分离科学与技术概述

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分离科学与技术6

不同组分迁移速度不同
同组分峰型扩张
• 课后作业： P264 14-9 ⑶不用计算
P264 14-10
V V
相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色
谱操作条件无关。而α表示了固定相对这两种组分的
选择性大小（即两种物质的分离程度的大小）。
§3.3
色谱保留值
2. 气象色谱保留规律（1）气-液色谱色谱保留主要取决于溶质在气液两相的分配系数K
B ln k A T
S S A ln R H S B R
1 Rf 1 k
t R t 0 (1 k )
相对保留值消除了流动相速度对保留值的影响
§3.3
色谱保留值
（6）选择性因子α：相同操作条件下，两个组分调整保留值之比
t t
' R2 ' R1 ' R2 ' R1
t0 k2 t 0 k1 ut ut
' R2 ' R1
k2 k1 k2 k1
气相色谱图
作业4：在某色谱条件下，组分A在15min分钟洗脱出来，
组分B在25min洗脱出来，若死时间为2min，试计算：
1. B组分对A组分的相对保留值；
2. 组分A、B在柱内的容量因子；
3. 组分A在流动相和固定相停留的时间分数。
气相色谱图

分离科学与技术第1章绪论

1) 按本质（分离过程原理）分：机械分离、传质分离
分离对象：两相混合物
方法：用机械方法或实验室的一些简易仪器就可将两相分离，而相间无物质传递发生。示例：过滤、沉降、离心分离、旋风分离、静电除尘。
第一章绪论
1) 按本质（分离过程原理）分：机械分离、传质分离
传质分离：在相间有传递质量发生，既可以在均相又可
QA RA 0 QA
QA0 和 QA 分别表示分离前后欲测物质 A 的含量。
第一章绪论
1.3 分离方法的评价 1.3.1 分离方法的评价指标 1) 回收率
QA RA 0 QA
RA 通常小于 l00%。原因：挥发、分解或分离不完全，器皿和有关设备的吸附作用以及其它人为的因素会引起欲分离组分的损失。对常量分析（含量 >1% 组分），要求 RA > 99.9%；对痕量组分，要求 RA > 95％，或至少不低于 90%。
相分离是使干扰组分和待测组分分别进入 2 种可以用物
理方法分开的相中，以达到分离的目的。
2 个步聚：相接触（相平衡分离的关键）、相分离
第一章绪论
1.2 分离和富集
1.2.1 分离和富集的定义
3) 富集
富集：从大量母体物质中，搜集欲测定的少量物质至一
较小的体积中，从而提高其浓度至测定下限之上。
第一章绪论
1) 回收率回收率的测定方法

分离科学-概述-第一章-沉淀-07

浓度不稳定区 G’
D
D’ B
G’ ’ G C A C’ 介稳区 F 稳定区
F’ E
温度溶液的过饱和与超溶解度曲线
图中，AB为溶解度曲线，曲线以下区域溶液是稳定的；曲线上
方有两个区域： AB 与 CD 之间是介稳区，处于此区域的溶液不会自发生成晶核，认为加入晶核，则晶种会长大。CD以上的区域称为不稳定区域。处于此区域的溶液会自发生成晶核，晶核长大形成沉淀结晶。 CD为(纯溶液无搅拌缓慢降温)溶液能够自发生成晶核的浓度曲线，称为超溶解度曲线。一般 AB 与 CD 大致平行，之间的距离与溶质和容剂的性质有关，与搅拌情况以及降温速度、晶种多少有关。若存在悬浮晶种，温和搅拌，降温速度中等，超溶解度曲线变为CD
淀时对微量物质上限有限制。例如MnSO4·5H2O 为三斜晶系，FeSO4·7H2O 为单斜晶系，生成混晶时，若MnSO4·5H2O占优势则生成三斜晶系混晶，
• 格利姆混晶：两种物质有相同化学构型（晶型、离
子间距相同），但化学性质不同。
若FeSO4·7H2O 占优势则生成单斜晶系混晶，
• 反常混晶：两种物质的化学构型（晶型、离子间距
11 浸取 12 浮选
速率控制分离
分离原理 1 气体扩散 2 热扩散 3 4 5 6 电渗析电泳反渗透超滤穿过多孔膜扩散速率差异热扩散速率不同电荷粒子对膜的选择胶体在电场中扩散速率渗透压不同大小分子对膜的透过率不同分离剂压力梯度温度梯度实例同位素分离同位素分离

