现代有机制备分离技术Separation technique in organic preparation
绪论
一、学习有机制备分离技术的重要性
1．有机制备分离技术：
有关有机化合物的制备过程中，产物的分离与纯化技术。
经过化学反应所合成的有机化合物，一般总是与许多其它物质（包括反应原料、副产物、溶剂等）共存于反应体系中，因此在有机制备中，常需要从复杂的混合物中分离出所要的产品。
2．学习有机制备分离技术的重要性
有机制备分离是有机实验的主要组成部分，是对有机理论的验证过程。学习有机制备分离技术是培养与提高实验技能的重要内容。
随着近代有机合成的发展，分离提纯技术将越来越显示它的重要性。对于药学和化学工作者来说，具有熟练的分离和纯化的操作技术，是进行药物研究和化学研究的重要前提。
二、有机制备分离技术包括的内容
上篇．经典有机制备分离与纯化实验技术
第一节. 结晶与重结晶 (Crystallization/ Recrystallization)
第二节. 蒸馏与减压蒸馏 (Distillation/ Vacuum Distillation)
第三节. 水蒸气蒸馏(Water Vapor Distillation)
第四节. 分馏 (Fractionation)
第五节. 萃取 (Extraction)
第六节. 升华 (Sublimation)
下篇. 色谱制备分离技术
第一章. 色谱分离技术概论
第二章制备薄层技术
一. 普通制备薄层（1）吸附剂（2）薄层板的制备（3）展开剂的选择（4）上样与展开（5）检测方法（6）定性、定量与制备
二. 制备型加压压薄层层析（Preparative on-line over-pressure Layer chromatography）
三. 离心薄层层析 (Centrifugal TLC)
第三章. 常压柱色谱分离技术
（1）层析柱的制备
（2）固定相
（3）样品的制备与上样
（4）洗脱与分离
第四章干柱液相色谱分离技术
1. 干柱液相色谱(Dry column chromatography)
2. 高分辨制备型组件(Preparative high resolution segment)
3. 洗脱式干柱液相色谱
第四章减压柱色谱制备分离技术
1.真空液相柱层析(Vacuum Liquid Chromatography VLC）
2.减压干柱快速柱层析（Dry Flash Column Chromatography）
3.减压半干柱快速柱层析（Semi-dry Flash Column Chromatography）
第六章加压柱色谱分离技术
一. 快速柱层析(Flash column chromatography）
二. 低压液相色谱(LPLC)
三. 中压液相色谱(MPLC)
四. 制备高压液相色谱(HPLC)
五. 超临界流体色谱(SFC)
第七章. 制备气相色谱
第八章. 逆流色谱制备分离技术
第九章. 大分子色谱制备分离
1．分子排阻色谱(分子筛)
2．离子交换色谱
3．亲和色谱分离
4．离子对反相色谱
第十章. 手性分子制备分离
上篇．经典有机制备分离与纯化技术
第一节结晶与重结（Crystallization and Recrystallization）
第二节蒸馏与减压蒸馏（Distillation and Vacuum Distillation）
第三节分馏 Fractionation
第四节水蒸气蒸馏（Water-steam Distillation）
第五节萃取 Extraction
第一节结晶与重结晶
一、结晶的形成过程
二、结晶法的基本原理
三、固体溶解度与溶剂的选择
四、结晶与重结晶的方法
五、脱色
六，混合溶剂结晶法
七，小量及微量物质结晶
八．过滤基本操作
一、结晶的形成过程
1.定义
结晶―是物质的晶态的形式从溶液中析出的过程。结晶是纯化固体有机化合物的重要方法，它是利用混合物中各成分在某种溶剂中或某种混合溶剂中的溶解度不同使其相互分离形成结晶的过程。
重结晶―由于初次结晶或多或少总会有少量杂质（光谱分析、熔点测定），因此需反复结晶，这一过程叫做重结晶。通过蒸馏或减压蒸馏以及色谱分离所得固体，一般都需要重结晶。
2. 晶体的形成过程
晶体的形成过程是一个可逆过程，最初先形成一粒晶种，这个晶种从溶液中选择恰当得分子，按照一定的晶格排列而慢慢一层层长大，形成具有一定几何形状的晶体。
如果这个过程进行的较快，没有什么选择，就会得沉淀。如果这个过程进行的相对较慢，有一定选择性，则生成结晶。因此在进行固体重结晶纯化时，不应使过程进行得太快，但也不宜进行的太慢。3. 应避免两种主要操作错误
（1）将溶液冷却过快
（2）突然向溶液中加入极性相反得溶剂
二、结晶法的基本原理
依据要纯化的固体物质与所含杂质在同一溶剂中溶解度不同，结晶析出而得到纯化。若所选择溶剂只融解被纯化物质，不溶解杂质，那末通过过滤后，进行结晶，可以很容易将样品纯化，也很容易理解。但是，实际上并没有或很少有这样理想的溶剂，即溶剂往往对欲纯化物质和杂质都能溶解，但只要杂质在总固体中占很小一部分，即可以用结晶法予以纯化。
如设物质A及其杂质B，二者在室温下溶解度均为1克/100毫升溶剂，在100℃时二者均为10克/100毫升溶剂.
若有一不纯的样品A，其中含10克A和2克B，当加入100毫升溶剂，室温下都不会溶解。当加热到100℃时，二者全都溶解，冷到室温时，9克A 和1克B析出，1克A和1克B留在母液中。继续用100溶剂进行重结晶，冷至室温，只有8克A析出，1克A和1克B留在母液中，最终得8克纯A，但损失2克。
这一结果说明利用结晶法是可以分离纯化含少量杂质得样品，但结晶的方法是浪费的，而且这种浪费是不可避免的。
当然如果杂质在溶液中更易溶，含量较少的话，可减少损失。
值得注意的是：
上述情况用结晶法可以取得成功分离的原因是A的含量大于B的含量。若A、B二物质为50％的混合物，即使选择较好的溶剂，损失量是很大的，分离效果差，几乎无法分离。这就是为什么有时重结晶多次仍不能得到纯品的原因。
在上述情况下，可以考虑用其他分离方法，如色谱分离法等。
三、固体溶解度与溶剂的选择
固体溶解度与溶剂的选择是影响结晶法分离纯化的一个主要因素。
1. 溶解度：理想的情况应该是，被纯化物质在室温时微溶于所选溶剂，而在较高温度时却相当易溶。
低温和高温溶解度都较低的溶剂或低温高温下溶解度都较大的溶剂，均不适于结晶用。
只有在溶解度斜率较大的溶剂，才适合于结晶用。
2. 溶剂选择：进行结晶操作时的首要问题是选择一种溶剂，使待纯化样品具有我们所希望的溶解度性质。
（1）理想的溶剂应符合下列条件：
A．稳定。该溶剂不与予纯化的物质发生化学反应。如脂肪族卤代烃类，不宜用作碱性化合物重结晶溶剂，易发生亲核取代反应；醇类不宜作为脂类重结晶的溶剂（酯交换反应），也不宜作氨基酸盐酸盐重结晶的溶剂（亲核取代氨解反应)。
B．溶解度曲线有较大斜率。对样品热时有较大溶解度，低温或室温时有较小溶解度
C．对杂质有更大溶解度。能把杂质溶解而留在母液中。或对杂质有更小溶解度，很少溶于热溶剂中。
