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1、授课教师：邱宝渭授课教师：邱宝渭. 18929706085 . 18929706085 : QBW268163: QBW268163教学教学简介介一、教材：一、教材：1 1、评评定成果方法定成果方法: : 总评总评成果成果 =( =(作作业业+ +出勤率出勤率)30% )30% + + 期末考期末考试试70% 70% 二二 考试及成果评定考试及成果评定2 2、期末考、期末考试试方式：方式： 闭闭卷、独立完成卷、独立完成课件版式阐明课件版式阐明辅助板助板书 右右边为辅助板助板书内容，是内容，是为了了讲解和解和阐明左明左边内容而内容而设的但的但也有例外也有例外主板主板书 左左边是主要内是主要内容，
2、通常也是容，通常也是要求掌握的内要求掌握的内容，要求做笔容，要求做笔记。第一章第一章 绪绪 论论1 .1 分分别别科学及其研科学及其研讨对讨对象象1、 概念概念2、现现代分代分别别科学研科学研讨讨的的对对象象 详细详细： 研研讨讨被分被分别组别组分在空分在空间间挪挪动动和和再分布的宏再分布的宏观观和微和微观变观变化化规规律。律。 本本质质：研：研讨讨如何将如何将热热力学第二定律所力学第二定律所说说的自的自发过发过程以相反方向程以相反方向进进展到最大限制的科学，即如何展到最大限制的科学，即如何给给体体系添加能量和降低体系的系添加能量和降低体系的熵值熵值以便加以便加强强分分别别效果。效果。 分分别
3、别科学是研科学是研讨讨分分别别、浓浓集和集和纯纯化物化物质质的一的一门门科学。科学。3、现代分别科学所研讨的内容：、现代分别科学所研讨的内容： 各种外表上看来毫无各种外表上看来毫无联络联络的各种离方法之的各种离方法之间间的共同的共同规规律；律； 如何将如何将现现代科技中最先代科技中最先进进的技的技术术和和资资料运料运用于分用于分别别技技术术中；中； 选择现选择现代科学技代科学技术术中中对对分分别别和和纯纯化要求最化要求最迫切的迫切的对对象象进进展研展研讨讨，以提高，以提高经济经济效益，效益，处处理消理消费费中的关中的关键问题键问题； 将各种分将各种分别别方法方法联联用，研用，研讨讨最最优优化的
4、分化的分别别条条件；件； 分分别别出迄今尚未出迄今尚未发现发现的新物的新物质质； 寻寻求新的分求新的分别别原理及方法等。原理及方法等。1.2 分别过程的分类和特征分别过程的分类和特征平衡分平衡分别过程程速差分速差分别过程程反响分反响分别过程程机械分机械分别传质分分别反响分反响分别按反响方法分按反响方法分:按分按分别原理分原理分:1.2.2 传质传质分分别别 传质传质分分别别又可以分又可以分为为平衡分平衡分别别和速率分和速率分别别分分别过别过程程:1平衡分平衡分别过程程 根据被分根据被分别别混合物中各混合物中各组组分在不互溶分在不互溶的两相平衡原理的两相平衡原理进进展分展分别别的的过过程。程。2
5、速率分速率分别过程程 根据被分根据被分别组别组分在均相中的分在均相中的传传送速送速率差率差别别而而实现组实现组分的分分的分别过别过程。程。 借助于化学反响将某种物借助于化学反响将某种物质质从混合物从混合物中分中分别别出来或直接把它去除的出来或直接把它去除的过过程程1.2.3 反响分反响分别别1.2.1 机械分别机械分别利用机械力利用机械力简单地将两相混合物相互分地将两相混合物相互分别的的过程。程。1.3 分别科学中的根本概念分别科学中的根本概念1.3.1 不同不同浓浓度度组组分的分分的分别别1富集：富集：对摩摩尔分数小于分数小于0.1组分的分分的分别。2浓缩：对摩摩尔分数分数处于于0.10.9
