现代分离方法与技术第1章绪论课件

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1、现代分离技术现代分离技术Modern technology for separation现代分离方法与技术第1章绪论内容简介内容简介第一章第一章 绪绪 论论第二章第二章 分离过程的热力学分离过程的热力学第三章第三章 分离过程的动力学分离过程的动力学第四章第四章 分子间相互作用与溶剂特性分子间相互作用与溶剂特性第五章第五章 萃取分离法萃取分离法第六章第六章 色谱分离原理色谱分离原理现代分离方法与技术第1章绪论内容简介内容简介第七章第七章 制备色谱技术制备色谱技术第八章第八章 膜分离膜分离第九章第九章 电化学分离法电化学分离法第十章第十章 其他分离技术其他分离技术第十一章第十一章 分析鉴定方法与分

2、离分分析鉴定方法与分离分析方法的选择析方法的选择现代分离方法与技术第1章绪论参考文献参考文献1 丁玉明，现代分离方法与技术，化学工业出丁玉明，现代分离方法与技术，化学工业出版社，版社，2013.62 石影、訾言勤，定量化学分离方法，中国矿石影、訾言勤，定量化学分离方法，中国矿业大学出版社，业大学出版社，2001.123 耿信笃，现代分离科学理论导引，西北大学耿信笃，现代分离科学理论导引，西北大学出版社，出版社，1990.64 陈欢林，新型分离技术，化学工业出版社，陈欢林，新型分离技术，化学工业出版社，2005.75 高庆宇，尹文萱，周同龄，耿汝波等，物质高庆宇，尹文萱，周同龄，耿汝波等，物质分

3、离与鉴定的方法与实验，中国矿业大学出分离与鉴定的方法与实验，中国矿业大学出版社，版社，2004.36 刘镓祺、姜忠义、王春艳，分离过程与技术，刘镓祺、姜忠义、王春艳，分离过程与技术，天津大学出版社，天津大学出版社，2001.12现代分离方法与技术第1章绪论Journal Nature. J. Memb. Sci. Ind. Eng. Chem. Res. Chemical Engineering Science. Separation Science and Technology. Sep. Puri. Methods Biotechnol. Bioeng. CHEMTECH现代分离方法与技术

4、第1章绪论杂杂 志志化学工程；化学工程；化工学报；化工学报；膜科学与技术；膜科学与技术；高分子材料科学与工程；高分子材料科学与工程； -现代分离方法与技术第1章绪论第一章第一章 绪绪 论论1.1 分离科学及其研究内容分离科学及其研究内容1.2 分离科学的重要性分离科学的重要性1.3 分离过程的本质分离过程的本质1.4 分离方法的分类分离方法的分类1.5 分离富集在分析化学中的应用分离富集在分析化学中的应用1.6 分离富集方法分离富集方法1.7 分离方法的评价分离方法的评价1.8 直接分离和间接分离直接分离和间接分离1.9 分离富集技术的发展趋势分离富集技术的发展趋势现代分离方法与技术第1章绪论

5、1.1 分离科学及其研究内容分离科学及其研究内容o分离科学是研究分离、富集和纯化物质的一门学分离科学是研究分离、富集和纯化物质的一门学科。从本质上讲，它是研究被分离组分在空间移科。从本质上讲，它是研究被分离组分在空间移动和再分布的宏观和微观变化规律的一门学科。动和再分布的宏观和微观变化规律的一门学科。o分离过程中伴随着分离与混合分离过程中伴随着分离与混合(或定向移动与扩或定向移动与扩散散)、浓集与稀释及某些情况下分子构象的变化、浓集与稀释及某些情况下分子构象的变化与其自然形态以及可逆或不可逆的过程。与其自然形态以及可逆或不可逆的过程。o近年来，由于精细化工、生物技术和材料科学等近年来，由于精细

6、化工、生物技术和材料科学等新兴学科的发展，加之计算机和现代分离手段的新兴学科的发展，加之计算机和现代分离手段的广泛应用，促使分离科学的基础理论日益完善，广泛应用，促使分离科学的基础理论日益完善，技术水平不断提高，使其逐渐发展成为一门相对技术水平不断提高，使其逐渐发展成为一门相对独立的学科。独立的学科。现代分离方法与技术第1章绪论分离分离o分离（分离（separation）是利用混合物中各组分在）是利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或在不或方法，使各组分分配至不同的空间区域或在不同的时间依次