D．沸点不宜太高。沸点高，溶剂附着于晶体表面不易除尽。另外，沸点太高的溶剂，固体在溶剂中熔融而不是溶解，这种液体在冷却时不会析出，而是形成一种过冷的液体或过冷的油。即使温度充分降低，这种油将会固化，而不成结晶，呈无定型的固体或硬化物，而得不到纯化。在实验中遇到油状物是极难打交道的，必须试图更换溶剂，把他们再溶解，得到结晶。
（2）溶剂选择方法
A．通常人们将少许待纯化样品用多种溶剂进行实验，借以选出一个供结晶所用的合适的溶剂。一般在试管规模进行实验即可。进行样品纯化前，进行这种尝试是必要的，以免溶剂的浪费和操作的麻烦。
具体操作：如将0.1g的粉末状试样置于小试管内，用滴管逐滴加入溶剂，同时不断振摇试管，加入的溶剂约1ml，如已全部溶解，则该溶剂不能入选，因为试样在该溶剂的溶解度太大。
若加入1ml溶剂后，试样仍不溶解待加热后才溶解，冷却后有大量结晶析出者，则可选用作为重结晶溶剂。
若加入1ml 后加热后仍不溶解，后逐渐滴加溶剂，每次0.5ml，直至3ml后，样品仍不溶解者，则不适用，因为溶解度太小。
若在3ml内，加热溶解，冷却后有大量结晶析出，可选用。
B．对于已知的化合物：参考文献中都有注明，可借鉴前人经验，选用合适溶剂。
C．未知的化合物：在选取溶剂时，要根据化合物的结构性质，按照“相似相溶” 的原则，按上述尝试法实验之。
若溶质极性很大，必须用极性较大的溶剂溶解。若溶剂为非极性的，则需用非极性溶剂。
如某物质为非极性，用异丙醇试剂溶解度很小，则不必再选用极性更大的溶剂。通常，对于带有能形成形成氢键的官能团如羟基，氨基，羧基，酰氨基的化合物，它们在水甲醇乙醇等含羟基溶剂中比在烃类溶剂中易溶。但是，如果官能团并非分子的主要部分，那末溶解性能可能会逆转。如十二醇几乎不溶于水，其碳链使其行为像烃而不像乙醇。
溶剂的极性在很大程度上取决于介电常数，可以通过查找与对比介电常数的大小选择适当的溶剂。
D ．若不能选出单一溶剂进行重结晶，则可应用混合溶剂。混合溶剂一般由二种以上能任意互溶的
溶剂组成，根据极性配比组成所需的混合溶剂。
四、结晶与重结晶的方法
1．固体溶解
A ．按照溶剂选择，选用合适溶剂。
B ．热沸溶剂，尽可能少的加入待纯化样品中，使之大部分溶解（不可加入溶剂后加热溶解，避免化合物分解。也不可溶剂沸腾后加入样品，暴沸危险。
当样品较多，溶剂较多时可安上回流管，以避免溶剂挥发。搅拌下加热，使之溶解。必要时添加少量溶剂每次加入量一定少。
若待纯化物质含有不溶或难溶杂质，不要误认为溶剂不够，而加入过多溶剂。
若分不清是杂质还是样品，则宁愿将其滤掉。在这过程中若需要脱色，可以提前加入活性炭，且不可在溶液沸腾后加入，否则产生强烈瀑沸，危险！
2．趁热过滤
制备好的热溶液必须经过热过滤，以除去不溶杂质，以避免在过滤中温度下降，在滤器上析出结晶。若某物质非常易结晶析出，宁可将溶液配的稀一些，过滤后可再浓缩之。
3．结晶析出及滤集
（1）结晶 将滤液放置，慢慢冷却，有较大结晶析出。大晶体内包含杂质也较多。骤冷或搅动将会影响结晶的形成，使晶体变小。小晶体包含杂质较少，但其表面大，吸附于表面的杂质和母液较多。
为得到较纯物质往往进行二次三次重结晶，可得到均匀而较好的晶体。
若冷却后的溶液仍无结晶，可通过下列方法诱发结晶：
A. 用玻棒摩擦瓶壁。由于摩擦使液面变的粗造，促使分子在液面定向排列形成结晶。
B. 加入少量晶种，使结晶析出。这一操作称之为“种晶”。实验室没有这种结晶，可以自己制备，其方法为： 取数滴过饱和溶液于一小滴管中，旋转之，使该溶液在试管壁形成一薄膜，然后将此试管放入冷却剂中，形成少量结晶作为“晶种”。也可以取一滴过饱和溶液于表面皿上，使溶剂挥发得到晶种。
C. 冰箱中放置较长时间。
(2) 结晶的滤集与洗涤：
用减压过滤装置过滤，收集结晶。甁壁残留结晶，应先用母液转移结晶，抽干。减去负压后，用冷的新的溶剂洗涤结晶，轻轻搅动之，以清除表面吸附的杂质和母液，然后迅速抽干
4．结晶的干燥
（1）最常用的结晶干燥法为：将结晶置于表面皿上或蒸发皿上风干。优点：不需加热，减少分解或熔化。缺点: 暴露于空气中易吸湿潮解，易氧化。
（2）烘箱中烘干。对热稳定的物质，烘干温度不可超过化合物熔点。
（3）真空干燥：
真空干燥器（不需加热，不暴露于空气中，抽真空）.
若需空气氧化，可在抽真空后，通N2气。
真空干燥箱（需加热，不可很高温度，抽真空干燥之）易升华物不可取。
少量样品可用真空恒温干燥器，见下图
五．脱色
粗制的有机化合物常包含有色杂质，在重结晶时杂质虽可溶于溶剂，但仍有部分被结晶吸收，因此当分出结晶时常会得到有色产物。另外在溶液中存在少量树脂状物质或极细的不溶物。虽然经过过滤仍有混浊状，即不能用简单过滤方法除去。如果在溶液中加入少量脱色剂（活性炭）煮沸5－10分钟，活性炭可吸附色素或树脂状物质，趁热滤去，即可得无色较纯的产品溶液。
应用活性碳脱色应注意一下几点：
（1）溶质溶解后，再加活性炭。活性炭不能与样品一起加热溶解
（2）待热溶液稍冷后，加入活性碳；否则易引起暴沸，使溶液溅出或危险
（3）所加活性炭的量，视溶质量而定，一般为粗品溶质质量的1－5％为宜；过多活性炭可降低收率（吸附溶质）
（4）在滤液中若有活性炭，通常应重新过滤。使用沙芯漏斗时，沙芯型号应为G4号以上，否则堵塞。若在非极性溶剂中如苯石油醚中活性炭脱色效果不佳，可考虑换用其他吸附剂，如氧化铝，吸附脱色等方法。
六，混合溶剂结晶法
常常遇到用单一溶剂无法找到某个化合物的合乎溶解度要求的溶剂。在这种情况下，可使用混合溶剂。
方法很简单：选一种能溶解某样品的溶剂，作为第一种溶剂。再选一种能和第一种溶剂互溶，对样品溶解度较小的溶剂作为第二种溶剂。
步骤：将化合物溶于能使它溶解的最少量的第一种溶剂中，接着向此热的混合物溶液中滴入第二种溶剂，直至混合物刚好变成混浊。达到这一点时，加热使其澄清或加入第一种溶剂使其刚刚变为澄清，过滤除去不溶杂质，冷却，即有结晶析出。此方法比较适用。
常见的混合溶剂配对见下表：
除了上述表列混合溶剂外，还有一种混合溶剂是对难溶物质常采用DMF/H2O，DMSO/H2O混合溶
剂重结晶。
七、小量及微量物质结晶
1、小量物质结晶
基本要求同前述，但均需采用与该物质的量相适应的小的仪器。可在小试管中制得热溶液，使用小的玻璃或砂心漏斗在小的滤甁或小的侧支试管上过滤。
滤集结晶也可利用同样装置。
2、微量物质重结晶：
（1）可在小离心管中进行，热溶液制备后即行离心，使不溶杂质沉于管底，用吸管将上清液移至另一个小离心管中，使其结晶。
（2）也可用在自制的带有橡皮滴头滴管的细颈部位放入少许脱脂棉作为热溶液的过滤器。
或将少许脱脂棉置于试管中，用细长滴管抵着棉花上吸取，作为过滤。
滤液在小离心管中结晶后，离心，用滴管吸去母液；再加入少量溶剂，离心，再吸去洗涤液。用滤纸吸除溶剂后，真空干燥之。
八．过滤基本操作
过滤通常用普通折叠滤纸进行常压过滤，也可用布氏漏斗和砂心漏斗进行减压过滤。过滤的介质可根据实验要求选用不同的介质：实验室常用滤纸、砂心、玻璃棉、涤纶薄膜等。
折叠滤纸法常压过滤：一般先将漏斗与滤纸预热（倒入热溶剂）置于三角烧瓶上，然后迅速将溶液一份一份倒入。此方法过滤较慢，因而在过滤过程中结晶在滤纸上而防碍过滤。若出现这种情况，必须小心将其返回于制备的热溶液中。且将滤纸也一并放入，重新溶解后再过滤。对极易结晶析出的物质，或热溶液量大时候，可采用保温漏斗过滤.
