化学分离法绪论课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学分离法,化学分离法,1,引言,你学过的分离法,你身边用到的分离法,引言你学过的分离法,2,课程简介,一、学时安排,【总 学 时】：32,【理论学时】：24,【实践学时】：8,1.绪论 2学时,2.,化学分离前的预处理,3学时,3.沉淀分离法 4学时,4.萃取分离法 4学时,5.离子交换分离法 3学时,6.色层分离法 5学时,7.膜分离 3学时,课程简介一、学时安排4.萃取分离法 4,3,二、本课程教学目的和课程性质,本课程是应化专业选修课，学生学完该课程后，应对有关化学分离法的任务、对象、分类及应用有比较清楚的了解；掌握化学分离法中的基本概念、分离原理；对各种分离方法的应用范围、发展趋势等有一定的了解。,二、本课程教学目的和课程性质本课程是应化专业选修课，学生学完,4,三、本课程的基本要求,1明确化学分离的任务、对象及分类。,2掌握化学分离前的预处理方法。,3掌握沉淀分离、萃取分离、色层分离法，熟悉离子交换分离法，了解膜分离等新型分离技术。,4能根据分离任务的需要选择合适的分离方法。,三、本课程的基本要求1明确化学分离的任务、对象及分类。,5,四、教学安排,理论课方面：主要介绍各种分离方法的原理、技术及应用范围；,实践方面：综合型实验、设计型实验、一般实验各一个。,四、教学安排,6,五、成绩考核方式,考勤、提问及作业占20%，期末考试占60%（书面），实验占20%（实践操作）。,注：作业、实验存在抄袭现象者，当次双方成绩记作零分。,五、成绩考核方式考勤、提问及作业占20%，期末考试占60%（,7,主要参考书,张文清主编，,分离分析化学,，,华东理工大学出版社,，2007年第1版。,尹芳华，钟璟编，现代分离技术化学工业出版社出版，2010。,钟国清主编，无机及分析化学，北京：科学出版社，2006。,主要参考书张文清主编，分离分析化学，华东理工大学出版,8,1.绪论,基本内容：,1.1化学分离法的任务1.2化学分离研究的对象1.3化学分离法分类,1.4化学分离法发展过程,重点：,化学分离的任务、对象及分类,难点：,化学分离法分类,1.绪论 基本内容：,9,.列举两件生活中得益于分离技术的事例,1.淘米时可以用倾倒法将洗米水与大米分离,2.用洗衣机洗衣服，洗衣机产生的离心力可以将灰尘等与衣服分开；此外，由于洗涤剂的主要成分是表面活性剂，可以将污渍分散成小液滴，从而达到去污的目的,.列举两件生活中得益于分离技术的事例,10,实际工作中的问题?,实际样品的复杂性,干扰的消除,控制实验条件,使用掩蔽剂,分离,separation,分析方法灵敏度的局限性,满足对灵敏度的要求,选择灵敏度高的方法,富集enrichment,例：,海水中,U（IV),的测定,C,=1 3,g/L,难以测定,富集为,C,=100 200,g/L,可以测定,1.1 化学分离法的任务,实际工作中的问题?实际样品的复杂性干扰的消除控制实验条件使,11,分离（separation）,是利用混合物中各组分在物理性质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在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。分离的形式主要有组分离和单一分离两种。,组分离（组分离）,：将性质相近的一类组分从复杂的混合物体系中分离出来。,单一分离,：将某种化合物以纯物质的形式从混合物中分离出来。,化学分离法的概念及任务,分离（separation）是利用混合物中各组分在物理性质或,12,单一分离又包括多组分相互分离、特定组分分离和部分分离等几种主要形式。,多组分相互分离：,是使混合物中所有组分都得到相互分离，全部成为纯组分。,特定组分分离：,将某一种感兴趣的物质从混合物中分离出来，其余物质仍然混合在一起。