7、分配至同一空间区域的过程。实际同的时间依次分配至同一空间区域的过程。实际上，分离是一个相对的概念，人们不可能将一种上，分离是一个相对的概念，人们不可能将一种物质从混合物中物质从混合物中100%地分离出来。地分离出来。o分离是认识物质世界的必经之路；是各种分析技分离是认识物质世界的必经之路；是各种分析技术的前提。术的前提。现代分离方法与技术第1章绪论o分离的形式主要有两种：一种是组分离；另一种是分离的形式主要有两种：一种是组分离；另一种是单一物质的分离。单一物质的分离。o组分离有时也称为族分离，它是将性质相近的一类组分离有时也称为族分离，它是将性质相近的一类组分从复杂的混合物体系中分离出来。例如

8、，石油组分从复杂的混合物体系中分离出来。例如，石油炼制过程中将轻油和重油等一类物质进行分离就属炼制过程中将轻油和重油等一类物质进行分离就属于族分离。于族分离。o单一物质的分离是将某种物质以纯物质的形式从混单一物质的分离是将某种物质以纯物质的形式从混合物中分离出来，比如从乳酸发酵液中获得纯度较合物中分离出来，比如从乳酸发酵液中获得纯度较高的乳酸高的乳酸lactic acid，以及生物制药中从混合物，以及生物制药中从混合物中获得特定的目标物等都属于这一类。中获得特定的目标物等都属于这一类。 现代分离方法与技术第1章绪论富集（富集（enrichment）o富集是指在分离过程中使目标化合物在某空富集是

9、指在分离过程中使目标化合物在某空间区域的浓度增加。间区域的浓度增加。o富集是分离的目的之一。富集需要借助分离富集是分离的目的之一。富集需要借助分离的手段，富集与分离往往是同时实现。的手段，富集与分离往往是同时实现。 o富集涉及目标溶质与其他溶质的分离。富集涉及目标溶质与其他溶质的分离。现代分离方法与技术第1章绪论浓缩浓缩(concentration)o浓缩指将溶液中的一部分溶剂蒸发掉，使溶浓缩指将溶液中的一部分溶剂蒸发掉，使溶液中存在的所有溶质的浓度都同等程度的提液中存在的所有溶质的浓度都同等程度的提高的过程。高的过程。o浓缩过程也是一个分离过程，是溶剂与溶质浓缩过程也是一个分离过程，是溶剂与

10、溶质的相互分离，不同溶质并不相互分离，它们的相互分离，不同溶质并不相互分离，它们在溶液中的相对含量在溶液中的相对含量(摩尔分数摩尔分数)不变。不变。o富集涉及目标溶质与其他溶质的分离。富集富集涉及目标溶质与其他溶质的分离。富集往往伴随着浓缩，因为以富集为目的的浓缩往往伴随着浓缩，因为以富集为目的的浓缩往往使溶液体积减少。往往使溶液体积减少。现代分离方法与技术第1章绪论纯化（纯化（purification）o纯化是通过分离操作使目标产物纯度提高的纯化是通过分离操作使目标产物纯度提高的过程，是进一步从目标产物中除去杂质的过过程，是进一步从目标产物中除去杂质的过程。程。 o纯化的操作过程可以是同一分

11、离方法反复使纯化的操作过程可以是同一分离方法反复使用，也可以是多种分离方法反复使用。用，也可以是多种分离方法反复使用。现代分离方法与技术第1章绪论纯度（纯度（purity）o是用来表示纯化产物主组分含量高低或所含是用来表示纯化产物主组分含量高低或所含杂质多少的一个概念。杂质多少的一个概念。o纯是相对的，不是绝对的。纯度越高，则纯纯是相对的，不是绝对的。纯度越高，则纯化操作的成本越高。物质的用途不同，对纯化操作的成本越高。物质的用途不同，对纯度的要求也不同。度的要求也不同。现代分离方法与技术第1章绪论富集、浓缩和纯化的区分富集、浓缩和纯化的区分o根据目标组分在原始溶液中的相对含量根据目标组分在原