折叠滤纸的叠法：见下图
将滤纸对折，在对折成四份
2．减压过滤：
可采用布氏漏斗，沙芯漏斗，抽滤瓶减压过滤。
优点：可避免在过滤过程中结晶析出迅速简便。
缺点：A、混悬的杂质易通过滤纸。
B、若溶剂为挥发性，热溶液过滤时，滤器孔内也易析出结晶，堵塞滤孔。
C、滤下来的热溶液，在负压下易沸腾。
抽滤法过滤应注意以下几点:
（1）滤纸不应大于布氏漏斗的底面。也不能小于底面，应与布氏漏斗的底面相符。
（2）吸滤前需用同一溶剂将滤纸湿润后过滤，使其紧贴于布氏漏斗底面；用沙芯漏斗过滤时，必要时，也要加上纸滤。
（3）为避免热过滤在滤孔上结晶析出，堵塞孔眼，可将布氏漏斗或沙芯漏斗放在烘箱或远红外加热器内预热或用热溶剂预热。
若在抽滤过程中有结晶析出，堵塞漏斗，应加入少量的沸腾溶剂，溶解结晶，而流经漏斗，过滤之后可将溶液浓缩至原来体积。
过滤中，滤液中可能有结晶析出，最好不要结晶太快，可将虑液加热至全溶后，慢慢放冷结晶。3．保温热过滤
为防止过滤的溶液在温度降低时结晶析出，可选用热滤漏斗进行过滤(如图2-4)。过滤时，把玻璃漏斗放在铜质的热滤漏斗内，热滤漏斗内装有热水(注意水不要装得太满，以免加热至沸后溢出)以保持溶液的温度不降低。也可以事先把玻璃漏斗在水浴上加热后再使用。热过滤选用的玻璃漏斗颈越短越好。热滤装置见下图：
砂芯漏斗又称为烧结玻璃漏斗。它是由玻璃粉末烧结制成的多孔性滤片，再焊接在相同或相似的膨胀系数的玻璃上所形成的一种过滤容器。若滤液具有碱性，或者有酸性物质、酸酐或者有氧化剂等存在，对普通滤纸有腐蚀性作用，在过滤(或吸滤)时容易发生滤纸破损，待滤物穿透滤纸而泄漏，导致过滤的失败。而选用砂芯漏斗可代替铺设有滤纸的漏斗，进行有效的分离。表2-7列出国产砂芯漏斗的型号、规格和用途，供实验者针对不同沉淀颗粒尺寸，选用不同号码的漏斗，以达到最佳过滤效果。
在有机化学实验中，3#或4#砂芯漏斗使用得较多，其他型号用得很少。
砂芯漏斗若是新购置的，在使用前，应当用热盐酸或铬酸洗液进行抽滤，随即用蒸馏水洗净，除去砂芯中的尘埃等外来杂质。
砂芯漏斗不能过滤浓氢氟酸，热浓磷酸，热(或冷)浓碱液。这些试剂可溶解砂芯中的微粒，有损于玻璃器皿，使滤孔增大，并有使芯片脱落之危险。砂芯漏斗在减压（或受压）使用时其两面的压力差不允许超过101．3kPa。在使用砂芯漏斗时，因其有熔接的边缘，在使用时的温度环境要相对稳定些，防止温度急剧升降，以免容器破损。
砂芯漏斗的洗涤工作是很重要的，洗涤不仅是保持仪器的清洁，而且对于保持砂芯漏斗的过滤效率不下降，延长其使用寿命等都有重要作用。砂芯漏斗每次用毕或使用一段时间后，会因沉淀物堵塞滤孔而影响过滤效率，因此必须及时进行有效的洗涤。
可将砂芯漏斗倒置，用水反复进行冲洗，以洗净沉淀物，烘干后即可再用。还可根据不同性质的沉淀物，有针对性的进行“化学洗涤”。例如，对于脂肪、脂膏、有机物等沉淀，可用四氯化碳等有机溶剂进行洗涤。碳化物沉淀可使用重铬酸盐的温热浓硫酸浸泡过夜。经碱性沉淀物过滤后的砂芯漏斗，可用稀酸溶液洗涤。经酸性沉淀物过滤后的砂芯漏斗，可用稀碱溶液洗涤。然后再用清水冲洗干净，烘干后备用。
砂芯漏斗不能用来过滤含有活性炭颗粒的溶液，因为细小颗粒的炭粒容易堵塞滤板的洞孔，使其过滤效率下降，甚至报废。
由于砂芯漏斗的价格较贵，有时难于彻底洗净滤板，还要防范强碱、氢氟酸等的腐蚀作用，故其使用的范围受到限制。
第二节蒸馏与减压蒸馏
一、简单蒸馏（Distillation）
二、真空蒸馏（减压蒸馏Vacuum Distillation）
三、分子蒸馏（Molecular Distillation）
概述
蒸馏是提纯液体的重要方法。它是利用混合物各组分沸点不同，进行分离纯化的技术，是分离液体混合物的很有效地方法。蒸馏的方法有几种：
1. 简单蒸馏或普通蒸馏
2. 真空蒸馏或减压蒸馏
3. 分子蒸馏
4. 水蒸气蒸馏
5. 分馏
一、简单蒸馏 Distillation
（一）蒸馏的基本原理
蒸馏是指将液态物质加热至沸腾，是成为蒸气状态，并将其冷凝为液体过程。
常压蒸馏可以把挥发性液体与不挥发的物质分离开，也可以分离两种或两种以上沸点相差较大（至少30℃以上）的液体。
纯液态物质在一定大气压下有一定的沸点，在蒸馏时，只要体系内蒸汽和液体都同时存在，整个蒸馏过程中温度将是恒定的。
若蒸馏是液体混合物，温度往往不会恒定，将随着蒸馏过程的进行不断上升。发生这种现象的原因是由于蒸出的蒸汽的组成在蒸馏过程中一直在改变。
对于受热的液体混合物来说，在溶液的相平衡中，蒸汽的组成不同于液体本身组成。下图是一张表示二组分系统（A+B）典型的蒸汽－液体关系相图。
1, 若AB沸点相差较大（＞100℃），将会发现第一组分A蒸出时有一恒定的温度维持；随T升高，A+B蒸出后，又有一恒定持续温度第二组分B蒸出。
2，若A中含少量B (10％)，随T升高，AB同时蒸出，随后有一恒定持续温度－－纯A蒸出。
例如一个反应混合物，含所要A组分（bp140C)，少量杂质B (bp250C), 混有少量乙醚（bp36C）. 乙醚可在低温下很容易蒸出，纯A可在较高温度下蒸出，组分B最后可蒸出或留在残留液中不要。
3，共沸蒸馏及其应用
根据蒸馏曲线可知，A+B混合组分在一定温度下可形成共沸混合物，共沸混合物是不能利用常压蒸馏的方法将其各个分开，因为在共沸混合物中，与液体平衡的蒸气组分与液体的本身的组成相同。
但是可利用A+B混合组分共沸蒸馏的原理，可以去除难蒸掉的高沸点溶剂。如DMF，DMSO溶剂的去除，可采用加入苯或甲苯的组分，蒸出高沸点的溶剂，在溶液的浓缩和蒸除方面应用很有意义。（二）简单蒸馏的方法
1，蒸馏装置（如图）：由温度计，蒸馏瓶，蒸馏头，冷凝管，接收管，接收瓶组成
（1）温度计测量度要高于沸点10－20℃，不宜高出太多。范围越大，精度越差。位置放好：温度计汞球应与蒸馏头侧支管在一水平线上。
（2）蒸馏瓶：液体在蒸馏瓶中的量不应超过其体积2/3，使沸腾的面积足够大。若超出;沸腾液体雾滴易被蒸汽带到接受系统，沸腾强烈时，液体可冲出。蒸馏之前，应在蒸馏瓶中加入少量沸石或其他类似物（毛细管），防暴沸。
（3）冷凝管：直形冷凝管与空气冷凝管最为普遍。
bp<150℃蒸馏时，选用直形冷凝管。直形冷凝管长短决定于蒸馏液体的沸点：bp越低，蒸汽不易冷凝，故需长冷凝管。bp越高，蒸汽易冷凝，需短冷凝管。
bp>150℃考虑用空气冷凝管，因为蒸汽温度较高，遇冷循环水往往发生炸裂。
（4）加热浴：有机物蒸馏，除非在特殊情况下，一般不能直火加热，一般用加热浴：低温时< 85℃，水浴，水蒸气浴
85－200℃油浴（石蜡）
>200℃硅油浴，石墨浴（导热性好)，沙浴，电热套
加热浴温度越高，蒸出速度越快，但加热浴温度一般最高不能比沸点超过30℃，沸点很高的情况下，也不能超过40℃。
加热浴温度过高：
a, 蒸馏速度太快，瓶内蒸汽压>大气压，烧瓶炸裂，造成事故。
b, 被蒸馏物过热分解。
（5）蒸馏速度：
大多数蒸馏中认为，每秒一滴的蒸出速度是合适的。
蒸馏乙醚等低沸点的有机溶剂时，特别注意蒸馏速度不能太快，否则冷凝管不能将乙醚全部冷凝下来。同时应在冷凝管下端带支管的接受管的侧口处连接一橡皮管，使其导入流动的水中，以便是挥发的乙醚蒸气带走。
（6）若已无溜出液蒸出，应停止蒸馏。既是蒸馏液中杂质很少，也不能蒸干，以防意外事故。
（7）蒸馏完毕，先停火，再停止通水，最后拆卸仪器。
（8）其他注意事项
a，蒸馏前，被蒸馏物的性质应作尽可能多的了解。沸点范围，有无爆炸因素（肼，过氧化氢），三聚乙醛+浓硫酸，有过氧化物的乙醚
b, 有毒物蒸馏，在通风厨中
c，蒸馏中有发泡现象，+ 消泡剂（醇，酮）
实验室溶剂连续蒸馏装置：
（三）微量法测定沸点
微量法测定沸点可用图所示的装置。
取一根直径为3-4mm,长7～8cm的毛细管，用小火封闭其一端，作为沸点管的外管. 向其中加入1～2滴待测定样品，使液柱高约lcm。
向该外管中放人一根长8～9cm，直径约 lmm上端封闭的毛细管(内管)，然后将沸点管用橡皮圈固定于温度汁水银球旁，放入热浴中加热。由于气体膨胀，内管中会有断断续续的小气泡冒出，达到样品的沸点时，将出现一连串的小气泡，此时应停止加热，使浴液温度自行下降，气泡逸出的速度即渐渐减慢。在最后一个气泡刚欲缩回至内管口的瞬间，表示毛细管内的蒸气压与外界压力相等，此时的温度即为该液体的沸点。
为校正起见，待温度下降几度后再非常缓慢地加热，记下刚出现气泡时的温度。两次温度计读数不应超过1℃。
二、真空蒸馏（减压蒸馏）（Vacuum Distillation ）
高沸点的化合物蒸馏时，由于强烈的加热而发生分解,或bp太高难以蒸馏,可用减压蒸馏，以降低沸点，减少分解和增加蒸馏效果。
（一）减压蒸馏的原理:
由于液体表面分子逸出所需的能量随外界压力的降低而降低。因此，降低压力，可降低液体的沸点。这种在降低压力下进行的蒸馏的操作称谓减压蒸馏。
液体沸点与压力的关系可以由以下公式近似表示：
logP = A + B/T
P----蒸汽压 T----绝对温度A、B为常数
若以logP对1/T作图，可近似的得一条直线。因此，可以从两组已知的压力和温度推算出A和B 的数值。再将所选择的压力代入式中算出液体的沸点。
实际上许多物质的沸点变化不是如此。这是由于物质的理化性质决定 --主要是分子在液体中缔和程度所决定的。因此在减压蒸馏时，常常参考用“压力-温度”表来估计一个化合物的沸点和压力的关系，而从某一压力下的沸点推算另一压力下的沸点。
1．压力沸点近似表的应用
应用表时，可用一条小尺子，通过表中二个数据，求第三个数据。
例如1：一液体常压bp=200℃,用水泵（压力为30mmHg）减压，求其沸点：通过 B 200℃与 C 30mmHg连接，延伸到直线A的交点为100℃，即为该液体在30mmHg下100℃可蒸出。
例如2：据文献报道，某化合物在真空2 mmHg时沸点120℃；但要在真空为20mmHg蒸出，求其沸点。
（1）先求正常沸点连接A---C B点为295℃
（2）求20mmHg沸点 B----C连结，延长至A，159℃相交。则可得该物质在真空度为20mmHg下在159℃可减压蒸出。
对未知化合物，固定真空度，通过调节温度蒸出。
从表中可以总结出以下经验规律：
(1)当压力降低到 2.67kPa(20mmHg)时，大多数有机物的沸点比常压0.l01MPa(760mmHg)的沸点低100-120℃;
(2)当减压蒸馏在1.33-3.33kPa (l0-25mmHg)之间进行时，大体上压力每相差0.133kPa
(l mmHg)，沸点约相差1℃。
对于具体某个化合物减压到一定压力后，其沸点是多少可以查阅有关资料，但更重要的是通过实验确定。
2．真空度的划分
所谓真空只是相对真空，我们把任何压力较常压为低的气态空间称之为真空。因此真空在程度上有很大的差别。为了应用方便，常常把不同程度的真空划分成几个等级：
(1)低真空(气压760一10mmHg，101-1.33kPa)
一般在实验室中可用水泵获得。水泵的抽空效力与水压、泵中水流速率及水温有关。好的水泵所达的最大真空度受水的蒸气压力所限制。
水源温度在3-4℃时，水泵可达 6mmHg (0.8kPa)真空度；
水源温度在20一25℃时，最高只能达到17-35mmHg(226-3.33kPa).
