分离科学与技术概述
分离科学与技术第5章 色层分离法
如 Sephadex G50 的溶胀率为 500 30%。
第二节 凝胶色谱分离法
三、凝胶特性参数 4) 凝胶粒径 形状 球形，粒径大小 分离度？粒径越小，分离效 率越高。 粒径大小的表示：筛目（微米），如软凝胶 50 ~ 150
m，硬凝胶 5 ~ 50 m。
第二节 凝胶色谱分离法
第二节 凝胶色谱分离法
二、凝胶的种类及性质 • 交联葡聚糖凝胶 • 琼脂糖凝胶 • 聚丙烯酰胺凝胶 • 聚苯乙烯凝胶
第二节 凝胶色谱分离法
二、凝胶的种类及性质 • 交联葡聚糖凝胶（Sephadex） 由葡萄糖残基构成的多糖物，经蔗糖微生物发酵制成。 基本骨架：葡聚糖 交联剂：环氧氯丙烷
分类：交联度大小，8 种型号（P107，表 5-2）
凝胶渗透极限 B 相对分子质量 < B 的分子全部进入
凝胶颗粒的微孔中。
第二节 凝胶色谱分离法
三、凝胶特性参数 2) 分级范围 能为凝胶阻滞，且互相之间可以得到分离的溶质的相 对分子质量范围。
第二节 凝胶色谱分离法
三、凝胶特性参数 3) 溶胀率 干胶溶胀后所吸收的水分的百分数称为溶胀率。
溶胀平衡后质量 干胶质量 溶胀率 100% 干胶质量
有关方法称为色谱法（chromatography）。
分离植物叶子：叶绿素a、叶绿素b、叶黄素等
第一节 概述
色谱创始人：茨维特 “一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用” 茨维特这一方法在其后 30 年内没有引重视。 1931 年，著名有机化学家库恩（Kuhn）用这一方法 把从卵黄素中得到的叶黄素又成功分成黄体素和玉米黄
能溶于水及亲脂溶剂，用于分离不溶于水的物质。
第二节 凝胶色谱分离法
二、凝胶的种类及性质 • 琼脂糖凝胶（Sepharose） 依靠糖链之间的次级键（氢键）来维持网状结构，网 孔疏密由琼脂糖浓度决定。 化学稳定性较葡聚糖低，无干胶，在溶胀态下保存。 无带电基团，对蛋白质非特异性吸附小，主要用于分 离核酸类、多糖类及蛋白质等。
高中生物实验质壁分离实验目的和步骤_概述说明
高中生物实验质壁分离实验目的和步骤概述说明1. 引言1.1 概述高中生物实验是培养学生科学素养和实践能力的一种重要方式。
其中，质壁分离实验是高中生物教育中常见的一项重要实验，它通过分离细胞质与核壁，探究细胞结构及功能，并培养学生的动手操作和观察技巧。
本文旨在介绍该实验的目的、步骤以及其意义和应用价值。
1.2 目的本实验的主要目的是通过对细胞质与核壁进行分离来展示细胞结构的特点，以及探究不同部分对细胞功能的影响。
通过对细胞质和核壁进行研究，我们可以深入了解细胞内部结构与功能之间的关系，并加深对细胞组成和功能运作的理解。
1.3 文章结构本文将按照以下内容逐步介绍高中生物实验——质壁分离实验:第二部分：实验质壁分离实验概述，包括实验介绍、实验原理和实验意义。
第三部分：步骤及要点，包括材料准备、实验步骤和细胞质与核壁分离技巧。
第四部分：结论与意义分析，对实验结果进行解读，讨论教育启示和应用价值，并展望未来的研究方向。
以上就是本文“1. 引言”部分的内容概述。
2. 实验质壁分离实验概述：2.1 实验介绍实验质壁分离实验是一种常用的生物学实验方法，用于将细胞质与细胞核壁分开并研究它们的各自特性和功能。
通过这个实验可以更好地理解细胞结构和功能，以及细胞内不同组成部分之间的相互作用。
2.2 实验原理实验质壁分离实验主要基于细胞成分在密度梯度离心过程中的差异进行。
在实验中，我们使用密度梯度离心技术，通常使用蔗糖或者其他适合制备梯度的化合物溶液。
首先，将待处理样品加入到密度溶液中，并进行均匀混合。
然后，样品被注入超速离心机中，在高速旋转时，在密度梯度下形成层析带。
由于不同组分的密度差异，它们会在特定位置沉积。
最后，根据沉淀位置来收集目标组分。
2.3 实验意义实验质壁分离实验具有重要的意义和应用价值。
首先，通过该实验可以获得纯净的细胞质和核壁样品，为后续进一步研究提供了基础。
其次，该实验可以帮助我们了解细胞质和核壁的组成、结构和功能差异，揭示细胞内各个组分之间的相互作用。
精馏分离的原理-概述说明以及解释
精馏分离的原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以根据以下方向来写：精馏分离是一种重要的物理分离方法，通过利用不同物质的沸点差异，将混合物中的组分分离出来。
精馏分离广泛应用于化工、石油、石化、制药等领域，是许多工业过程中至关重要的环节之一。
精馏分离的基本原理是根据物质沸点的不同，通过升温使混合物中的不同组分逐渐汽化，然后再通过冷凝使其凝结为液体，从而获得纯度较高的物质。
在精馏过程中，液体混合物首先进入塔体，经过加热后产生蒸汽，然后在塔体内通过填料层或板层进行传质和传热，最终在顶部冷凝为液体，从而实现分离纯化的目的。
精馏分离的应用领域非常广泛，例如在石油行业，精馏被用于原油的分离和提纯，以生产出不同沸点范围的馏分，如汽油、柴油、航空煤油等。
在化工领域，精馏可用于分离和纯化各种化工产品，如酒精、有机溶剂、氨水等。
