分离科学与技术1.ppt

分离过程依据练习 纯化实例 太空的庆祝酒会 关于熵 熵表达的是什么？ 关于自由能 课堂练习1 课堂练习1 第一章　绪 论 一、分离科学及研究内容 二、分离科学的重要性 三、分离过程的本质 四、分离方法的分类 五、分离方法的评价 六、分离技术的进展 Copyright ? 2012 Dalian Polytechnic University Song Jianguo 分离科学与技术 §1.1　分离科学及研究内容 １．分离的概念 分离的形式 利用理化性质的差异，将某种（或某类）物质从复杂的混合物中分离出来，使之以相对纯的形式存在。 纯化： 组分离：得到性质相近的一族物质 单一分离：得到纯物质 相关概念 富集：增加目标组分浓度，缩小混合物体积 浓缩： 单一分离 组分离 除去杂质 除去溶剂，所有溶质浓度都提高 分离科学：研究从混合物中利用纯化、浓缩或富集某种（或某 类）物质的规律及应用。 2．分离的目的、特点与内容 §1.1　分离科学及研究内容 分析样品前处理 确认目标物质的结构 除去有害物质 分离过程共有规律 分离方法、设备及应用 得到单一（或某类）物质 目的 内容 特点：种类多、目的不同、规模差异大、技术多样 §1.2　分离科学的重要性 略 §1.3　分离过程的本质 混合：熵（S）增加的过程 有时可自发进行 判断过程能否自发进行的依据： 分离：熵（S）减少的过程 有时不能自发进行 总自由能（G） 总自由能（G）降低的过程可自发进行 熵 §1.4　分离方法的分类 过滤 化 工 分 离 过 程 机械 分离 沉降 离心（旋风）分离 静电除尘 传质 分离 蒸发 蒸馏 吸收 电泳 反应 分离 膜分离 离子交换 生物降解 反应萃取（吸收、结晶） 能量 能量+物质 物质 溶剂萃取 色谱分离 分离剂 §1.4　分离方法的分类 按被分离物 质的性质分 沉降 离心（旋风）分离 静电除尘 化学 分离 沉淀 物理化学分离 离子交换 蒸馏 膜分离 溶剂萃取 色谱分离 物理 分离 电泳 §1.4　分离方法的分类 溶剂萃取 按分离过程的本质 沉降 离心（旋风）分离 静电除尘 速度差 分离 液体蒸馏 物理吸收 电泳 反应分离 膜分离 离子交换 生物降解 反应萃取（吸收） 利用两相界面上的平衡 非均相系 利用化学反应 中和沉淀 平衡 分离 过滤 电渗析 均相系 利用特殊梯度场 §1.5　分离方法的评价 1. 回收率（R） 被分离物实际回收量与理论回收总量之比 ←实际回收量 ←理论回收量 通常： 常量组分（浓度1%）： 痕量组分（浓度0.0001%）： R 99% R 90% 回收因子： 微量组分（0.0001% 浓度 1%）： R 95% 精馏：塔顶回收率 吸收：回收率 §1.5　分离方法的评价 2. 分离因子（S） 表征两种物质被分离的程度 RA：目标组分回收率 RB：共存组分回收率 共存组分：组成混合物的组分之一 两组分混合液精馏：相对挥发度 §1.5　分离方法的评价 液液萃取：选择性系数 3. 富集倍数 目标组分回收率与基体组分回收率之比 基体组分：混合物中除去目标组分之外的所有组分 选择性系数 分配系数k 分离因子可以用摩尔分数、质量分数、摩尔流率、质量流率表示。 例：100mL溶液中的溶质被富集到1mL溶液中，富集倍数为100 §1.6　分离技术的进展 1. 变革传统分离方法（过程）形成的 超临界萃取 双水相萃取 液膜分离（萃取） 膜分离（超滤，反渗透，气体渗透） 2. 基于材料科学发展而形成的分离技术 3. 膜与传统分离方法相结合形成的 膜吸收 膜萃取 膜蒸馏 膜式燃料电池 色谱分离（吸附） 分子蒸馏 第一章作业 请指出纯净水生产过程主要采用了哪几种分离方法？ 并说明这些分离方法分别依据被分离物质的哪些性质？ 其中哪些属于速度差分离法？ 请列举一个日常生活中你认为尚未很好解决的分离问题， 如果这个分离问题得以解决，人们的日常生活质量将会明显 改善。 实 例 分离方法 依据 除去澄清石灰水中的碳酸钙 精馏 溶解度随温度变化的差异 用CCl4提取溴水中溴单质 过滤 在溶剂中溶解度的差异 分离醋酸与乙醇混合液 分液 挥发度的差异 分离汽油和水 结晶 互不相溶 井盐（海盐）精制