分离科学与技术1
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。
生物化学中的产物分离与分析技术
生物化学中的产物分离与分析技术生物化学是研究生物分子组成、结构、功能及其相互关系的科学。
在生物化学研究中，分离和分析生物分子产物是非常重要的一步，它涉及到生物分子结构与功能的解析、分子生物学的研究、药物的开发等诸多领域。
本文将介绍几种生物化学中常用的产物分离与分析技术。
1. 薄层色谱法薄层色谱法（Thin Layer Chromatography，TLC）是一种有效的分离和检测方法，可用于分离并检测各种不同类型的生物分子。
该技术使用涂有吸附剂的无机玻璃或塑料片作为站相，将需要分离的生物产物沿着板上的小坑过渡带动，然后通过化学计量法刻画产物中分离的成分。
薄层色谱法通常将分离的生物分子涂抹在薄层或高效率的站相上。
2. 凝胶层析法凝胶层析法（Gel Filtration Chromatography，GFC）是一种基于分子大小分离物质的技术。
在凝胶层析法中，生物产物被置于化学柱中的凝胶上，大分子会被凝胶过滤，而小分子则连同流动相移动，并进入到柱中。
随着时间的推移，被分离的小分子通过化学柱的末尾，而大分子则被凝胶滞留在柱中。
这种技术可以应用于分离蛋白质、DNA 合成物等生物产物。
3. 离子交换层析法离子交换层析法（Ion Exchange Chromatography，IEC）是一种通过电荷相互吸引分离不同电荷的产物的方法。
在离子交换层析法中，采用含有离子官能基的保持体，将待分离的生物产物通入柱中，并用离子洗涤液逐步冲洗，各种离子一次稀释并分离。
不同离子的相互吸引会让它们在柱中的保持体上停留不同的时间，进而达到分离的效果。
离子交换层析法通常用于制备、纯化带电生物分子。
4. 亲和层析法亲和层析法（Affinity Chromatography, AC）是一种分离纯化目标生物分子的高效和选择性技术。
该技术使用亲和柱（通常用聚合物、水凝胶或矽胶等作为固定支持的矩阵），将含有目标生物分子的样本通过亲和柱。
因为取决于目标分子的亲和性，仅目标分子会与支持矩阵表面上提前标记的区分分子结合。
分离与纯化技术：科学与应用
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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。
《科学与技术》课后练习答案（试题）
《科学与技术》课后练习答案（试题）科技复习提纲填空科学经历了不同的时代。
16世纪是以伽利略为代表的个体活动时代，17世纪牛顿为代表的皇家学会时代，18世纪到二战前是以爱迪生为代表的集体研究时代。
当今科学已进入了跨国建制时代。
18世纪末法国启蒙思想家狄德罗指出：技术是为了某一目的，共同协作组成的各种工具和规则体系。
20世纪80年代，我国开始引入高技术这一名词，并于1986年3月制定了《高技术研究发展计划纲要》，简称863计划，它对我国经济发展和社会进步起了极大推动作用。
自然选择学说的要点：变异的普遍性、繁殖过剩、生存斗争与适者生存19世纪自然科学三大发现细胞学说、生物进化论的确立、能量守恒和转化定律。
电磁场理论揭示了光、电、磁内在联系。
工业革命的标志是蒸汽机的使用。
化工技术革命包括：化肥工业的诞生、人工合成染料、制药工业的诞生、安全炸药的发明目前，国际上公认的并列入21世纪重点研究开发的高新技术领域包括信息、生物、新材料、新能源、空间、海洋技术等。
原子的范围是10-10m、原子核的范围是10-14m—10-15m、夸克的范围10-20m。
原子能的释放方式是：原子核的衰变、原子核的裂变、原子核的聚变。
其中利用最多裂变。
核反应堆是达到临界状态的装置，它的主要作用是维持核裂变反应持续下去。
核电站是利用原子核裂变反应所放出的核能，驱动汽轮发电机组进行发电的发电厂我国第一座自行设计自主建设的核电站秦山核电站装机容量300现代化学发展特点：研究层面由宏观向微观发展，研究方法由定性向定量发展，研究对象由静态向动态发展，研究结果由描述性向推理性发展。