(2)中度真空(气压 l0-10-3mmHg，133-0.133 × l0-3kPa)
一般可用油泵获得，最高可达到0.001mmHg (0.133×10-3kPa)左右。
(3)高真空(10-3-10-8mmHg, 0.133×10-3-0.133×10-8kPa)
在实验室获得高真空主要用扩散泵
（二）减压蒸馏的方法
1、减压蒸馏装置（见图）：蒸馏烧瓶, Claisen蒸馏头, 起泡管, 冷凝管,接受瓶等蒸馏装置; 安全装置；真空减压装置和测压装置（四部分）（如图）.
保护装置与测压装置
（1）减压蒸馏装置
1）起泡管：蒸馏时，需要采用一种方法生成小气泡，以防止暴沸。惯用的沸石在真空下不起作用。虽然有时也用微孔沸石防止暴沸，但多数真空条件下，常用起泡管。大多数成套有机制备仪上都配有起泡管。如果无，可自制。
如长滴管的拉法一样通过一塞子插入液下，上部通过螺旋夹控制进入空气的量。如果所分离物质易氧化，上端可通氮气保护。如蒸馏中有固体析出，可将毛细管倒插。
小剂量蒸馏时，可不用小毛细管，可用单颈瓶，放少量玻璃棉。一部分浸在蒸馏液下；一部分在液面上，防止暴沸。
2）蒸馏瓶液体量不超过1/3～1/2
3）克氏蒸馏头一个插起泡管，一个插温度计。克氏管可防止在万一暴沸时，防止液体被带出。
4）蒸馏管正常情况直形冷凝管（水冷凝），高沸点---空气冷凝管
5）多头接受管：若使用单头接受管时,每开始蒸出一个物质，就要调换接受瓶，就得停止抽真空，很麻烦。采用多头接受管，通过转动，可以接受不同组分，相当方便。
（2）真空装置：
根据实验要求，即根据所分离的液体的沸点，选择不同真空度大小的真空泵。真空度越高，操作越麻烦，能用水泵不用油泵。
水泵：一般不需要附加一个干燥装置，只需一个缓冲瓶即可。
油泵：一般要加一个干燥装置，如固体氢氧化钠，固体氯化钙，活性炭，五氧化二磷。同时需要连
一个冷阱。
高真空泵：防止蒸气进入油泵（联保护装置），油泵中油要常更换（至少一次/月更换）。
（3）保护装置
用水泵时可不用保护装置，使用油泵时常用。
1）冷阱：有利于除去低沸点物质，从而保护油泵。
接好蒸馏装置后，再加冷却剂冷却。
冷却剂：
A、液氮，-195 ℃ - -210 ℃
B、冰+丙酮，-70 ℃- -80 ℃（-78 ℃）
C、结晶氯化钙与碎冰 -54.9 ℃（143g CaCl2*3H2O +100 g 冰）
D、食盐+碎冰 -21.3 ℃（33克氯化钠+100克冰）
2）干燥塔：应及时更换填充物。否则起不到保护真空泵的作用。
（4）真空测量表：普通开口U型水银计(差值), 直立单管真空表：麦氏表（转动式）
（5）其他注意问题：
1）防止漏气，磨口容器涂真空油脂.
2）橡皮管应用新的，不易抽瘪和漏气.
3）加热浴应比被蒸馏物质的沸点高出10-30 ℃，不可直火加热.
4）蒸馏完毕先移去热源，稍冷后，再移去真空，以免残留物分解爆.
5）高真空操作时，需戴防护眼镜.
6）未获得良好真空之前，切勿加热蒸馏.
2．少量减压蒸馏装置
三．分子蒸馏（Molecular Distillation）
在有机化学实验中往往会遇到这样一种化合物，沸点非常高，或者加热时不稳定，容易分解，甚至发生爆炸，如有机过氧化物等．这样就不能通过一般减压蒸馏进纯化．如果在蒸馏时能够减少分子的重
凝聚，使它只简单的蒸发，则在比较低的温度下，就能达到蒸馏的目的, 这就是分子蒸馏。
（一）、分子蒸馏的原理
分子的重凝聚需要分子间的碰撞，从而使它们转回液面，如果这种碰撞能够避免，分子就可照直线方向进行，直至它们离开液面．
压力越小，分子平均自由程越大，也就是分子间碰撞机会越少．所以，如果所用系统的真空度能达到10-3毫米汞柱以上，则分子的平均自由程就可达到到5.6厘米以上．同时使冷凝器非常接近于液面，并使液体热表面与冷凝面的温差在100 ℃以上，就可以不产生重凝聚而只是蒸发，从而达到分子蒸馏的目的。
分子蒸馏的本质：真空低压下分子的蒸发。
（二）、装置
为了达到分子蒸馏的要求，所设计的分子蒸馏器形式很多，这里介绍一种设备简单、操作方便的分子蒸馏器(如图所示)．下端绕以电热丝作为加热用或直接用油浴加热。接受器中放四极小管，可以转动接受四个馏分．真空度达到10－3毫米汞柱以上即可。
按高真空蒸馏方法操作．
分子蒸馏器
1，接高真空泵；2，加入干冰
第三节水蒸气蒸馏
一、水蒸气蒸馏的意义
是分离和纯化有机化台物的常用方法之一，尤其是在反应产物中混有大量树脂状杂质的情况，水蒸气蒸馏效果较普通蒸馏或重结晶好。
1．进行水蒸气蒸馏时，对要分离的有机化合物有以下要求：
(l)不溶或微溶于水，这是满足水蒸气蒸馏的先决条件。
(2)长时间与水共沸不与水反应。
(3)近于l00℃时有一定的蒸气压，一般不少+10mmHg(133kPa)。
许多不溶于水或微溶于水的有机化合物，无论是固体还是液体，只要在l00℃左右具有一定的蒸气压，即有一定的挥发性时，若与水在一起加热就能与水同时蒸馏出来，这就称为水蒸气蒸馏。
2、意义
利用水蒸气蒸馏可把这些化合物同其他挥发性更低的物质分开而达到分离提纯的目的。
避免不稳定的或沸点较高的物质从混合物蒸出分解的可能。
水蒸气蒸馏也是从动、植物中提取芳香油（挥发油）等天然产物最常用的方法之一。
二、基本原理
1．相互混溶的挥发性混合物的蒸气压：
因能形成一个理想的溶液，服从拉乌尔定律，混合物在一定温度的蒸气压:
P总= Pa0Na + Pb0Nb + … + Pi0Ni
即混合物的蒸气压（P总）不是各个纯液体的蒸气压的直接加合(Pa0 + Pb0 + … + Pi0)，而是被液体摩尔分数（Na, Nb,…,Ni）缩小后再加合
在混溶和均相溶液面上的总压力是由各组分的P0 和N0 共同决定着。
2．互不混溶的挥发性混合物的蒸气压：
其性质与互溶液体的溶液完全相反。其中每-组分在一定温度时的分压，等于在同一温度下的纯化合物的蒸气压，即Pi=Pi0，而不取决于混合物中各化合物的摩尔分数，即混合物的每一组分是独立地蒸发的。
因此根据道尔顿(Dalton)分压定律，互不相溶的挥发性有机物质在某一温度t下的总蒸气压力为:
P总= Pa0 + Pb0 + … + Pi0
任何温度下的总蒸气压力（P总），总是大于任一组分的蒸气压，等于各组分的分蒸气压力之和。
P总随着温度升高而增加，直到其等于外部大气压力时，液体即开始沸腾。显然，互不混溶的混合物的沸点要比沸点最低的某个组分单独存在时的沸点还要低。
3．水蒸气蒸馏情况
P总 = P水0 + Ps0
水蒸气蒸馏时．混合物沸腾的温度要低于水的正常沸点(Ps0＞P水0)。
因此要在100℃或更低温度蒸馏化合物，水蒸气蒸馏是有效方法。
图表示水(bp：l00℃)和溴苯(bp：156℃)两个不互溶混合物以及两个化合物的混合蒸气压对温度关系的坐标。
4．水蒸气蒸馏的计算
将水蒸气蒸馏体系视为理想体系，根据理想气体状态方程
在水蒸气蒸馏条件下，V水＝Vs, 且蒸馏温度相等，则有：
表明：水蒸气蒸馏冷凝液中，两种物质的相对质量（也是蒸气中的相对质量）与他们的蒸气压和相对分子量成正比。
能用水蒸气蒸馏分离的有机化合物，有其自身的结构特点，例如，许多邻位二取代苯的衍生物比相应的间位与对位化合物随水蒸气挥发的能力要大(见表2-14)；能形成分子内氢键的化合物如邻氨基苯甲酸、邻硝基苯甲醛、邻硝基苯酚都随水蒸气蒸发.??
