现代分离技术(精.选)
现代分离技术
4.1.4分类 按两相所处状态分类
流动相
液体
气体
固定相 液体 液-液层析法
气-液层析法
固体 液-固层析法
气-固层析法
现代分离技术
2. 按固定相的使用形式（即实验技术）分： 柱层析、纸上层析、薄层层析 3. 按分离机制分（即物理化学性质）： 吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶
现代分离技术
有机溶剂
反微团：
表面活性剂的极 性头朝内，疏水 的尾部向外，中 间形成极性的“核” (po1ar core)
非极性“尾”
极性“头”
极性的“核”
此极性核具有溶解极性物质的能力，极性核溶解水后， 就形成了“水池”(water pool)。
双水相体系：将两种不同的水溶性聚合物的水 溶液混合时，当聚合物浓度达到一定值，体系 会自然的分成互不相溶的两相，这就是~。
胶团萃取（micellar extration） 是被萃取物以胶团或者胶体形式从水相被萃取到有机
相的溶剂萃取方法。
表面活性剂的分类：
阴离子表面活性剂； 阳离子表面活性剂； 非离子型表面活性剂。
临界胶束浓度（critical micelle concentration）：表 面活性剂在溶液中开始形成胶团时的浓度称为~ ， 简称CMC。
过滤、其它层析（如亲和层析）等。 4. 按展开方式分： 洗脱法、迎头法、置换法
现代分离技术
4.2◆吸附色层法（adsorption chromatography）
吸附是在1909年提出的一个术语，指在固体或液体内 部或表面的选择性传递。
在吸附过程中，气体或液体中的分子或原子或离子扩 散到固体表面，通过与固体表面的氢键或弱分子间力 作用而吸附，被吸附的物质称为溶质，而固体材料成 为吸附剂。
现代分离方法与技术
现代分离方法与技术
现代分离方法与技术是化学、物理、生物等领域中重要的分离手段。
这些分离方法与技术可以通过不同的方式将混合物中不同的成分分离出来,并且可以在不同条件下进行。
以下是一些现代分离方法与技术的例子:
1. 萃取:萃取是一种常用的分离方法,可以通过将混合物通过一种溶剂,将其中的某种成分转移到另一个容器中进行分离。
萃取剂可以是液体、气体或固体。
2. 蒸馏:蒸馏是一种高效的分离方法,可以将混合物中的水分子和其他不溶成分分离出来。
蒸馏可以在低温下进行,因此是一种适用于分离高沸点成分的方法。
3. 离子交换:离子交换是一种利用离子交换剂将溶液中的某种离子从另一种溶液中分离出来的方法。
通过选择适当的离子交换剂,可以将需要分离的离子从混合物中分离出来。
4. 结晶:结晶是一种通过结晶过程将混合物中的成分分离出来的方法。
结晶剂可以促进结晶,并且结晶过程可以通过控制温度、压力和流量等条件来实现。
5. 分选:分选是一种通过选择和过滤将混合物中的不同成分分离出来的方法。
分选可以通过机械、化学或物理手段来实现。
6. 磁分离:磁分离是一种利用磁场将混合物中的不同成分分离出来的方法。
这种方法可以通过改变磁场的方向和强度来实现。
除了以上列举的方法与技术,还有许多其他的分离方法与技术,例如电渗析、化学分离、吸附等。
这些方法与技术的选择取决于混合物的性质和分离目标。
现代分离方法与技术的应用越来越广泛,包括化学、物理、生物、医疗、农业、环境等领域。
现代生物分离技术
现代生物分离技术生物分离技术是生物学领域中的一项重要科研技术，主要利用生物体中分子间所存在的电性、磁性、电荷、大小、形状等特性，从而通过各种不同的分离技术来获得所需的分子。
现代生物分离技术可以分为物理分离技术和化学分离技术两大类，其中物理分离技术包括了色谱分离、电泳分离、离心分离、过滤分离等各种技术，而化学分离则主要是利用化学反应或结构差异来实现生物分子的分离。
本文将对现代常用的生物分离技术进行详细说明，讨论其原理、特点及应用。
一、色谱分离技术色谱分离技术是基于质量、分子量、分子大小、溶解性、极性或疏水性等特性，将混合物中的物质从复杂的混合物中分离出来的一种分离技术。
色谱分离技术是现代分离技术中应用最广泛的一种技术，其主要原理是利用各种固定相（如气相、液相、固体等）与流动相（如气体、液体、超临界流体等）之间的相互作用来实现生物物质的分离。
主要包括了气相色谱、液相色谱、离子交换色谱、凝胶层析、亲和层析等。
色谱分离技术广泛应用于复杂的生物分子的分离和纯化，如对蛋白质、多肽、核酸等生物大分子的分离和纯化。
二、电泳分离技术电泳分离技术是利用电场作用力将荷电粒子（如DNA、蛋白质等）从混合物中分离出来的一种分离技术。
其原理是将混合物置于电场中，根据电荷的性质，荷电粒子在电场中产生运动，并在电极上沉淀。
电泳分离技术广泛应用于DNA、RNA、蛋白质等生物分子的分离和定量。
三、离心分离技术离心分离技术是根据生物分子的密度、大小、形状等物理特性将生物分子从混合物中分离出来的一种分离技术。
其主要原理是利用高速旋转的离心机作用，将混合液中的生物分子产生沉降差异，最终通过离心分离技术将生物分子分离出来。
离心分离技术广泛应用于细胞分离、蛋白质纯化、细胞器组分分离、病毒富集等方面。
四、过滤分离技术过滤分离技术是利用精密的过滤器或膜将混合物中的生物分子分离出来的一种分离技术。
