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文檔簡介

1、二EFEI UNIVERSITY OFTEC=NOL(>GY牆drM辭icllr凈!1Elmail yaors<hfilieducn第七章制藥廢氣處理伏氣污染控制)大氣污染控制相關基礎知識(73)制藥廢氣處理技術手段 課后作業(yè)與思考 7.1大氣污染控制相關基礎知識大氣污染:大氣污染是指大氣中一些物質(zhì)的含量達到有害的程度以至破壞生態(tài)系 統(tǒng)和人類正常生存和發(fā)展的條件,對人或物造成危害的現(xiàn)象。大氣污染的主要污染物:#懸浮顆益物也發(fā)性有機物 一氧化碳臭氨二氧化碳氮氧化物鉛汞等。大氣污染物是指由于人類活動或自然過程AE入大氣的并對環(huán)境或人產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。大氣污染物按其存在狀態(tài)可分為兩

2、大類:一種是氣溶膠狀態(tài)污染物,另一種是氣體狀態(tài)污染物; 若按形成過程分類則可分為一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接從污染源排放的污染物質(zhì),二次污染物則是由一次污染物經(jīng)過化學反應或光化學反應形成的與一次污染物的物理化學性質(zhì)完全不 同的新的污染物,其毒性比一次污染物強。類別次污染物二次污染物含硫化合物SO2,H2SSO3,H2SO4)MSO4含氮化合物no,nh3NO2,HNO3,MNO3碳的氧化物co,co2碳氫化合物(碳氫氧化合物)G-CsHn化合物醛,酮,過氧乙酰硝酸酯含鹵素化合物HF.HCI顆粒物重金屬元素,多環(huán)芳妊H2SO4,SO4 -2,NO3-7.1大氣污染控制相關基礎知識7

3、.1大氣污染控制相關基礎知識1. 溫室氣體與全球氣候變化2. 臭氧層破壞問題3. 致酸前體物與酸雨計國世中美歐印fs.一 -國國盟度斯本驚國日國德幃co:排放千盹35 270 00010 330 0005 300 0003 740 0002 070 0001 800 0001 360 0001 070 000840 000人均排放噸國銀 印度尼西亞 7沙特阿拉伯市星西哥102630 00012.7 南非 ,- - - - - -< - -加蕈大550 00015.7 波蘭co:排放千噸人均排®dt噸51000026490 000166480 00020480 000'

4、5470000|394100005 3390 000169390 0006 4370 0005 7330 0006.2320 000857.1大氣污染控制相關基礎知識全球氣候變暖:由于人口的増加和人類生產(chǎn)活動的規(guī)模越來越大,向大氣釋放的二氧化碳.甲烷.一氧化 二氮.氯氟碳化合物四氮化碳.一氧化碳等溫室氣體不斷増加,導致大氣的組成發(fā)生變 化。大氣質(zhì)量受到影響,氣候有逐漸變暖的趙勢。由于全球氣候變暖,將會對全球產(chǎn)生各 種不同的影響,較高的溫度可使極地冰川融化,海平面每10年將升高6厘米,因而將使一 些海岸地區(qū)被淹沒。全球變暖也可能影響到降雨和大氣環(huán)流的變化,使氣候反常,易造成 旱澇災害,這些都可能

5、導致生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化和破壞,全球氣候變化將對人類生活產(chǎn)生一 系列重大影響。臭氧層的耗損與破壞:在離地球表面1050干米的大氣平流層中集中了地球上90%的臭氧氣體,在離地面25干 米處臭氧濃度最大,形成了厚度約為3臺米的臭氧集中層,稱為臭氧層。它能吸收太陽的 紫外線,以保護地球上的生命免遭過量紫外線的傷害,并將能量貯存在上層大氣,起到調(diào) 節(jié)氣候的作用。但臭氧層是一個很脆弱的大氣層,如果進入_些破壞臭氧的氣體,它們就 會和臭氧發(fā)生化學作用,臭氧層就會遭到破壞。臭氧層被破壞,將使地面受到紫外線輻射 的強度増加,給地球上的生命帶來很大的危害。研究表明,紫外線輻射能破壞生物蛋白質(zhì) 和基因物質(zhì)脫氧核糖核酸