三、水蒸气蒸馏操作
实验室中一般使用两种水蒸气蒸馏法：
第一种方法：使用从蒸气管道中引入活的蒸气，通入盛有有机化合物的烧瓶--活蒸气法。
第二种方法：将盛有化合物和水的烧瓶一起加热，直接进行水蒸气蒸馏--直接法。
活蒸气法
此法应用广泛，尤其适用于高分子量（低蒸气压）的物质，
此法甚至可用于挥发性固体的水蒸气蒸馏。
1．蒸馏装置
水蒸气蒸馏的装置由蒸气发生器和蒸馏装置两部分组成
水蒸气发生器一般是用金属制成(或用短颈圆底侥瓶代替)。使用时在发生器内加入2／3容积的水，在发生器的上口通过塞子插入一根内径约0．5cm，长约80cm玻璃管作为安全管，管子的下端接近发生器底部。发生器的蒸气导出口通过T形管与蒸馏部分的蒸气导人管相连。在T形管的支管上套一段短橡皮管，用螺旋夹夹住。蒸气导人管下端尽量接近烧瓶底部。
在管道与蒸馏瓶之间接上气液分离器或装上一个T形管以除去其中的冷凝水。
用克氏蒸馏头与冷凝管相接，用来防止蒸馏时蒸馏瓶中的混合物溅入冷凝管
2.操作方法
在水蒸气发生器中加入容积2／3的水，将蒸馏物倒人圆底烧瓶，其量不得超过烧瓶容积的l／3。检查装置是否漏气。
开始蒸馏前先将螺旋夹打开，加热水蒸气发生器至水沸腾，当T形管的支管有水蒸气冲出时，把夹子夹紧，让水蒸气均匀地通人圆底烧瓶中，这时烧瓶内的混合物翻滚不息
有机物和水的混合物蒸气经过冷凝管冷凝成乳浊液进入接受器，控制馏出速度2-3滴/s。当被蒸物质全部蒸出后，蒸出液由混浊变澄清，此时不要结束蒸馏，要再多蒸出 l0一20mL的透明馏出液方可停止蒸馏。
在蒸馏过程中若因水蒸气冷凝而使蒸馏瓶内液体量增加，以至超过烧瓶容积的2／3，或者蒸馏速度较慢时，可将蒸馏烧瓶隔石棉网加热。但要注意瓶内蹦跳现象，蹦跳厉害时，要停止加热。
在蒸馏过程中，还需注意安全管水位是否正常、蒸馏甁内混合物是否飞溅厉害或倒吸。若出现此现象应立即打开螺旋夹，然后移去热源，找出故障原因，排除故障再继续加热。??
中断或结束蒸馏时，一定要先打开连接于水蒸气发生器与蒸馏装置之间的T形管上的螺旋夹，使体系通大气，然后再停止加热，拆下接收瓶后，再按顺序拆除备部分装置。
如果随水蒸气挥发的物质具有较高的熔点，在冷凝后易于析出固体，则应调小冷凝水的流速，使它冷凝后仍然保持液态。如已有固体析出，并且接近阻塞时，要暂时停止冷凝水的流通，甚至需要将冷凝水暂时放去，以使物质熔融后随水流入接收器中。
（二）直接法
此法在实验上较为方便。
对于挥发性液体和数量较少的物料，此法非常适用用。
它主要用于无固体存在的混合物的蒸馏，因为固体会引起过度暴沸．
1．试验装置
将盛有一定量水的分液漏斗置于克氏蒸馏头上，蒸馏甁置于热源上，其它同活蒸气蒸馏装置
2．操作步骤
将烧瓶中的水在欲待蒸馏的物质存在下加热至沸，以便产生蒸汽．当水蒸汽与化合物一起蒸出时，从分液漏斗逐渐加入水。蒸馏过程中，混浊液随热蒸气冷凝集聚在接受甁中，当蒸馏近结束时，蒸出液由混浊变澄清。蒸馏结束后，先去掉热源，拆下接受甁后，再按顺序拆卸其它部分。
缺点：本法除对固体物质蒸馏易引起过度暴沸外，起泡现象也可能使本法蒸馏变得难以进行，而活蒸汽法往往能消除这两个问题。
第四节分馏 Fractionation
一、蒸馏与分馏的区别
二、分馏的原理
三、分馏柱分馏效率
四、分馏柱种类
五、分馏装置
六、分馏操作
七、非理想溶液的分馏
一、蒸馏与分馏的区别
1. 简单蒸馏可以分离两种或两种以上沸点相差较大的液体混合物。
2. 分馏可以分离两种或两种以上沸点相差较小的、或沸点接近的液体混合物。
分馏在化学工业和实验室中广泛应用：产品的分离纯化、溶剂的回收。
现在最精密的分馏设备已能将沸点相差仅1～2℃的混合物分离。
二、分馏的原理
如果将几种沸点不同而又完全互溶的液体混合物加热，当其总蒸气压等于外界压力时开始沸腾气化。蒸气中易挥发组分所占的比例比原液相中所占的比例要大。若将该气体凝结成液体，其中有较多的低沸点成分，根据这一现象可以把液体混合物中的各组分分离。
讨论混合物是二组分理想溶液的情况:
所谓理想溶液即是指在这种溶液中，相同分子间的相互作用与不同分子间的相互作用是一样的。也就是各组分在混合时无热效应产生，体积没有改变，只有理想溶液才遵守拉乌尔(Raoult)定律。
由组分A和B组成的理想溶液
当PA(气) + PB（气）＝P外时，即A和B的分压和等于外界压力(P外)时，溶液就开始沸腾．蒸气中易挥发液体的成分较在原混合液中要多。
证明之：
因为此时溶液中每一组分的蒸气压等于此纯物质的蒸气压和它在溶液中的摩尔分数的乘积。
PA ＝ P0A XA PB = P0B XB
PA 、PB分别为溶液中A、B组分的分压；
P0A 、P0B 此分别为纯物质的蒸气压；
XA、XB分别为A、B在溶液中的摩尔分数。
根据道尔顿分压定律，气相中每一组分的蒸气压和它的摩尔分数成正比。因此，在气相中各组分蒸气的成分为??
XA(气) = PA/( PA+ PB)
XB(气) = PB/( PA+ PB)
则有：XA(气)/ XB(气) = PA/ PB = P0A XA/ P0B XB
即混和液的蒸气中，A、B的摩尔数与其本身的分压成正比。如果A比B更易挥发，
即P0A ＞P0B，那么P0A/P0B＞1
因此， XA(气)/ XB(气) ＞XA/ XB
即蒸气中易挥发组分的摩尔数比值大于与之平衡的液相中相应摩尔数比。
由此可知：
在任何温度下蒸气相中总比与之平衡的沸腾液相中有更多的易挥发组分，利用这一原理，沸点相近的液体化合物，借助分馏柱就可以被分离。
上图是大气压下的苯－甲苯体系的沸点－组成图，苯和甲苯的沸点分别为：80.10℃和110.63℃，从图中可以看出，向苯20％和甲苯8O％组成的液体（L1）在102℃时沸腾，与此液相平衡的蒸气(V1)组成约为：苯40％和甲苯60％。若将此组成的蒸气冷凝成同组成的液体(L2)，则与此溶液成平衡的蒸气(V2)组成约为：苯70％和甲苯30％。显然，如此继续重复，即可获得接近纯苯的气相。
通过分别收集大量的最初蒸出液和残留液，并反复多次进行常压蒸馏，能够分离出一定量的纯物质。显然这样太烦琐，因此单靠反复的简单蒸馏来把二个或多个沸点不同的液体分开，尤其是沸点相近的液体分开是不现实的。
但是，分馏柱就可以把这种重复蒸馏的操作在柱内完成。所以分馏是多次重复的常压蒸馏。
分馏柱分馏的原理
被蒸馏的混合液体在蒸馏烧瓶中沸腾后，蒸气进入分馏柱，在分馏中部分冷浸成液体。这样的液体由于所含的低沸点成分较多，因此沸点也就较烧瓶中的液体为低。当烧瓶中的另一部分蒸气上升至分馏柱中时，便和这已冷凝的液体进行热交换，使它重新沸腾(而蒸气自身则部分冷却)。这样便又产生了一个新的液体和蒸气的平衡，蒸气内的低沸点部分又有所增加，这一新的蒸气在分馏柱内上升时，又可凝结成液体，然后再与另一部分上升的蒸气进行热交换而沸腾。这样在分馏时，由于上升蒸气不断在分馏柱内凝结和蒸发，而每一次的凝结和蒸发，便将低沸点的成分提高一步。
蒸气在分馏柱内上升过程中，等于经过反复多次的简单蒸馏，不断提高低沸点成分。
如分馏柱选择得适当的话，最后在分馏柱头上出来的蒸气经冷凝后流出的可能是纯低沸点的或低沸点物占主要成分的馏出物。
这样很难或不能用反复的简单蒸馏所能分开的混合液体，如果选用适当的分馏往，则只要经过一次或少数几次分馏，便可完全分开了。
1、名词解释 1)分配系数，指一定温度下，处于平衡状态时，组分在流动相中的浓度和在固 定相中的浓度之比，以K表示。分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中，K有不同的概念：吸附色谱法为吸附系数，为选择性系数（或称交换系数），凝胶色谱法为渗透参数 2)絮凝，使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快的，达到固 -液分离的目的，这一现象或操作称作 3)层析分离，是利用各组分（、、分子的形状与大小、分子的电荷性与）的不 同，将多组分混合物进行分离的方法。主要是利用不同物质在固定和流动相上的亲和性差异，利用移动速度的不同进行分离。 4)吸附分离，吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能 力，使其富集在吸附剂表面，再用适当的洗脱剂将其解吸达到分离纯化的过程 5)分子印迹技术分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分 子(印迹分子) 完全匹配的聚合物的实验制备技术。 6)反渗析，利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂（通常是水）的性质，对溶液 施加压力，克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。 7)共沉淀分离，共分离法是富集痕量组分的有效方法之一，是利用溶液中主沉 淀物（称为）析出时将共存的某些微量组分载带下来而得到分离的方法 8)离子交换分离，通过分子中的活性离子将溶液中带相反电荷的物质吸附在离 子交换剂上，然后用适当的洗脱溶剂将吸附物质再从离子交换剂上洗脱下来，达到分离的目的。 9)沉降分离，在外力场作用下，利用分散相和连续相之间密度差，使之发生相 对运动而实现非均相混合物分离。 10)液膜分离，液膜萃取，也称液膜分离，是将第三种液体展成膜状以隔开两个 液相，使料液中的某些组分透过液膜进入接收液，从而实现料液组分的分离。 11)临界胶团浓度，分子在溶剂中缔合形成的最低浓度 12)液膜分离， 13)反相色谱，根据流动相和相对不同，液相色谱分为和反相色谱。流动相大于 固定相极性的情况，称为反相色谱。合相色谱可作反相色谱。