其原理是利用过滤膜的孔径选择性来实现分离，对于小的分子可以通过膜的小孔径，而大分子由于尺寸过大而不能穿过膜孔。
现代分离技术实验报告
现代分离技术实验报告1. 引言现代生物分离技术是生物学研究和工业生产中至关重要的一部分。
它允许我们从复杂的混合物中提取和纯化目标物质，并为我们提供了研究和利用生物组分的有力工具。
本实验旨在介绍几种常见的现代分离技术的基本原理和应用，并通过实验操作加深我们对这些技术的理解。
2. 材料与方法2.1 材料- 细胞破碎液- 聚丙烯酰胺凝胶- 某种蛋白质混合物- DNA片段- 色谱柱- 电泳仪- 丙酮、甲醇等有机溶剂2.2 方法2.2.1 超速离心将细胞破碎液通过超速离心（10000 g，20分钟）进行初步分离。
2.2.2 凝胶电泳将蛋白质混合物用SDS-PAGE进行凝胶电泳分离，根据蛋白质大小和电荷的不同，使其在凝胶上形成明显的分离带。
2.2.3 透析将目标物质透析至所需缓冲溶液中，以去除其它杂质。
2.2.4 色谱层析使用色谱柱将目标物质与杂质进一步分离，根据目标物质的不同特性选择适当的层析介质。
2.2.5 挤压过滤使用滤器挤压过滤固体颗粒或大分子物质。
2.2.6 溶剂萃取应用不同的溶剂体系将需要分离的物质从混合物中分离出来。
3. 实验结果与讨论3.1 胶体分离结果通过超速离心后，样品分为两层，上层为液体，下层为沉淀。
沉淀层可能包含细胞碎片、酶、DNA等。
3.2 凝胶电泳结果经过凝胶电泳分离，观察到了不同大小和电荷的蛋白质在凝胶上的明显分离带。
该结果表明凝胶电泳可以有效分离目标蛋白质。
3.3 透析结果通过透析，将目标物质从混合物中进一步纯化，并去除其它杂质。
透析后观察到目标物质的纯度显著提高。
3.4 色谱层析结果在色谱柱中，目标物质在不同的物理和化学条件下与层析介质发生相互作用，实现与杂质的进一步分离。
观察到目标物质从柱上流出时的吸光度峰，表示分离效果较好。
3.5 挤压过滤结果通过挤压过滤，固体颗粒或大分子物质可以从溶液中有效地分离出来。
观察到过滤液变清澈，颗粒物质留在滤器上面。
3.6 溶剂萃取结果利用溶剂的特性和溶剂体系的选择，成功将目标物质从混合物中提取出来，并与其它溶质分离。
现代分离技术试题
填空部分：1、我们测定气相色谱仪灵敏度时，如果用102-白色担体，邻苯二甲酸二壬酯固定液，此时按两相所处的状态属于(气—液) 色谱；按固定相性质属于(填充柱) 色谱；按展示方式属于(冲洗) 色谱；按分离过程所依据的物理化学原理属于（分配）色谱。
2、液相色谱分析中常用以低压汞灯为光源，波长固定式的紫外（UV）检测器，它是以低压汞灯的最强发射线（253.8）nm做为测定波长。
3、根据分离原理的不同，液相色谱可分为（液—液）；（液—固）；（离子交换）；（凝胶）色谱法。
4、固定相分为（液体）和（固体）固定相两大类。
固体固定相可分为（吸附剂），（高分子多孔小球），（化学键合）固定相三类。
5、保留值大小反映了（组分）与（固定相）之间作用力的大小，这些作用力包括（定向力），（诱导力），（色散力），（氢键作用力）等。
6、柱温选择主要取决于样品性质。
分析永久性气体，柱温一般控制在（50℃以上）；沸点在300℃以下的物质，柱温往往控制在（150℃以下）；沸点300℃以上的物质，柱温最好能控制在（200℃以下）；高分子物质大多分析其裂解产物。
若分析多组分宽沸程样品，则可采用（程序升温）；检测器可采用（FID）。
7、在气相色谱分析中，载气钢瓶内贮存气体都有明显的标记，如氮气，瓶外漆（黑色），用黄色标写“氮”；氢气漆（深绿色），红色标写“氢”。
8、固定液按相对极性可粗分为（五）类，异三十烷是（非极性）固定液，属（0）级；β，β，—氧二丙腈是（强极性）固定液，属（5）级。
9、采用TCD检测器时，要注意先（通载气）后（加桥电流）并且（桥电流）不可过大，否则易烧损铼钨丝。
10、色谱基本参数测量与计算的关键是（控制色谱操作条件的稳定）。
11、气相色谱中，对硫、磷化合物有高选择性和高灵敏度的检测器是火焰光度检测器（FPD）和硫磷检测器（SPD）；对大多数有机化合物有很高灵敏度的是氢火焰离子化检测器（FID ）。
12、某色谱峰峰底宽为50秒，它的保留时间为50分，在此情况下，该柱子理论板数有（57600）块。
现代分离技术
现代分离技术超临界流体萃取1、超临界流体萃取（SFE）的基本原理SFE利用SCF作为萃取溶剂，SCF所具有独特的物理化学性质，使其极易于渗透到样品基体中去，通过扩散、溶解、分配等作用，使基体中的溶质扩散并分配到SCF中，从而将其从基体中萃取出来。
提取完成后，改变体系温度或压力，使超临界流体变成普通气体一散出去，物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出，达到提取和分离的目的。
2、超临界流体萃取（SFE）的特点①通过调节温度和压力可提取纯度较高的有效成分或脱出有害成分；②选择适宜的溶剂如CO2可在较低温度或无氧环境下操作，分离、精制热敏性物质和易氧化物质；③SFE具有良好的渗透性和溶解性，能从固体或粘稠的原料中快速提取有效成分；④通过降低超临近流体的密度，容易使溶剂从产品中分离，无溶剂污染，且回收溶剂无相变过程，能耗低；⑤兼有萃取和蒸馏的双重功效，可用于有机物的分离和精制。