12、始溶液中的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分：（摩尔分数）的不同进行区分：方法方法被分离组分的摩尔分数被分离组分的摩尔分数富集富集 0.9现代分离方法与技术第1章绪论常用的分离方法常用的分离方法 o常用到得分离方法：盐析、萃取分离法（包常用到得分离方法：盐析、萃取分离法（包括溶剂萃取、胶团萃取、双水相萃取、超临括溶剂萃取、胶团萃取、双水相萃取、超临界流体萃取、固相萃取、固相微萃取、溶剂界流体萃取、固相萃取、固相微萃取、溶剂微萃取等）、膜分离方法（包括渗析、微滤、微萃取等）、膜分离方法（包括渗析、微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、膜萃取、膜超滤、纳滤、反渗透、电渗析、膜萃取、膜吸收、渗透汽化、膜

13、蒸馏等）、层析方法吸收、渗透汽化、膜蒸馏等）、层析方法（离子交换层析、尺寸排阻层析、疏水层析、（离子交换层析、尺寸排阻层析、疏水层析、固定化金属螯合亲和层析固定化金属螯合亲和层析IMAC、亲和层析、亲和层析等）、沉淀分离法、浮选分离法等。等）、沉淀分离法、浮选分离法等。现代分离方法与技术第1章绪论分离的目的分离的目的 （1）分析前样品处理：检测灵敏度、仪器的）分析前样品处理：检测灵敏度、仪器的需要需要 （2）结构鉴定：红外、核磁、质谱）结构鉴定：红外、核磁、质谱 （3）获取有用物质：天然产物提取分离）获取有用物质：天然产物提取分离 （4）除去有害物质：如除去废水中的重金属）除去有害物质：如除去

14、废水中的重金属（选择性吸附或沉淀分离法）（选择性吸附或沉淀分离法） 现代分离方法与技术第1章绪论分离技术特点分离技术特点 （1）分离对象种类繁多：合成、天然）分离对象种类繁多：合成、天然 （2）分离的目的各不相同：一般工业上为了）分离的目的各不相同：一般工业上为了获得有用物质；实验室是为了后续分析。获得有用物质；实验室是为了后续分析。 （3）分离规模差异很大：结构鉴定微克级、）分离规模差异很大：结构鉴定微克级、工业生产上吨计的大规模分离纯化。工业生产上吨计的大规模分离纯化。 （4）分离技术形形色色：色谱技术为核心）分离技术形形色色：色谱技术为核心 （5）应用领域极为广泛：化工、医药、食品、）应

15、用领域极为广泛：化工、医药、食品、环境等，是推动其他学科发展的动力环境等，是推动其他学科发展的动力 现代分离方法与技术第1章绪论分离科学的主要内容分离科学的主要内容 （1）研究分离过程的共同规律，主要包括用）研究分离过程的共同规律，主要包括用热力学原理讨论分离体系的功、能量和热的热力学原理讨论分离体系的功、能量和热的转换关系，以及物质输运的方向和限度；用转换关系，以及物质输运的方向和限度；用动力学原理研究各种分离过程的速度与效率；动力学原理研究各种分离过程的速度与效率；研究分离体系的化学平衡、相平衡和分配平研究分离体系的化学平衡、相平衡和分配平衡。（物理化学、化工原理）衡。（物理化学、化工原理

16、） （2）研究基于不同分离原理的分离方法、分）研究基于不同分离原理的分离方法、分离设备及其应用离设备及其应用 现代分离方法与技术第1章绪论分离的基本原则和要求分离的基本原则和要求 （1）分离因子尽可能的高；（回收率高）分离因子尽可能的高；（回收率高） （2）消耗的分离材料、设备和能源费用尽可）消耗的分离材料、设备和能源费用尽可能少；能少； （3）分离操作简单、速度快；）分离操作简单、速度快； （4）分离纯度尽可能的高。）分离纯度尽可能的高。 现代分离方法与技术第1章绪论1.2 分离科学的重要性分离科学的重要性 （1）认识物质世界的必经之路：获得纯物质、）认识物质世界的必经之路：获得纯物质、鉴定

17、结构、了解物理、化学性质鉴定结构、了解物理、化学性质 （2）各种分析技术的前提：去除干扰、提高）各种分析技术的前提：去除干扰、提高检测限（浓缩、富集）检测限（浓缩、富集） （3）其他学科发展的基础：天然产物提取与）其他学科发展的基础：天然产物提取与分离、环境科学、有机化学、食品科学等分离、环境科学、有机化学、食品科学等 （4）获取有用物质的手段：纯净水、精盐、）获取有用物质的手段：纯净水、精盐、天然色素天然色素 现代分离方法与技术第1章绪论1.3 分离过程的本质分离过程的本质o实例一：把食糖放入盛水的杯中，糖溶解后形成均一的实例一：把食糖放入盛水的杯中，糖溶解后形成均一的糖水溶液，这是一个混合

