分离科学课程1.ppt

* 《分离科学》 练 鸿 振 科学楼 306-308室 Tel: 3686075,E-mail: hzlian@nju.edu.cn 第一章 引言 第一节 分离的一般意义 “分离”一词的含义是不言而喻的。 理想的分离是把一个含 m 种组分的混合物分成 m 个彼此分开的纯净组分。 足够纯：黄金、医用氧气、电子工业材料如硅和 锗、生物工程下游产品如单克隆抗体 纯物质是相对的 一、混合物的绝对存在 混合物：空气、水、煤、矿石、汽油、煤气 自然界的物质没有一种是绝对纯净的，因此我们生活在一个由混合物组成的世界上。 二、分离是逆自发过程 由热力学第二定律可知，混合过程是一个熵增加的过程，也就是说是一个自发过程。 而它的逆过程——分离过程，则不能自发地进行，需要某种专门的手段和设备，还要消耗相当的能量。 盐溶于水 海水淡化 煤的综合利用，矿石冶炼金属，海水中提取食盐， 从原油中提炼汽油、煤油、柴油 从废水中去除有害组分，工业污水的资源化 三、分离无所不在 从化工原料中提纯化工产品 从植物中提取有效成分，药物的制备与提纯 生物工程下游产品的精制与纯化 四、分离的历史和现状 宋应星《天工开物》——古代酿酒（蒸馏）、制糖（重结晶） 四大发明——造纸、火药 二次大战以后——原子能工业—液液萃取技术 工业革命——水污染—水处理—膜分离技术 生命科学——天然产物中有效成分的提取，生物工程下游产品的分离纯化—色谱技术 新的分离手段、技术和方法层出不穷 分离已成为化工、矿冶、石油、制药、生物工程、原子能、环境治理、食品等行业中的中心问题 大量的研究工作与资金消耗都与分离过程相联系： 对大型的石油工业和以化学反应为中心的石油化工生产过程，分离装置的费用占总投资的50-90% 分离过程已经深入到各种科学技术领域、生产实践和人们的日常生活中 分离科学是研究分离、浓缩和纯化物质的一门学科 五、分离的规模和目的 分析分离 Analytical separation 制备分离 Preparative separation 工业分离 Industrial separation 实验室 工厂车间 实验室中所处理的样品量： 绝对量从10-15g、10-12到mg、g 相对量从10-12mol/L、10-9mol/L到100% 纸上分离——不要求得到经过分离的纯净的组分， 只要求得到分离的图谱和数据，为定性、定量分析服务， 处理量很小。 如掩蔽反应、GC、HPCE、分析型HPLC等。 实物分离——要求得到经过分离的纯净的组分，用 于制备纯物质，处理量很大。 如蒸馏、萃取、重结晶、透析、制备液相色谱等。 分离的目的？ 实验室分离 蒸馏、萃取、重结晶——操作繁琐、劳动强度大 气相色谱法——样品处理量小，条件剧烈 样品在分离过程中发生变化 毛细管电泳——样品处理量更小 膜——分离能力较差 高效液相色谱——分离的主流方法 本门课程属于分析化学的范畴，包括两方面内容： 为分析服务的分离和一体化的分析分离—— 分析方法研究，得到分析数据，并为转入实验室规模制备提供分离条件 小量实验室制备分离—— 为进一步的研究制备相对标准的纯物质，为得到分析数据进一步提供保证，同时也可以得到更加可靠的结构、活性等其它信息。 工业分离的工艺过程和生产规模的操作不在本门课程的范围 化学是一门基础性、实验性学科 化学专业的毕业生将来除了从事纯化学研究外，相当多的人将从事以化学为基础的实验性科学研究，如植物生理生化、天然产物化学、生物化学、生物工程、环境化学、药物学、医学等。 在上述所有这些研究领域中，分析分离无疑都将是重要的手段。 学习该课程的重要性 第三节 分离和分析之间的关系 一、分离——分析化学的重要组成部分 1. 直接用样品来进行测定，这基于两种条件： 一是该样品特别纯，其它杂质的量