6、,造成細胞死亡;使人類皮膚癌發(fā)病率増高;傷害眼睛,導致白 內(nèi)障而使眼睛失明;抑制植物如大豆.瓜類.蔬菜等的生長,并穿透10米深的水層,殺 死浮游生物和微生物,從而危及水中生物的食物鏈和自由氧的來源,影響生態(tài)平衡和水體 的自凈能力。生物多樣性減少:生物多樣性公約指出生物多樣性"是指所有來源的形形色色的生物體這些來源包括陸地.海 洋和其他水生生態(tài)系統(tǒng)及其所構成的生態(tài)綜合體;它包括物種內(nèi)部、物種之間和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性?!?在漫長的生物逬化過程中會產(chǎn)生一些新的物種,同時,隨著生態(tài)環(huán)境條件的變化,也會使一些物種消 失。所以說,生物多樣性是在不斷變化的。近百年來.由于人口的急劇增加和人類對資源的

7、不合理開 發(fā)加之環(huán)境污染等原因,地球上的各種生物及其生態(tài)系統(tǒng)受到了極大的沖擊,生物多樣性也受到了 很大的攝害。有關學者估計世界上每年至少有5萬種生物物種滅絕.平均每天滅絕的物種達140個r 估計到21世紀初f全世界野生生物的損失可達其總數(shù)的15%30%。在中國r由于人口増長和經(jīng)濟 發(fā)展的壓力,對生物資源的不合理利用和破壞生物多樣性所遭受的攝失也非常嚴重,大約已有200 個物種已經(jīng)滅絕;估計約有5000種植物在近年內(nèi)已處于瀕危狀態(tài),這些約占中國高等植物總數(shù)的 20% ;大約還有398種脊椎動物也處在瀕危狀態(tài),約占中國脊椎動物總數(shù)的7.7%左右。因此.保護 和拯救生物多樣性以及這些生物賴以生存的生

8、活條件同樣是擺在我們面前的重要任務。酸雨蔓延:酸雨是指大氣降水中酸堿度(ph值)低于56的雨、雪或其他形式的降水。這是大氣污染的一種表現(xiàn)。 酸雨對人類環(huán)境的影響是多方面的。酸雨降落到河流、湖泊中,會妨礙水中魚.蝦的成長,以致魚蝦 減少或絕跡;酸雨還導致土壤酸化,破壞土壤的營養(yǎng)使土壤貧脊化危害植物的生長造成作物減 產(chǎn)危害森林的生長。此外酸雨還腐蝕建筑材料,有關資料說明近十幾年來酸雨地區(qū)的一些古 跡特別是石刻石雕或銅塑像的攝壞超過以往百年以上,甚至千年以上。世界目前已有三大酸雨區(qū)。 我國華南酸雨區(qū)是唯一尚未治理的。1995年三位美國科學家因在氟利昂和臭氧層方面的工作獲得諾貝爾化學獎,他 們的研究揭

9、示了大氣中臭氧層被破壞的機理,由圖可知()A. 日光在反應中做催化劑B. 過氧化氯是一種很穩(wěn)走的物質(zhì)C 過氧化氯的結(jié)構式為0-C1-C1-0D.臭氧分子最終轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯕夥肿?.1大氣污染控制相關基礎知識7.1大氣污染控制相關基礎知識7.1大氣污染控制相關基礎知識7.1大氣污染控制相關基礎知識請問下列氣體那些為溫室氣體:A :氧氣(。2 )、B:氮氣(2 )、C :水蒸氣(H2O ).D :二氧化碳(CO?)、E :氧化亞氮(N2O ).F :氟利昂、G :甲烷(CH4 )太陽輻射主要是短波輻射,而地面輻射和大宅輻射則是長波輻射。大宅對長波輻射的吸收力較強. 對短波輻射的吸收力較弱。白天:太陽光鷹