一、名词解释： 分离：利用混合物中各组分在物理或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。 富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。 浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。 纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程 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、仪器制造技术及其应用的一门学科。 回收率：0 100Q R Q ?实际回收量回收率＝％欲回收总量 富集倍数：富集倍数＝待分离组分的回收率/基体回收率 分离因子S ：两种物质被分离的程度。回收率R 相差越大，分离效果越好。设A 为目标组分，B 为共存组分，则A 对B 的分离因子S A,B 为,0,0,//A A B A B B A B R Q Q S R Q Q == 氢键：氢原子在分子中与电负性较大的原子X 形成共价键时，还可以吸引另一个电负性较大、且含有孤对电子的原子Y ，形成较弱化学结合。 分配平衡常数：在一定温度下，当某一溶质在互不相容的两种溶剂中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓度之比 分配比（D ）：某种物质在两相之间各形态总浓度的比值[][]A i org org i A aq i aq i A C D C A ==∑∑ 相比：有机相和水相两相体积之比 直接溶剂萃取：可溶于水的有机分子（如羧酸、醇类、糖）因具有明显疏水性，可以直接从水相萃取到有机相。 间接溶剂萃取：无机离子通过与萃取剂形成疏水化合物后，再被有机相萃取。 协同萃取效应：混合萃取剂同时萃取某一物质时，其分配比显着大于相同浓度下各单一萃取剂分配比之和。 相对保留值：组分2与组分1调整保留值之比：r 21 = t′R2 / t′R1= V′R2 / V′R1 分配系数：在某温度T 时，组分在两相间达到分配平衡时的浓度之比。即s m c K c = 保留时间（t R ）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间； 死时间（t M ）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间； 高效毛细管电泳色谱：是指离子或带电粒子以毛细管为分离室，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的液相分离分析技术。 复合膜：是以微孔膜或超滤膜作支称层，在其表面覆盖以厚度仅为0.1～0.25μm 的致密的均质膜作壁障层构成的分离膜。使得物质的透过量有很大的增加。 泡沫吸附分离：泡沫分离根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体 对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫吸附分离。 超分子分离：超分子是两种以上的化学物种通过分子间的非共价键相互作用缔结而成的具有特定空间结构和功能的聚集体。利用超分子对不同分子的选择性不同进行的分离为超分子分离。 分子蒸馏：是基于不同物质分子运动的平均自由程的差异而进行的分离。 分子印迹：是合成对某种特定分子具有特异选择性结合的高分子聚合物的技术。 加速溶剂萃取：ASE 用溶剂从固体或半固体样品中快速提取目标物质；通过高温（50?200OC ）和高压（10?20MPa ）加快提取速度。 双水相萃取：将两种聚合物水溶液混合时，当聚合物浓度达到一定值，体系会自然分成互不相溶的两相，称为双水相，被萃取物在两个水相之间的分配就是双水相萃取。 超临界流体萃取：以超临界流体为流动相，直接从固体（粉末）或液体样品中萃取目标物质的分离方法。 调整保留值：调整保留时间为色谱保留时间与死时间之差，即 ，同理 峰底宽：即色谱峰宽，用来衡量色谱峰宽度的参数，Wb 分离度：两相邻组分色谱峰保留值之差与色谱峰平均底宽之比 二、问答题 罗氏极性参数：对于一种溶剂，可得到3种模型化合物在该溶剂中的相对溶解能He,Hd 和Hn 。它们的和即为此种溶剂的总极性p',即：p' ＝ He ＋ Hd ＋ Hn 溶剂选择性三角形的作用：尽管溶剂种类很多，但可以归于有限的几个选择性组。在同一选择性组中的各种溶剂，都具有非常接近的3个选择性参数，因此在分离过程中都有类似的性能，若要通过选择溶剂改善分离，就要选择不同组的溶剂。 选择溶剂的一般步骤：1. 选择与溶质极性相等的溶剂：要使溶质在溶剂中溶解度达到最大，首先要使溶质和溶剂的极性相等。2. 调整溶剂的选择性：在维持极性相等的前提下，更换溶剂种类，使分离选择性达到最佳。 微滤、超滤、纳滤和反渗透膜分离技术的异同：相同点：推动力都是压力差。不同点：微孔膜是均匀的多孔薄膜，膜孔径在0.02～10μm 之间，可以截留悬浮粒子，操作压强在0.01～0.2MPa ；超滤膜为不对称膜，其膜孔径在1-20nm 之间，操
第一章 1、分离过程分类？机械分离传质分离(平衡分离、速率控制分离) 反应分离 分离装置中，利用机械力简单地将两相混合物相互分离的过程称为机械分离过程。 2、列举几种典型的机械分离过程：过滤、沉降、离心分离、旋风分离、除尘。 3、传质分离的分离过程如何分类？举例说明： 平衡分离：蒸发、闪蒸、蒸馏、吸收、萃取、吸附、离子交换、萃取蒸馏结晶 速率控制分离：气体渗透、反渗透、渗析、渗透蒸发、泡沫分离、色谱分离、电渗析4、几种典型的反应分离技术？可逆反应：（离子交换、反应萃取）不可逆反应：（反应吸收、反应结晶）生物分解反应：（生物降解）电化学反应：（双极膜水解反应） 第二章 1、按膜的分离原理及推动力不同，膜分几类？ 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 2、按膜的形态分类？ 按膜的形状分为平板膜(Flat Membrane)、管式膜(Tubular Membrane)和中空纤维膜(Hollow Fiber)、卷式膜。 3、按膜结构分类？对称膜、非对称膜和复合膜。 4、按膜的孔径大小分类？多孔膜和致密膜。 5、微滤、超滤、纳滤、反渗透，推动力是压力差。渗析，推动力浓度差。电渗析，推动力电位差。气体分离、渗透蒸发推动力是压力差。液膜分离推动力是浓度差。 6、常用的有机高分子膜材料？聚砜类、聚酰胺类、纤维素脂类。 7、醋酸纤维膜的优缺点？优点：醋酸纤维素性能稳定缺点：在高温和酸、碱存在下易发生水解，易受微生物侵蚀，pH值适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 8、醋酸纤维膜的结构？是一种非对称的多孔膜。表皮层、过渡层、支撑层（多孔层） 9、固体膜的保存应注意？主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。 10、工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种 11、四种膜组件中装填密度最大的是？料液流径最快的是？中控纤维膜装填密度最高，管式料液流动最快。 12、什么是浓差极化？如何消除浓差极化？ 在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化。可通过降低膜两侧压差，减小料液中溶质浓度，改善膜面流体力学条件，来减轻浓差极化程度，提高膜的透过流量。 13、微孔过滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)有什么共同特点？1、推动力都是压力差。2、四种膜中溶剂分子都能通过。不同：截流溶质大小不同。 14、反渗透系统的主要部件 主要部件有：压力容器（膜壳）、高压泵、保安过滤器、自动控制与仪器仪表、辅助设备15、.保安过滤器 是反渗透装置的最后一级过滤器，要求进水浊度小于2mg/L以下，出水浊度低于0.3-0.12mg/L。
一、名词解释: 分离：利用混合物中各组分在物理或化学性质上的差异,通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。 富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。 浓缩:将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。 纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程 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、仪器制造技术及其应用的一门学科。 回收率：0 100Q R Q ?实际回收量回收率＝％欲回收总量 富集倍数:富集倍数＝待分离组分的回收率／基体回收率 分离因子S ：两种物质被分离的程度。回收率R 相差越大，分离效果越好。设A 为目标组分，Ｂ为共存组分,则A 对Ｂ的分离因子S A ，Ｂ为,0,0,//A A B A B B A B R Q Q S R Q Q == 氢键：氢原子在分子中与电负性较大的原子X 形成共价键时,还可以吸引另一个电负性较大、且含有孤对电子的原子Ｙ,形成较弱化学结合。 分配平衡常数:在一定温度下，当某一溶质在互不相容的两种溶剂中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓度之比 分配比(D ）:某种物质在两相之间各形态总浓度的比值[][]A i org org i A aq i aq i A C D C A ==∑∑ 相比：有机相和水相两相体积之比 直接溶剂萃取:可溶于水的有机分子（如羧酸、醇类、糖)因具有明显疏水性,可以直接从水相萃取到有机相。 间接溶剂萃取：无机离子通过与萃取剂形成疏水化合物后，再被有机相萃取。 协同萃取效应：混合萃取剂同时萃取某一物质时,其分配比显著大于相同浓度下各单一萃取剂分配比之和。 相对保留值：组分2与组分1调整保留值之比:ｒ21 = t′R ２ / t′Ｒ1＝ V′R2 ／ Ｖ′R1 分配系数:在某温度T 时，组分在两相间达到分配平衡时的浓度之比。即s m c K c = 保留时间(t R ）:组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间; 死时间(ｔM ):不与固定相作用的气体(如空气)的保留时间； 高效毛细管电泳色谱：是指离子或带电粒子以毛细管为分离室，以高压直流电场为驱动力,依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的液相分离分析技术。 复合膜：是以微孔膜或超滤膜作支称层，在其表面覆盖以厚度仅为0．1～0．25μm 的致密的均质膜作壁障层构成的分离膜。使得物质的透过量有很大的增加。 泡沫吸附分离：泡沫分离根据表面吸附的原理,利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体 对液相中的溶质或颗粒进行分离,因此又称泡沫吸附分离。 超分子分离:超分子是两种以上的化学物种通过分子间的非共价键相互作用缔结而成的具有特定空间结构和功能的聚集体。利用超分子对不同分子的选择性不同进行的分离为超分子分离。 分子蒸馏：是基于不同物质分子运动的平均自由程的差异而进行的分离。 分子印迹：是合成对某种特定分子具有特异选择性结合的高分子聚合物的技术。 加速溶剂萃取:ＡSE 用溶剂从固体或半固体样品中快速提取目标物质;通过高温（50~200OC ）和高压(10~２0ＭＰａ)加快提取速度。 双水相萃取：将两种聚合物水溶液混合时，当聚合物浓度达到一定值,体系会自然分成互不相溶的两相，称为双水相，被萃取物在两个水相之间的分配就是双水相萃取。 超临界流体萃取:以超临界流体为流动相，直接从固体(粉末)或液体样品中萃取目标物质的分离方法。 调整保留值:调整保留时间为色谱保留时间与死时间之差，即 ,同理 峰底宽:即色谱峰宽，用来衡量色谱峰宽度的参数，Wb 分离度:两相邻组分色谱峰保留值之差与色谱峰平均底宽之比 二、问答题 罗氏极性参数:对于一种溶剂,可得到3种模型化合物在该溶剂中的相对溶解能Ｈe ，H ｄ和Ｈn 。它们的和即为此种溶剂的总极性p'，即：ｐ＇ ＝ H ｅ ＋ Ｈd ＋ Hn 溶剂选择性三角形的作用：尽管溶剂种类很多，但可以归于有限的几个选择性组。在同一选择性组中的各种溶剂,都具有非常接近的3个选择性参数,因此在分离过程中都有类似的性能,若要通过选择溶剂改善分离,就要选择不同组的溶剂。 选择溶剂的一般步骤:1． 选择与溶质极性相等的溶剂:要使溶质在溶剂中溶解度达到最大,首先要使溶质和溶剂的极性相等。2. 调整溶剂的选择性:在维持极性相等的前提下，更换溶剂种类,使分离选择性达到最佳。 微滤、超滤、纳滤和反渗透膜分离技术的异同：相同点:推动力都是压力差。不同点：微孔膜是均匀的多孔薄膜，膜孔径在0.02～10μｍ之间，可以截留悬浮粒子,操作压强在0.０１~0.2MPa;超滤膜为不对称膜，其