基础分析化学的任务有：定性分析、定量分析三大合成高分子材料塑料、合成纤维、合成橡胶细胞膜具有物质转运、能量转换、信息传递、细胞和分子识别等重要功能。
根据与内质网的关系，核糖体可分为游离核糖体、附着核糖体两类。
核糖体是细胞中合成蛋白质的唯一场所。
细胞核的基本结构包括核膜、核仁、染色质和核液四个组成部分。
科学实验报告：分离与提纯有机化合物的实验方法
科学实验报告：分离与提纯有机化合物的实验方法摘要本实验旨在介绍分离与提纯有机化合物的一些常用方法。
通过对比不同技术的优缺点，以及它们在实际应用中的适用性，为读者提供一个全面了解该领域方法并选择最适合自己研究目标和条件的依据。
引言分离与提纯有机化合物是许多科学研究和工业生产过程中必不可少的一环。
有机化合物可能存在杂质或混杂物中，因此需要有效地将其从混合物中分离出来并进行提纯。
本文将介绍几种常见的分离与提纯方法，包括结晶、蒸馏、萃取和色谱等。
1. 结晶法结晶是一种常用于固体有机化合物分离与提纯的方法。
通过控制溶剂的温度变化，使溶液中目标化合物结晶出来，并通过过滤和洗涤等步骤去除杂质。
1.1 单次结晶法单次结晶法是最简单且常见的结晶方法。
它包括制备溶液、加热溶解、降温结晶和收集晶体等步骤。
1.2 反复结晶法反复结晶法是通过多次结晶来提高纯度。
在每次结晶后，收集的晶体将被重新溶解并进行下一轮结晶，以消除更多的杂质。
2. 蒸馏法蒸馏是一种用于分离液体有机化合物的常见技术。
它基于不同化合物的沸点差异，通过加热混合物使其中的目标化合物转变为气态，并通过冷凝使其重新变为液体。
2.1 简单蒸馏法简单蒸馏法适用于两种沸点相差较大的液体有机化合物。
它包括加热、冷凝和收集馏出物等步骤。
2.2 分馏蒸馏法分馏蒸馏法适用于沸点接近但仍有区别的液体有机化合物。
它基于对混合液进行多次汽液平衡和冷凝操作，以逐渐提高目标化合物的纯度。
3. 萃取法萃取法是一种常用于液体有机化合物的分离技术。
它利用不同化合物在不同溶剂中的亲和性差异，通过溶剂的选择和反复抽提步骤，将目标化合物从混合物中分离出来。
3.1 液-液萃取法液-液萃取法适用于两个有机相或一个有机相和一个水相之间的萃取。
它包括混合、摇床振荡、分离和回流等步骤。
3.2 固-液萃取法固-液萃取法适用于将目标化合物从固体基质中提取出来。
它包括样品制备、萃取、浓缩和回收等步骤。
4. 色谱法色谱法是一种在实验室中广泛使用的分离技术。
分离科学基础答案
分离科学基础答案【篇一：分离科学思考题答案 2】一、名词解释截留率:指溶液经超滤处理后被膜截留的溶质量占溶液中该溶质总量的百分率。
水通量:纯水在一定压力温度0.35mpa25℃下试验透过水的速度。
浓差极化:电极上有电流通过时电极表面附近的反应物或产物浓度变化引起的极化。
分配系数:物质在两种不相混的溶剂中平衡时的浓度比 hlb值:表面活性剂亲水-亲油性平衡的定量反映。
萃取因素:影响双水相萃取的因素包括聚合物体系无机盐离子体系ph体系温度及细胞温度的影响。
带溶剂:易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条件下又容易分解的物质也称为化学萃取剂。
结晶:.物质从液态溶液或溶融状态或气态形成晶体。
晶核:过饱和溶液中形成微小晶体粒子是晶体生长必不可少的核心。
重结晶:利用杂质和洁净物质在不同溶剂和温度下的溶解度不同将晶体用合适的溶剂再次结晶以获得高纯度的晶体操作。
双水相萃取:利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行的分离操作。
超临界流体萃取:利用超临界流体作为萃取剂对物质进行溶解和分离。
离子交换技术:通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。
膜污染:指处理物料中的微粒胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附沉积造成膜孔径变小或堵塞使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。