6、范范围内内组 分的分分的分别。3纯化：化：对摩摩尔分数大于分数大于0.9组分的分分的分别。1.3.2 回收因子、分别因子和纯度回收因子、分别因子和纯度 在任一分在任一分别过别过程，欲回收程，欲回收组组分的回收因子愈高愈好。分的回收因子愈高愈好。1 回收因子回收因子RiQo：样样品品总总量；量；Q： 欲回收的量。欲回收的量。分分别因子取决的要素：因子取决的要素： 样样品中品中B对对A的比例即的比例即Q0，B/Q0，A 实现实现分分别别后二者的比例即后二者的比例即QB/QA2分别因子分别因子假假设体系体系为A和和B构成的，构成的，A为欲分欲分别的的组分，分，B为伴随伴随组分。分。在普通的定量分在普
7、通的定量分别中，中，RA=QA/Q0,A1 分分别过别过程中，要求分程中，要求分别别因子愈因子愈小愈好，即小愈好，即RB值值愈小愈好。愈小愈好。3纯度度指分指分别产物中含物中含杂质的多少。的多少。l.4 分别效率的评价分别效率的评价 评评价一个分价一个分别过别过程的效程的效率主要有三个率主要有三个规规范，即目的范，即目的产产品的品的浓缩浓缩程度、分程度、分别纯别纯化化程度和回收率程度和回收率 浓缩浓缩程度普通用程度普通用浓浓缩缩率率(concentration factor)表达。表达。1、浓缩浓缩程度程度 F表示流速，表示流速，c表示表示浓度浓度,下标下标T和和X分别分别表示目的产物和杂质，
8、表示目的产物和杂质，C、P和和W分别表示原分别表示原料、产品和废料料、产品和废料假假设mT=mX,那么目的那么目的产物未得到任何的分物未得到任何的分别纯化化. 2、分别纯化程度、分别纯化程度 分分别别因子又称分因子又称分别别系数，目的系数，目的产产物物浓浓度越高、度越高、杂质浓杂质浓度越低，那么分度越低，那么分别别因子越大，分因子越大，分别别效率越高效率越高 目的目的产产物的分物的分别纯别纯化程化程度用分度用分别别因子表示因子表示 平衡分平衡分别过别过程程(如蒸如蒸馏馏、萃取等萃取等)的分的分别别因子常用平衡因子常用平衡后两相中溶后两相中溶质浓质浓度之比表示。度之比表示。3、回收率、回收率 无
9、无论论是以是以浓缩还浓缩还是以分是以分别为别为目的，目的目的，目的产产物均物均应应以以较较大的比例回收，即有大的比例回收，即有较较高高的回收率的回收率生物分生物分别操作多操作多为间歇歇过程程(分批操作分批操作)1.5 选择分别技术的普通规那么选择分别技术的普通规那么1.5.1 选择选择根据根据 混合物的宏混合物的宏观观和微和微观观性性质质的差的差别别是是选选择择分分别别方法的主要根据。方法的主要根据。1待待处置混合物的物性置混合物的物性2目的目的产物的价物的价值与与处置置规模模3目的目的产物的特性物的特性1.5.2 分分别过别过程的程的经济经济性性P74 第第4章章 浸取与溶解浸取与溶解 浸取
10、浸取过过程也常称程也常称为为浸出浸出过过程，是用某种溶程，是用某种溶剂剂把把有用物有用物质质从固体原料中提取到溶液中的从固体原料中提取到溶液中的过过程。程。 所得所得产产物物为为浸出液，不溶性固体常被称浸出液，不溶性固体常被称为为渣或渣或载载体。体。 计计算算结结果果阐阐明，明，25时时上述反响的上述反响的规规范自在范自在焓变焓变化化为负值为负值，平衡常数，平衡常数K108.8，因此反响可以正向，因此反响可以正向进进展、并且展、并且进进展得很完全。展得很完全。4.1 浸取过程的热力学浸取过程的热力学4.1.1 浸取浸取过过程的程的热热力学分析力学分析以以盐酸酸对钛铁矿浸取浸取过程程为例例:4.