超临界萃取优于液体萃取超临界流体的密度接近于液体超临界流体的粘度接近于普通气体超临界流体的扩散能力比液体大100倍超临界萃取的原则流程流程主要分为两部分：① 在超临界状态下，溶剂气体与原料接触进行萃取获得萃取相；② 将萃取相进行分离，脱除溶质，再生溶剂。
2.2 超临界萃取的特点（1）.选择性超临界流体萃取中使用的溶剂必须具有良好的选择性。
提高溶剂选择性的基本原则是：①操作温度应和超临界流体的临界温度相接近②超临界流体的化学性质应和待分离溶质的化学性质相接近若两条原则基本符合，效果就较理想，若符合程度降低，效果就会递减临界温度接近操作温度者，溶解度大临界温度相同的气体中与溶质化学性质相似的气体溶解度大（2).溶解度溶质的溶解度随着流体相密度的增加而强烈的增加。
物质在超临界流体中的溶解度C 与超临界流体的密度ρ之间的关系可以用下式表示：lnC=mlnρ+b选用的超临界流体与被萃取物质的化学性质越相似，溶解能力就越大。
(3).传递性质超临界流体的传递性质值的范图在气体和液体之间，例如在超临界流体中的扩散系数比在液相中要高出l0～100倍，但是黏度就比其小10～l00倍，这就是说超临界流体是一种低黏度、高扩散系数易流动的相，所以能又快又深地渗透到包含有被萃取物质的固相中去，使扩散传递更加容易。
现代分离技术第三PPT课件
H有效 = L／n有效
-
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第三章 气相色谱
二、基本原理 2. 柱效率与分离度
“分离度”的提出---- n没有直接预示混合物中各组分是否获得分离， 只是说 n↑，柱效率↑；tR↑，Wb或W1/2↓，则n↑，组分在柱子中的分配 次数↑。
第三章 气相色谱
优点： ①适用于多组分混合物的分离（据报道毛细管柱最多可分离1000
多种组分）。 ②分离效率高（一般n为103, 毛细管柱n可达106), 灵敏度高 （10-
12g），分析速度快（几～十几分钟，物质在气相中传质快，达到平 衡所需时间短）。
③目前，GC与MS或IR联用，可使分离鉴定几乎在同时完成。
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第三章 气相色谱
三、仪器装置
载
进
色
检
记
数
气
样
谱
测
录
据 处
源
器
柱
器
仪
理
钢瓶
减压阀
净化器 流量计
电位差计积分仪 (绘图仪)计算机
打印机
其中色谱柱、检测器、记录仪是气相色谱仪的主要组成部分。
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第三章 气相色谱
三、仪器装置 1.色谱柱
色谱柱有填充柱和毛细管柱两大类： 填充柱 ---- 内径3～6mm,长1～3m,柱内填充涂有固定液的担体。 毛细管柱 ---- 内径～0.25mm,固定液以液膜形式润湿柱内壁。
对于能够形成氢键的物质，用能够形成氢键的固定液，如三乙醇胺、聚乙 二醇等。此时组分按形成氢键能力的大小分离，例如：一乙醇胺、二乙醇胺、 三乙醇胺的混合物：
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现代分离方法
现代分离方法现代分离方法是一种高效的技术，广泛应用于许多领域，包括医药、化工、食品、环保等。
它通过改变物质的物理或化学性质，将混合物中的不同成分分离出来。
本文将详细介绍现代分离方法的原理、分类、优缺点以及应用。
一、原理现代分离方法的原理是利用不同物质之间的物理或化学性质差异，通过某种技术手段将它们分离出来。
其中，物理性质包括相对分子质量、密度、沸点、溶解度等；化学性质包括酸碱性、氧化还原性等。
常用的现代分离方法有吸附分离法、离子交换分离法、膜分离法、超临界流体萃取法等。
二、分类现代分离方法可以分为以下几类：1.吸附分离法：将混合物中的成分在吸附剂上吸附后分离。
吸附剂可以是固体或液体，常用的有活性炭、硅胶、分子筛等。
2.离子交换分离法：利用离子交换剂与原混合物中的离子互相作用，进行分离。
常用的离子交换剂有阴离子交换剂和阳离子交换剂。
3.膜分离法：利用半透膜对混合物中的物质进行筛选分离。
膜分离法包括超滤、逆渗透、气体分离等多种方法。
4.超临界流体萃取法：利用超临界流体与混合物中的成分进行物理或化学作用，进行分离。
超临界流体有超临界二氧化碳、超临界水等。
三、优缺点现代分离方法具有以下优点：1.分离效率高：现代分离方法能够更加有效地分离出需要的成分，具有快速、精准、高效等特点。
2.对物质破坏小：现代分离方法不会对需要分离的物质产生影响，不会破坏物质的分子结构和化学性质。
3.成本低、操作简便：现代分离方法可以在较低的成本下进行，且操作简单、易于掌握。
4.能够处理一定量的样品：现代分离方法可以同时处理多个样品，提高分离效率，节约时间和人力成本。
然而，现代分离方法也存在一些缺点，主要包括：1.需要高质量的设备：现代分离方法需要使用高质量的设备，包括吸附剂、离子交换剂、膜等。
这些设备会增加实验成本。
2.对于一些高分子化合物的分离比较困难：现代分离方法在处理高分子化合物的时候，分离效率会较低，因为高分子化合物分子结构复杂，难以分离。
现代分离技术（PDF）
第四章 气体渗透、渗透汽化和膜基吸收（习题解答）4-1采用气体渗透膜分离空气（氧21％，氮79％），渗透物中氧浓度达78％。