10、射到地球上,部分能量被大氣吸收,部分被反射回宇宙,大約47%的能量被地球 表面吸收。夜晚:晚上地球表面以紅外線的方式向宇宙散發(fā)白天吸收的熱量,其中也有部分被大氣吸收。大氣層如同覆蓋玻璃的溫室一樣,保存了一定的熱量,使得地球不至于像沒有大氣層的月球一樣 被太陽照射時溫度急劇升高不受太陽照射時溫度急劇下降。一些理論認為,由于溫室氣體的增加,使 地球整體所保留的熱能增加,導致全球暖化。溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的去陽輻射并重新發(fā)射輻射的一些氣體,如水蒸氣、二氧 化碳.大部分制冷劑等。它們的作用是使地球表面變得更暖,類似于溫室截留太陽蝠射,并加熱溫室內(nèi) 空氣的作用。這種溫室氣體使地球變得更溫暖

11、的影響稱為"溫室效應"0水汽(H20 ).二氧化碳(CO?)、氧化亞氮(N20 ).氟利昂、甲烷(CH4 )等是地球大氣中主要的 溫室氣體。1、塔崩:1936年,德國的格哈德施拉德(G.Schrader)博士首次合成了塔崩, 而他本人在次年初輕微中毒,成為塔崩的最早受害者。塔崩雖然優(yōu)于氫氤酸、 光氣等老式毒割,可是由于其戰(zhàn)術性能不及沙林,毒性只是沙林的1/3 ,因此目 前屬于逐漸淘汰的毒割。2、沙林:甲氟麟酸異丙酯,英文名稱Sarin,是二戰(zhàn)期間德國納粹研發(fā)殺蟲劑的 副產(chǎn)物而獲得的一種致命神經(jīng)性毒氣,可以麻痹人的中樞神經(jīng)。3、芥子芥子氣為糜爛性毒痢,對眼、呼吸道和皮膚都有作

12、用。對皮膚能 引起紅腫、起泡以至潰爛。眼接觸可致結(jié)膜炎、角膜混濁或有潰瘍形成。吸入 蒸氣或霧損傷上呼吸道,高濃度可致肺損傷,重康損傷表現(xiàn)為咽喉、氣管、支 氣管粘膜壞死性炎癥。全身中毒癥狀有全身不適、疲乏、頭痛、頭暈、惡心、 嘔吐、抑郁、嗜睡等中樞抑制及副交感神經(jīng)興奮等癥狀。中毒嚴重可引起死亡 o國際瘙癥研究中心(IARC)已確認為致癌物。4、氮芥5:路易斯路易斯氣是糜爛性毒痢的主要代表物之一糜爛性毒割主要通過 呼吸道、皮膚、眼睛等侵入人體,破壞肌體組織細胞,造成呼吸道粘膜壞死性 炎癥、皮膚糜爛、眼睛剌痛畏光甚至失明等。這類毒劑滲透力強,中毒后需長 期治療才能痊愈。6. 光宅7. 氫氟酸:健康危

13、害:抑制呼吸酶,造成細胞內(nèi)室息。急性中毒:短時間內(nèi) 吸入高濃度氤化氫氣體,可立即呼吸停止而死亡。非驟死者臨床分為4期:前驅(qū) 期有粘膜刺激、呼吸加快加深、乏力、頭痛;口服有舌尖、口腔發(fā)麻等。呼吸困 難期有呼吸困難、血壓升高、皮膚粘膜呈鮮紅色等。驚厥期出現(xiàn)抽搐、昏迷、 呼吸衰竭。麻痹期全身肌肉松弛,呼吸心跳停止而死亡??芍卵?、皮膚灼傷, 吸收引起中毒。慢性影響:神經(jīng)衰弱綜合征、皮炎。8. 氯化氫:健康危害:本品對眼和呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。急性中毒 :出現(xiàn)頭痛、頭昏、惡心、眼痛、咳嗽、痰中帶血、聲音嘶啞、呼吸困難、胸 悶、胸痛等。重者發(fā)生肺炎、肺水腫、肺不張。眼角膜可見潰瘍或混濁。皮膚 直接接