此外，精馏还广泛应用于制药、食品工业、环保行业等各个领域。
总之，精馏分离作为一种高效可靠的物理分离方法，在众多领域中发挥着重要作用。
通过精心设计和选择适当的操作条件，可以实现对混合物的有效分离和纯化，为各行业的生产和发展提供了可靠的技术支持。
展望未来，随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，精馏分离技术也将得到更广泛的应用和进一步的发展。
1.2文章结构1.2 文章结构本文按照以下结构组织内容：引言：首先，我们将概述精馏分离的基本概念和原理，并介绍文章的结构和目的。
正文：接着，我们将详细讨论精馏分离的定义和原理，包括其基本原则、操作流程以及影响分离效果的因素等内容。
此外，我们还将探讨精馏分离在不同领域中的应用情况，介绍一些实际案例，以便读者更好地理解其实际应用和重要性。
结论：最后，我们将总结精馏分离的重要性和优势，并展望其未来发展的前景。
通过对精馏分离技术的深入了解和探讨，我们可以更好地认识到其在化工、石油、食品等行业中的广泛应用，并为相关领域的科研工作者和工程师提供一定的参考和指导。
分离科学-概述-第一章-沉淀-07
历史回顾
概论
自从人类利用物质开始就有分离过程。特别是人们对 物质的认识有了单质、化合物、混合物等概念之后，分 离技术对人类对物质世界的认识、利用，对推动社会生 产、经济、科学技术的进步都起着重大的作用。 我们生活的自然界是混合物的世界，我们通常利用的 许多物质都是混合物，但有时候我们需要将混合物分离 后才能利用。因此分离技术的出现是人类社会生活、生 产的需要。分离方法和技术成为一门独立的科学技术分 支则首先是原子能科学技术发展的要求。现在分离过程 已经融入到原子能、化工、矿冶、石化、制药、生化、 环保等许多部门，成为许多工业的中心问题、联系经济 效益的关键，也是许多科学研究课题的组成部分。
机械分离
1 过滤 2 沉降 3 离心分离 级 4 旋风分离 5 静电除尘 固体颗粒大小 密度差 密度差 密度差 细颗粒带电 过滤介质 浆状物回收 重力 按密度分级 离心力 按重度或分子量分 惯性力 电场 除尘 除尘
第一章 沉淀和共沉淀
§1。沉淀分离法 1。1 溶解度、影响溶解度的因素
（1）溶解度曲线和超溶解度曲线 物质的溶解度取决于物质在一定溶液条件下的条件 溶度积常数 K’sp。 沉淀过程只能发生在过饱和溶液内。但是在过饱 和溶液中并不一定立即发生沉淀。
相同）、化学性质都不同。 例如NH4Cl·MClO3 (M=Fe3+,Cr3+) 等
例如NaNO3·CaCO3 ,KClO4·PbSO4 ,BaSO4·KMnO4
§2。2 均匀体积分配共沉淀
‧发生共沉淀时若微量组分在溶液中的浓度分布是均
在中国科学院研究生院化学与化工学院讲授《纯化与分离科学》课程时使用的教学课件
课程基本内容
概述 结晶沉淀和共沉淀 挥发（蒸馏、升华、） 萃取（液液萃取、双水相萃取、超临界萃取，浸取） 色层分离（色谱、离子交换、电泳） 膜分离 泡沫浮选分离法 电化学分离 其他分离方法 溶剂和容器、样品预处理
化学分离与纯化技术
化学分离与纯化技术化学分离与纯化技术是一项重要的科学技术，它在化学工业中有着广泛的应用。
本文将从分离和纯化的概念开始，介绍一些常见的化学分离与纯化技术，并探讨它们的原理和应用。
一、分离的概念及方法分离是指将混合物中的各种组分与其他物质或组分分开的过程。
化学分离主要通过物理和化学性质的差异来实现。
下面介绍几种常见的化学分离方法：1. 蒸馏法：蒸馏法是通过物质在不同温度下的汽化和冷凝来实现分离的。
这种方法适用于分离挥发性组分和非挥发性组分的混合物。
2. 结晶法：结晶法是将溶液中的溶质通过调节温度或浓度使其达到饱和，然后冷却溶液使溶质结晶出来。
这种方法适用于分离溶质和溶剂的混合物。
3. 漏斗分离法：漏斗分离法是通过溶解度的差异来实现分离的。
将混合物溶解在适合某个组分的溶剂中，通过重力加速度的差异使得某个组分沉淀或浮起，从而实现分离。
4. 离心分离法：离心分离法是利用离心力来分离不同密度或不同尺寸的组分。
通常将混合物离心后，通过离心力使得组分分离出来。
二、纯化的概念及方法纯化是指将混合物中的某个特定组分从其他杂质中分离出来，以达到提高组分纯度的目的。
纯化方法通常是通过分离方法的基础上做进一步处理来实现。
下面介绍几种常见的纯化方法：1. 色谱法：色谱法是根据物质在固定相和流动相中的相互作用来实现分离的。
固定相通常为固体或涂有固体的支持材料，而流动相则为液体或气体。
2. 萃取法：萃取法是通过两种或两种以上互相不溶的溶剂来实现纯化的。
在混合物中加入合适的溶剂，利用两种溶剂的相互作用，使得需要纯化的组分转移到另一溶剂中进行分离。
3. 膜分离法：膜分离法是利用选择性的渗透性膜将混合物中的组分分离出来。
通常通过选择合适的膜材料和合适的条件来实现组分的纯化。
三、化学分离与纯化技术的应用化学分离与纯化技术在各个领域都有广泛的应用。
在医药行业，化学分离与纯化技术用于提纯和纯化药物，以确保其质量和安全性。
在环境保护领域，化学分离与纯化技术用于处理和回收废水、废气等有害物质。
分离与纯化技术：科学与应用
Thank you!