,单一分离又包括多组分相互分离、特定组分分离和部分分离等几种主,13,部分分离：,指每种物质都存在于被分开的几个部分中，对每一个部分而言，是以某种物质为主，还含有少量其他组分。,部分分离：指每种物质都存在于被分开的几个部分中，对每一个部分,14,化学分离法的概念及任务,研究浓集、纯化物质的,方法,及,相关理论,的一门学科。,提高分离效率与效果,降低能耗和成本,寻找新的分离技术及分离材料,化学分离法的概念及任务研究浓集、纯化物质的方法及相关理论的一,15,化学分离法绪论课件,16,thalidomide,thalidomide,17,反应停引起的海豹肢畸形儿,反应停引起的海豹肢畸形儿,18,分离科学的重要性,分离是认识物质世界的必经之路。,)物性和构造研究需要,分离是各种分析技术的前提。,eg:样品预处理:例如水中微量金属离子或者超纯金属中杂质的分析时，往往要求达到ppb,富集和浓缩延伸了分析方法的检出下限。,分离科学是其他学科发展的基础。,分离科学大大提高了人类的生活品质。,生产生活的需要,分离科学的重要性分离是认识物质世界的必经之路。,19,分离的目的,分析操作的样品前处理。,确认目标物质的结构。,获取单一纯物质或某类物质以作他用。,除掉有害或有毒物质。,分析流程,分离的目的分析操作的样品前处理。分析流程,20,与分离紧密相关的几个概念,富集（enrichment）,：分离过程中使目标化合物在某空间区域的浓度增加。对摩尔分数小于0.1组分分离。,浓缩（concentration）,：将溶液中的一部分溶剂蒸发掉，使溶液中存在的所有溶质的浓度都同等程度提高的过程。对摩尔分数处于0.1-0.9范围内组分的分离。,纯化（purification）：,通过分离操作使目标产物纯度提高的过程。对摩尔分数大于0.9组分的分离。,纯度（purity）：,用来表示纯化产物主组分含量高低或所含杂质多少的一个概念。,分离科学,（separation science）,是研究从混合物中分离、富集或纯化某些组分以获得相对纯物质的规律及其应用的一门学科。,与分离紧密相关的几个概念富集（enrichment）：分离过,21,回收率R,被分离物质在分离过程中损失量的多少，是分离方法准确性（可靠性）的表征。,Q实际回收量；Q,0,理论回收总量。,回收率R也可以表示为回收因子，即R=Q/Q,0,分离后待测组分的质量,回收率=,100%,原有试样中待测组分的量,要求：待测组分含量不同对回收率的要求也不相同,回收率R被分离物质在分离过程中损失量的多少，是分离方法准确,22,分离因子,分离因子两种物质被分离的程度，它与这两种物质的回收率密切相关，回收率相差越大，分离效果越好。,假设A为目标分离组分，B为共存组分，则A对B的分离因子S,A，B,定义为：,分离因子数值越大，分离效果越好。,分离因子分离因子两种物质被分离的程度，它与这两种物质的回收,23,1.2 研究对象（内容）,分离方法,机理（理论）,被分离组分在空间移动和再分配的变化规律,1.2 研究对象（内容）分离方法,24,1.3 分离方法分类,1.分离依据,1.3 分离方法分类 1.分离依据,25,可用的分离性质,可用的分离性质,26,分离方法,分离方法,27,2 分离法的分类-根据采用的分离手段,沉淀分离法,Precipitation,溶剂萃取法,Solvent extraction,离子交换法,Ion exchange,色层分离法,Chromatography,泡沫分离法,Foam separation,电泳法,Electrophoresis,膜分离法,Membrane separation,2 分离法的分类-根据采用的分离手段沉淀分离法 Pr,28,K,+,Ca,2+,Mg,2+,的分离,K+,Ca2+,Mg2+的分离,29,化学分离法绪论课件,30,柱色谱,薄层色谱,（TLC）,柱色谱薄层色谱,31,分离技术的特点：,分离对象物质种类繁多。,分离的目的各不相同。,分离规模差别很大。,分离技术形形色色。,应用领域极为广泛。,分离技术的特点：分离对象物质种类繁多。