11、1.2 离子熵的对应原理离子熵的对应原理1、离子、离子熵熵的的对应对应原理原理1、离子熵的对应原理、离子熵的对应原理 留意留意: 1、aT和和bT是与温度、离子类型是与温度、离子类型有关而与各类型中的个分别子本性有关而与各类型中的个分别子本性无关的常数。无关的常数。 2、常、常见见的离子可分的离子可分为为四种四种类类型：型：简单简单的阳离子；的阳离子；简单简单的阴离子及的阴离子及OH-；含氧阴离子含氧阴离子(AOmn-)；酸性酸性含氧阴离子含氧阴离子AOn(OH)m-型型，离子的，离子的类类型不同，其型不同，其aT和和bT 值值不同。不同。表表41中列出了各中列出了各类离子的离子的aT与与bT
12、值4.1.2 离子熵的对应原理离子熵的对应原理离子平均离子平均热容容 这样这样，就可以按此式求出，就可以按此式求出反响在高温下的反响在高温下的规规范自在范自在焓变焓变Gm，从而判，从而判别别反响的反响的进进展方向和限制。展方向和限制。2 、判别反响高温进展的方向和限制、判别反响高温进展的方向和限制4.1.3 电电位位pH图图电位位pH图是在是在给定温度和定温度和组分的活度分的活度(常常简化化为浓度度)或气体的逸度或气体的逸度(常常简化化为气相气相分分压)下，下，电位与位与pH的关系的关系图。4.1.3.1 电电位位pH图图的的绘绘制制 列出有关物列出有关物质质的各种存在形状及其的各种存在形状及
13、其规规范化学位的数范化学位的数值值； 确定体系中能确定体系中能够发够发生的各生的各类类反响，反响，并写出反响方程式；并写出反响方程式； 导导出各个反响的出各个反响的电电位与位与pH的关系式；的关系式； 做出各个反响的做出各个反响的电电位位pH线线，最后画，最后画出出总总的的电电位位pH图图。4.1.3.2 电电位位pH图图在浸出在浸出过过程的运用程的运用举举例例以酸以酸对铀矿浸取浸取过程程为例例假假设直接用酸浸取直接用酸浸取: 在在这样这样低的低的pH值值下浸取，既耗下浸取，既耗酸也会浸出大量的酸也会浸出大量的杂质杂质，不利以后，不利以后的分的分别别任任务务。Fe3+e=Fe2+MnO2+4H
14、+2e=Mn2+2H2O4.2 常用的浸取过程常用的浸取过程4.2.1 无机物无机物质质的浸取的浸取 1、欲提取的金属、欲提取的金属转转入溶液，而其他伴生元素入溶液，而其他伴生元素和和杂质杂质留在固相中。留在固相中。 2、待提取的金属留、待提取的金属留在固相，而伴生元素和在固相，而伴生元素和杂杂质进质进入溶液。入溶液。 3、使欲提取的元素和、使欲提取的元素和伴生元素一同溶解，以后再伴生元素一同溶解，以后再进进展分展分别别。 用用Na2CO3+NaHCO3浸取浸取铀矿铀矿，此，此时铀时铀以以UO2(CO3 34-方式方式进进入入溶液，而溶液，而杂质杂质 中的大部中的大部分那么留在固相中。分那么留
15、在固相中。用用盐盐酸分解酸分解钨钨精精矿矿(CaWO4)此此时钙进时钙进入溶液，入溶液，而而钨钨那么以那么以钨钨酸的方式留在固酸的方式留在固相中。相中。 用硝酸溶解用硝酸溶解辐辐照后的照后的废废铀铀元件，此元件，此时铀时铀，钚钚和裂和裂变变产产物如稀土、物如稀土、铯铯、锶锶等均被等均被溶解而溶解而进进入溶液，以后再入溶液，以后再进进一步用萃取法分一步用萃取法分别别。 4.2.1.1 水浸出水浸出 用水作溶用水作溶剂剂把有价把有价值值的成的成分分简单简单地从固相溶解人溶液。地从固相溶解人溶液。 如硫化如硫化铜经铜经硫硫酸化焙酸化焙烧烧后，后，转变转变为为易溶于水或稀硫易溶于水或稀硫酸的硫酸酸的硫