18、过程。当要从溶液中把糖取出糖水溶液，这是一个混合过程。当要从溶液中把糖取出时，需要对体系做功，如加热蒸发溶剂（水），这是一时，需要对体系做功，如加热蒸发溶剂（水），这是一个分离过程。个分离过程。 糖和水的混合是一个自发进行的过程，而从溶液中取出糖和水的混合是一个自发进行的过程，而从溶液中取出糖的过程则不能自发进行。因为：糖的过程则不能自发进行。因为： 糖和水的混合熵是增加的过程；从溶液中取出糖的过程糖和水的混合熵是增加的过程；从溶液中取出糖的过程是减小的过程。是减小的过程。o由热力学第二定律可知由热力学第二定律可知, 混合过程是一个熵增加的过程混合过程是一个熵增加的过程, 它是一个自发过程它是

19、一个自发过程, 而它的逆过程而它的逆过程 分离过程分离过程, 则不则不能自发地进行能自发地进行, 需要某种专门的过程和设备需要某种专门的过程和设备, 否则不可否则不可能实现。能实现。现代分离方法与技术第1章绪论o实例二：己烷和水的混合实验。实例二：己烷和水的混合实验。 将己烷和水放在一个烧杯里，它们不能自发混合将己烷和水放在一个烧杯里，它们不能自发混合形成均匀溶液；当剧烈搅拌（做功）时，则相互形成均匀溶液；当剧烈搅拌（做功）时，则相互分散，短时间内形成均匀溶液，一旦放置（停止分散，短时间内形成均匀溶液，一旦放置（停止搅拌）则形成互不相溶的两相。在这个实例中，搅拌）则形成互不相溶的两相。在这个实

20、例中，我们看到混合过程不能自发进行，而（做功使之我们看到混合过程不能自发进行，而（做功使之混合后的）分离过程可以自发完成。混合后的）分离过程可以自发完成。o这个实例同样也伴随熵效应是指混合，为什么不这个实例同样也伴随熵效应是指混合，为什么不能自发混合？能自发混合？ 解释：除熵效应外，还存在己烷分子和水分子疏解释：除熵效应外，还存在己烷分子和水分子疏水相互作用的势能、己烷和水的密度差（重力势水相互作用的势能、己烷和水的密度差（重力势能）、以及水分子之间的亲水相互作用的势能，能）、以及水分子之间的亲水相互作用的势能，这些势能是对抗混合的。它们的势能要比混合的这些势能是对抗混合的。它们的势能要比混合

21、的熵效应大得多。所以，混合过程不能自发进行。熵效应大得多。所以，混合过程不能自发进行。现代分离方法与技术第1章绪论Fe3+ 6 mol/L的的HClTiTi4+4+6 mol/L的的HCl抽掉隔板抽掉隔板Fe3+、 Ti4+6 mol/L的的HCl混合均匀混合均匀FeFe3+3+、TiTi4+4+6 mol/L的的HCl 乙醚乙醚抽掉隔板抽掉隔板Ti4+ 6 mol/L的的HCl乙醚，乙醚，FeFe3+3+TiTi3+3+的亲水势能大于浓的亲水势能大于浓度差产生的化学势（熵度差产生的化学势（熵效应）效应）FeFe离子的亲溶剂势离子的亲溶剂势能大于浓度差产生能大于浓度差产生的化学势的化学势均相体

22、系中均相体系中Fe3+和和Ti4+的混合实验的混合实验非均相体系中非均相体系中Fe3+和和Ti4+的混合实验的混合实验实例三：实例三：Fe3+和和Ti4+的混合实验的混合实验现代分离方法与技术第1章绪论均相体系中均相体系中Fe3+和和Ti4+的混合实验的混合实验o用隔板将容器分为左右两部分后，均相体系中用隔板将容器分为左右两部分后，均相体系中Fe3+和和Ti4+的混合是浓度差的贡献。浓度差的贡献属于熵的贡献，的混合是浓度差的贡献。浓度差的贡献属于熵的贡献，熵增加的趋势驱使熵增加的趋势驱使Fe3+和和Ti4+在整个体系中有有序向无在整个体系中有有序向无序变化，最后在整个空间内浓度达到一致。序变化

