離プロセスでは、単一の純粋な成分ではなく、混合物が生成されることがあります。不完全な分離技術の好例として石油精製が挙げられます。原油は、様々な炭化水素と不純物の混合物として自然に発生します。精製プロセスでは、この混合物を天然ガス、ガソリン、化学原料などのより価値の高い混合物に分割します。これらの混合物はいずれも純粋な物質ではなく、それぞれを原油から分離する必要があります。
完全分離と不完全分離のいずれにおいても、目的の最終製品を得るためには、一連の分離、あるいはカスケード的な分離が必要となる場合があります。石油精製の場合、原油は長い一連の個別の蒸留段階にかけられ、各段階で異なる製品または中間体が生成されます。
分離技術のリスト
- 遠心分離とサイクロン分離、密度の違いに基づいて分離する
- キレート療法
- クロマトグラフィーは、物質とのさまざまな相互作用（つまり、物質を通過すること）によって溶解した物質を分離します。
- 結晶
- デカンテーション
- デミスター（蒸気）はガス流から液滴を除去します
- 蒸留は、沸点の異なる液体の混合物に使用されます。
- 乾燥は、気化または蒸発によって固体から液体を除去すること
- 電気泳動は、電位（すなわち、異なる移動距離）下での ゲルとの異なる相互作用に基づいて有機分子を分離します。
- 静電分離はコロナ放電の原理に基づいており、2枚のプレートを近接させて高電圧を印加します。この高電圧を利用してイオン化された粒子を分離します。
- 水簸
- 蒸発
- 抽出
- フィールドフローフラクショネーション
- 濾過-メッシュ、バッグ、紙フィルターは、流体中に浮遊する大きな粒子（フライアッシュなど）を除去するために使用されます。一方、精密濾過、限外濾過、ナノ濾過、逆浸透、透析（生化学）などの膜プロセスは、合成膜を使用して、マイクロメートルサイズまたはそれより小さな種を分離します。
- 凝集は、凝集剤の使用によってコロイド中の固体を液体から分離し、固体が凝集してフロックを形成することを促進する。
- 分留
- 部分凍結
- 磁気分離
- 油水分離は、石油精製所、石油化学および化学プラント、天然ガス処理プラント、および類似の産業における廃水から浮遊油滴を重量測定法で分離します。
- 降水量
- 再結晶
- スクラビングとは、液体を使用してガス流から微粒子（固体）またはガスを分離することです。
- 沈降、声帯密度の圧力差を利用して分離する
- ふるい分け
- スポンジ、気体、液体、または溶解した固体の原子、イオン、または分子が表面に付着すること
- ストリップ
- 昇華
- 気液分離は、サウダース・ブラウンの式に基づいて重力で分離する。
- 選別
- ゾーン精製
参照
- 分析化学 – 物質の分離、識別、定量化に関する研究
- 化学プロセス– 1 つ以上の化学物質または化合物を何らかの方法で変更する方法または手段。
- 高速液体クロマトグラフィー – 分析化学における技術
- ユニット操作 – プロセスの基本ステップ
- 濾過 – 固体と液体を分離するプロセス
参考文献
- ^ウィルソン, イアン・D.、アドラード, エドワード・R.、クック, マイケル; 他編 (2000). 『分離科学百科事典』 サンディエゴ: アカデミック・プレス. ISBN 978-0-12-226770-3。
- ^ Seader, JD; Henley, Ernest J. (2006). 『分離プロセスの原理（第2版）』 Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 978-0-471-46480-8。
さらに読む
- 米国科学・工学・医学アカデミー (2019). 分離科学の変革に向けた研究課題（報告書）. ワシントンD.C.: 米国科学アカデミー出版局. doi : 10.17226/25421 . ISBN 978-0-309-49170-9。
{{cite report}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
外部リンク
- 異なる技術を用いた混合物の分離Archived 2013-06-05 at the Wayback Machine、教室実験の実施手順
- 混合物の成分の分離Archived 2013-06-05 at the Wayback Machine、教室での実験の実施手順