试计算膜对氮气的截留率R 和过程的分离因子α，并说明这种情况下哪一个参数更能表达该过程的分离状态。
解：截留率：R=7215.0792211,,22=-=-FN p N c c 分离因子：34.137921227822==N oα 对于气体膜分离，以分离因子表示膜的选择性为宜。
4-3 用渗透汽化膜过程进行异丙醇脱水。
在80℃下，所用亲水复合膜厚为8μm ，该膜对异丙醇的渗透通量可忽略不计。
测得不同含水量的异丙醇进料液透过膜的水通量数据如下： 料液中含水量/％（质量） 1 2 3 4 5 6水通量/{kg/(m 2·h)} 0.03 0.12 0.45 0.82 1.46 2.12已知水在无限稀释溶液中的活度系数为3.9，且在以上浓度范围内不变。
试画出水通量随溶液浓度及活度的变化曲线；计算各组成下水的渗透系数{cm 3·cm/(cm 2·s ·kPa)}。
解：查表得异丙醇的Antoine 方程常数，并计算其饱和蒸气压：3640.20exp 9.7702-0.09235353.54P MPa ⎛⎫== ⎪-⎝⎭异丙醇查饱和水性质表得80℃下水的饱和蒸气压及密度：00.04739P MPa =水 3971.8/kg m ρ=水的渗透系数可用下式计算：()220p AA A A A A A A A A A AJ J Q p x f p y Q p x γγ≈=-−−−→= 计算结果见下表：1 2 3 4 5 60.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 20.03 0.12 0.45 0.82 1.46 2.12 0.0326 0.0637 0.0935 0.1220 0.1493 0.17540.12700.24840.36450.47560.58210.6842321.14E-122.33E-12 5.96E-12 8.32E-12 1.21E-11 1.50E-11 水通量随溶液浓度及活度的变化曲线如下：（左Y 轴为摩尔分数，右Y 轴为活度，X 轴为渗透系数）0.000.020.040.060.080.100.120.140.160.18A4-4 蒸汽渗透或气体分离过程中，原料和渗透物压强比一定，且原料液流与渗余液流的浓度近似相等时，渗透物浓度最高。
现代分离技术综述
现代分离技术综述结晶分离技术的原理与应用朱正，董子豪常州大学华院131摘要: 概述了结晶分离技术的原理, 综述了冷却剂直接触冷却结晶、反应结晶、蒸馏结晶耦合、氧化还原结晶液膜、萃取结晶、磁处理结晶等结晶分离方法。
并且介绍了结晶分离新技术在一些领域的应用。
关键词: 结晶；分离；工艺；应用引言：溶液结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用, 随着工业的发展, 高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛, 工业结晶技术及其相关理论的研究亦被推向新的阶段, 国内外新型结晶技术及新型结晶器的开发设计工作取得了较大进展。
1、结晶分离技术的原理结晶分离过程为一同时进行的多相非均相传热与传质的复杂过程。
多年来, 众多研究者在结晶热力学、结晶成核、晶体生长动力学、结晶习性、晶体形态及杂质对结晶过程的影响等方面进行了大量基础性研究并提出了描述结晶过程的理论结晶是一个重要的化工过程, 溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤: 晶核生成和晶体生长。
晶核生成是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核; 而在晶核的基础上成长为晶体, 则为晶体生长。
2、结晶分离技术的分类结晶分离技术近年来发展很快, 传统结晶法进一步得到发展与完善, 新型结晶技术也正在工业上得到应用或推广。
（1）冷却剂直接接触冷却结晶法直接接触冷却结晶概念的构想早在20 世纪70年代就有人提出, 但因为选择冷却剂的困难使该技术一直难以获得工业应用。
由于直接冷却结晶具有节能、无需设置换热面、不会引起结疤、不会导致晶体破碎等特点, 因而近年来这一构想再次引起工业界的兴趣。
齐涛等[4] 研究了冷却剂酒精在高粘度高浓度的蔗糖水溶液中直接接触汽化传热过程, 探讨了酒精汽化冷却法制取蔗糖的结晶成核过程。
目前, 直接接触冷却结晶技术还处在研究开发过程中。
（2）反应结晶法反应结晶法作为传统结晶方法之一, 一直受到人们的重视。
工业结晶方法一般可分为溶液结晶、熔融结晶、升华、沉淀等4 类。
现代分离技术
本节主要讨论是物理吸附分离过程。
（三）吸附剂
1. 吸附剂的特性参数 （1）比表面积a 指单位质量吸附剂所具有的吸附表面 积，单位为m2/g。 （2）吸附量Γ 指单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量， 单位为μg/g或者μmol/g等。 （3）覆盖率θ 指吸附量变化，定义为实际吸附量与覆 盖单分子层时的吸附量比值。
移动床主要用于含烃类原料气中提取烯经类组分的，如从 甲烷、氢混合气体中提取乙烯；目前在糖液脱色，油品精制 中也在使用。
（四）模拟移动床 当固体吸附剂在床层内固定不动，而通过旋转阀的控
制将各段相应的溶液进出口连续地向上移动， 这和进出
口位置不动，保持固体吸附剂自上而下地移动的结果是一 样的，这就是多段串联模拟移动床。
吸附操作通常是在低温下进行，然后提高操作温度使
被吸附的组分脱附，这就是变温吸附过程。但由于固体吸 附剂传热性能较差，变温吸附过程的能量利用和操作效率 都较低。
在高压下进行吸附操作，吸附效率可显著提高，在低
压下进行脱附操作，就可将吸附质脱除的更干净，这就是 变压吸附操作。变压吸附操作要比变温吸附操作经济、效 率高。
采用模拟移动床连续操作，吸附剂和解吸剂利用效率 高，吸附剂磨损消耗少，其用量仅为固定床的4%，解吸 剂用量仅为固定床的一半，且产品浓度高，能耗小。模拟 移动床用于分离各种异构体，如分离芳烃中的对二甲苯， 间二甲苯，邻二甲苯，以及分离果糖、葡萄糖异构体等过 程。
（五）流化床吸附操作与流化床-移动床联合吸附 流化床吸附操作是使流体自下而上流动，流体的流速
降温和加压对吸附有利；反之，升温和减压有利于 脱附。 （二）吸附速率
现代分离技术-3
此时，水溶液中残留的碘量m1为 m1=1mg×(1-0.987)=0.013mg 每次用3mL四氯化碳连续萃取3次后，此时水溶液中 残留的碘量为m2
wn = w0( Vaq DVorg + Vaq ）n
10 m 2 = 1mg( ）3 = 0.0001mg 85 × 3 + 10
此时的萃取率E2为
(1 − 0.0001) E2 = × 100% = 99.99% 1
（4）分离因子βA，B ） ，
当水相中同时存在两种以上的溶质时，如果他们在给 定的两相中的分配比不相同，经过萃取操作之后，他 们在两相中的相对含量就会发生变化。 如果A和B两种溶质在两相中的分配比分别为DA和DB， 当DA越大，DB越小的时候，则进入有机相的溶质A 就越多，留在水相中的溶质B就越多； 当DA和DB值相差达到一定程度时，A和B就能够分离。
（3）萃取率 ）
在萃取分离实验中，通常用萃取率（E）表示在 一定条件下被萃取溶质进入有机相的量，即
E= 溶质在有机相中的量 × 100% 溶质在两相中的总量
对于一次萃取操作，萃取率为
E = C org V org C org V org + C aq V aq × 100 %
Vaq和Vorg分别表示水相和有机相的体积
例
题:
已知碘在四氯化碳和水相中的分配比为85,有 10mL水溶液中含碘1mg,用9mL四氯化碳1次萃取 和每次3mL四氯化碳连续萃取3次,求两种情况下 的萃取率和水溶液中残留的碘的量。 解：当用9mL四氯化碳1次萃取时，萃取率E1为
D 85 E1 = × 100% = × 100% = 98.7% Vorg 10 85 + D+ 9 Vorg
现代分离技术-课程标准
目录第一部分课程概述 (1)一、课程性质和作用 (1)二、课程的基本理念 (1)三、课程设计思路和依据 (2)第二部分课程目标 (4)一、知识性目标 (4)二、技能性目标 (4)三、情感性目标 (4)第三部分内容标准 (5)第四部分课程实施建议 (7)一、教学条件 (7)二、师资要求 (8)三、教学方法建议 (8)四、教材选用与编写建议 (8)五、课程资源的开发与利用建议 (9)六、评价建议及标准 (10)第五部分附录 (11)《现代分离技术》课程标准第一部分课程概述一、课程性质和作用《现代分离技术》（Modern Isolation Technology）是精细化学品生产专业一门专业必修课程，总学时一般为32学时。
通过本课程学习，要求学生掌握现代分离技术的基本理论和常见现代分离手段和方法，培养学生具有初步分析解决化学专业问题能力。
要突出理论知识的应用和实践能力的培养。
为今后学习和工作以及科研打下比较牢固的基础。
学习该课程需要具备一定的物理、化学等知识如化工原理、物理化学、有机化学、仪器分析等课程做基础。
课程学习理论部分为基础，以五种具体的分离方法为载体,通过对萃取、精馏、色谱技术、膜分离、电化学分离等五种方法的具体讲解，可以使学生了解当今最先进的精细化学品的分离方法，掌握其理论，从而丰富其专业知识，有效地提高学生的专业素质。
通过本门课程的学习，使学生具备高素质劳动者和中高级专门人才所必需的基本知识和基本技能，初步形成解决实际问题的能力，为学习专业知识和职业技能打下基础，并注重渗透思想教育，逐步培养学生的辨证思维和创新能力，加强学生的职业道德观念。
二、课程的基本理念课程设计的综合理念是：以岗位职业分析为基础，以处理对象（项目）为载体，以处理方法和工艺为主线，以行动为导向，以学生为主体，教学过程体现“学做结合”。
本课程以培养分析检验岗位高技能人才为目标，按照职业岗位要求，设计学习任务（项目），按照职业性、实践性和开放性要求组织教学，体现教、学、做相结合，理论与实践一体化。
现代分离技术
看看现代分离技术整理1.传质分离过程分为哪两个分离过程？平衡分离过程和速率分离过程2.从不同的角度对分离效率有不同的评价指标①分离方法和角度②产品纯度分离速率，分辨率，浓缩比，纯化程度，回收率。
3。
写出5种使用能量媒介和5种使用物质媒介的分离操作.能量媒介：精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏、结晶物质媒介:萃取、浸提、吸收、吸附、液液萃取4.萃取精馏的定义。
