现代分离科学与技术.ppt
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《现代分离方法与技术》现代分离方法与技术是指在化学、物理、生物等领域中用于分离、纯化和富集目标物质的方法和技术。
随着科学技术的不断发展,现代分离方法与技术也在不断完善和创新,为各个领域的研究和应用提供了更多的选择和优化方案。
一、传统分离方法1.蒸馏法:是利用物质在不同温度下的沸点差异,通过升华、再凝结的方式达到分离纯化的目的。
常见的如常压蒸馏和高压蒸馏等。
2.结晶法:通过溶解物质在溶剂中的溶解度随温度变化的规律,将溶质从溶液中逐渐结晶出来,达到分离的目的。
3.萃取法:是利用溶剂对物质的选择性溶解性差异,将目标物质从混合物中抽提出来的一种方法。
4.离心法:是利用旋转离心机的高速旋转,利用离心力将混合物中的组分分离开来。
5.过滤法:利用过滤膜或过滤纸等过滤媒介,通过物理隔离的方法将固体颗粒从液体中分离出来。
二、现代分离方法与技术1.色谱法:是一种利用物质在固定相与流动相之间的差异相互作用,使不同组分分离的方法。
常见的有气相色谱法、液相色谱法、超临界流体色谱法等。
2.电泳法:是利用电场对带电粒子或分子的运动进行分离的方法,常见的有凝胶电泳、毛细管电泳、等电聚焦等。
3.膜分离法:是利用膜的多孔性或选择渗透性,将混合物中的组分通过膜的分离作用实现纯化和富集的方法。
常见的有微滤、超滤、纳滤、渗透、气体分离等。
4.不溶溶液分离法:基于溶质与溶剂之间的相容性产生的相互不溶而分离目标物质,例如冷沉淀法、沉淀法等。
5.扩散操作技术:利用渗透扩散,通过膜的渗透性,使得溶液中的分子在不同组分之间发生传递、富集和分离。
例如蒸发扩散、结晶扩散、渗透扩散等。
6.静态和动态分离技术:利用吸附剂对目标物质进行吸附,然后进行再生和分离的方法。
静态方法包括吸附剂固定在固定床上,动态方法则是通过流体对吸附剂进行冲洗和脱附。
7.色谱质谱联用技术:将色谱和质谱相结合,既可以获得分离和纯化的结果,又可以进行成分的鉴定和结构的分析。
以上只是现代分离方法与技术中的一部分,随着科学技术的不断更新和发展,还有更多的方法和技术会被引入和应用到分离领域。
《现代分离方法与技术》复习资料分离: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之一。
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:浓缩时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中的相对含量(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之路2 分离是各种分析技术的前提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回收率R=实际回收量欲回收总量Q?100%Q0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,如: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,或塔板之间有物质进出);固定相或流动相(两相间有物质交换);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-相变化达到平衡,系统中各相之间没有物质传递,每相的组成与物质数量不随时间而变。
第二章现代分离科学在分析化学的研究和应用中,虽然建立了大量有效的方法,但是这些方法能否解决所有的分析问题这一直是在考验分析化学研究人员的一个重大命题。
在自然世界,物质的存在有其必然的规律,我们面临的往往是复杂的研究对象,所谓复杂是指这些研究对象一般都是有多个组分共存的,而且,就物质世界本身的规律而言,越是容易共存的物质,其性质上就越接近,越难于区分。
另一类复杂物质就是人们为生产生活需要而人为故意制造的,也就是通常所谓的配方,出于达到某种效果的需要,可能添加的成分的范围非常广泛。
再则,象化工生产等过程也难于避免副反应的发生,产品中一般都含有一定量的杂质。
象这样的复杂样品对分析化学方法提出了特定的要求,这就是我们在讨论分析化学方法时必须提出的技术指标之一,即方法是否具有选择性。
如果方法具有很高的选择性,那就可以在复杂组分中检测出待测组分,整个分析过程就简单而快捷,因此在分析化学发展的历程中,人们开展了大量的研究工作以追求分析方法的选择性。
但是,任何事物都不以人的意志为转移,迄今为止,真正意义上具有高的选择性的方法并不多,一般的方法在测定中或多或少受到共存物质的干扰,甚至只能测定多种物质的总量而无法分别测定,这显然成为阻碍分析科学发展的一个重大瓶颈。
为解决这一问题,在分析化学发展的过程中,形成了形形色色的各种分离方法,所谓分离即指将各种共存物质彼此分开,从而达到不相互干扰测定的目的。
经典的分离方法包括沉淀、溶剂萃取、离子交换等,这些方法一般需要比较大量的样品和试剂,且以手工操作为主,程序比较复杂,对操作要求高,效率和精度均较差。
其后更为有效的分离方法如色谱(层析)占据了分离方法的主流,包括气相色谱、液相色谱等,作为自动化的分离手段,获得了较高的分离效率并方便了应用,而且这些技术还可以与检测技术联用,包括各种类型的检测装置如热学、电子、光学、电化学检测器及质谱检测器等,这样色谱分离技术就和检测技术结合为一体同时完成了分离和分析两大任务,因此色谱技术迅速发展成为分析科学领域一个重要的学科分支。