齐鲁工业大学 17 / 18 学年第二学期研究生期末考试试卷（A卷） 课程名称：现代分离技术得分： 年级：2017级姓名：学号： 问答题: （每题20分，共100分。请根据自己的实际情况和理解程度自行独立答题，字数不限，不必长篇大论，脉络清晰就行。若有雷同，将视情节从严扣分。答题完成后，暂不要求打印。） 1、透析、渗析、（正）渗透、反渗透、超滤、微滤、纳滤与普通过滤，辨析之。 2、欲对苦咸水进行淡化，根据你所掌握的知识，可以选用哪种（些）分离方法？ 3、你在此前的科研工作中，接触过哪些分离方法？请尝试对其中的一种方法予以简介。 4、试谈谈分离科学的重要性及你对学习这门课程的体会。 5、计算题：某溶液含Fe3+ 100mg，用某有机溶剂萃取之，分配比D=99。问用等体积溶剂萃取1次和2次，溶液中剩余的Fe3+量各是多少毫克？若是萃取2次后，将分出的有机层合并，再用等体积的水洗涤1次，有机相中会损失Fe3+多少毫克？ 答： 1、①透析：通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理，将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。 ②渗析：又称透析。一种以浓度差为推动力的膜分离操作，利用膜对溶质的选择透过性实现不同性质溶质的分离。即利用半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。 ③渗透是水分子经半透膜扩散的现象。它由高水分子区域（即低浓度溶液）渗入低水分子区域（即高浓度溶液），直到半透膜内外浓度平衡为止。 ④反渗透又称逆渗透，在膜的两边造成一个压力差，并使其大于渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩。是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001 μm之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透） ⑤超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄
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 S Lx y S S -+-=β s 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 s s 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 S x 1)1(ββ )1()1(S S x D L S x ---=ββ
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。 13、液相色谱中较常用的检测器有（紫外UV），（示差折光），（荧光）三种；而我校GC—16A气相色谱仪带有（热导检测器TCD），（氢火焰离子化检测器FID），（火焰光度检测器FPD），（电子捕获检测器ECD）四种检测器。 15、高效液相色谱根据样品与固定相，流动相的相互作用大致可分为（吸附色谱），（分配色谱），（离子交换色谱），（凝胶色谱）四种分离方式。
第一章膜分离 1.什么是分离技术和分离工程？ 分离技术系指利用物理、化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的一种手段。 在工业规模上，通过适当的技术与装备，耗费一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离工程。 2.分离过程是如何分类的？ 机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离 第二章膜分离 1.按照膜的分离机理及推动力不同，可将膜分为哪几类？ 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 2.按照膜的形态不同，如何分类？ 按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。 3.按照膜的结构不同，如何分类？ 按膜的结构分为对称膜、非对称膜和复合膜。 4.按照膜的孔径大小不同，如何分类？ 按膜的孔径大小分多孔膜和致密膜。 5.目前实用的高分子膜膜材料有哪些？ 目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。 6.MF（微孔过滤膜）,UF（超过滤膜）,NF（纳滤膜）,RO（反渗透膜）的推动力是什么？ 压力差。 7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点？ 醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在下易发生水解。纤维素醋类材料易受微生物侵蚀，pH值适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 8.醋酸纤维素膜的结构如何？ 表皮层，孔径（8－10）×10－10m。过渡层，孔径200×10－10m。多孔层，孔径（1000－4000）×10－10m 9.固体膜的保存应注意哪些问题？ 分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。收缩变形使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时还会造成膜的破裂。当膜与高浓度溶液接触时，由于膜中水分急剧地向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。 10.工业上应用的膜组件有哪几种？ 工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。 11.在上述膜组件中装填密度最高的是那种？料液流速最快的是那种？ 中空纤维式，管式。 12.什么叫浓差极化？如何消除浓差极化现象？
分离技术的发展现状和展望 摘要: 简要阐述了分离技术的产生和发展概况，各主要常规和新型分离技术的发展现状、研究前沿及未来的发展方向，并讨论了分离技术将继续推动现代化工和相关工业的发展，并在高新技术领域的发展中大显身手。 关键词:分离技术；发展现状；展望 Development Status and prospect on separation technology Abstract:The history of produce and development on separation engineering is briefly introduced. The status and study advance of most traditional and new separation techniques and its developing direction in future is briefed. In the past, separation technology brought into important play in chemical engineering.It is discussed that it will also impel modern chemical engineering and relative industries in future. Moreover it will strut its stuff in high technology. Key words: separation technology; development; prospect 本文从分离技术的产生和发展概况入手，综述了精馏、吸附、干燥等常规分离技术和超临界流体分离、膜分离、耦合分离等新型分离技术的研究，并分析了各种技术在现代化工中的重要作用。
现代分离技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
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 1 ,,+=n s n s x x 0 =sD x D L S V +=+sD s s Dx Lx S Vy +=+S D L S Lx y S S -+-= β s 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 2 121212 1111++=++=--=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-s s s x y y β
