《分离科学与技术》PPT课件.ppt

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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©2012DalianPolytechnicUniversitySongJianguo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

2、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

3、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

4、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、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

6、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。分离过程依据练习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）精制萃取物质在水中溶解度的不同纯化实例太空的庆祝酒会航天员们

7、喝的什么？国际空间站ECLSS废水循环利用系统“昨日咖啡”自己的“尿液”耗资大约2.5亿美元，水好贵！每升水11000美元关于熵熵表达的是什么？1850年，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯任何一种能量在空间中分布的均匀程度能量分布得越均匀，熵就越大。熵增原理绝热系统的熵永不减少在不可逆绝热过程中单调增大熵判据隔离系统中，判断一过程能否自发进行的依据隔离系统中，实际发生的过程都是熵增加的过程关于自由能吉布斯自由能（G）在热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外作功的部分，它衡量系统可对外输出的“有用能量”

8、等温等压ΔG<0，过程自发；ΔG>0，过程不自发（逆过程自发）ΔG=0，达到平衡态系统做有用功的能力度量，也就是系统过程自发性的度量。ΔG=ΔH－TΔS约西亚•威拉德•吉布斯(JosiahWillardGibbs)课堂练习1衡量分离过程的难易程度用表示；分离剂可以是或；有时也可以两种并用；分离因子物质能量分离剂过程的特征是（）；A熵增过程；B熵不变过程；C熵减少过程；D自发过程C下列哪个不是机械分离过程？（）；A重力沉降；B过滤；C离心分离