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持续发展
• 环境影响减缓：关注技术对环境的负担，寻求绿色解决方案。 • 可持续性策略：集成环保与经济效益，推动长期发展。 • 经济效益提升：优化成本，提高效率，实现财务与社会价值双赢。
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实验与实践
设计与实施
• 实验设计原则：确保科学性，控制变量，重复实验以验证结果。 • 安全操作规程：佩戴防护装备，熟悉设备操作，遵守实验室规则，应急处理程序。 • 实验步骤精要：清晰步骤，安全优先，数据记录准确，分析与讨论要点。
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生物原理
• 分子识别：生物分子间的特异性结合基于精确的结构匹配。 • 结合机制：静电、氢键、疏水作用等力驱动分子间的特异性结合。 • 应用实例：抗体-抗原结合、酶-底物复合物等展示了特异性结合在生物过程中的关键作用。
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应用案例
医药行业
• 药物活性成分提取：高效提取技术，确保药物活性。 • 疫苗纯化：精密纯化过程，提升疫苗安全性。 • 应用案例：从原料到成品，分离与纯化技术在医药制造中的关键作用。
• 极性与非极性：极性分子间存在偶极-偶极相互作用，非极性分子主要靠伦敦分散力。 • 分子间相互作用力：决定物质的物理性质，如沸点、溶解度，是分离纯化技术的科学基础。
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化学原理
• 反应动力学：研究化学反应速率及影响因素，揭示反应机理。 • 化学平衡：探讨反应物与生成物浓度的动态平衡，介绍勒夏特列原理。 • 选择性溶剂：利用溶剂特性选择性溶解目标物技术
• 色谱分离：利用物质在流动相和固定相之间分配差异实现分离。 • 电泳：通过电场作用，依据粒子电荷和大小差异进行分离。 • 分子蒸馏：依据物质沸点差异，在减压条件下进行高效纯化。
分离碳和氧化铜的方法-概述说明以及解释
分离碳和氧化铜的方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述分离碳和氧化铜是一种常见的化学实验操作，该方法可以用于分析和研究样品中的碳和氧化铜含量，也有助于了解它们的性质和相互作用。
本文将介绍两种常用的分离方法，分别是碳的分离方法和氧化铜的分离方法。
在碳的分离方法中，我们将探讨两种有效的方法，即方法一和方法二。
方法一主要基于物理性质的差异，通过加热样品，使其中的碳与其他杂质分离。
方法二则采用了化学反应的原理，将样品中的碳转化为气体，从而实现碳的分离。
在氧化铜的分离方法中，我们同样介绍了两种可行的方法，分别是方法一和方法二。
方法一是通过溶解样品中的氧化铜，并利用其溶解度的差异来实现氧化铜的分离。
而方法二则是通过还原反应，将氧化铜还原为金属铜，从而分离氧化铜。
通过本文的阐述，我们希望读者能够了解并掌握这些分离方法的原理和操作步骤，以便能够在实验中准确地分离碳和氧化铜的混合物。
此外，我们还将对这些方法的优缺点进行总结，并展望未来可能的改进和发展方向。
随着化学实验技术的不断发展和进步，分离碳和氧化铜的方法也在不断更新和完善。
相信通过不断的研究和实践，我们能够更好地利用这些方法，提高实验效率和准确性，为科学研究和工业生产提供更多的便利和支持。
文章结构部分应包括对整篇长文的组织和章节划分的说明。
根据给出的目录，可以这样撰写文章结构部分的内容:1.2 文章结构本文将按照以下结构进行组织和叙述：第一部分：引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的第二部分：正文2.1 碳的分离方法2.1.1 方法一2.1.2 方法二2.2 氧化铜的分离方法2.2.1 方法一2.2.2 方法二第三部分：结论3.1 总结3.2 展望通过上述结构的安排，本文将逐步展开对分离碳和氧化铜的方法进行探讨。
首先，引言部分将提供对文章主题的概要和目的的说明，为读者提供背景和认识文章的动机。
接下来，正文部分将依次介绍分离碳和氧化铜的方法。
在每个小节中，将详细介绍不同的方法和步骤，以便读者全面了解。
分离科学与技术-01概论
分离科学与技术柳 仁 民1 概论 分离科学: 研究从混合物中分离、纯化或富集某些组分以获得相对纯 物质的过程的规律及其应用的一门学科。
分离：物质被分开的过程 组分离：性质相似的组分一起分离 单一分离：某一组分以纯物质形式分离 分离是一种假设的状态，相对的， 99.9%, 99.99% 分析化学中的分离：以定量分析为目的，分离干扰组分， 提高方法的专一性。
富集：低浓度组分浓集的过程 分析化学中的富集：将待测组分从大量基体物质中集中到 一较小体积溶液中，提高检测灵敏度。
预浓集：测定之前进行的分离过程。
分离与浓集往往是同时实现的1 2分离与富集的关系： 富集需要借助分离的手段，在分析过程中分离与富集往往 是同时实现的。
富集与分离的目不同，富集只是分离的目的之一。
纯化：通过分离操作使某种物质的纯度提高的过程。
纯度（purity）： 主组分含量高低或所含杂质多少的一个概念； 纯是相对的，不纯是绝对的； 不同目的对纯度的要求不同； 纯度越高，成本越高。
依据欲分离组分在原始溶液中的浓度不同，Rony用三个概念 表示，以示区别： 富集： 对摩尔分数小于0.1组分的分离 浓缩： 对摩尔分数处于0.1-0.9组分的分离 纯化： 对摩尔分数大于0.9组分的分离3分离科学是随着其它学科的快速发展，逐渐发展成为一门 相对独立的学科。