16、酸铜铜。4.2.1.2 酸浸出酸浸出硫酸浸取硫酸浸取铀矿：4.2.1.3 碱浸出碱浸出 4.2.1.4 盐浸出盐浸出浸取浸取剂:盐的作用：的作用：氯化化铁、硫酸、硫酸铁、氯化化铜、氯化化钠、次、次氯酸酸钠等等盐类。1、起氧化、起氧化剂剂作用作用2、起直接浸出作用、起直接浸出作用4.2.1.5 细细菌浸出菌浸出 细细菌浸出是利用某些特殊菌浸出是利用某些特殊细细菌及其代菌及其代谢产谢产物的氧物的氧化作用，使得化作用，使得矿矿石中的有用石中的有用组组分分进进入溶液的入溶液的过过程。程。(1)细细菌的直接作用菌的直接作用(2)细细菌的催化作用菌的催化作用4.2.1.6 热压热压浸出浸出(1)无气相参与
17、的无气相参与的热压热压浸出浸出(2)有气相参与的有气相参与的热压热压浸出浸出4.2.2 有机物的浸取有机物的浸取用水从甘蔗、甜菜中提取蔗糖用水从甘蔗、甜菜中提取蔗糖(1)溶溶剂剂的的选择选择(2)增溶作用增溶作用(3)固体原料的固体原料的预处预处置置(4)废废料料处处置置4.3 浸取过程的动力学浸取过程的动力学普通的固普通的固液反响可以液反响可以为由下述五个步由下述五个步骤组成：成：反响物分散到固体外表；反响物分散到固体外表；反响物被固体外表吸附；反响物被固体外表吸附；在外表上在外表上进进展反响；展反响；生成物从外表上解吸；生成物从外表上解吸；生成物生成物经过经过分散分开外表。分散分开外表。4
18、.3.1 动动力学方程式力学方程式(1)经过边经过边境境层层的分散的分散由由费克定律第一定律得：克定律第一定律得：4.3.1 动力学方程式动力学方程式(1)经过边境层的分散经过边境层的分散4.3.1 动力学方程式动力学方程式(1)经过边境层的分散经过边境层的分散(1)经过固膜的分散经过固膜的分散下面下面讨论: 一种特殊的情况，即生成一种特殊的情况，即生成产物的体物的体积恰好等于反响的那部分恰好等于反响的那部分物物质的体的体积。假假设颗粒粒为球状球状(2)经过固膜的分散经过固膜的分散假设颗粒为球状假设颗粒为球状 用用Fe2(SO4)3浸出浸出细磨黄铜矿细磨黄铜矿(CuFeS2)的过程的过程.(3
19、)混合动力学过程混合动力学过程、没有固体、没有固体产产物生成物生成、有固体、有固体产产物生成物生成过程包括以下步程包括以下步骤：反响反响剂经过液体液体边境境层的分散；的分散；经过固体反响固体反响产物的分散；物的分散；界面化学反响；界面化学反响；产物分开界面分散。物分开界面分散。在湿法冶金在湿法冶金过程中，后一步程中，后一步骤常不重要，所以常不重要，所以常只需思索前三个步常只需思索前三个步骤4.3.2 影响浸出速率的各种要素影响浸出速率的各种要素 (1)颗颗粒大小粒大小 浸取浸取过过程是一个固、液相之程是一个固、液相之间间的多相反响的多相反响过过程，程，反响速率随着接触外表的增大而上升，反响速率