14、觸可出現(xiàn)大臺粟粒樣紅色小丘疹而呈潮紅痛熱。慢性影響:長期較高濃 康接觸,可引起慢性支氣管炎、胃腸功能瞳礙及牙齒酸蝕癥。9. 催淚性毒劑10. 畢茲揮發(fā)性有機物 / 常用VOCs表示(Volatile Organic Compounds )按其化學結(jié)構的不同z可以進一步分為八類:烷類.芳怪類烯類.鹵烽類酯類.類.酮類和其他。VOC的主姜成分有:桂類.鹵代雖 氧桂和氮繪,它包括:苯系物.有機氯化物.氟里昂系列.有機酮. 胺、醇.酯.酸和石油怪化合物等。7.2制藥廢氣來源與特征政府工作報告(經(jīng)濟.社會.民生.生態(tài)等領域目標)國內(nèi)生產(chǎn)總值增長居氏消費價格漲幅城Ulillfi!失業(yè)車固麗要磁1300萬人

15、mra.千嗣記失遊移動網(wǎng)»8;A«a5 年內(nèi)至少降低gw蹈砌錘珈雪多億兀循著工業(yè)發(fā)展與污染的產(chǎn)生軌跡看嚴重的污染總是同落后的工藝.落后的設備、落后的管理聯(lián)系在一起,總是同資源的浪費和低下的社會投入產(chǎn)出比聯(lián)系在一起??刂莆廴镜漠a(chǎn)生必須同生產(chǎn)過程相結(jié)合,這是時代發(fā)展向我們提出的姜求。工業(yè)廢氣包括有機廢氣和無機廢氣。其中,有機廢氣主要包括各種怪類.醇類.醛類.酸類.酮類和 胺類等;無機金氣主要包括硫氧化物.氮氧化物.碳氧化物.鹵素及其化 合物等。這些廢氣中的有毒有害物質(zhì)可通過呼吸道和皮膚進入人體后,長 和器官暫時性和永久性病變。期低濃度或短期高濃度接觸可造成人體的呼吸.III液.

16、肝臟等系統(tǒng)制藥工業(yè)在生產(chǎn)過程中也會產(chǎn)生廢氣,簡稱制藥廢氣。其中原料藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣與化工過程的廢氣特性相似, 藥物制劑過程產(chǎn)生的廢氣排放量大.濃度低,處理成本高;同時, 因藥物的毒性和致敏性等其廢氣處理,與一般工業(yè)廢氣的處理不盡 相同。7.2制藥廢氣來源與特征72番鼎專前11IT書iw> e來前H+糊血川-®"再»咪“再Hf飛|4湍肝再3脇Jlr、23*1=Hi235、®n RK蔽爭EE3鵝cllr。in*皿-霽14苗塗險3加躍K蔽、用Mnn琢3梆須諷 ; *1§ s-HKi、3wss=Hi、建黑m胄、告-«ii:再蘆g魯

17、1m 斜oil番-一譽益卷2路去專34 鎌MW專(VOCs )5西洲益卷6杠杠7.2制藥廢氣來源與特征一. 在藥物合成過程中,常常用三氯化磷.三氯氧磷、氯化亞颯、氯磺酸、亞硫酸氫鈉、硝酸等 作為反應原料,都有酸性廢氣放出。還有一些易燃.易爆氣體,如,加氫還原過程或鐵粉還原過程形 成的廢氫氣;在反應過程中,因使用的一氯甲烷.一氯乙烷、重氮甲烷、烯烽.烘烽以及有機氟化物 等因反應不完全或過量而形成的廢氣;或使用低沸點和安全的乙醇、二氯甲烷等有機溶劑的揮發(fā)而形 成含有機揮發(fā)物的廢氣。因此,化學原料藥企業(yè)排放的廢氣污染物主要為揮發(fā)性有機物如乙醇.二 氯甲烷、異丙醇、丙酮、乙睛等還包括氯氣、NO?、SO

18、“ SO3和光氣、HCI和H?S等有強氧化性 和酸性氣體,以及NH, NH2CH3. N(CH3)3等堿性氣體和中性的一氧化碳等有毒、有害氣體。二、生物發(fā)酵類藥物的生產(chǎn)過程會產(chǎn)生包括發(fā)酵尾氣、含溶媒廢氣、含塵廢氣.酸堿廢氣及廢水 處理裝置產(chǎn)生的悪臭氣體。在發(fā)酵過程中也會產(chǎn)生少量細胞呼吸氣主要成分是CO?和氮氣r因此r 發(fā)酵尾氣的主要成分為空氣和二氧化碳,同時含有少量培養(yǎng)基物質(zhì)、發(fā)酵后期細菌開始產(chǎn)生抗生素時 菌絲的氣味以及分離提取等生產(chǎn)工瘵產(chǎn)生含有機溶媒的廢氣。三、中藥材加工和提取分離制藥過程中的廢氣污染源主要來自清洗、粉碎和包裝時產(chǎn)生的藥塵 以及提取過程中使用的揮發(fā)性有機物的揮發(fā)。四、在藥物制

19、劑過程中需要以一定的流量送風則可將廠房內(nèi)發(fā)生的粉塵、有害氣體帶走,以 保持符合安全衛(wèi)生標準的空氣清新程度;用加熱、致冷等手段則可調(diào)節(jié)廠房內(nèi)的空氣溫度.濕度以 滿足生產(chǎn)工藝設備、產(chǎn)品、操作人員的要求;并且潔凈廠房對塵埃.微生物濃度的要求也是通過 對所輸送空氣的凈化來實現(xiàn)的。為了節(jié)約能源在滿足生產(chǎn)工藝對空氣參數(shù)要求的前提下,送入廠房 內(nèi)的空氣基本上又通過回風裝置回到空調(diào)系統(tǒng)但是藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范規(guī)定一些廠房排出 的空氣不得用作回風等,要求青霉素等高致敏性藥品的生產(chǎn)車間"必須使用獨立的廠房與設施” “ 分裝室應保持相對負壓”(不向外散失藥品粉塵)."排至室外廢氣應經(jīng)凈化處理并符

20、合要求”,“ 排風口遠離其他空氣凈化系統(tǒng)的進風口”等;"產(chǎn)塵最大的潔凈室(區(qū))經(jīng)捕塵處理仍不能避免交叉 污染時其空氣凈化系統(tǒng)不得利用回風” O對于這些需要排出的廢氣,尤其是青霉素、激素和疫苗等 高致敏性藥品的生產(chǎn)車間的空氣流不能作為回風,也不容許直接排空。且治理難度大。大鬻瞬題聽蠶錢勰尹干旳*所以* E差腕1揮發(fā)性有機物(VOCs )與惡臭氣體的特點制藥行業(yè)是產(chǎn)生VOCs與惡臭氣體的主要行業(yè)之_ ,在生物發(fā)酵,化學合成z有機溶劑的運輸、儲存 、使用和回收,產(chǎn)品提純干燥及廢水處理等過程中會產(chǎn)生各類VOCs與惡臭等污染物。其中常含有坯 類化合物、含氧有機化合物、含氮化合物、含硫化合物和鹵

21、素及衍生物等。研究檢測表明,在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人們憑嗅覺能感受到的VOCs與惡臭物質(zhì)有4000余種,其中制藥行業(yè)產(chǎn)生 涉及上百種以上,這些VOCs與惡臭氣體物質(zhì)不僅給人的感覺器官以刺激,使人感到不愉快和厭惡, 而且大多具有毒性。其中硫醇類、酚類可直接危害人體的健康,氯乙烯、苯、多環(huán)芳坯、甲醛等屬于 致癌物。而且一些VOCs具有易燃易爆性,對生產(chǎn)企業(yè)存在安全隱患,VOCs中的氯代姪也可破壞臭 氧層。2 酸堿廢氣和發(fā)酵廢氣的特點酸堿廢氣具有強烈的刺激性味道,傷害人的呼吸系統(tǒng),另外形成的酸雨有很強的腐蝕性,危害農(nóng)作物和 建筑物,影響人類生存環(huán)境。生物發(fā)酵尾氣主要成分為空氣和二氧化碳,同時含有少量培養(yǎng)基物質(zhì)、

22、 以及發(fā)酵后期細菌開始產(chǎn)生抗生素日迪經(jīng)勺氣味,以及少量的硫化氫、氨氣、有機酸等惡臭氣體等特 殊難聞氣味,還有藥物或其中間體濃度在空氣中不斷升高,都可能加大對人體及環(huán)境的危害。3.原料藥粉塵氣體的特點粉塵的特點之一是污染大氣,危害人類的健康。制藥粉塵往往含有許多有毒成分,當人體吸入粉塵后 ,小于5pm的微粒,極易深入肺部,引起中毒由市炎或矽肺,有時還會引起肺癌。沉積在肺部的污 染物一旦被溶解,就會直接侵入血液,引起血液中毒,未被溶解的污染物,也可能被細胞所吸收,導 致細胞結(jié)構的破壞。粉塵還具有爆炸危害,粉塵爆炸會給生產(chǎn)企業(yè)和人民生命財產(chǎn)造成巨大損害。7.3制藥廢氣處理技術手段原料藥粉塵處理技術:

23、i機械除塵:機械式除塵器是依靠機械力(重力、慣性力, 離心力等)將塵粒從二流中去除的裝置。特點是結(jié)構簡單,設 備費和運行費均較低,但除塵效率不高。按岀塵粒的不同可設 計為重力塵降室、慣性除塵器和旋風除塵器。適用于含塵濃度 高和顆粒力度較大的二流。廣泛用于除塵要求不高的場合或用 作高效除塵裝置的前置預除塵器。2、洗滌除塵(濕式除塵):濕式除塵器俗稱"除霧器",它 是使含塵二體與液體(一般為水)密切接觸,利用水滴和顆粒 的慣性碰撞或者利用水和粉塵的充分混合作用及其他作用捕集 顆?;蚴诡w粒増大或留于固定容器內(nèi)達到水和粉塵分離效果的 裝置。逆毛流吹風請灰3. 過濾除塵:過濾式除塵器

24、是使含塵二體通過一定的過濾材 料來達到分離宅體中固體粉塵的一種高效除塵設備。過濾式除 塵器主要有兩類。一類是利用纖維編織物作為過濾介質(zhì)的袋式 除塵器;另一類是采用砂.礫、焦炭等顆粒物作為過濾介質(zhì)的 顆粒層除塵器。1)無機氣體處理技術常見的無機污染物主要包括HCI、H2SO4. Cl?、NOx、HF、H2Ss SiH4s NH3s Pb等。 其中HCI、H2SO4、Cl?、HF、NH3常采用各類酸堿廢氣吸收塔。NOx濃度較高時凈化難度較高,濕法凈化效率主要取決于NO2與NO之間的比例,干法處 理技術包括催化還原和非催化還原;點 要催化還原法C 用液體吸收法、2 O去 吸2 )揮發(fā)性有機物(VOC

25、s )與惡臭氣體處理技術揮發(fā)性有機物(VOCs )與惡臭氣體處理技術處理方法定義適用范圍特點燃燒法通過強氧化反應降解可燃性惡臭物質(zhì)的方法適用于高濃度、小氣呈的可燃性惡臭物質(zhì)的處理分解效率高,但設備易腐蝕、消耗燃 料、成本高,處理中可能生成二次污染物氧化法利用氧化列氧化惡臭物質(zhì) 的方法適用于中、低濃度惡臭氣體的處理處理效率高,但勰氧化割、處理費 用高吸收法用溶割吸收臭氣中的惡臭 物質(zhì)而使氣體脫臭的方法適用于高、中濃度的惡臭氣體處理流星大、工藝成熟、但處理效率 不高、消耗吸收列,污染物僅由氣相轉(zhuǎn)移到液相吸附法利用吸附列吸附去除惡臭 氣體中惡臭物質(zhì)的方法適用于氐濃度的、高凈化要求 的惡臭氣體可處理多組分的惡臭氣體,處理效率 高中和法使用中和脫臭列減惡臭 感觀強度的方法適用于需立即、暫時地清除低 濃度惡臭氣體影響的場合可快速消除惡臭的影響,靈活性大, 但惡臭氣體物質(zhì)并沒有被去除,且需投加 中和劑生物法利用微生物降解惡臭物質(zhì) 而使氣體脫臭的方法適用于可生物降解的水溶性惡 臭物質(zhì)的去除去除效率高,處理裝置簡單,處理成 本低廉,運行維護容易,可避免二次污染3)有機廢氣處理技術的介紹a.回收技術吸收法對濃度和壓力較高,溫度較低的VOCs,常采用低揮發(fā)性或不揮發(fā) 的溶劑對其進行吸收。然后再利用VOCs與吸收劑(水或化學藥劑) 物理性質(zhì)的差異將二者分離。吸附法吸

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