与人类生活、社会发展、科学技术进步及工农业生产联系 十分密切 古代：炼铜、冶铁、酿酒、制糖 现代：有机合成、石油炼制、金属冶炼、食品、制药、生命科 学研究、环境科学等 分离科学的重要性： 分离科学是其他学科发展的基础 化学的发展离不开分离富集： 元素周期表中各个元素的发现 人工放射性元素的获得 原子核裂变现象的最终确证，各种超铀元素的制备和合成 化学合成过程的分离 新化合物的结构确定4近年来生命科学的重要成就，与分离科学有着紧密联系： 基因组学 蛋白质组学 应用科学方面的发展： 矿产资源的开发离不开各种分离技术的应用 石油工业每一重要生产环节，几乎都离不开分离科学技术 原子能的利用是在解决了作为核燃料的铀和钚的提取以及 铀同位素分离获得成功之后，才得以蓬动发展 近代材料科学的研究，诸如超纯硅、锗及化合物半导体砷 化镓、磷化镓的制备提纯；高纯稀土及其化合物的分离提取 环境科学：三废处理 目前，分离科学成为自然科学和应用科学中的一个重要分支。
分离科学与技术
2.3 无机化合物萃取（了解）
无机萃取一般包括如下过程： （1）水相中的被萃取溶质与加入的萃取剂形成萃取物（通 常是配合物）； （2）在两相界面，萃合物因疏水分配作用进入有机相，最 终溶质在两相间达成平衡。
P’= He + Hd + Hn
Xe =He/P’ Xd = Hd/P’ Xn= Hn/P’
溶剂的质子接受强度分量 溶剂的给予强度分量 溶剂的偶极相互作用强度
两种溶剂中的P’值相同时，表明这两种溶剂的极性相同， 但若Xe大，表明接受质子的能力强，对于质子给予性物质的 溶解有较好选择性。
三个分量代表了溶剂对三种不同类型化合物的溶剂选择性 大小。
（1）平衡常数
Nernst 在1891年提出的溶剂萃取分配定律是：在 一定温度下，当某一溶质在互不相溶的两相溶剂(水相 /有机相） 中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓 度比为一个常数，该常数称为平衡常数（KD)。
KD
[ A]org [ A]aq
实验发现， KD是一个常数的条件是， 温度不变，溶质A在 溶液的浓度极低，且存在形式不变。溶质浓度高时， KD存 在偏离。应使用活度代替浓度计算。
选择一种极性溶剂和一种非极性溶剂，将二者按 不同比例混合，得到一系列不同极性的混合溶剂， 计算混合溶剂的极性参数p’；
研究目标物质在上述不同极性混合溶剂中的溶解 度，以最大溶解度对应的混合溶剂p’值可知溶质 的近似p’。
挑选具有不同选择性的另外一种极性溶剂替换原 极性溶剂，通过调整该极性溶剂的比例维持原p’， 从而找到溶解性和选择性都合适的溶剂。
分离科学与技术第2章 沉淀分离法
第二章 沉淀分离法
2.2 沉淀的生成过程 2.2.5 分级沉淀 分级沉淀：两种难溶盐（阳离子或阴离子相同），若 其溶度积相差足够大时，可通过加入沉淀剂将其先后分 别沉淀出来加以分离。 溶度积小的难溶盐先沉淀，如 AgI 较 AgCl 先沉淀。
第二章 沉淀分离法
2.2 沉淀的生成过程 2.2.5 分级沉淀
第二章 沉淀分离法
2.2 沉淀的生成过程 2.2.4 晶形沉淀与胶体 内因： 沉淀的性质
生成沉淀类型 外因
沉淀的形成条件
沉淀的后处理
沉淀类型：晶形沉淀、无定形沉淀、凝乳状沉淀
几种类型沉淀的比较 特点 直径 晶形沉淀 0.1~1 m 凝乳状沉淀 0.02~0.1 m 无定形沉淀 < 0.02 m
[I ] [Cl ] 6 6 10 , 10 [Cl ] [I ]
Ksp,AgI = [Ag+][I] = 9.31017 Ksp,AgCl = [Ag+][Cl] = 1.81010 当 [Cl]/[I] < 106 时，只有 AgI 析出； 当 [Cl]/[I] > 106 时，AgCl 才开始析出。
第二章 沉淀分离法
2.1 沉淀生成的条件 2.1.3 氢离子浓度及配位剂的影响 配位剂的影响： 难溶盐沉淀 + 配位剂 溶解度增大（或完全溶解）
第二章 沉淀分离法
2.1 沉淀生成的条件 2.1.4 有机溶剂的影响 有机溶剂的影响： 难溶盐沉淀 + 有机溶剂 溶解度减小（溶剂化作用较 小，介电常数较低）。如 PbSO4: 100 mL H2O: 4.0 mg, 100 mL 20% 乙醇: 4.0/10 mg 100 mL 乙醇: 4.0/1500 mg
第二章 沉淀分离法
分离科学与技术第6章 泡沫浮选分离法
因此，控制适当条件可以分离不同金属离子。
第二节 离子浮选分离法
三、在有机试剂溶液中的离子浮选 某些有机试剂，可作为配位剂与某些元素发生配位反 应，形成可溶的带有电荷或中性的配合物，加入适当表
面活性剂，可被离子浮选分离。
有机试剂：偶氮胂III、二苯卡巴肼、丁基黄原酸钾、
对氨基苯磺酸铵、邻二氮菲等。
第三节 沉淀浮选分离法
第一节 装置与操作
基本操作： 通过微孔玻璃砂芯/塑料筛板送入氮气/空气，使其产生 气泡流，含有待测组分的疏水性物质被吸附在气-液界面
上，随着气泡的上升，浮至溶液表面形成稳定的浮渣
（沉淀 + 泡沫）或泡沫层，从而分离出来。
第二节 离子浮选分离法
金属离子试液中加入配位剂，调节酸度，形成配离子，
再加入与配离子带相反电荷的表面活性剂，形成离子缔合
表面活性剂非极性部分链（烃链）长度增加，浮选率
增大。
第二节 离子浮选分离法
一、影响无机离子浮选效率的主要因素 3. 离子强度 溶液中离子强度大小对泡沫分离影响很大。 离子强度增大，对浮选分离不利。可能是待测离子和 其它离子对表面活性剂产生竞争引起。
第二节 离子浮选分离法
一、影响无机离子浮选效率的主要因素 4. 配位剂 离子浮选法选择分离金属离子时，可利用其能否与配 位剂配位及配位能力的大小来浮选分离。
荡，分层后弃去水相；加 H2SO4 洗涤有机相，分层后弃
去水相。加丙酮溶解沉淀，移入比色器测定吸光度。
第三节 沉淀浮选分离法
一、影响沉淀浮选的主要因素 1. 捕集沉淀剂 也称载体或聚集沉淀剂，需从共沉淀和浮选两个角度 进行选择。 一般选择比气泡大得多的大分子絮凝状捕集沉淀剂，
微小气泡易进入沉淀剂空隙及附着在气-液表面，从而使
冶金分离科学与工程
冶金分离科学与工程
冶金分离科学与工程是研究应用各种分离技术，特别是现代分离技术，形成新的冶金单元过程，为组合高效、节能、无污染的冶金新工艺服务的科学。
