最新分离基础 - 中山大学化工分离新技术课件教学讲义ppt课件.ppt

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1、分离基础-2012中山大学化工分离新技术课件与物质的分离有关常见术语：分离：SeparationIsolation提取：Extraction富集：Enrichment浓缩：Concentration纯化：Purification拆分：Resolution手性化合物的分离制备型分离/纯化按分离目的分类要求高纯度、高回收率产物规模：实验室；生产/工程测定物质结构和性质的分离：高纯度，但不一定要求高收率要求“定量”概念，即考虑分离程度的完全性；定量分离的可能性；简单快速；分离结果具有良好的再现性一类仪器分析方法，其特征就是分离分析系统化，即分离过程与检测技术有机结合起来构成一种

2、新型的分析技术分析型分离分离分析分离对象：物质组分空间：容器、位置纯度：100%“理想状态”；5个9，6个9还是有杂质*纯度测定：测主成分含量，如重量法、库仑法；测杂质含量，如光谱纯、高纯气体。“假设”的意思：☆绝对的（完全）分离是不可能的☆实际工作一般不考虑无关组分☆有些真实情况并没有彻底分开，只是仪器记录的分析信息而已air纯度99.999%：0.001%杂质（包含分析仪器的检测灵敏度限制）。。。。。。分离“液化空气”气化N2O2H2ArH2O完全分离（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋…）→（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋…部分分离（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋…）→（Ａ）＋（Ｂ＋Ｃ＋…）（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋…）→（

3、Ａ，Ｂ）＋（Ｂ，Ａ）…分离的图解定义组分：A,B。。。空间：（）丰度：A“主成分”强制分离“广义”上的部分分离代表大部分实际分离过程；而“狭义”上的完全分离是一种理想化情况。实际过程的完全分离一般是指满足特定分离纯度要求的分离。二元分离：间歇式，如蒸发、萃取多元分离：色谱、电泳等在实际过程中分离受到什么限制？分离过程要克服混合和稀释两个自发过程，在热力学上是受阻的，因此分离必须付出代价，分离过程必须做功（耗能）。分离程度越高，付出的代价越大。组分A组分BnAmolnBmol混合分离混合物(A+B)(nA+nB)mol分离科学实际上是研究如何将热力学第二定律所说的自发过程，

4、以相反方向进行到最大限度的科学。即如何给体系增加能量和降低体系的熵值以便增强分离效果。混合的熵：分离的理论耗能量（最小功）：分离----负熵的生成：蒸馏过程T1：液面蒸汽T2：冷凝管入口三、分离方法的分类●平衡分离过程●速度差分离过程●反应分离利用相间平衡▲相平衡：在分离过程中形成新相▲分布平衡：分离前引入第二相，溶质在两相中达到分布平衡利用重力梯度、温度梯度、电位梯度等场中，各组分的移动速度差进行分离▲化学反应，如水中重金属沉淀，离子交换反应▲电化学反应，如电沉积▲生物反应，如BOD可见，分离科学是一门综合学科！分离过程示意图力学能：机械能、流体动能、位能、热能化学能：

5、溶度差、化学结合能、电能、光能、核能等对各组分所特有的性质差作用一、分离过程能量或分离剂原料物流（一个或数个）分离装置两个以上的产品物流（浓度不同）2.2分离过程与分离方法二、可被分离利用的物质性质分离之所以能够进行，是由于混合物中待分离的组分之间，在物理、化学、生物学等方面的性质，至少有一个存在着的差异。物理性质力学性质：密度、摩擦系数、表面张力、尺寸、质量热力学性质：熔点、沸点、临界点、转变点、蒸气压、溶解度、分配系数、吸附平衡电、磁性质：电导率、介电常数、迁移率、电荷、淌度、磁化率输运性质：扩散系数、分子飞行速度化学性质热力学性质：反应平衡常数、化学吸附平衡常数、离

6、解常数、电离电位反应速度性质：反应速度常数生物学性质生物学亲和力、生物学吸附平衡、生物学反应速度常数分离不是一个自发过程性质差异是分离的基础那么，这种差异应该多大？一种还是多种？这取决于各种分离技术的要求！差异大，易分离：高选择性分离，如特效化学反应，生物亲和力，用于二元分离差异小，难分离：高效/高性能分离技术，如色谱色散力，用于多组分色谱和电泳分离三、重要的分离术语1．物相(State/phase)与分离2.流动(Flow)与分离3．力场（Field）与分离4．化学势与分离5．分子和离子间的作用力物相与分离分离过程涉及的物态有：气态、液态、固态（有时也包括多孔介质）、超

7、临界流体状态。欲分离的物质将以一定的方式在两相间分配，然后用物理方法将它们分开，从而达到分离。根据相的相对位置或运动状态，有的分离过程把它们分成固定相和流动相。在两相间的分离常涉及到界面。界面存在一化学位垒。“选择性界面”常用于分离。流动(Flow)与分离“流”一词用来描述所有流体的位移。分离可以在静止（非流）体系和流体系进行。●对流、随机流等寄生流：（非生产型、破坏性的）●混流（搅动）：如萃取中摇动混合，只对加速迁移和加快平衡起作用，而对分离的性质并不产生影响●（外加）定向流：流动相、载气等许多分离过程中是以流体方式进行的。