分离科学与技术

摘要：分离科学技术，贯穿于整个工艺过程，是获得最终产品的一个重要而又必须的手段。生产生活中的很多环节都离不开分离科学与技术的应用。在医药方面，分离科学更是起着不可或缺的作用。随着医药的不断开发研究及人们对药品质量要求的日益提高，分离科学和技术的水平也在不断的提高，各种新技术逐渐被人们所开发、利用。色谱技术、毛细管电泳技术、CO2 超临界萃取技术、膜分离技术、微波、超声波的提取分离已经被人们广泛应用。本文主要讨论了药学领域中各种分离科学与技术的应用和发展。

关键词：分离科学技术色谱技术毛细管电泳技术CO

超临界萃取技术

膜分离技术

一、前言

自然界的许多物质，无论是无机物还是有机物，大多数是以混合状态存在。它们往往需要加以分离或提纯，才能为人们合理利用。化学、石油、冶金、食品、生化、医药、电子和原子能等工业，无不广泛应用分离科学。分离是指将某一体系混合物通过物理、化学等手段分离成两个或两个以上组成彼此不同的产物的过程。这种混合物可以是原料、反应产物、中间物体或废弃物料[1]。分离技术是药物分析技术中的关键技术，是人类客观准确地认识自然界和深层合理地开发利用天然资源的必要工具，是当今生命科学、生物制药、现代农业、环保、仪器等相关高科技领域从新产品研制、生产到检验中不可缺少的尖端技术。现代生产和科学技术的飞速发展，不但促使一些常规分离技术，如精馏、吸收、萃取、吸附、结晶等不断得到改善和发展，更促使一些新型分离技术如膜分离、色谱分离、超临界萃取等得到重视、开发和研究。分离科学技术的发展，必将有力地推进生物领域及相关领域的技术进步和产品更新，为人类创造显著的社会效益与经济财富。

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。51.1分离富集在分析化学中的作用背景： 1)分析对象越来越复杂，基体和各组分之间相互干扰—分离天然产物——提取具有生理活性的组分；紫杉醇中草药——有效组分的测定、分离蛋白质分析： 2)待测组分含量越来越低，仪器分析方法难以满足要求—富集海水中 U （IV) 的测定，C = 1 ~ 3 μg / L 难以测定富集为 C = 100 ~ 200 μg / L 可以测定下列情况下一般都必须采用适当的分离富集技术，才能保证获得准确可靠的分析结果——分离是各种分析技术的前提 1）干扰物质 2）待测组分含量低于测定方法的检测限 3）待测组分在样品中分布不均匀 4）样品的物理、化学状态不适合直接测定61

分离科学与技术第2章沉淀分离法

饱和曲线（溶解度曲线）不饱和区（稳定区）过饱和区（不稳定区）：自发形成结晶核亚稳过饱和区（晶体生长区）：区域宽度
第二章沉淀分离法
2.2 沉淀的生成过程 2.2.1 核的生成和过饱和状态同质核：构晶离子的缔合作用成核无定形沉淀；异质核：固体微粒晶种晶形沉淀。沉淀生成的首要条件：达不稳过饱和状态（降温、增浓）
[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
2.2 沉淀的生成过程 2.2.6 共沉淀共沉淀：当某一沉淀从溶液中析出时，另一些本来不应该沉淀的组分同时也被沉淀下来的现象。如：Zn2+ Cu2+ 溶液（0.25 M HCl）中通 H2S， ZnS 和 CuS 一起沉淀出来。
第二章沉淀分离法
2.2 沉淀的生成过程 2.2.6 共沉淀共沉淀机理：
0wk.baidu.com
++ 0 0 ++
0
+ + ++