凝聚值:胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度。
精馏:利用液体混合物中各组分挥发度的差异及回流手段来实现分离液体混合物的单元操作。
最小回流比:当回流比减小到某一数值后使两操作线的交点d落在平衡曲线上时图解时不论绘多少梯级都不能跨过点d表示所需的理论板数为无穷多相应的回流比即为最小回流比萃取精馏:向原料液中加入第三组分称为萃取剂或溶剂以改变原有组分间的相对挥发度而得到分离。
共沸精馏:体系中加入一个新的组分称为共沸剂共沸剂与待分离的组分形成新的共沸物用精馏的方法使原体系中的组分得到分离。
科学与技术的关系
科学与技术的关系科学是关于自然界、社会和思维的知识体系，它是适应人们生产斗争和阶级斗争的需要而产生和发展的，它是人们实践经验的结晶。
科学是人类活动的一个范畴，它的职能是总结关于客观世界的知识，并使之系统化。
科学这个概念本身不仅包括获得新知识的活动，而且还包括这个活动的结果。
科学包含自然、社会、思维等领域，如物理学、生物学和社会学。
它涵盖三方面含义：观察，致力于揭示自然真象，而对自然作理由充分的观察或研究（包括思想实验），通常指可通过必要的方法进行的，或能通过科学方法——一套用以评价经验知识的程序而进行的；假设，通过这样的过程假定组织体系知识的系统性；检证，借此验证研究目标的信度与效度。
科学知识指覆盖一般真理或普遍规律的运作的知识或知识体系，尤其指通过科学方法获得或验证过的。
科学知识极度依赖逻辑推理。
哲学家和科学家经常试图给何为科学和科学方法提供一个充分的本质主义定义但并不很成功，笼统地说，科学即反映人们对自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。
科学一词由近代日本学界初用于对译英文中的science及其它欧洲语言中的相应词汇，欧洲语言中该词来源于拉丁文scientia，意为知识、学问，在近代侧重关于自然的学问。
科学一词在中国古汉语中意为科举之学。
明治时代日本启蒙思想家西周使用科学作为science的译词。
到了1893年，康有为引进并使用科学二字。
此后，科学二字便在中国广泛运用。
尼采认为人们容易忘记，科学其实是一种社会的、历史的和文化的人类活动，它是在发明而不是在发现不变的自然规律。
某些后现代主义哲学家，像费耶阿本德（Feyerabend）和罗蒂，可能会同意他的这种看法。
他也认为，落入科学主义窠臼是愚蠢的---科学主义相信科学能最终解决所有人类问题，或者发现隐藏在我们感觉经验到的日常世界背后的某些真实世界的隐藏真理。
但是，他完全支持把科学视为一种现象学的、实用的---因此不太野心勃勃的---活动的观点。
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
科学、技术与艺术三者之间的关系
科学、技术与艺术三者之间的关系如何理解科学、技术、与艺术三者的相互关系？相互关系：相辅相成，既有联系又有区别，有着密切联系，不可分割。
1.科学与技术：共生关系：现代技术发展的一显著特征是技术的科学化，技术与科学的结合，形成了新的科学技术。
科学是在技术的基础上发生和成长起来的。
在相当长－段时间内，科学是贵族所有，而技术则是工匠的专利：科学与技术有各自的发展道路。
19世纪开始，由于社会生产力的提高和经济等方面的发展，开始产生越来越多的联系，形成共生关系，相互作用越来越强，以致科学的进步部分地依赖于技术的进步，技术的进步也相应地依赖于科学的进步。
技术的需要成为科学发展的强大动力，而科学的发展又为技术提供了坚实的基础。
现代技术与科学实践的联系越紧密，双方的发展速度越快，成就越大：技术愈进步，科学愈发展，这种联系就愈显著、愈深刻。
例如：在人体工程学影响下的波音707飞机。
区别：科学与技术是两类不同的活动，“科学的目的在于推进知识的进展，而技术的目的则是改造特定的实在。
科学旨在获得关于实在的新信息，而技术则在于将信息注入现存系统。