23、，最后在整个空间内浓度达到一致。抽掉隔板后抽掉隔板后Fe3+和和Ti4+将自发混合均匀，这是因为：将自发混合均匀，这是因为： 体系中除浓度（活度）差外不存在其他势场。体系中除浓度（活度）差外不存在其他势场。 浓度差对化学势的贡献属熵的贡献，熵增势能驱使浓度差对化学势的贡献属熵的贡献，熵增势能驱使Fe3+和和Ti4+在整个体系范围内从有序向无序变化。在整个体系范围内从有序向无序变化。现代分离方法与技术第1章绪论非均相体系中非均相体系中Fe3+和和Ti4+的混合实验的混合实验o乙醚与水不互溶而形成两相平衡后，乙醚与水不互溶而形成两相平衡后， Ti4+留在下留在下面的水相，而面的水相，而Fe3+进入

24、上面的乙醚相中。在非均进入上面的乙醚相中。在非均相体系中，除了浓度差外，还有其它势能的作用。相体系中，除了浓度差外，还有其它势能的作用。结果结果：乙醚和水为互不相溶的两相。乙醚和水为互不相溶的两相。 Fe3+与乙醚生成离子缔合物：与乙醚生成离子缔合物： C2H5O C2H5 H+ (C2H5)2OH+ Fe3+ + 4 Cl FeCl4 (C2H5)2OH+ + FeCl4 (C2H5)2OH+FeCl4 对于对于Ti4+而言，主要而言，主要亲水作用亲水作用现代分离方法与技术第1章绪论1.3 1.3 分离过程的本质分离过程的本质Ti4+留在水相的原因：留在水相的原因：oTi4+的亲水作用势能驱

25、使的亲水作用势能驱使Ti4+留在水相；留在水相；oTi4+的浓度差产生的化学势驱使的浓度差产生的化学势驱使Ti4+均匀分布在整个空间；均匀分布在整个空间；oTi4+的亲水作用势能远大于浓度差化学势。的亲水作用势能远大于浓度差化学势。Fe3+进入乙醚相的原因：进入乙醚相的原因：o Fe3+的浓度差产生的化学势驱使的浓度差产生的化学势驱使Fe3+均匀分布在整个空间；均匀分布在整个空间；o (C2H5)2OH+FeCl4 的亲溶剂（疏水）势能驱使的亲溶剂（疏水）势能驱使Fe3+进入乙醚相；进入乙醚相；o 亲溶剂势能远大于浓度差化学势。亲溶剂势能远大于浓度差化学势。现代分离方法与技术第1章绪论1.3

26、分离过程的本质分离过程的本质o宏观上看到的分离过程有时是自发的过程，混合宏观上看到的分离过程有时是自发的过程，混合有时也不能自发进行。如何判断一个混合或分离有时也不能自发进行。如何判断一个混合或分离过程能否自发进行，要看整个过程（吉布斯）自过程能否自发进行，要看整个过程（吉布斯）自由能的变化。总自由能决定体系是趋向混合，还由能的变化。总自由能决定体系是趋向混合，还是趋向分离。是趋向分离。如果体系的如果体系的总自由能降低，则混合总自由能降低，则混合或分离可自发进行。或分离可自发进行。现代分离方法与技术第1章绪论1.3 分离过程的本质分离过程的本质o分离有时是自发过程、混合有时也不能自发进分离有时

27、是自发过程、混合有时也不能自发进行。行。o总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合。总自由能决定体系是趋向分离、还是趋向混合。 G G总总势能项熵项势能项熵项 iRT lnaio均相体系中只存在浓度差均相体系中只存在浓度差 自发混合自发混合o非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作非均相体系中除浓度差外，还存在各种相互作用（势能）用（势能） 各组分各组分趋向于分配在低势能相趋向于分配在低势能相现代分离方法与技术第1章绪论分离过程中分子间相互作用分离过程中分子间相互作用静电相互作用（离子键或带电荷的分子）静电相互作用（离子键或带电荷的分子） 范德华力（永久偶极作用、诱导偶极作用、色范德华力（永久