1）定义：加入的新组分不和原物系中的组分形成恒沸物,只改变组分间的相对挥发度，而其沸点比物系中其它组分的沸点高的分离过程.2）萃取剂的作用：改变组分的相对挥发度。
加入萃取剂与其中一个组分形成正偏差溶液（非理想溶液），与另外一个组分形成理想溶液（负偏差溶液），来改变相对挥发度.3)萃取精馏塔中对萃取剂的要求:➢不形成恒沸物➢沸点要高➢改变相对挥发度➢不能分层选择性强溶解度大沸点高，挥发度小热稳定性和化学稳定性好适宜的物性使用安全无毒,对设备不腐蚀，污染小，环境友好，价格低廉,来源丰富5)萃取精馏塔中回收段的作用：使溶剂不在塔顶出现，达到回收效果。
如果不设回收段会使塔顶物料中含有高浓度的溶剂.去除塔顶产品中可能夹带的溶剂，对于某些沸点很高的溶剂可不使用6）萃取精馏塔塔顶产品不合格能否通过加大回流比的方法来使塔顶产品合格？ 不能，因为加大回流比会使塔顶到塔底溶剂的浓度降低，液相流率增加， 将使液相中溶剂浓度xS 下降， 而使被分离组分间的相对挥发度 (a12)S 减小,分离效果变差。
7）精馏段萃取剂浓度的公式推导:萃取剂的挥发度比所处理物料的挥发度低得多，用量较大,故在塔板上基本维持一固定的浓度值,“恒定浓度”即 假定：a 恒摩尔流；b 精馏段总物料衡算：萃取剂物料衡算:（A ） 设萃取剂S 对被分离组分的相对挥发度为(B)A=B （C ）8） 提馏段萃取剂浓度的公式推导:溶剂对被分离组分的相对挥发度一般很小,当β≈0 时,式（C ）可简化为:类似地,提馏段溶剂浓度: 1,,+=n s n s x x 0=sD x D L S V +=+sD s s Dx Lx S Vy +=+S D L SLx y S S -+-=βs s s s s s s s s y y y y x x x x x x y y y x x y y 21212121111++=++=--=βs s s s s x x x x x x x 2211211αα++=221121x x x x s s αα++=i is i x x α∑∑=1)1(,11+-=∴--=s s s ss s s x x y x x y y βββ 1)1(+-⋅=-+-s s s x x S D L S Lx ββRD S S L S L S x S +=≈-≈)1(β⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-'+-=S S x W L Sx 1)1(ββ )1()1(S S x D L S x ---=ββ当β≈0 时 qF RD S S L S L S x S ++=≈-≈)1(β5. 1）共沸精馏的定义：加入的新组分与被分离系统中的一个或几个组分形成最低（最高)共沸物从塔顶（釜）采出.加入的新组分称为共沸剂。
现代分离技术
但并非所有振动在红外光谱中都有吸收带 出现，若振动不引起分子偶极矩的变化，则在 红外光谱中观察不到相应的吸收峰。所以产生 红外吸收光谱的必要条件是： νIR = ν振动 振动≠0 一束连续改变波长的红外光照射样品→通 过样品槽的红外光在某些能引起分子振动的波 长（波数）范围内（峰位）被吸收→透光率 ↓→吸收强度（峰强度）↑
二、红外光谱在有机物结构测定中的应用 同一种有机官能团，可能出现在不同的化 合物中，尽管如此，其吸收频率总是出现在图 谱中的一定区域内，这表明某些官能团有比较 固定的吸收频率，可以作为鉴定官能团的依据 。因此，把这些吸收频率称为相应官能团的特 征频率或特征吸收谱带(p259)。 所有的有机物都有其特征的红外光谱。根 据红外光谱图中吸收峰的位置、强度以及形状 可以判断化合物中是否存在某些官能团，并进 而根据其它测定结果推断未知物的结构。
2.多原子分子的振动方式 (1)伸缩振动 (ν) 原子沿着键的轴线的伸展 和收缩，振动时键长变化，键角不变。 对称振动（νs） 不对称振动（νas） 例如：—CH2— 骨架振动（呼吸振动） 环状化合物的完全 对称伸缩振动，例如：苯环 (2)弯曲振动（变形振动，δ） 原子垂直 于键轴方向的振动，振动时键长不变，键角变 化。
(2)红外光谱的表示方法
用仪器按照波数（或波长）记录透射光强
度（或吸收光强度）→ 红外光谱图
横坐标：波数（，cm-1)
4 10 =
：波长， m
纵坐标：透光率（T/%）或吸光度（A）
(3)分子振动和红外吸收谱带强度 红外吸收谱带强度（简称峰强度）一般分 为强(T% 60, s)，中(T%：80 ~ 60, m)，弱 (T%> 80, w)，可变(v)和肩峰(sh)等。 ①强度与分子振动的对称性 对称性↑→偶 极矩变化↓→强度↓ 例如，芳香族化合物在1600cm-1附近有1 ~ 2 条吸收谱带，属于苯环的骨架伸缩振动。完全 对称的苯分子，吸收极弱，但如果苯环上有一 个氢原子被其它基团所取代，对称性被破坏， 吸收强度增强。
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看看现代分离技术整理1.传质分离过程分为哪两个分离过程？平衡分离过程和速率分离过程2.从不同的角度对分离效率有不同的评价指标①分离方法和角度②产品纯度分离速率，分辨率，浓缩比，纯化程度，回收率。