分离科学与技术第6章泡沫浮选分离法

第三节沉淀浮选分离法
一、影响沉淀浮选的主要因素 4. 离子强度和中性盐 • 带有与表面活性剂相同电荷离子的存在，因竞争吸附带相反电荷的沉淀，对沉淀浮选起抑制作用， • 中性盐或因降低表面活性剂的临界值导致胶束形成，
降低浮选率；或因使被浮选的金属离子形成配离子，
影响浮选率或选择性
第三节沉淀浮选分离法
中分离、富集各种离子，1962 年《离子浮选》出版。
第六章泡沫浮选分离法
特点： • 装置简单、分离迅速、分离效率高； • 可实现自动化和连续化； • 海水、河水、饮用水中分离富集痕量元素； • 岩石、矿石、金属和环境样品中微量元素的分离富集； • 富集系数大，可达 104。
第六章泡沫浮选分离法
二、无机捕集沉淀剂浮选分离例：共沉淀浮选富集铊以 Fe(OH)3 为载体，油酸钠为气泡剂，pH = 5.5~9，富集水中铊。通气浮选 2 min，浮选率可达 ~96%。操作程序：浮选池 4.5 cm 26 cm，底部为 3G 玻璃砂
芯漏斗。加水样和 Fe3+ 后调 pH = 8.0，加油酸钠，通气
一、影响沉淀浮选的主要因素 4. 离子强度和中性盐添加少量乙醇或其它有机试剂，使气泡小于 0.5 mm。
因大气泡急剧上升，会搅动溶液，搅乱已上浮沉淀。
共存成分对沉淀浮选的影响也需考虑。
沉淀浮选分离速度快，且富集倍数高于离子浮选法。

分离与纯化技术

• 形成无定形沉淀的条件：浓、热、快、搅、盐
– 浓—浓溶液中沉淀可使沉淀含水量少，较紧密（为减少杂质吸附，沉淀后加大量热水稀释并搅拌使吸附杂质离开沉淀表面转入溶液）
– 热—在热溶液中沉淀，既可防止形成胶体溶液，又可减少杂质吸附。
– 快、搅—快速加入沉淀剂，并不断搅拌，使微粒凝聚，便于过滤和洗涤。
3、被分离物料的两种情况
• 非均相物料的分离：被分离的组分以不同的相态或存在于不同的相态中。
– 简单，可用机械方法分离，称机械分离过程
• 均相物料分离：被分离的组分以同样的相态混合或存在于同一相态中混合。
– 需要将某一组分由其所存在的均相态转移到另一种非均相态中，然后再利用机械分离方法才能实现分离，因此该分离过程被称为传质分离过程，也称动态平衡分离过程。
– 根本因素：沉淀剂的选择性 – 其他因素：共沉淀现象、后沉淀现象
2、沉淀条件的选择
（1）沉淀剂的选择：高选择性和特效性，对于重量分析而言，沉淀剂还应易于挥发或分解，以便在灼烧时可自沉淀中将其除去。
（2）沉淀剂的用量：沉淀剂的理论估量根据沉淀反应方程式计算。具体使用时适当过量，过多则易引起盐效应、配位效应等增大沉淀溶解度，一般过量50%～100%，对于沉淀灼烧时不易挥发的沉淀剂则以过量20%～30 %为宜。
（2）离心机的使用要点：平衡最关键

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。
离科学。
随着现代工业的发展和科学技术的不断进步，
分离科学的现状

从20世纪80年代初开始，在国外愈来愈多的大学里设立了“现代分离科学”课程。课程内容不断更新，国际上每年多次召开以分离科学为内容的学术会议，仅以“高效液相色谱”及“毛细管电泳”命名的国际会议每年就有十几次。近几年来，美国、俄罗斯、日本以及其它许多工业化程度较高的国家都相继建立了各种专门的研究机构和开发公司，新成立的仅以“分离科学”和“分离技术”命名的公司就有上百家。目前在研究分离过程和技术进展方面出现空前未有的踊跃局面。各种新的现代分离技术不断涌现; 建立了接近于实际情况的数学模型
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Байду номын сангаас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；

分离科学与技术概述.

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
(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
•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:

化学分离技术的发展与应用

化学分离技术的发展与应用化学分离技术是一种利用化学方法将混合物中的成分分离出来的技术手段。随着科学技术的不断进步和应用领域的拓展，化学分离技术在许多领域得到了广泛的应用，并取得了显著的发展。本文将就化学分离技术的发展历程以及其在不同领域的应用进行探讨。

一. 化学分离技术的发展历程

化学分离技术的发展可以追溯到几千年前。古代人们通过热解、萃取等方法进行物质的分离和提纯。然而，这些方法受限于技术和设备条件，分离效果不稳定且效率低下。

随着科学技术的进步，特别是现代化学的发展，人们逐渐掌握了更多的分离原理和技术手段。例如，萃取技术、蒸馏技术、结晶技术、色谱技术等分离技术的诞生和不断完善，使得化学分离技术得到了长足的发展。