,32,人们对分离的原则性要求：,分离因子应尽可能高；,所需分离剂或能量尽可能少；,产品纯度尽可能高；,设备尽可能便宜；,操作尽可能简单；,分离速度尽可能快。,在实际分离操作中则需要根据具体情况，选择最合适的方法。,人们对分离的原则性要求：分离因子应尽可能高；,33,（1）分离富集的,回收率,越接近100%分离效果越好待测组分的损失越小干扰组分分离完全,（2）实验方法应简便、快速。,对分离富集的要求,对分离富集的要求,34,分离方法,利用物质的总体性质差异，或利用构成物质的分子或离子的性质差异,性 质,分 离 方 法,汽化温度,蒸馏、升华,熔点不同，以及在固相和液相溶解度差别,部分冻结、区域熔融,溶解度,重结晶，混晶形成,表1 利用物质总体性质的分离方法,分离方法 性 质分 离 方 法汽化温度蒸馏、,35,表2 利用分子或离子性质的分离方法,性 质,分 离 方 法,大小、形状、电荷,分子筛、凝胶过滤、凝胶渗透、气体扩散、透析、超离心分离、质谱、电泳,表面化学性质,浮选、吸附色谱、活性炭吸附、胶体沉淀的共沉淀,分配,萃取、分配色谱、纸层析、薄层层析、离子交换,氧化还原,电解、汞齐法,表2 利用分子或离子性质的分离方法 性 质分 离 方,36,1.4 分离方法的发展过程,1.4.1 工匠阶段或作坊时期,化学分离在科学远没有形成时就已经有了：,荷兰语种的化学“schikunde”一词本意就是分离的艺术。,人类远古时代便通过一些砂石或枯树枝使水净化。（枯树枝中含有的氧化了的纤维素与水中的Ca,2+,、Mg,2+,等进行了化学反应）,几千年前在我国自贡地区出现的熬制食盐工艺。,人们在长期生产、生活实践中累积了大量经验，这就促使人们思考、探索看上去彼此不相干的各个物质的分离方法是否存在内在的联系，其理论依据是什么。,1.4 分离方法的发展过程1.4.1 工匠阶段或作坊时期,37,1.4.2 技术时期,19世纪末和20世纪初，一些学者对分离过程中的规律进行了归类整理。,1876年耶鲁大学的Gibbs T.W.教授关于相律的描述，以及Vant Hoff T.的类似工作使得结晶分离操作有规律可循。,1.4.2 技术时期19世纪末和20世纪初，一些学者对分离过,38,1906年Tsweet M.公布了一种巧妙而新颖的色层吸附分离技术，,使化合物的分离,鉴别进入了一个,新时期,叶绿素的石油醚溶液,石油醚,1906年,俄国植物学家,Michael Tswett,CaCO,3,CaCO,3,固定相,stationary phase,石油醚,流动相,mobile phase,洗脱,1906年Tsweet M.公布了一种巧妙而新颖的色层吸附分,39,1937年Adans B.A.合成了有机交换树脂，很快在软化水、奎宁制备等分离难题上获得成功；,精馏操作的出现使石油工业得到迅猛发展。,同位素235U/238U的分离成功使人类进入了原子能新时期。,1937年Adans B.A.合成了有机交换树脂，很快在软化,40,1.4.3 科学时期,20世纪30年代以后，分离效果大大提高，一些学者对各类分析方法的规律特别是对各类物质在分离过程中的共性进行了大量的探讨，出现了专门的分离科学杂志。,Impact factor,/10.1002/(ISSN)1615-9314,Journal of Separation Science,1.4.3 科学时期20世纪30年代以后，分离效果大大提高，,41,20世纪70年代后出现了一些专著，使分离技术初步建立起了它的学科理论，为其形成一门独立的学科奠定了基础。,20世纪80年代开始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。,这些无不说明这一时期是分离科学的时期，分离科学发展史与人类文明史同步发展，并促使其他科学领域的发展。,20世纪70年代后出现了一些专著，使分离技术初步建立起了它的,42,1.5 分离技术的发展趋势,21世纪现代工业发展，科学技术的进步对产品的纯度要求越来越高，难