科学力图构造解释和预言系统。
技术是干预事件的进程，预防某种状态的发生，造成某种不能自发出现的状态。
”两者的区别是明显的，亦是不能互相取代的！共同点：1)被社会组织起来；2)有计划有目标的实践活动；3)社会因素和作用相同；4)内在结构。
新科学、新技术：与科学结合，成为现代技术的根本特征之一，新技术者以前所未有的力量深刻影响和改变着人类的生存与生活状态，以致最终改变整个人类社会的面貌。
未来的科学是高度技术化的科学，只有科学技术化，才能使科学实现飞跃，科学才能取得更高的成就。
2.技术与艺术：从艺术角度看技术：技术与艺术是两个不同的概念，技术是一种方式、手段；艺术既可以是方式、过程和手段，又可以指艺术品、艺术现象。
属性不同，其目的和存在方式也不伺，从艺术的本质和艺术的发展来看，犹如一张纸的两面，不可分离，艺术是技术存在的最高形态。
常用提取分离技术
提取分离技术1.超临界流体萃取技术醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用超临界流体的溶可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后2. 生物酶解技术它是浙江大学生物系统工程与食品科学学院以食品科学与营养系食品科学专业教授沈立荣为首的团队研发的现代生物活性物质提取技术，已经应用于浙江康健生物技术有限公司生产健达生羊胎（美容）浓缩液，是国内现代生物活性物质提取的先进生物技术。
生物酶解技术应用于人类健康、农业、工业与环境，在其它领域也有一些应用，应用范围广阔。
在人类健康领域的应用最多，已经成功形成生产力用于人类健康工程。
生物酶解技术的基础学科依据是通过酶的作用使物质得到充分分解，得到生物工程需要的提取物。
酶是催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体，是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质。
具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。
酶是二级学科，应用于生物化学与分子生物学一级学科。
酶（enzyme），早期是指in yeast 在酵母中的意思，指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。
大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。
能在机体中十分温和的条件下，高效率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢。
生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应过程。
酶是细胞赖以生存的基础。
细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。
[3,4]3.分子蒸馏技术分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。
当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同，因此，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，若能恰当地设置一块冷凝板，则轻分子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。
这样，达到物质分离的目的。
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。
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。
化学分离技术在环境保护中的应用包括吸附、萃取、膜分离等。
通过这些技术手段，可以将有害物质与废物进行有效地分离，以减少对环境和人体的危害。
4. 药物研发在药物研发过程中，化学分离技术也起到了关键的作用。
药物的研制需要对天然产物或化合物进行提取和纯化，以获得高纯度的活性成分。
人类肝细胞的分离与培养技术
人类肝细胞的分离与培养技术随着生命科学的发展和进步，肝细胞的分离和培养技术在医学领域中越来越重要。
肝细胞作为机体内代谢和解毒的重要器官，它的功能对于人体的健康具有至关重要的影响。
因此，肝细胞的活体分离和培养技术是研究肝脏生理、病理机理及其相关疾病的重要手段之一，也是研发肝药和治疗肝病的重要基础。
一、肝细胞的分离技术1.灭菌准备分离和培养肝细胞必须有高质量的培养基和相关配件，因此必须进行严格的灭菌准备工作。
需要准备无菌离心管和培养皿、无菌试管、无菌针头等，以保证分离后的肝细胞有良好的生长环境。
2.胶原酶消化胶原酶是一种生物碱性蛋白酶，它可以使肝细胞在本身结构上受到的伤害最小，分离出的细胞也更加健康、完整。
使用胶原酶消化，可以将肝脏组织中的各类细胞分离出来，与此同时，有的组织中存在黏性蛋白质，加胶原酶后，可以有效地降低分离的黏性蛋白质含量，使其在分离过程中保持较好的完整性。
3.密度梯度离心密度梯度离心是将分离出来的细胞通过离心机离心处理，得到纯化的细胞组织。
将经胶原酶消化的混合细胞悬液注入含有石蜡或离子聚合物化合物的密度梯度管中，通过逐层离心，不断离心分离出不同密度的细胞。
二、肝细胞的培养技术肝细胞的分离与培养是肝研究的重要手段之一，为了成功地分离和培养肝细胞，还需要具备有效的培养技术。
以下是几种比较常见的肝细胞培养技术。
1.原代细胞培养原代细胞培养即从肝脏中取出肝细胞，以生理盐水或PBS等缓冲液洗涤去除血液和淋巴细胞，将肝组织制成细胞悬浮液，然后将细胞悬浮液转移到含有血清的培养基中培养。
初期内，细胞只能在特殊的培养条件下存活，随着时间的推移，细胞的生长速度会逐渐加快，直到与原始肝细胞达到一致。
2.选循环细胞培养选循环细胞培养技术是将同样的原代肝细胞在培养后进行染色体检测，并筛选出较好的染色体数量的细胞进行扩增。
通过筛选出的具有较好生长速度和菌礼细胞染色体形式的细胞进行扩张和培养。
3.分化诱导培养分化诱导培养技术是将原代肝细胞和不同化学物质进行共培养，从而使肝细胞分化为肝小叶细胞或胆汁细胞，为肝细胞研究提供了更加相应的模型。
高效液相色谱分离与检测技术的进展与创新
高效液相色谱分离与检测技术的进展与创新概述高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）是一种重要的分离与检测技术，已经在广泛的科学领域中得到了广泛的应用。
本文将对高效液相色谱分离与检测技术的进展与创新进行综述，并探讨其在不同领域中的应用。
一、高效液相色谱的基本原理高效液相色谱是以液相作为固定相的分离技术。
其基本原理是将样品溶解在流动相中，通过与固定相之间的相互作用来实现样品的分离。
高效液相色谱的固定相种类繁多，不同种类的固定相可以实现对不同性质样品的选择性分离。
二、高效液相色谱的发展与创新1. 色谱柱技术的发展：随着材料科学与合成化学的不断进步，新型的色谱柱材料如亲水性、疏水性、离子交换、手性等材料相继出现。
这些材料可以提供更高的分离效率和选择性。
2. 检测器技术的创新：传统的高效液相色谱检测器主要有紫外检测器、荧光检测器和电化学检测器等。
随着科学技术的发展，新型的检测器如质量分析检测器（Mass Spectrometry, MS）和电喷雾检测器（Electrospray Ionization, ESI）等被引入到高效液相色谱中，提高了检测灵敏度和选择性。
3. 色谱分离模式的创新：除了传统的反相色谱分离模式，还出现了离子交换色谱、手性色谱、亲水色谱等新的分离模式。
这些分离模式可以对特定问题提供更好的解决方案。
三、高效液相色谱在不同领域中的应用1. 制药工业：高效液相色谱在制药工业中起着至关重要的作用。
它可以用于药物分析、药物代谢物分析和质量控制，以确保药物的质量和安全性。
2. 环境监测：高效液相色谱在环境监测领域中广泛应用，例如水质监测、土壤污染分析和空气污染物检测等。
它可以快速、准确地测定各种环境污染物。
3. 农业食品安全：高效液相色谱在农业食品安全领域中也发挥着重要作用。
它可以用于农药残留分析、食品添加剂检测和农产品质量控制等方面。
如何理解科学与技术一体化的特征
如何理解科学与技术一体化的特征？在人类历史上，科学与技术经历了几次分合。
科学与技术源起于人类的社会生产实践,本来是内在统一的，但随着生产力的发展,出现了脑力劳动与体力劳动的分工，一部分人从单纯的体力劳动中分化出来，专门从事政治、宗教、艺术、哲学等活动，科学与技术从此分道扬镳(这时的自然科学仍未从自然哲学体系中分离出来,因而此处的科学不仅指自然科学，也包括人文社会科学），科学活动由学者们承担,技术研究则由工匠们掌握.在古代，科学对技术的影响甚微，无论是自然经济条件下的农业技术，还是工匠的手工业技术,都是凭经验掌握和积累的，那时几乎没有以科学的应用为特征的技术，而只有手艺、技能——尽管这些经验可能发展到惊人的水平.从15世纪下半叶近代自然科学产生以后（1543年哥白尼《天体运行论》的发表标志着近代自然科学从自然哲学中分离出来）,直到19世纪的上半叶,科学的实际应用才逐步显现效能。
正如马克思所说：只有在资本主义条件下，才第一次产生了只有用科学方法才能解决的实际问题，才第一次达到使科学的应用成为可能和必要的那样一种规模,科学获得了成为致富手段的使用,发明成为一种特殊的职业,科学成为生产过程的因素,生产过程成为科学的应用。
15世纪以后,科学实验活动融入科学研究,使科学与实践的联系日益紧密，也使科学的生产功能逐渐体现出来。
F·培根是理论应结合实际思想的推崇者.他在《新工具》一书中提出“知识就是力量”,积极主张知识与力量的统一。
但是,在第二次工业革命前，科学进步与技术创新之间的联系一直是很薄弱的，科学真正发挥其先导作用是在第二次工业革命后,假如没有奥斯特、法拉第等人对磁电转化规律的探讨,没有内燃机四冲程工作原理的提出，第二次工业革命根本不可能掀起.第二次工业革命后,科学才真正走到技术前面,成为技术创新的先导因素，正如贝尔纳在《历史上的科学》一书中所说，自第二次工业革命以后，在化学、染料、电力和公共健康方面的技术进步明显地依靠化学、物理学和生物科学的进步。
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分离剂可以是 能量 或 物质 ；有时也可以两种并用；
分离剂过程的特征是（ C ）；
A 熵增过程； B 熵不变过程； C 熵减少过程； D 自发过程
下列哪个不是机械分离过程？（ D ）；
A 重力沉降； B 过滤； C 离心分离； D 吸收
当分离因子为（ B ）时表示组分A及B没有被分离；
A. S >1； B. S = 1； C. S < 1； D. S > 0
§1.6 分离技术的进展
1. 变革传统分离方法（过程）形成的 超临界萃取 双水相萃取 液膜分离（萃取）
色谱分离（吸附）
分子蒸馏
2. 基于材料科学发展而形成的分离技术 膜分离（超滤，反渗透，气体渗透） 膜式燃料电池 3. 膜与传统分离方法相结合形成的 膜吸收 膜萃取 膜蒸馏
第一章作业
1. 请指出纯净水生产过程主要采用了哪几种分离方法？
溶剂萃取
平衡 分离 按 分 离 过 程 的 本 质
物理吸收 液体蒸馏
利用两相界面上的平衡 均相系
速度 差 分离
沉降 过滤 离心（旋风）分离 静电除尘 电泳 电渗析 膜分离 中和沉淀
利用特殊梯度场 非均相系
反应 分离
生物降解 离子交换 反应萃取（吸收）
利用化学反应
§1.5 分离方法的评价
1. 回收率（R） 被分离物实际回收量与理论回收总量之比
能量
化 工 分 离 过 程
传质 分离
能量+物质
反应 分离
生物降解 色谱分离 反应萃取（吸收、结晶）
物质
§1.4 分离方法的分类
沉降
按 被 分 离 物 质 的 性 质 分
物理 分离
离心（旋风）分离 静电除尘 沉淀
化学 分离
色谱分离 溶剂萃取 蒸馏 电泳 膜分离
离子交换
物理化 学分离
§1.4 分离方法的分类
并说明这些分离方法分别依据被分离物质的哪些性质？ 其中哪些属于速度差分离法？
2.
请列举一个日常生活中你认为尚未很好解决的分离问题， 如果这个分离问题得以解决，人们的日常生活质量将会明显 改善。
分离过程依据练习
实例 分离方法
精馏 过滤
依据
溶解度随温度变化的差异 在溶剂中溶解度的差异
除去澄清石灰水中的碳酸钙 用CCl4提取溴水中溴单质
单一分离：得到纯物质 组分离：得到性质相近的一族物质
§1.1 分离科学及研究内容
2．分离的目的、特点与内容 分析样品前处理 • 目的 确认目标物质的结构 得到单一（或某类）物质 除去有害物质 • 特点：种类多、目的不同、规模差异大、技术多样 分离过程共有规律 分离方法、设备及应用
• 内容
§1.2 分离科学的重要性
课堂练习1
目的不同、 分离过程的特点是 种类多 、
规模差异大
和
技术多样
；
合成橡胶生产中，在反应液中产生一种蜡状副产物，其
挥发性很小，可忽略不计；混合液相对挥发度α≈1。
请指出下列三种分离操作对回收溶液是可行的，说明原
因；并指出其他方法不适用的原因。
A 精馏； B 蒸发； C 过滤
B 可行。混合液中有不挥发性组分。
R Q Q0 100%
←实际回收量 ←理论回收量
精馏：塔顶回收率 吸收：回收率
回收因子： R Q 通常：
Q0
常量组分（浓度>1%）： 痕量组分（浓度<0.0001%）：
R > 99% R > 90%
微量组分（0.0001% < 浓度 < 1%）： R > 95%
§1.5 分离方法的评价
2. 分离因子（S） 表征两种物质被分离的程度
分离科学与技术
第一章
绪 论
一、分离科学及研究内容
二、分离科学的重要性
三、分离过程的本质
四、分离方法的分类
五、分离方法的评价
六、分离技术的进展
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§1.1 分离科学及研究内容
组分离 １．分离的概念
• 吉布斯自由能（G）
约西亚•威拉德•吉布斯 (Josiah Willard Gibbs ) 系统做有用功的能力度量，
也就是系统过程自发性的度量。
ΔG < 0，过程自发； ΔG = 0，达到平衡态 ΔG > 0，过程不自发（逆过程自发）
ΔG =ΔH－TΔS 等温等压
课堂练习1
衡量分离过程的难易程度用 分离因子 表示 ；
分离醋酸与乙醇混合液
分离汽油和水 井盐（海盐）精制
分液
结晶 萃取
挥发度的差异
互不相溶 物质在水中溶解度的不同
纯化实例
太空的庆祝酒会 航天员们喝的什么？ 自己的“尿液” “昨日咖啡” 国际空间站ECLSS 废水循环利用系统 耗资大约2.5亿美元， 水好贵！每升水11000美元
关于熵
• 熵表达的是什么？
略
§1.3 分离过程的本质
熵
分离：熵（S）减少的过程 混合：熵（S）增加的过程 有时可自发进行 有时不能自发进行 总自由能（G）
判断过程能否自发进行的依据：
总自由能（G）降低的过程可自发进行
§1.4 分离方法的分类
分离剂
机械 分离
过滤 沉降 离心（旋风）分离 静电除尘 蒸发 蒸馏 吸收 电泳 膜分离 离子交换 溶剂萃取
单一分离
利用理化性质的差异，将某种（或某类）物质从复 杂的混合物中分离出来，使之以相对纯的形式存在。 纯化： 除去杂质 • 相关概念 浓缩： 除去溶剂，所有溶质浓度都提高 富集：增加目标组分浓度，缩小混合物体积
分离科学：研究从混合物中利用纯化、浓缩或富集某种（或某 类）物质的规律及应用。
• 分离的形式
S A ,B RA RB Q A / QB Q0 , A / Q0 ,B
RA：目标组分回收率 RB：共存组分回收率
共存组分：组成混合物的组分之一
• 两组分混合液精馏：相对挥发度
AB
A B
pA xB pB x A
y A xB yB x A
y A / yB x A / xB
§1.5 分离方法的评价
1850年，德国物理学家鲁道夫· 克劳修斯 任何一种能量在空间中分布的均匀程度
能量分布得越均匀，熵就越大。
• 熵增原理
绝热系统的熵永不减少 在不可逆绝热过程中单调增大 隔离系统中，实际发生的过程都是熵增加的进行的依据
关于自由能
在热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外作功的部 分，它衡量系统可对外输出的“有用能量”
• 液液萃取：选择性系数 选择性系数 分配系数k
kA kB
kA
yA xA
kB
yB xB
分离因子可以用摩尔分数、质量分数、摩尔流率、质量流率
表示。
3. 富集倍数 目标组分回收率与基体组分回收率之比
基体组分：混合物中除去目标组分之外的所有组分
例：100mL溶液中的溶质被富集到1mL溶液中，富集倍数为100