该学科主要包括以下内容：
1．冶金分离科学与工程的学科产生背景和研究内容。
2．各种冶金分离方法的发展现状，包括溶剂萃取、离子交换、色层分析、压力驱动膜过程、离子交换膜分离技术、其他膜分离技术等。
3．各种现代分离技术在冶金工业应用中的实例，包括作者所在研究所的大量科研成果，以帮助读者理解现代分离技术对改造传统冶金工艺的重大作用。
4．矿物的物理和化学性质分析，为后续选矿和冶炼提供基础数据。
5．选矿技术：如浮选、磁选、重力选矿等，用于将有用矿物和脉石矿物进行有效分离。
6．冶炼过程中的分离理论和技术，如氧化还原反应、溶剂萃取、离子交换、蒸馏、结晶、熔炼、电解等方法，以高效提取目标金属。
7．废弃物资源化利用，通过先进分离技术回收废弃矿渣、尾矿、废旧金属制品中的有价成分。
8．清洁生产和环境保护技术，研究减少冶金过程中的有害物质排放，实现绿色可持续发展。
此外，随着科学技术的发展，冶金分离科学与工程也在不断引入新的分离理念和技术，如生物冶金、超导电磁分离、纳米材料在分离过程中的应用等，以应对日益严峻的资源环境挑战。
新型分离科学与技术教学大纲(研究生)
分离科学与技术课程英文名称： Separation Science and Technique课程编号：课程类别：专业基础课适用专业：分析化学、应用化学、环境工程、材料化学等专业分离科学与技术龙活虎（学时范围： 60 学时）一、课程性质本课程是分析化学专业硕士研究生的专业课，也可作为应用化学、环境工程等专业硕士研究生的选修课。
二、课程教学目的通过本课程的学习，使学生了解各种化学组分的分离和预富集方法的基本原理、操作技术及实际应用。
三、课程教学的基本内容本课程的主要内容有：沉淀与共沉淀、蒸馏与挥发、液－液萃取、离子交换、离子色谱、气相色谱、液相色谱、萃取色谱、超临界流体萃取、电化学分离、浮选分离、选择性溶解、膜分离、分离方法的选择。
四、课程教学的基本要求了解的内容：液相色谱、萃取色谱、浮选分离、超临界流体萃取、膜分离。
掌握的内容：沉淀与共沉淀、蒸馏与挥发、溶剂萃取、离子交换与吸附、离子色谱、气相色谱、电化学分离、选择性溶解五、本课程与其它课程的联系与分工学习本课程应具有基础化学知识。
前导课程：四大基础化学。
六、实践性教学内容的安排与要求本课程以介绍各种分离技术的应用实例作为实践性教学内容。
七、课程学时分配总学时：60内容学时1、概论 22、沉淀与共沉淀 43、蒸馏与挥发 24、溶剂萃取 65、离子交换与吸附 66、离子色谱 67、气相色谱 68、液相色谱 69、萃取色谱 410、超临界流体萃取 211、电化学分离 612、浮选分离 213、选择性溶解 214、膜分离 415、分离方法的选择 2八、本课程在课外练习方面的要求讲解每一部分内容后，要求学生阅读相关的文献。
九、本课程在使用现代化教学手段方面的要求使用多媒体教学。
十、其它有关问题说明大纲撰写人：王英滨大纲审阅人：学院负责人：制订日期：2001年12月。
现代分离纯化与分析技术
现代分离纯化与分析技术引言在现代化学和生物技术领域中，分离纯化和分析技术起着至关重要的作用。
这些技术是从混合物中分离和提取单个组分或化合物的过程。
随着科学技术的发展，现代分离纯化和分析技术也得到了迅速的发展和改进。
本文将介绍几种常见的现代分离纯化和分析技术，并分析其原理、应用和前景。
一、气相色谱（Gas Chromatography, GC）气相色谱（GC）是一种基于固定相和气相之间的分配和吸附特性进行分离的技术。
它通常用于分离和分析揮发性有机化合物。
GC主要由进样系统、气相载气系统、分离柱和检测器组成。
样品通过进样系统进入气相载气系统，在分离柱中与固定相进行相互作用，被分离后到达检测器进行检测。
GC具有快速、高效和高分辨率等优点，在环境监测、食品安全、药物研发等领域具有广泛应用。
二、液相色谱（Liquid Chromatography, LC）液相色谱（LC）是一种基于液体流动相和固定相之间的相互作用进行分离的技术。
它广泛应用于生物大分子、药物和环境样品的分析。
LC主要包括进样系统、流动相系统、分离柱和检测器。
样品通过进样系统进入流动相系统，在分离柱中与固定相相互作用而被分离。
最后，通过检测器检测分离后的化合物浓度。
LC具有选择性、灵敏度高等优点，在药学、生物技术和化学分析等领域起着重要作用。
三、质谱分析（Mass Spectrometry, MS）质谱分析（MS）是一种通过将化合物转化为带电粒子并测量其质量和电荷比来确定其分子结构的技术。
MS可用于化合物的分析和鉴定。
它分为样品的离子化和质谱仪的测量两个步骤。
质谱仪可根据粒子的质量和电荷比将它们分离出来，并通过检测器进行检测。
质谱分析具有高分辨率、高灵敏度和高选择性等特点，在药物研发、环境污染分析等领域有广泛的应用。
四、凝胶电泳（Gel Electrophoresis）凝胶电泳是一种将带电粒子根据其大小和电荷进行分离的技术。
凝胶电泳在生物化学和分子生物学研究中被广泛使用。
分离科学与技术 第一章 现代分离科学概论 现代分离科学与技术 教学课件
第三类：膜与传统分离相结合形成的分离技术（耦合与集成技术）：如 膜吸收（membrane-based absorption）、膜萃取（membrane-based extraction）、亲和超滤（affinity ultrafiltration) 、膜反应器 （membrane reaction）等。
现代分离科学与技术的发展趋势Leabharlann
利用方法间的共性，探讨方法间的联系和统一理论和数学 模式的表达 将新技术、新材料引入分析技术中，发展新分离原理和 方法; 解决现代科技和生产过程中重大的分离和纯化问题; 利用现代分析手段，如波谱、电镜、粒子束分析研究分 离过程机理，探讨分离过程动力学及其模型; 计算机模拟分离过程和数学模型的建立; 多种分离方法和技术联用，研究最优化分离条件; 分离发现新的重要物质; 利用电、磁、光、热等建立无污染的分离过程.