28、偶极作用、诱导偶极作用、色散力）散力） 氢键氢键 电荷转移相互作用（形成配合物）电荷转移相互作用（形成配合物） 疏水相互作用疏水相互作用现代分离方法与技术第1章绪论1.4 分离方法的分类分离方法的分类o按被分离物质的性质分类按被分离物质的性质分类o按分离过程的本质分类按分离过程的本质分类现代分离方法与技术第1章绪论通常用于分离的物质性质通常用于分离的物质性质 物理性质物理性质 力学性质、电磁力学性质、电磁性质、输送性质、性质、输送性质、热力学性质热力学性质 密度、摩擦、表面张力、熔点、密度、摩擦、表面张力、熔点、沸点、临界点、溶解度、蒸汽压、沸点、临界点、溶解度、蒸汽压、分配系数、吸附、电导率

29、、扩散分配系数、吸附、电导率、扩散系数系数 化学性质化学性质 热力学性质、反热力学性质、反应速率应速率 化学平衡常数、化学吸附平衡常化学平衡常数、化学吸附平衡常数、解离常数、反应速率常数、数、解离常数、反应速率常数、电离电势电离电势 生物学性质生物学性质 生物亲和力、生物吸附平衡、生生物亲和力、生物吸附平衡、生物学反应速率常数物学反应速率常数 现代分离方法与技术第1章绪论按被分离物质的性质分类按被分离物质的性质分类 （1）物理分离法：利用物理性质，采用适当）物理分离法：利用物理性质，采用适当的物理手段进行分离，如离心、蒸馏；的物理手段进行分离，如离心、蒸馏； （2）化学分离法：按被分离组分化学

30、性质差）化学分离法：按被分离组分化学性质差异，通过适当的化学过程使其分离。如沉淀异，通过适当的化学过程使其分离。如沉淀分离、溶剂萃取、色谱分离、选择性溶解；分离、溶剂萃取、色谱分离、选择性溶解； （3）物理化学分离法：按被分离组分的物理）物理化学分离法：按被分离组分的物理化学性质差异进行分离。如电泳、区带熔融、化学性质差异进行分离。如电泳、区带熔融、膜分离。膜分离。 现代分离方法与技术第1章绪论按分离过程的本质分类按分离过程的本质分类（1）平衡分离过程）平衡分离过程 利用外加能量或分离剂使混合物体系形成两相界面，利用外加能量或分离剂使混合物体系形成两相界面，通过两相界面的平衡关系使均相混合物得

31、以分离。如液通过两相界面的平衡关系使均相混合物得以分离。如液-液萃取（达到平衡时的分配系数不同）；结晶（固液萃取（达到平衡时的分配系数不同）；结晶（固-液液平衡）；蒸馏（液平衡）；蒸馏（液-气平衡）气平衡） （2）速度差分离过程）速度差分离过程 利用外加能量，强化特殊梯度场（重力梯度、压力梯度、利用外加能量，强化特殊梯度场（重力梯度、压力梯度、温度梯度、浓度梯度、电位梯度等）。如高速或超速离温度梯度、浓度梯度、电位梯度等）。如高速或超速离心强化离心力场，使用过滤材料强化不同物质移动的速心强化离心力场，使用过滤材料强化不同物质移动的速度差。电泳强化离子移动速度差等。一般用于非均相混度差。电泳强化

32、离子移动速度差等。一般用于非均相混合物的分离。合物的分离。 （3）反应分离过程）反应分离过程 利用外加能量或化学试剂，使发生化学反应或化学反利用外加能量或化学试剂，使发生化学反应或化学反应被促进，达到分离目的方法。应被促进，达到分离目的方法。 例如例如:烟道气脱硫工艺中，将烟道气脱硫工艺中，将SO3与石灰水作用生成石与石灰水作用生成石膏分离；污水中有机物被微生物分解为膏分离；污水中有机物被微生物分解为CO2和水而分离。和水而分离。 现代分离方法与技术第1章绪论常见的平衡分离方法常见的平衡分离方法第二相第二相第一相第一相气相气相液相液相固相固相超临界流体超临界流体气相气相液相液相固相固相超临界流

33、体超临界流体吸收、蒸馏吸收、蒸馏吸附、逆升华吸附、逆升华汽提、蒸发、蒸汽提、蒸发、蒸馏馏液液-液萃取液萃取结晶、吸附结晶、吸附超临界流体萃取超临界流体萃取升华、脱附升华、脱附区带熔融、固相区带熔融、固相萃取萃取超临界流体萃取超临界流体萃取超临界流体吸收超临界流体吸收超临界流体吸收超临界流体吸收现代分离方法与技术第1章绪论速度差分离方法速度差分离方法 能量种类能量种类场场热能热能化学能化学能(浓度差浓度差)机械能机械能电能电能压力梯度压力梯度重力重力离心力离心力均匀空均匀空间间真空真空分子蒸馏分子蒸馏分离扩散分离扩散沉降沉降超速离心、旋风分离超速离心、旋风分离质谱、电集尘质谱、电集尘气相气相热扩

34、散热扩散沉降沉降旋液分离、离心旋液分离、离心电泳电泳液相液相浮选浮选超速离心超速离心磁力分离磁力分离非均匀非均匀空间空间多孔滤多孔滤材材气相气相气体扩散、气体扩散、过滤集尘过滤集尘液相液相过滤过滤压力过滤压力过滤离心过滤离心过滤多孔膜多孔膜凝胶相凝胶相渗透汽化渗透汽化透析透析气体渗透气体渗透电泳电泳固相固相反渗透反渗透电渗析电渗析现代分离方法与技术第1章绪论常见的反应分离方法常见的反应分离方法反应体反应体反应体类型反应体类型反应类型反应类型分离方法分离方法有反应体有反应体再生型再生型可逆反应或平衡交换反应可逆反应或平衡交换反应离子交换、螯合交换、反应萃取、反应吸离子交换、螯合交换、反应萃取、反

35、应吸收收一次性一次性不可逆反应不可逆反应反应吸收、反应结晶、中和沉淀、氧化、反应吸收、反应结晶、中和沉淀、氧化、还原还原(化学平衡化学平衡)生物体生物体生物反应生物反应活性污泥活性污泥无反应体无反应体电化学反应电化学反应湿式精炼湿式精炼现代分离方法与技术第1章绪论1.5 分离富集在分析化学中的应用分离富集在分析化学中的应用1. 需用分离技术进行前处理的几种情况需用分离技术进行前处理的几种情况2. 分离富集的目的分离富集的目的现代分离方法与技术第1章绪论1.需用分离技术进行前处理的几种情况需用分离技术进行前处理的几种情况（1）基体组成非常复杂，并且干扰组分量相对）基体组成非常复杂，并且干扰组分量

36、相对比较大的条件下比较大的条件下分离。分离。 （2）试样中待测组分的含量较低，而现有测定）试样中待测组分的含量较低，而现有测定方法的灵敏度又不够高方法的灵敏度又不够高富集或分离富集。富集或分离富集。 现代分离方法与技术第1章绪论2. 分离富集的目的分离富集的目的 定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。这时必干扰严重时甚至使分析工作无法进行。这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除

37、去，然后才能进行定量测定。把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。 现代分离方法与技术第1章绪论2. 分离富集的目的分离富集的目的 如果要进行试样的全分析，往往需要把如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。或测定。 而对于试样中的某些痕量组分，进行分而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。因此物质的化学分集，于是就便于测定。因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。离和测定具有同样重要意义。 现代分离方法与技术第1章绪论1.6 分离富

38、集方法分离富集方法1 依据分离方法的性质分类依据分离方法的性质分类物理分离法和化学分物理分离法和化学分离法离法2 物理分离法的定义及分类物理分离法的定义及分类 依据被分离对象所具有的某些物理性质的差异所依据被分离对象所具有的某些物理性质的差异所建立的分离方法。如离心分离法、电磁分离法、建立的分离方法。如离心分离法、电磁分离法、质谱分离法、气体扩散法、热扩散法等。质谱分离法、气体扩散法、热扩散法等。现代分离方法与技术第1章绪论1.6 分离富集方法分离富集方法3 化学分离法的定义及分类化学分离法的定义及分类 依据被分离对象所具有的某些化学或物理化学性依据被分离对象所具有的某些化学或物理化学性质的差

39、异所建立的分离方法。如共沉淀法、溶质的差异所建立的分离方法。如共沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、色谱分离法、蒸馏挥剂萃取法、离子交换法、色谱分离法、蒸馏挥发法、气泡浮选法、电化学分离法等。发法、气泡浮选法、电化学分离法等。现代分离方法与技术第1章绪论1.7 分离方法的评价分离方法的评价1 回收率的定义及公式回收率的定义及公式2 分离因子的定义及公式分离因子的定义及公式3 富集倍数的定义及公式富集倍数的定义及公式现代分离方法与技术第1章绪论1 回收率的定义及公式回收率的定义及公式 被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分的回收程度，用回收率来表示。的回

40、收程度，用回收率来表示。 待测组分待测组分A的回收率，用的回收率，用RA表示，表示， QA-为富集前待测物的量；为富集前待测物的量； QA-富集后待测物的量。富集后待测物的量。常量组分（常量组分（1%）：）： R99%微量组分：微量组分： R95%痕量组分（痕量组分（0.01%）：）： R90%现代分离方法与技术第1章绪论2 分离因子的定义及公式分离因子的定义及公式分离因子：两组分的分离程度。用分离因子：两组分的分离程度。用SA，B表示。表示。A待测组分；待测组分；B干扰组分干扰组分如果待测组分如果待测组分A符合定量要求，即可认为符合定量要求，即可认为QA QA SA,B QB/QB = 1/

41、RB常量组分测定：常量组分测定：SA,B 103；分离因子越大，分离效果越好。分离因子越大，分离效果越好。现代分离方法与技术第1章绪论3 富集倍数的定义及公式富集倍数的定义及公式富集倍数：目标组分和基体组分的回收率之比，富集倍数：目标组分和基体组分的回收率之比，用用F表示，表示， RT为组分的回收率；为组分的回收率；RM为基体的回收率；为基体的回收率； QT为富集前待测物的量；为富集前待测物的量； QT为富集后待测物为富集后待测物的量；的量；QM为富集前基体的量；为富集前基体的量； QM为富集后基体的量。为富集后基体的量。现代分离方法与技术第1章绪论对对F的要求：的要求： a 待测组分的浓度与

42、基体的比值。比值小，待测组分的浓度与基体的比值。比值小，要求要求F大。大。 b 测定方法的灵敏度。灵敏度，要求测定方法的灵敏度。灵敏度，要求F大。大。现代分离方法与技术第1章绪论1.8 直接分离和间接分离直接分离和间接分离1 直接分离和间接分离的定义直接分离和间接分离的定义2 直接分离和间接分离的优缺点直接分离和间接分离的优缺点现代分离方法与技术第1章绪论直接分离和间接分离的定义直接分离和间接分离的定义 直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；来； 间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。

43、留在原水相中。现代分离方法与技术第1章绪论直接分离和间接分离的优缺点直接分离和间接分离的优缺点 直接分离的优点：除可保持一定的准确度外，直接分离的优点：除可保持一定的准确度外，可与测定方法相结合，简化了操作步骤；还可可与测定方法相结合，简化了操作步骤；还可与富集待测组分相结合，提高了分析方法的灵与富集待测组分相结合，提高了分析方法的灵敏度。敏度。 而间接分离法则难以简化操作步骤，不能富集而间接分离法则难以简化操作步骤，不能富集待测组分，且当干扰组分量较大时，将其从微待测组分，且当干扰组分量较大时，将其从微量待测组分中分离出来，易将后者带走，造成量待测组分中分离出来，易将后者带走，造成待测组分的

44、损失，而降低了分析方法的准确度。待测组分的损失，而降低了分析方法的准确度。现代分离方法与技术第1章绪论1.9 分离富集技术的发展趋势分离富集技术的发展趋势1 经典的分离富集技术在理论和实践上不断完善、发经典的分离富集技术在理论和实践上不断完善、发展展2 色谱色谱当今研究最活跃、发展最快的分离技术当今研究最活跃、发展最快的分离技术3 各种分离技术的相互渗透，发展新的分离方法各种分离技术的相互渗透，发展新的分离方法4 分离富集方法与测量方法的有机结合分离富集方法与测量方法的有机结合5 分离富集技术的机械化和自动化分离富集技术的机械化和自动化6 在线分离技术在线分离技术现代分离方法与技术第1章绪论思考题思考题1 分离富集的目的是什么？分离富集的目的是什么？2 什么是直接分离和间接分离？什么是直接分离和间接分离？3 分离和富集技术的发展趋势如何？分离和富集技术的发展趋势如何？4 阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？5 回收率、分离因子和富集倍数有什么区别和联系回收率、分离因子和富集倍数有什么区别和联系？现代分离方法与技术第1章绪论