物质的分离与纯化技术

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1、第六章物质的分离与纯化技术北方民族大学材料学院生活中需要用到分离技术的实例：1、提纯物质：多晶硅2、富集：矿物提取3、功能性物质提取：中药成分提取、天然香料提取4、浓缩：中药成分、精油5、除有害物质：从咖啡中脱掉咖啡因6、环境处理：工业、汽车尾气处理北方民族大学材料学院分离：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者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。基本概念分离装置原料（混合物）能量或分离剂目标产物残余物北方民族大学材料学院分离过程的本质如何判断

2、分离或混合是否自发进行？体系总的自由能G=势能项+熵项体系自发变化的方向是使体系的自由能降低的方向！Fe3+6mol/L的HClTi3+6mol/L的HCl抽调隔板Fe3+Ti3+6mol/L的HCl混合均匀Fe3+Ti3+6mol/L的HCl乙醚抽调隔板Ti3+6mol/L的HCl乙醚，Fe3+Ti的亲水势能大于浓度差差生的化学势（熵效应）Fe离子的亲溶剂势能大于浓度差差生的化学势浓度差，熵效应驱使系统自发混合除浓度差外，各组分趋向于分配在低势能相（自由能降低）北方民族大学材料学院分离方法的分类1、按被分离物质的

3、性质分类（1）物理分离法：离心分离、电磁分离；（2）化学分离法：沉淀、萃取；（3）物理化学分离法：电泳、膜分离。现代分离方法与技术p6表1-1北方民族大学材料学院2、按分离过程的本质分类（1）平衡分离过程是借助外加能量或分离剂使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。现代分离方法与技术p7表1-2北方民族大学材料学院（2）速率差分离过程速率分离过程是在某种推动力（重力差、浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分的分离。

4、现代分离方法与技术p7表1-3北方民族大学材料学院（3）反应分离过程反应分离过程是一种利用外加能量或化学剂，促进化学反应达到分离的方法。现代分离方法与技术p7表1-4北方民族大学材料学院去除氟的方法（1）混凝沉淀法（2）吸附与离子交换法（3）电凝聚法（4）电渗析法（5）反渗透法石灰除氟法铝盐混凝法活性氧化铝法骨炭法沸石法++北方民族大学材料学院第一节吸附分离技术1、基本概念吸附：气体或液体分子吸着于固体物质表面的趋势，通常形成单分子层，有时形成多分子层，这种现象称为吸附。被吸附的物质→吸附质→液体或气体吸附物质→吸

5、附剂→具有多孔表面的固体北方民族大学材料学院吸附的分类：吸附物理吸附化学吸附吸附剂与吸附物质之间是通过分子间引力(即范徳华力)而产生的吸附吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附解吸（吸热）吸附（放热）降温、加压加温、降压解吸：吸附的逆过程。北方民族大学材料学院再生：是在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去,恢复它的吸附能力。再生方法加热再生法在高温条件下，提高了吸附质分子的能量，使其易于从活性炭的活性点脱离；而吸附的有机物则在高温下氧化和分解，成为气态逸出或断

6、裂成低分子化学再生法通过化学反应，使吸附质转化为易溶于水的物质而解吸下来北方民族大学材料学院2、吸附剂特征：多孔结构和具有很大的比表面。吸附剂亲水性应用活性炭疏水，亲有机物有机物吸附沸石分子筛亲极性分子，疏有机物H20、CO2、H2S等极性分子硅胶亲水干燥吸水活性氧化铝亲水干燥吸水原理：极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子(或离子)型的吸附质。非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。北方民族大学材料学院3、吸附平衡吸附平衡：在一定条件下，吸附质在两相中的浓度不再发生变化。平衡吸附量：达到吸附平衡时，吸附

7、剂对吸附质的吸附量。平衡浓度（分压）：达到吸附平衡时，流体中吸附质的浓度（分压）。发生吸附：当流体中吸附质浓度（分压）﹥平衡浓度（分压）发生解吸：当流体中吸附质浓度（分压）﹤平衡浓度（分压）吸附平衡关系决定了吸附过程的方向和极限！！北方民族大学材料学院对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：T=常数，q=f(p)，得吸附等温线。p=常数，q=f(T)，得吸附等压线。q=常数，p=f(T)，得吸附等量线。吸附平衡关系：平衡

8、吸附量与平衡浓度（分压）之间的关系，通常用吸附等温线表示。北方民族大学材料学院（1）气体吸附平衡（单组分气体的吸附）课本p242图11-2Ⅰ：吸附剂毛细孔的孔径比吸附质分子直径略大使得单分子层吸附Ⅱ：完成单分子吸附后再形成多分子层吸附。Ⅲ：吸附气体量不断随组分分压的增加直至相对饱和值趋于1为止。Ⅳ：为Ⅱ的变形，能形成有限多层的吸附。Ⅴ：偶然见于分子互相吸引效