分离科学的研究内容
分离过程的共同规律
分离过程中的热力学动力学理论等
各种不同分离技术的分离原理方法设备与应用
①分离过程中的热力学; 功 能量 方向与限度 平衡 ②分离过程中的动力学; 溶质的迁移和扩散 速度与效 率 ③分离过程中发生在界面上的计量置换；
④平衡分离的分子学基础； ⑤疏水效应； ⑥分离过程中的最优化； ⑦分离方法的简介和比较
人们对“分离”一词的反应是强烈的，比如亲人间、朋
友间的分离大多是痛苦的。因此人类社会的分离要考虑是否
有必要。 物质分离也要考虑是否有必要，因为它是需要付出代价
的。
作为物质分离，在科学研究和工业生产中，在日常生活 中也无处不在。
日常生活中的分离
饮食起居:自来水(过滤);净水器（分离膜/吸附 剂）；泡茶（固体浸出法）;榨果汁 环境保护: 污水治理;垃圾分类； 医药卫生：抗菌素的纯化；血透; 病毒的分 离 能源:铀的富集
分离科学与技术概述.
芳香物、油料、色素
气体净化
生命体中的分离现象
生命体需要的最基本的物质:氧气和水
分离过程是保持生命活力的关键过程。
•超纯水、超纯溶剂,99.99%, 99.9999%
•核燃料铀-235,钚-239等提取,要求从含量小于1%的原料中提取铀或钚,提取率达到99.9%,去污率为106 -108。
•彩电显像管的原料之一就是纯度为99.999%的钇。
•缺乏对于相界面传递的微观机理的认识
前沿方向例一：微化工系统Effective Effective mixing mixing Effective Effective mass mass and and heat heat transfer transfer High High selectivity selectivity Inherent Inherent safety safety Numbering-up Numbering-up method method Enable Enable control control
谢谢！
前沿方向例二：分离功能材料新材料：自组装自组织材料、仿生材料、膜、吸附剂、树脂、微胶囊、传感材料、光电材料、灵敏材料、生物相容材料，环境材料、纳米及粉体材料、复合材料等
前沿方向例二：分离功能材料红外光源信号接收筛板m m \60 A/D板塔体\65取样口双探头光纤照相法红外光纤探针在线测量技术
前沿方向例二：分离功能材料
•半连续
•精馏(蒸馏
•萃取(液液萃取、固液浸取•吸收
•吸附
•色谱分离
•膜分离
•过滤
•亲核分离
•干燥
•蒸发
•沉淀
•结晶
•电泳
•离心分离
单位时间单位面积的分离设备所能通过的物质总量
分离科学与技术第9章 超分子分离法
五、杯芳烃及其衍生物 杯芳烃与客体分子通常形成笼状包结物。 利用母体杯芳烃还可制备大量具有独特性能的杯芳烃 衍生物，如杯芳单/双冠醚、双杯芳单/双冠醚等。 杯芳冠醚由于同时含有杯芳烃和冠醚两种主体分子的 亚单元，由于由于协同效应，其性能不同于单个杯芳烃
或冠醚，对某些客体具有更加优越的配位与识别能力。
第二节 有机超分子主体
二、苯酚和对苯二酚缔合物 苯酚分子间、对苯二酚分子间的两个羟基可相互作用 形成多分子氢键缔合物。 如对苯二酚通过分子间氢键缔合达到一定长度后发生
卷折而形成筒状缔合分子，筒状物直径 0.42~0.52 nm，
对分子大小和形状与之匹配的客体有很好的选择性。
第二节 有机超分子主体
第二节 有机超分子主体
五、杯芳烃及其衍生物 杯芳烃通常呈锥形，其底部紧密而有规律地排列着数 个亲水性的酚羟基，杯口部带有疏水亲油性的取代基团， 中间拥有一定尺寸的空腔，因此杯芳烃既可输送阳离子、
又可与有机中性分子、阴离子借氢键等非共价键形成主
客体分子。 冠醚配位阳离子，环糊精配位中性分子。
第二节 有机超分子主体
第二节 有机超分子主体
四、环糊精及其衍生物
由于孔穴不同空间位置含有给电子基团羟基或氧原子，
可提供多个作用位点，使环糊精在水中具有独特的配位 性能。 根据客体分子的大小和形状，环糊精分子在溶液中与 客体分子可以形成各种不同结构的加合物。被包含的客 体分子随环糊精的增大而增大。高能水的释放、疏水效 应、氢键作用、偶极作用等有利于包合物的稳定。
免分离时产生的共吸附现象。
在化学工业上具有广泛应用：
第三节 无机超分子主体多孔无机固体材料
分子筛在化学工业上的应用：
天然气和气体烃类的净化 利用分子筛吸附选择性除去 天然气中的酸性气体（CO2、H2S、硫化物等）