3.写出5种使用能量媒介和5种使用物质媒介的分离操作。
能量媒介：精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏、结晶物质媒介：萃取、浸提、吸收、吸附、液液萃取4.萃取精馏的定义。
1）定义：加入的新组分不和原物系中的组分形成恒沸物，只改变组分间的相对挥发度，而其沸点比物系中其它组分的沸点高的分离过程。
2）萃取剂的作用：改变组分的相对挥发度。
加入萃取剂与其中一个组分形成正偏差溶液（非理想溶液），与另外一个组分形成理想溶液（负偏差溶液），来改变相对挥发度。
3）萃取精馏塔中对萃取剂的要求：➢不形成恒沸物➢沸点要高➢改变相对挥发度➢不能分层选择性强溶解度大沸点高，挥发度小热稳定性和化学稳定性好适宜的物性使用安全无毒，对设备不腐蚀，污染小，环境友好，价格低廉，来源丰富5）萃取精馏塔中回收段的作用：使溶剂不在塔顶出现，达到回收效果。
如果不设回收段会使塔顶物料中含有高浓度的溶剂。
去除塔顶产品中可能夹带的溶剂，对于某些沸点很高的溶剂可不使用6）萃取精馏塔塔顶产品不合格能否通过加大回流比的方法来使塔顶产品合格？ 不能，因为加大回流比会使塔顶到塔底溶剂的浓度降低，液相流率增加, 将使液相中溶剂浓度xS 下降, 而使被分离组分间的相对挥发度 (a12)S 减小,分离效果变差。
7）精馏段萃取剂浓度的公式推导：萃取剂的挥发度比所处理物料的挥发度低得多,用量较大,故在塔板上基本维持一固定的浓度值,“恒定浓度”即 假定：a 恒摩尔流；b 精馏段总物料衡算：萃取剂物料衡算： （A ） 设萃取剂S 对被分离组分的相对挥发度为(B)A=B （C ）8) 提馏段萃取剂浓度的公式推导：溶剂对被分离组分的相对挥发度一般很小,当β≈0 时,式(C)可简化为:类似地，提馏段溶剂浓度： 1,,+=n s n s x x 0=sD x D L S V +=+sDs s Dx Lx S Vy +=+S D L SLx y S S -+-=βs s s s s s s s s y y y y x x x x x x y y y x x y y 21212121111++=++=--=βs s s s s x x x x x x x 2211211αα++=221121x x x x s s αα++=i is i x x α∑∑=1)1(,11+-=∴--=s s s ss s s x x y x x y y βββΘ1)1(+-⋅=-+-s s s x x S D L S Lx ββRD S S L S L S x S +=≈-≈)1(β⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-'+-=S S x W L S x 1)1(ββ )1()1(S S x D L S x ---=ββ当β≈0 时 qF RD S S L S L S x S ++=≈-≈)1(β5. 1）共沸精馏的定义：加入的新组分与被分离系统中的一个或几个组分形成最低(最高)共沸物从塔顶(釜)采出。
加入的新组分称为共沸剂。
共沸精馏是在原溶液中添加共沸剂S 使其与溶液中至少一个组分形成最低（最高）共沸物，以增大原组分间相对挥发度的非理想溶液的多元精馏。
2）为什么会形成共沸物？处理的真实溶液与理想溶液有偏差且偏差特别大的时候形成共沸物。
形成二元共沸物时在恒沸点时，气液两相组成相等，恒沸点之前和之后组成相反。
共沸物又分为最高共沸物与最低共沸物两种若溶液的蒸气压对理想溶液产生最大正偏差，即g >1，则形成最低共沸物；若溶液的蒸气压对理想溶液产生最大负偏差，即γ<1，则形成最高共沸物。
共沸物特点：当压力不变时,共沸组成(共沸点)一定；在泡点线和露点线交点,汽化组成不变；共沸物体系特殊在共沸点,其它点都是非理想溶液的相平衡, 用普通精馏的方法不能通过共沸点, 但在共沸点两侧仍有分离作用；对最低共沸物, 在共沸点左侧, y >x , a >1; 在共沸点右侧，y <x ，a < 1； 同一物系的共沸温度与组成随压力的不同而异,对某些系统可采用变压精馏的方法分离3）共沸精馏中，A 、B 组分中加入S ，S 加入过多或者过少用三角形相图表示：4）甲醇（1），沸点337.7k ，丙酮（2）沸点329.4k ，溶液具有最低共沸点，的非理想溶液，如用萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因选醇类。
因为醇类沸点较高，相对挥发度区别大，而且污染小，环境友好。
5）变压精馏的相图，流程图 PPT上甲乙酮的分离二元非均相恒沸精馏的流程：分析流程图（二元非均相共沸精馏流程）P64 4-13 14 156）萃取精馏与共沸精馏的比较（异同点）（1）萃取精馏的萃取剂，不必要与分离系统中的某组分形成共沸物，而要求它的蒸气压远小于分离混合物的蒸气压，因此萃取剂的选用范围比较大。
（2）萃取精馏的操作条件与恒沸精馏相比，可以在较大的范围内变动。
（3）萃取精馏因萃取剂不从塔顶蒸出，因此，蒸气的消耗比恒沸精馏为少。
（4）萃取精馏适用于从塔顶蒸出较多的产品和从塔釜排出较少的产品的情况；而恒沸精馏适用于从塔顶蒸出较少的产品和从塔釜排出较多的产品的情况。