分离：利用混合物中各组分在物理或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不 同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。 把混合物中某些组分或各组分彼此分开，或把混合物中各相间彼此分开的过程叫分离（化工词典）。 分离的目的1确认对象物质或准确测定其含量；2获取单一纯物质或某类物质以作它用；3浓缩（富 集）某个或某类物质；4消除干扰，提高分析方法选择性和灵敏度。 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、仪器制造技 术及其应用的一门学科。 富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。 分离与富集的关系： 富集需要借助分离，即分离与富集是同时实现的。 富集与分离的目的不同，富集只是分离的目的Z-o 浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。 浓缩与富集的异同： 浓缩吋溶质相互之间不分离； 富集往往伴随着浓缩，因为以富集为目的的分离最终都会设法使溶液体积减小。纯化：通过分离使某 种物质的纯度提高的过程。 根据目标组分在原始溶液屮的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分： 方法 被分离组分的摩尔分数 富集 〈0. 1 浓缩 0. 1 —0. 9 纯化 >0.9 分离科学的重要性：1分离是认识物质世界的必经Z 路2分离是各种分析技术的前捉3富集（分离） 延伸了分析方法的检出限4分离科学是其他学科发展的基础5分离科学提高了人类的生活品质 富集倍数=待分离组分的回收率/基体回收率 为什么要研究敞开体系？ 因为分离体系往往是敞开体系，女口： 研究多相中的某一相（相与相之间有物质进出）； 色谱柱或固相萃取柱的某一小段，如一个理论塔板（段与段，或塔板Z 间有物质进出）； 固定相或流动相（两相间冇物质交换）； 离子交换树脂表面的保留行为（树脂与淋洗液之间有物质交换）。 相平衡一相变化达到平衡，系统屮各相之间没有物质传递，每相的组成与物质数量不随吋间而变。 分离因子s ：两种物质被分离的程度。 回收率R 相差越大，分离效果越好。 设A 为目标组分，B 为共存组分，则A 对B 的分离因子SA,B 为 分离因了既与分离前样品中B 与A 的比例相关，也与分离后二 者的比例相关。 混合爛（ASmix ）—将i 种纯组分混合，若各组分间无相互作用，则混合前后体系的爛变称为混合 爛变（混合爛） 分离爛（ASsep ）—混合过程的相反过程的爛变。 ASsep =— ASmix （两种过程的始终态对应相反） 绝热体系屮混合后形成均相理想体系： ASmix>0 自发过程； ASsep < 0 非自发过程 回收率R = 实际回收量 Q 欲冋收总量~~e? X 100 % Q A IQ B 00,A / 00,3
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（ＦP Ｄ)和硫磷检测器（SPD）；
第一章绪论 1.分离过程分为哪几类？ 答：机械分离、传质分离（平衡分离、速率控制分离）、反应分离。 2.列举出几种机械分离的过程。 答：过滤、沉降、离心分离、旋风、电除尘。 3.传质分离过程是如何分类的？举例说明。 答：平衡分离：蒸发、闪蒸、吸收、萃取、吸附、离子交换、萃取蒸馏、热泵、结晶； 速率控制分离：气体渗透、反渗透、渗析、渗透蒸发、泡沫分离、色谱分离、区域熔融、热扩散、电渗析、（膜）电解。 4.列举出几种典型的反应分离技术。 答：可逆反应（离子交换、反应萃取）、不可逆反应（反应吸收、反应结晶）、分解反应：生物分解反应（生物降解）、电化学反应（双极膜水解反应）、光反应。 第二章膜分离技术 1.按照膜的分离原理和推动力不同可将膜分为哪几类？ 答: 微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜、离子交换膜、渗透汽化膜、气体膜、渗析膜 2.按照膜的形态分类,可分为那几种？ 答：平板膜、管式膜、中空纤维膜、卷石膜 3.按膜的结构分，固体膜如何分类？ 答：对称膜、非对称膜、复合膜 4.按膜的孔径大小是如何分类的？ 答：多孔膜和致密膜 5.NF、MF、UF、RO的推动力是什么？ 答：压力差 6.目前实用的有机高分子材料有哪些？ 答：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类 7.醋酸纤维类膜有哪些优缺点？ 答：优点：醋酸纤维素性能稳定。 缺点：（1）高温和酸、碱存在下易发生水解；（2）易受微生物侵蚀； （3）pH值适应范围较窄；（4）不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 8.醋酸纤维类膜的结构如何？ 答：是一种非对称的多孔膜，最上面是表皮层，中间是过滤层，最下面是支撑层（多孔层），多孔层占总膜厚度的99% 9.固体膜的保存应注意哪些问题？ 答：主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。膜的收缩主要发生在湿抬保存是的失水，当膜与高浓度溶液接触时，也会造成膜的变形收缩。 10.工业上应用的膜组件有哪些？ 答：工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种
瞧瞧现代分离技术整理 1、传质分离过程分为哪两个分离过程？ 平衡分离过程与速率分离过程 2、从不同的角度对分离效率有不同的评价指标 ①分离方法与角度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种使用能量媒介与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:加入的新组分不与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 热稳定性与化学稳定性好 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: 当β≈0 时 qF RD S S L S L S x S ++=≈-≈)1(β 5、 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。 共沸精馏就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。 1 ,,+=n s n s x x 0 =sD x D L S V +=+sD s s Dx Lx S Vy +=+S D L S Lx y S S -+-= β s 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 s s 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
第一讲绪论2学时 ※、通过本章学习应该掌握的内容 1、何谓分离技术 2、分离技术的分类与特点 3、现代分离技术与食品工业 4、食品分离过程的特点及其方法 5、食品分离技术的评价及其发展趋向 1.1何谓分离技术 分离过程就是通过一定的手段，将混合物分成互不相同的几种产品的操作过程，它包括提取和除杂两个部分。分离过程运用的手段可以是物理的，化学的，或者是物理和化学手段的互相结合。 1.2分离技术的分类与特点 目前工业上分离技术的形式多种多样，常见的有二三十种。随着放大技术和工业规模的扩大，将会有更多的分离技术从实验室规模扩大到工业化生产方面来。 1.2.1所有的分离技术，都可分为机械分离和传质分离两大类。 机械分离：处理两相或两相以上的混合物，其目的是简单地将各相加以分离，过程中间不涉及传质过程。例如过滤、沉降、离心分离、旋风分离等。这些过程有相当部分已经成为食品工程中常规的单元操作，不是本课要讨论的内容。 传质分离：分离过程中间有传质现象发生，传质分离技术处理的物料可以是均相体系，亦可以是非均相体系，但更多的是均相体系。传质分离过程包括平衡分离过程和速率控制分离过程。
平衡分离过程是指借助于分离媒介（热能、溶剂、吸附剂），使均相混合物系统变成两相系统，再以各组分在媒介中的不同分配系数为依据而实现分离的过程。 速率控制分离过程则主要是根据混合物中各个组分扩散速度的差异来实现分离的过程，分离过程所处理的原料产品通常属于同一相态，仅仅是组成上存在差异，利用浓度差、压力差以及温度差等作为分离推动力。 表1-1 分离过程分类举例
1.2.2 按分离技术的应用规模来分类，则又可将分离技术分为： 1.2.3 如果按分离性质分类则有: ⑴物理分离法：以被分离对象在物理性质方面的差异作为分离依据，采用有效的物理手段进行分离，包括热扩散法、梯度磁性分离法以及过滤、沉淀、离心分离等各种机械分离法。 ⑵化学分离法：依据被分离对象在化学性质方面的差异，采用有效的化学手段进行分离的技术，如沉淀分离法、溶剂萃取法、离子交换法等。 ⑶物理化学分离法：被分离对象中，有时存在着不止一个特性方面的差异，包括在物理和化学方面的差异，据此可以采用物理手段与化学手段相结合的技术进行分离。 一般来说，被分离组分之间的性质差别越大越多，分离的手段越多，分离越容易，分离得到的结果越精细，产品越好。 1.3分离技术与食品工业 1.3.1 食品分离技术是食品工业的基础。 绝大多数食品工业都离不开食品分离技术，其中不少食品行业都是以分离过
一、名词解释错误!未定义书签。截留率: 错误!未定义书签。水通量: 错误!未定义书签。浓差极化: . 错误!未定义书签。 配系数: 错误!未定义书签。萃取因素错误!未定义书签。带溶剂: 错误!未定义书签。结晶:. 错误!未定义书签。晶核: . 错误!未定义书签。重结晶: 错误!未定义书签。双水相萃取: 错误!未定义书签。 超临界流体萃取: 错误!未定义书签。 离子交换技术: 错误!未定义书签。 膜污染: 错误!未定义书签。凝聚值错误!未定义书签。精馏: . 错误!未定义书签。最小回流比: 错误!未定义书签。 萃取精馏: . 错误!未定义书签。 共沸精馏: . 错误!未定义书签。 分离因子: . 错误!未定义书 签。 絮凝: . 错误!未定义书签。 错流过滤称切向流过滤: 错 误!未定义书签。 比移值错误!未定义书签。 二、简答题 .... 错误!未定义书签。 1.简述进行料液予处理的目 的并说明常用的料液预处理 方法 .. 错误!未定义书签。 2.超临界萃取的特点是什么 ...... 错误!未定义书签。 3.常用的细胞破碎方法有哪 些.... 错误!未定义书签。 4.溶剂萃取中萃取剂的选择 原则 .. 错误!未定义书签。 5.影响溶剂萃取的因素有哪 些.... 错误!未定义书签。 6.乳化现象是如何发生的生 产中应如何防止乳化现象的 发生如何破乳错误!未定义 书签。 7.说明双水相萃取的原理影 响双水相分配的主要因素有 哪些 .. 错误!未定义书签。 9.试给出几种常用的工业起 晶方法并说明维持晶体生长 的条件错误!未定义书签。 10.晶体质量的指标通常包 括哪些内容生产中如何获得 高质量的晶体产品错误!未 定义书签。 11.选择重结晶适宜溶剂的 原则是什么错误!未定义书 签。 12.离子交换树脂有哪些分 类方法错误!未定义书签。 13.离子交换树脂的主要性 能指标物理化学性质错误! 未定义书签。 14.离子交换树脂为什么要 再生活化如何再生错误!未 定义书签。 15.微滤超滤纳滤反渗透分 离技术的特点及适用范围错 误!未定义书签。 16.简要分析膜污染产生的 原因和防、治方法错误!未 定义书签。 17.简述色谱分离技术的原 理及分类错误!未定义书签。 三、实例分析 .. 错误!未定义书签。 1.乙醇沉析法提取柑橘皮中 的果胶错误!未定义书签。 2.头孢菌素C盐分离工 艺剖析错误!未定义书签。 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℃下试验透过水的速度L/h×img1815 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: