分离科学基础 第一章 绪论

五、分离方法的选择
结合分离对象的性质，根据要求分离的纯 度和回收率、产品的价格和竞争力、分离物彼 此分离因子的大小、分离物的热效性和能耗、 物耗及设备等进行科学合理的选择。
以下几种情况，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：
(1) 样品中存在干扰物质；
(2) 待测组分在样品中分布不均匀； (3) 待测痕量组分的含量低于测定方法的检测限；
平衡分离过程：是一种利用外加能量或分离剂，使原混 合物体系形成新的界面，利用互不相溶的两相界面上的 平衡关系使均相混合物得以分离的方法。 如：溶剂萃取，就是向含有待分离溶质的均相水溶 液中加入有机溶剂，形成互不相溶的有机相—水相两相 体系，利用溶质在两相种分配系数的差异，当达到平衡 后，目标物质进入有机相，共存物质留在水相。 一般在非均相介质中。
4、在不影响分离和富集的效果条件下，应使用最少的步 骤来完成。
5、分离后干扰元素除去得越完全越好，但也有一定的限 度，即只要剩下的干扰成分不影响分析结果的准确度即可。 6、实际工作中常将分离和掩蔽结合起来。 7、以分析为目的分离富集，除要求分离程度的完全性和
定量分离外，还要求简单、快速和分离结果有良好的再 现性。
在分析化学中，若找不到合适的放射性同位 素时．可采用标准参考物质，如标准样品、检测 过的标准物质、人工合成样品、分析过的样品或 采用标准加入法来测量回收率。
2、分离因数（SB/A)
欲测组分A，干扰组分B 定义：两元素的回收率之比。
SB / A
0 RB QAQB 0 RA QBQA
QA0 QA
(2)、大量与小量或痕量物质间的分离和富集
在进行矿石中的稀散元素的测定或纯物质中的微量杂 质的测定时，样品中某一或某些元素是大量的。这些大量 元素的存在常干扰痕量杂质的测定，因此必须分离除去， 对欲测定的痕量元素（杂质）由于其量太少，一般方法灵 敏度不高，难以完成测定，为此必须进行富集。 (3)、小量与小量或痕量物质间的分离和富集 (4)、稀溶液中痕量物质富集
分 离 科 学
第一章 绪论
第二章
第三章 第四章 第五章 第六章
沉淀分离法
液-液萃取分离法 离子交换分离法 色谱分离法 其它分离方法简介
第一章
§1.1 概述
绪
论
§1.2 分离和富集 §1.3 本课程的内容及要求
§1.1 概 述
一、分离过程 二、分离的重要性 三、分离方法的分类 四、分离方法的发展 五、分离方法的选择
三、分离方法的分类
1 按分离过程本质分
机械分离、传质分离 机械分离中分离对象是：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。 分离过程在非均相介质中进行
传质分离：在相间有传递质量发生，既可以在均 相又可以在非均相中进行。 包括 → 平衡分离过程 速率控制分离过程
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％。
回收率测定方法
放射性示踪技术是研究欲分离组分的回收率和 损失的最好方法。在分离富集之前,将欲分离组分 的放射性同位素作为示踪剂加到样品中，随后进 行放射性示踪测量，这样可对欲分离组分在分离 富集过程中的行为进行跟踪。
作业
• 1、列举一个给你日常生活带来很大益处，而 且是得益于分离的事例。分析解决这个问题 时，采用了哪几种分离方法。 • 2、什么是回收率、分离因数？分离时对 常量组分和痕量组分的回收率、分离 因数要求如何？ • 3、简述分离的重要性及分离富集技术的 发展趋势。 • 4、根据你自己的理解，用自己的语言阐述分 离与分析这两个概念的区别与联系。
3 按分离过程相的类型分类
例如： 沉淀分离 就是利用欲分离物质从液相进入固相而 进行分离的方法。 溶剂萃取 则是利用物质在两个不相混溶的液相之 间的转移来达到分离纯化的目的。 第二相可以是在分离过程中形成，也可以是外加的， 因此可按分离过程中初始相与第二相的状态进行分类。
按分离过程相的类型分类
四、分离方法的发展
2 依据分离方法的性质分
为物理分离法和化学分离法
物理分离法：以被分离组分所具有的不同物理性 质为依据， 采用适宜的物理手段进 行分离。 常用的有：气体扩散法，离心分离法，电磁分
离法以及喷咀射流法等。
化学分离法：按被分离组分在化学性质上的差异 ， 通过化学过程使其分离的方法。 包括：沉淀和共沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法 、色谱法、 电化学分离法、泡沫浮选分离法 、选择 性溶解法等。 其它分离方法： 基于被分离组分的物理化学性质：如沸点、熔点、离 子电荷和迁移率等性质。 包括：蒸馏与挥发、区域熔融、电泳和膜分离法等。习惯上 这些分离方法通常也归属于化学分离法。
QA / QB Ri 0 0 QA / QB
或
C A / CB Ri 0 0 C A / CB
三、分离和富集中应注意的问题
1、在考虑所提出的分析任务和选用何种测定方法的同时， 还应考虑样品的分解、分离和富集问题，应将整个分析 作为一个整体考虑。 2、应考虑所采用的方法能否定量分离及所加试剂能否影 响以后的测定。 3、在进行痕量成分的分离和富集时所用试剂纯度应有 较严格的要求；所用仪器也不能引进有害杂质。
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、发展。 借助现代的科学方法，研究分离过程机理。 2 色谱——当今研究最活跃，发展最快的分离技术。 3 各种分离技术相互渗透，从而达到多法互补。 4 分离富集技术与测量方法的有机结合。
5 分离富集技术的机械化、自动化和工业化。
6 合成新试剂，创建新分离方法 。 7 利用电、磁、光、热等建立一些无污染的分离过程。
(4) 没有合适的标准参考物质；
(5) 样品的物理、化学状态不适于直接进行测定； (6) 样品本身剧毒或具有强放射性等等。 •分离富集的目的: 消除干扰，并提高待测痕量组分。
§1.2
分离和富集
一、常见的分离和富集
二、分离方法的评价
三、分离ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ富集中应注意的问题
分 析 流 程：
§1.2 分 离 和 富 集
SB / A
QB 0 RB QB
SB/A越小 越好！
一般情况SB/A<10-3分离被认为完全。
对痕量组分的测定，分离因数SB/A要在10-6~10-7 的范围。
3、富集因数
在进行痕量组分的富集时，富集后与富集前，欲 富集的痕量组分与主要组分之间的重量或浓度的比例 叫富集因数。以Ri表示。 A——痕量组分 B——主要组分
二、分离方法的评价
1. 回收率 常用回收率来表示被分离组分在分离中的完全程度
通过分离后欲测元素的 测得量 回收率 100% 分离前欲测元素原来的 含量
设A为欲测定的痕量物质，B为主要成分，经分离后 A的回收率为RA，通式：
QA RA 0 100% QA
RA越大 越好！
QA0和QA—分别表示分离前后欲测物质A的含量。
示例：蒸发、蒸馏、吸收、萃取、结晶、吸附和 浸出。
平衡分离过程
速率控制分离过程：是一种利用外加能量，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）。既可以用于非均相混合物分离，也可以在均相介 质中。 示例：热扩散、气体扩散、质量扩散、反渗透、 超滤、电渗析、色谱分离、电泳和膜分离。 速率控制分离过程
样品制备→分解→分离富集→测定→数据处理
一、常见的分离和富集
1、分离 分离是一种假设状态，在这种状态下，物质完全被 分开了，就是说含有m种化学组分的混合物被分割成m 个常量范围。换言之，任何分离过程的目的，就是要把 m个化学组分，分割成m种纯的形式。 分离就是使试样组分相互分开。
2、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。 3 、常见的分离和富集 (1)、大量与大量的物质间的分离 一般可采取两种方法： 一 是将要测定的元素分离出来然后进行测定。 例如：矿石中镍的测定 二 是将干扰元素分离出去，在余下的试液中测定 欲测元素。 例如：钢中稀土元素总量的测定
四、分离方法的发展
美国硅谷所在地的加利福尼亚州在美国率先成立了分离科学 学会，仅三年时间其年会就从州的规模扩大为在国际上颇有影响 的国际学术报告会。另外，从20世纪80年代初开始，在国内外越 来越多的大学里设立了“现代分离科学”课程。国际上每年多次 召开以分离科学为内容的学术会议。 正因为如此，目前形成了在研究分离过程和技术进展方面空 前未有的踊跃局面。例如：解决生物酶、蛋白质的分离和纯化的 高效液相色谱技术、双水相萃取分离技术及电动毛细管电泳技术、 应用包合物的分离技术、超临界分离技术、反微团分离技术等就 是其中的几个例子。这些新颖的分离技术的出现大大丰富了现代 分离科学的内容，并解决了现代分离科学中的许多难题。
§1.1 概 述
一、分离过程
添加物料：吸收剂、溶剂、表面活性剂、试剂、 吸收物质、离子交换剂、液膜和固膜 材料等。 引进能量：电、磁、热、静压力、离心力等。
分离剂（引入的能量或物质） 产品 原料（混合物） 分离设备 残余物综合利用
二、分离的重要性
1、分离是认识物质世界的必经之路 2、分离是各种分析技术的前提 3、富集延伸了分析方法的检出下限 4、分离科学是其他学科发展的基础 5、分离科学大大提高了人类生活品质
工业技术发达的国家已开始把大量资金投放在高技术工业上。众 所周知，材料工业、生命科学和生物技术是高技术工业的重要组成部 分。以生命科学和生物技术为例，近几年来，美国、俄罗斯、日本以 及其他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。其中新成立的仅以“分离科学”和“分离技术”命名的 公司就有上百家。近年来，美国化学会每年都对在分离科学研究中作 出贡献的科学家进行奖励。如1986年奖励了犹他大学的吉丁斯 (Giddings)教授。表彰他创立的场级分馏法；1989年奖励了美国普渡大 学的瑞格涅尔(Regnier)教授用高效液相色谱分离生物大分子。20世纪 90年代又相继奖励了英国爱丁堡大学教授纳克斯(Knox)对柱色谱速率 理论及电驱动毛细管分离体系的贡献，毛细管电泳的奠基人美国北卡 罗纳大学的教授乔根森（Jorgenson），在研究分离体系中分子间相互 作用力卓有成效的美国明尼苏达大学教授卡尔(Carr)等。