二. 化学分离技术的应用领域

1. 化工行业

化工行业是化学分离技术最主要的应用领域之一。通过化学分离技术，可以将原料中的杂质、有害物质、不需要的成分等进行有效地分离和提取，以获得所需的纯度和质量。

在化工行业中，蒸馏技术是一种常用的分离技术。通过蒸馏技术，可以将液体混合物中的不同成分按照其沸点的差异分离出来。这在石油、化肥、药品等行业中得到了广泛的应用。

2. 食品行业

化学分离技术在食品行业中也具有重要的应用价值。例如，通过色谱技术可以对食品中的添加剂、农药残留物等进行分离和鉴定，以确保食品的安全性和质量标准。

此外，结晶技术也是食品行业中常用的分离技术。通过结晶技术，可以将食品中的物质分离出来，提高食品的纯度和口感。

3. 环境保护

环境保护是另一个重要的应用领域。随着环境污染日益严重，需要对废水、废气、固体废弃物等进行有效的处理和分离。

分离技术在现代科技和人类生活中的重要应用

分离技术在现代科技和人类生活中的重要应用随着科技的不断发展，分离技术作为一种重要的技术手段，已经深入到人们的生活和各个领域中。从基础化学到制药、环保、食品安全等各个领域，分离技术都发挥着不可替代的作用。本文将从分离技术的定义、分类、应用等方面进行探讨，以期更好地了解分离技术在现代科技和人类生活中的重要应用。

一、分离技术的定义和分类

分离技术是指将混合物中的不同组分分离出来的一种技术手段。它是化学、生物、制药等领域中非常重要的技术手段。分离技术的分类主要有物理分离技术和化学分离技术两种。

1.物理分离技术

物理分离技术是指通过物理性质的差异，将混合物中的组分分离出来的技术手段。常见的物理分离技术包括：过滤、离心、蒸馏、萃取等。

过滤是指通过过滤器将混合物中的组分分离出来。离心是利用物体在离心机中受到离心力的作用而分离出不同密度的物质。蒸馏是利用物质的沸点差异，在加热的条件下将混合物中的组分分离出来。萃取是通过溶剂的选择性提取混合物中的某些组分。

2.化学分离技术

化学分离技术是指通过化学反应将混合物中的组分分离出来的

技术手段。常见的化学分离技术包括：沉淀法、络合物法、离子交换法等。

沉淀法是指通过加入沉淀剂使混合物中的某些组分沉淀出来。络合物法是指通过络合剂将某些离子与其他离子形成络合物，从而分离出某些组分。离子交换法是利用离子交换树脂的选择性吸附作用，将混合物中的某些离子分离出来。

二、分离技术在现代科技中的应用

1.制药领域

分离技术在制药领域中有着非常重要的应用。药物的制备过程中，需要对药物进行分离纯化，以确保药物的纯度和质量。分离技术可以对药物进行分离、提纯和纯化，从而得到高纯度的药物。

分离科学与技术第9章超分子分离法

2) 介孔的生成利用高温热处理或化学方法除去表面活
性剂，留下的空间即为介孔孔道
第三节无机超分子主体多孔无机固体材料
MCM-41 孔径均匀，热稳定性和水热稳定性好，比表面积高、吸附容量大，较沸石和磷铝酸盐等微孔材料更
有利于有机分子的快速扩散。
杂原子掺杂介孔材料：硅基介孔分子筛骨架的硅原子被其它原子（Al、Fe、V、Co、Ni 等）取代，其选择性更高，且多种金属掺杂材料较单组分掺杂材料性能优越。
体离子（O 原子），故穴醚对阳离子和阴离子都具有特
殊的配体能力。
第二节有机超分子主体
三、冠醚、穴醚和球醚球醚：冠/穴醚在溶液中相对较柔，Cram 设计了一个给体位点汇聚到中心配位口袋的刚性主体分子，则其对阳离子的配位能力增强、选择性提高。
Cram 利用空间填充分子模型设计合成了刚性和三维
的球醚。其对阳离子 Li+ 的配位能力较冠醚提高 1012 倍。
第二节有机超分子主体
三、冠醚、穴醚和球醚冠醚与金属离子形成配合物的典型配位方式有：

金属离子大小正好与冠醚配体的尺寸相当，金属离子恰好位于配体孔穴的中心

金属离子稍大于配位体的孔穴，金属离子位于配位体的孔穴之外
第二节有机超分子主体
三、冠醚、穴醚和球醚冠醚与金属离子形成配合物的典型配位方式有：
体，并根据其分子结构命名为“穴醚”。

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