20、随着接触外表的增大而上升，显显然，减少然，减少颗颗粒度粒度对对提高反响速率是有利的。然而，也并非提高反响速率是有利的。然而，也并非颗颗粒愈粒愈细细愈好，假愈好，假设颗设颗粒粒过细过细，会添加液体的黏，会添加液体的黏度，从而度，从而对对浸出速率浸出速率产产生不利的影响。生不利的影响。(2)试剂试剂的的浓浓度度 体系的反响速率与瞬体系的反响速率与瞬间间各反响物各反响物浓浓度的乘度的乘积积成成正比，因此，正比，因此，试剂浓试剂浓度的上升度的上升显显然有利于反响速率然有利于反响速率的提高，浸取的提高，浸取剂剂的的浓浓度也不宜度也不宜过过高，否那么不但在高，否那么不但在经济经济上不利，也会使得上不利，也
21、会使得进进入溶液的入溶液的杂质过杂质过多。多。(3)浸取的温度浸取的温度 温度丁上升，反响速率温度丁上升，反响速率常数增大，反响速率增大。常数增大，反响速率增大。(4)搅搅拌速率拌速率K为为常数；常数；W为搅为搅拌速率；拌速率；n为为指数，普通指数，普通为为0.6不同的分不同的分别过程都有不同的最正确程都有不同的最正确搅拌速率拌速率4.4 溶解和分解溶解和分解4.4.1 溶解法溶解法(1)盐盐酸酸(2)硝酸硝酸(3)硫酸硫酸(4)高高氯氯酸酸(5)氢氢氟酸氟酸(6)氢氢氧化氧化钠钠442 熔融法熔融法 熔融法是利用酸性或碱性熔熔融法是利用酸性或碱性熔剂剂，在高温下与，在高温下与试试样发样发生复
22、分解反响，从而生成易于溶解的反响生复分解反响，从而生成易于溶解的反响产产物物的的过过程。程。特点：特点： 由于熔融由于熔融时反响物反响物浓度和温度度和温度(3001000)都都很高，因此分解才干很很高，因此分解才干很强缺陷：缺陷： 熔融熔融时常需求大量的熔常需求大量的熔剂(普通熔普通熔剂质量量约为试样质量的量的10倍倍)，因此能，因此能够引入引入较多的多的杂质 由于运用了大量的熔由于运用了大量的熔剂剂，在以后所得的，在以后所得的试试液中液中盐类浓盐类浓度度较较高，能高，能够够会会对对分析分析测测定定带带来困来困难难。 熔融熔融时时需求加需求加热热到高温，会使某些到高温，会使某些组组分的分的挥挥
23、发损发损失添加；失添加； 熔融熔融时时所用的容器所用的容器经经常会遭到熔常会遭到熔剂剂不同程度不同程度的侵的侵蚀蚀，从而使，从而使试试液中液中杂质杂质含量添加。含量添加。 4.4.3 烧结法烧结法 烧结烧结法又称半熔融法，是法又称半熔融法，是让试样让试样与固体与固体试剂试剂在低于熔点的温度下在低于熔点的温度下进进展反响。展反响。 (1)Na2CO3ZnO烧结烧结法法 试样试样和固体和固体剂剂混合后加混合后加热热到到800，此，此时时Na2CO3起熔起熔剂剂的作用；的作用；ZnO起疏松和通气的作起疏松和通气的作用，使空气中的氧将硫化物氧化用，使空气中的氧将硫化物氧化为为硫酸硫酸盐盐。用水。用水浸
24、取反响浸取反响产产物物时时，SO42-构成构成钠盐进钠盐进入溶液中，入溶液中，SiO32-大部分析出大部分析出ZnSiO3沉淀。沉淀。 假假设试样设试样中含有游离硫，加中含有游离硫，加热时热时易易挥发损挥发损失，失，应应在混合熔在混合熔剂剂中参与少中参与少许许KMnO4粉末，开粉末，开场时场时渐渐渐渐升温，使游离硫氧化升温，使游离硫氧化为为SO42-。 (2)CaCO3NH4C1烧结烧结法法 用于用于测测定硅酸定硅酸盐盐中中K+、Na+4.4.4 有机有机试样试样的分解的分解(1)干法灰化法干法灰化法 主要是依托加主要是依托加热热使使试样试样灰化分解，灰化分解，将所得灰分溶解后分析将所得灰分溶解后分析测测定之。定之。(2)湿法灰化法湿法灰化法4.4.5 有机有机试样试样的溶解的溶解作业：