因为在上述萃取剂情况下萃取组分或共沸组分的加入量相对的较少，能量消耗也随之较少共同点：基本原理相同,都是通过加入适量的MAS,改变组分之间的相互作用,增大组分的挥发度差异,实现精馏分离。
不同点：①恒沸剂的选择一定要符合能生成恒沸物的条件, 其用量也是受所形成的恒沸物组成所控制的, 而萃取精馏所用溶剂无此限制, 因此对特定体系可供选择作为恒沸剂的数目远不如萃取剂多；②恒沸精馏中恒沸剂以汽态离塔, 消耗的潜热较多, 萃取精馏中萃取剂基本不变化, 因此恒沸精馏的消耗的能量一般比萃取精馏大;③在同样压力下, 恒沸精馏的操作温度通常比萃取精馏低, 故恒沸精馏更适用于分离热敏性物料；④恒沸精馏可连续操作, 也可间歇操作, 萃取精馏一般只能连续操作。
⑤恒沸精馏因受恒沸组成的限制, 操作条件比较苛刻(如塔内的恒沸剂浓度等参数不能任意变动)。
而萃取精馏的操作参数则可以在较大的范围变动, 比较灵活；⑥萃取精馏的流程及溶剂回收系统较恒沸精馏简单；⑦恒沸精馏常用于脱出相对含量较少的组分,萃取精馏常用来分离物性相似, 且相对含量较大的物系, 常用于较大的连续生产装置。
由上述比较可见, 若原溶液的分离, 恒沸精馏和萃取精馏都可采用时, 则优先考虑用萃取精馏。
但是, 若有热敏性组分存在时, 由于恒沸精馏的温度比萃取精馏的低, 因此恒沸精馏比较有利。
此外, 萃取精馏加入的萃取剂量大, 塔内液相流量远大于汽相, 因而汽液两相接触较差, 导致塔板效率降低(大约为普通精馏塔的一半)。
6.超临界萃取：定义：以超临界条件下的流体作萃取剂，利用流体在超临界状态下对物质有特殊增加的溶解度,形成了新的分离工艺。
分离原理：流体在临界区附近，压力和温度的微小变化，会引起流体的密度大幅度变化，而非挥发性溶质在超临界流体中的溶解度大致上和流体的密度成正比。
超临界流体萃取正是利用了这个特性，以超临界条件下的流体作萃取剂，利用流体在超临界状态下对物质有特殊增加的溶解度,形成了新的分离工艺。
7.温度对液体吸附过程的影响物理吸附：吸附热较小，放热过程，低温有利于吸附，化学吸附：吸附热大，一般在较高温下进行，温度升高，吸附速度增加8.离子交换树脂结构(1)高分子骨架：由交联的高分子聚合物组成：(2)离子交换基团：它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的离子型官能团或带有极性的非离子型官能团；(3)它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。
离子交换过程①料液与离子交换剂进行交换反应②离子交换剂的再生③再生后离子交换剂的清洗环节：返洗、再生、淋洗、离子交换化学反应方程：P127水洗过程作用除去过量的再生剂。
9.膜分离过程推动力压力差、浓度差、饱和蒸汽压差、电位差膜通量的概念及单位指单位时间内通过单位膜面积上的流体量，m3/(m2*s)，kmol/(m2*s)或L/(m2*h) 工艺上常用的膜过滤装置微滤、超滤、反渗透分析膜过滤渗透组分的来源，说明可行的提高膜通量的方法来源：水分子，无机盐，电解质，小分子方法：增大料液流速，升高料液温度，选择合适的膜组件结构，溶液PH值远离等电点10.结晶的步骤过饱和溶液的形成，晶核的形成，晶体生长推动力：过饱和度控制晶体质量的指标晶体大小、形状和纯度列出三种过饱和溶液的形成方式说明原理热饱和溶液冷却（等溶剂结晶），部分溶剂蒸发法（等温结晶法），真空蒸发冷却法（结合冷却和部分溶剂蒸发两种方法）简述工业上常用的起晶方法自然起晶法：溶剂蒸发进入不稳定区形成晶核、当产生一定量的晶种后，加入稀溶液使溶液浓度降至亚稳定区，新的晶种不再产生，溶质在晶种表面生长。
刺激起晶法：将溶液蒸发至亚稳定区后，冷却，进入不稳定区，形成一定量的晶核，此时溶液的浓度会有所降低，进入并稳定在亚稳定的养晶区使晶体生长。
晶种起晶法：将溶液蒸发后冷却至亚稳定区的较低浓度，加入一定量和一定大小的晶种，使溶质在晶种表面生长。
凯尔文公式在结晶中的应用：溶质溶解度与温度、溶质分散度（晶体大小）有关。
由Kelvin公式，微小的晶核具有较大的溶解度。
实质上，在饱和溶液中，晶核是处于一种形成—溶解—再形成的动态平衡之中，只有达到一定的过饱和度以后，晶核才能够稳定存在。
绘制典型结晶的饱和曲线和过饱和曲线在温度-溶解度关系图中，SS曲线下方为稳定区，在该区域任意一点溶液均是稳定的；而在SS曲线和TT曲线之间的区域为亚稳定区，此刻如不采取一定的手段（如加入晶核），溶液可长时间保持稳定；加入晶核后，溶质在晶核周围聚集、排列，溶质浓度降低，并降至SS线；介于饱和溶解度曲线和过饱和溶解度曲线之间的区域，可以进一步划分刺激结晶区和养晶区11.综合：1）分离技术的分离原理有哪些精馏：沸点差异。
萃取精馏：改变相对挥发度。
共沸精馏：形成最低共沸物。
超临界萃取：超临界流体溶解度不同。
吸附：降低表面自由能。
膜分离：压力差浓度差。
结晶：过饱和度。
2）为何在生产过程中出现分产分收的现象因为分离过程不是一步就可以完成的，分步完成，每一步收率较低，累计收率更低。
3）对于由ABC三个环节组成的分离过程，收率为85%，50%，40%组合，算收率，分离顺序总收率=0.85*0.5*0.4，收率小的先进行4）选择一个包含不少于等于三个过程的工业化产品生产过程，画流程图，叙述。