生物分离技术综述
生物分离技术概述与研究趋势摘要：生物技术是上世纪末及本世纪初发展国民经济的关键技术之一。
生物技术的发展，为人类提供了丰富多彩的生物产品。
多数生物技术产品的生产过程是由菌体选育—菌体培养（发酵）—预处理—浓缩—产物捕集—纯化—精制等单元组成。
习惯上将菌体培养以前的过程称为“上游工程”，与之相应的后续过程则称为“下游工程”或“生物分离工程”。
生物技术要走向产业化，上下游必须兼容、协调，以使全过程能优化进行。
关键词：生物分离下游工程萃取膜分离色谱1、前言生物技术是上世纪末及本世纪初发展国民经济的关键技术之一。
生物技术的发展，为人类提供了丰富多彩的生物产品。
多数生物技术产品的生产过程是由菌体选育—菌体培养（发酵）—预处理—浓缩—产物捕集—纯化—精制等单元组成。
习惯上将菌体培养以前的过程称为“上游过程”，与之相应的后续过程则称为“下游过程”或“生化分离和纯化过程”。
生物技术要走向产业化，上下游必须兼容、协调，以使全过程能优化进行。
与上游过程相比，下游处理过程是一个多步骤、高能量低效率的过程。
由于历史的原因，生物技术发展初期，绝大多数的投资是在上游过程的开发，而下游处理过程的研究投入要比上游过程少得多，因而使得下游处理过程的研究明显落后，已成为生物技术整体优化的瓶颈，严重地制约了生物技术工业的发展，因此，当务之急是要充实和强化下游处理过程的研究，以期有更多的积累和突破，使下游处理过程尽快达到和适应上游过程的技术水平和要求。
2、生物分离与纯化的一般步骤由于人们所需的生物产品不同（如菌体或酶或代谢产物），用途各异，对产品的质量（纯度）要求也可以是多方面的，所以分离与纯化步骤可有不同的组合，提取和精制的方法也是多种多样的。
但大多数生物分离与纯化过程常常按生产过程的顺序分为四个类似步骤，见图（1）。
其中a、发酵液的预处理与固液分离（或不溶物的去除）：在这一步步骤中，过滤和离心是基本的单元操作。
而凝聚和絮凝等技术可加速两相分离。
生命科学中的新型分离技术
生命科学中的新型分离技术生命科学是现代科技和医学领域中最快速发展的领域之一。
分离技术在生命科学的研究和发展中起着至关重要的作用。
其中，新型分离技术的发展为我们带来了更加高效和准确的分离技术。
下面本文将为您介绍一些新型的分离技术。
一、微流控技术微流控技术是一种基于微流体力学的微型流动控制和分析技术。
它基于流量、温度、压力等物理参数来控制生物分子在芯片上的流体行为。
通过微流控技术，可以实现对生物分子的高通量分离、检测和分析。
因此，微流控技术被广泛应用于生物学、医学和化学等领域中。
二、磁珠分离技术磁珠分离技术基于磁性珠子与目标分子的亲和力来实现对目标分子的分离。
该技术使得对分离物进行处理非常简单，通常只需要将目标分子与磁性颗粒混合，然后通过磁场快速地将目标分子与磁性颗粒分离即可。
该技术相比其他分离技术具有分离时间快、效率高、准确度高等优势，已被广泛应用于生物药物的制备和分离等方面。
三、超临界流体分离技术超临界流体分离技术是一种利用超临界流体对溶剂和分离物的亲和力进行分离的技术。
超临界流体是指高于临界点的温度和压力下的流体状态。
该技术被应用于药物制剂技术、食品工业、化工等领域中。
与传统的分离技术相比，超临界流体分离技术具有操作简单、效率高、环保等优点。
四、等温分离技术等温分离技术是一种基于目标分子内组成差异的等温条件下的分离技术。
等温分离技术最大的优点是可以同时分离目标样品中的多个成分，因此可以用于多成分混合样品的分离和鉴定。
当前，等温分离技术已广泛应用于生物制药和医学检测等领域中。
总之，新型分离技术作为生命科学研究和发展的关键技术之一，已经在各个领域得到了广泛的应用。
未来，我们可以期待更多的新型分离技术的发展和应用，为生命科学中更加迅速和准确的研究提供更加强大的支持。
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分离科学与技术Separation Science and Technology
清华大学化工系
主要内容
¾分离科学与技术的作用
1)日常生活中的分离技术
2)生命体中的分离现象
3)分离工程—现代文明的支柱之一
¾分离科学与技术的基础
1) 基本原理和关键参数
2) 若干主要分离技术和设备
¾分离科学与技术前沿方向¾个人体会
什么是分离？为什么要分离？如何实现分离？……..“分类精灵”想开来，……..
H H H
H
C C C C H H
H H C C C C
我国古书《物原》、《世本》有“黄帝时，诸侯有凤沙氏，始以海水煮乳煎成盐”。
明代的《天工开物》和清代的《图书集成》有“煮酒”、“糖霜”(冰糖)的制作记载
<<天工开物>>
酒盐
糖
<<天工开物>>
分离科学与技术早已存在于人类生产生活中，与日常生
活紧密联系。
水净化
芳香物、油料、色素
气体净化
生命体中的分离现象
生命体需要的最基本的物质：氧气和水
分离过程是保持生命活力的关键过程。
•超纯水、超纯溶剂，99.99%, 99.9999%
•核燃料铀－235，钚－239等提取，要求从含量小于1%的原料中提取铀或钚，提取率达到99.9%, 去污率为106－108。
•彩电显像管的原料之一就是纯度为99.999%的钇。
能源保障
原油
常压炉减压炉常
压
塔
减压塔汽油
回流
煤油轻柴油重柴油接抽空系统减压一线减压二线减压三线减压渣油
经济资源＋战略资源：水
电渗析
机械过滤微、超滤
精密过滤
阴阳离子混合柱
紫外灯
阴离子交换
阳离子交换
原水
超纯水
杂质含量：Fe<1ppb, Na<0.5ppb, Cu<0.5ppb,
Ca<1ppb, Mg<0.1ppb, Zn<0.5ppb
生命健康保障：药物分离
细胞破碎
加热，絮凝等
细胞分离成品加工
高度纯化
初步纯化
细胞碎片分离
发酵液
生命健康保障：药物分离
硫酸调pH
加热，絮凝等
过滤机去除菌丝体
缓冲液反萃取
乙酯萃取
缓冲液反萃取
丁酯萃取
青霉素发酵液
结晶，干燥
青霉素盐
生命健康保障：医疗器械
B lood
Purified B lood
Water
Water
Dialysis
Hollow Fiber
血液
血液
毒素
大分子微胶囊
胰岛素微胶囊
分离过程的投资占化工企业投资总额的５０－９０％。
主要内容
¾分离科学与技术的作用
1)日常生活中的分离技术
2)生命体中的分离现象
3)分离工程—现代文明的支柱之一
¾分离科学与技术的基础
1) 基本原理和关键参数
2) 若干主要分离技术和设备
¾分离科学与技术前沿方向¾个人体会
分离过程定义
利用物理或化学方法在某种设备内通过能量和物质的迁移来实现将一混合物转化成互不相同的二种或两种以上混合物或纯物质的过程。
分离设备＋分离剂
原料
控制条件产品
分离过程的要素：处理对象、产品要求、分离方法与设备分离过程的对象：多相多组份体系
分离过程的目标：经济、可行、环境友好地得到高品质产
品或去除杂质组分
宇宙的熵趋于极大
－克劳修斯
将盐置于水中，盐就溶解并趋向于形成一种组成完全均匀的溶液。
没有什么简单的方法能使水和盐再度分离。
热力学第二定律指出，一切自发过程均使宇宙的熵或混乱度增加。
因此要
分离某种混合物成为不同组成的产品，对该混合物供给相当的热力学功。
如果A和B两种物质混合物的自由焓小于两种纯物质
的自由焓之和，则会自发混合。
实现完全分离所需
要消耗的最小能量W
应大于或至少等于混合自由焓。
min
W min≥ΔG m= ΔH m-TΔS m
实际上分离过程的能量是最小能量的许多倍！
(1)力学能：机械能、流体动能、位能；
(2)热能；
(3)电能；
(4)化学能：浓度差、化学结合能；
(5)光能；
(6)核能。
热力学性质反应速度性质生物学方面的性质
反应平衡常数，化学吸附平衡常数，离解常数，电离电位反应速度常数
生物学亲和力，生物学吸附平衡，生物学反应速度常数物理性质
化学性质
力学性质热力学性质电、磁性质输送性质密度，摩擦系数，表面张力，尺寸（几何结构），质量熔点，沸点，临界点，蒸气压，溶解度，分配系数，吸附平衡电导率，介电常数，迁移率，电荷，淌度，磁化率扩散系数，分子运动速度
主要特征:
•尺寸•形状•荷电性质•极性•溶解度•挥发性•迁移速率涉及的主要基础知识:
•物质和能量守恒定律
•化工热力学:相平衡、溶液理论•传递过程原理
•化学反应动力学
传质分离方法
机械分离方法
分离方法
速率控制分离过程平衡控制分离过程
分离规模•分析型分离技术•制备型分离技术•工业型分离技术
分离模式•间歇
•连续
•半连续
•精馏（蒸馏）
•萃取（液液萃取、固液浸取）•吸收
•吸附
•色谱分离
•膜分离
•过滤
•亲核分离
•干燥
•蒸发
•沉淀
•结晶
•电泳
•离心分离
单位时间单位面积的分离设备所能通过的物质总量
两种待分离组分在两种产品中的分率比值之比，即
2
21
1//j i j i ij x x x x =
α通量（处理量）：回收率：是指所得到产品的量与原料中该物质总量的比值。
分离因子：
问题：如何选择一个合适的分离过程呢？
1）技术可行的2）经济可行的•分离体系的性质
•分离方法的选择
•产品要求
•特殊性质（如热敏性，放射性等）•经济性
•安全性
•环境因素
•经验因素
•…...
主要内容
¾分离科学与技术的作用
1)日常生活中的分离技术
2)生命体中的分离现象
3)分离工程—现代文明的支柱之一
¾分离科学与技术的基础
1) 基本原理和关键参数
2) 若干主要分离技术和设备
¾分离科学与技术前沿方向¾个人体会
¾温室气体捕集分离装备与技术
¾有机气体、有机水溶液、金属离子回收
¾生物大分子、手性药物、同分异构体分离技术¾可再生资源的前处理和高效分离技术
•分离过程的选择性不高
•分离过程的能源及环境效益仍不能满足要求•跨学科交叉领域中新问题的发现和研究仍待加强•对于新材料及新对象的认识还较肤浅
•缺乏对于相界面传递的微观机理的认识
前沿方向例一：微化工系统
Effective Effective mixing mixing
Effective Effective mass mass and and heat heat transfer transfer
High High selectivity selectivity
Inherent Inherent safety safety
Numbering-up Numbering-up method method
Enable Enable control control
前沿方向例一：微化工系统
前沿方向例一：微化工系统
100μm wide ×100μm high The measured channel continue phase flow560μm wide ×500μm high 100μm wide ×100μm high dispersed phase flow
continue phase flow 100μm wide ×100μm high
前沿方向例二：分离功能材料
新材料：自组装自组织材料、仿生材料、膜、吸附 剂、树脂、微胶囊、传感材料、光电材料、灵敏材 料、生物相容材料，环境材料、纳米及粉体材料、 复合材料等
前沿方向例二：分离功能材料
红外光源 信号接收
筛板
m
m \60
A/D板
塔体
\65
取样口 双探头光纤
照相法
红外光纤探针在线测量技术
前沿方向例二：分离功能材料
前沿方向例二：分离功能材料
新 型 微 胶 囊 制 备 技 术
单分散中空溶剂微球
几点体会
• 分离学科成为化学工程核心之一是历史的必然； • 工程学科要与重大需求相结合，要特别注重解决本地区的 问题，这就是前沿问题； • 要善于学习，注重借鉴其他学科的最新进展，化学、化工、 生物、材料等学科的交叉将为化工学工程学科的发展提供 基础； • 绿色、安全、高效和可控是化工学科的目标。
谢 谢！
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