《高级化学分离技术》课件

高级化学分离技术本课程将深入探讨各种高级化学分离技术，从基本原理到实际应用，为学生提供全面、系统的了解课程简介课程内容课程目标涵盖蒸馏、吸附、色谱、膜分离、电渗析等技术，并结合使学生掌握高级化学分离技术的理论基础和操作技能，培实际案例进行分析和应用养学生解决实际问题的能力课程目标了解常见化学分离技术的原理、方法和应用领域1掌握分离技术的选择和优化方法2能够独立设计和实施化学分离实验3培养学生分析问题、解决问题的能力4课程大纲分离技术概论1物质的分子结构、分子间作用力、分离技术分类蒸馏技术2蒸馏原理、蒸馏装置、影响因素、评价方法吸附分离技术3吸附机理、吸附剂种类、操作影响因素色谱分离技术4色谱分离原理、气相色谱、液相色谱、离子交换色谱、亲和层析膜分离技术5膜的结构和性能、渗透驱动力、操作模式、微滤、超滤、纳滤、反渗透电渗析技术6电渗析原理、电渗析装置、电渗析分离应用总结与展望7课程总结、未来发展趋势分离技术概论分离技术定义分离技术的意义分离技术分类分离技术是将混合物中不同组分分离技术在现代工业生产、环境根据分离原理的不同，分离技术分离出来的一种技术，是化学、保护、生物制药等领域具有广泛可以分为物理分离、化学分离、生物学等学科中不可或缺的重要的应用，对推动科学技术发展和生物分离等类型手段社会进步具有重要意义物质的分子结构原子化学键分子物质的基本单元，由原子之间通过共用或由两个或多个原子通原子核和电子组成转移电子而形成的相过化学键结合形成的互作用力结构单元分子间作用力氢键范德华力氢原子与电负性强的原子（如氧、氮、非极性分子之间的弱相互作用力，包括12氟）之间形成的特殊相互作用力，比范伦敦力、偶极偶极力-德华力强分子间相互作用的强弱氢键氢键是最强的分子间相互作用力，可以显著影响物质的物理性质偶极偶极力-极性分子之间的相互作用力，比伦敦力强伦敦力非极性分子之间的弱相互作用力，随分子体积的增加而增强分子间相互作用的类型氢键水、酒精等极性分子之间形成的氢键，导致水的沸点较高偶极偶极力-乙醇、丙酮等极性分子之间的相互作用，影响它们的溶解度和挥发性伦敦力甲烷、乙烷等非极性分子之间的相互作用，影响它们的沸点和熔点分子间相互作用的影响因素因素影响分子极性极性分子之间的相互作用力更强分子体积分子体积越大，伦敦力越强分子形状分子形状越复杂，相互作用力越强温度温度越高，分子运动越剧烈，相互作用力越弱分析分离技术的应用12石油化工医药行业分离石油中的不同组分分离药物成分和纯化蛋白质3环境监测分离和分析环境中的污染物分离技术的分类物理分离1利用物质物理性质差异进行分离，如蒸馏、过滤、萃取化学分离2利用物质化学性质差异进行分离，如沉淀、酸化、碱化生物分离3利用生物材料或生物反应进行分离，如层析、电泳蒸馏技术原理1利用不同物质沸点的差异，将混合物中的各组分分离出来应用2广泛应用于石油化工、医药、食品等领域类型3单级蒸馏、多级蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏等蒸馏的基本原理液体组分A液体组分B当混合物加热到沸点时，低沸点组分会先汽化，然后冷凝成液体，从而与高沸点组分分离单级蒸馏装置蒸馏瓶冷凝管接收瓶装有待分离的混合物用于冷却蒸汽，使其冷凝成液体收集分离后的液体多级蒸馏装置多级蒸馏塔板作用通过多个蒸馏塔板，实现更精确的分离提供更大的接触面积，使蒸汽与液体充分接触，提高分离效率蒸馏操作的影响因素加热温度冷凝温度蒸馏压力混合物组成塔板数目蒸馏结果的评价实验值理论值根据纯度、回收率、分离效率等指标评价蒸馏结果吸附分离技术吸附原理吸附剂利用吸附剂表面吸附混合物具有多孔结构、表面积大、中某组分，实现分离吸附能力强的物质，如活性炭、沸石等应用广泛应用于水处理、空气净化、食品加工、医药工业等领域吸附机理物理吸附1吸附质与吸附剂之间以范德华力相吸附，吸附过程可逆化学吸附2吸附质与吸附剂之间以化学键结合，吸附过程不可逆吸附剂种类和性能活性炭沸石具有发达的孔隙结构，吸附能力强，应用广泛具有特定的孔径和化学性质，可选择硅胶性吸附特定物质具有良好的吸水性，常用于干燥剂和吸附剂吸附操作的影响因素吸附剂种类吸附剂用量温度压力混合物浓度色谱分离技术色谱原理色谱类型利用混合物中各组分在固定气相色谱、液相色谱、离子相和流动相中的分配系数差交换色谱、亲和层析等异进行分离应用广泛应用于化学分析、生物制药、环境监测等领域色谱分离的基本原理分离2各组分在固定相和流动相中分配，根据分配系数差异进行分离进样1将待分离的混合物注入色谱柱检测通过检测器检测各组分，得到色谱3图气相色谱原理应用利用气体作为流动相，根据组分在固定相中的分配系数差广泛应用于有机化合物、挥发性物质的分析异进行分离液相色谱原理应用利用液体作为流动相，根据组分在固定相中的分配系数差广泛应用于有机化合物、生物大分子、药物等的分析异进行分离离子交换色谱原理应用利用离子交换树脂作为固定相，根据离子交换能力差异进广泛应用于离子分离、蛋白质纯化、水处理等领域行分离亲和层析原理应用利用生物分子之间的特异性相互作用进行分离，如抗原抗主要用于蛋白质纯化，可获得高纯度、高活性的蛋白质-体、酶底物等-膜分离技术膜分离原理膜分离优点膜分离类型利用半透膜将混合物中不同组分操作简便、能耗低、环保高效，微滤、超滤、纳滤、反渗透、电分离出来在工业生产中应用广泛渗析等膜的结构和性能孔径膜材料表面积膜的孔径大小决定了膜材料的性质决定了膜的表面积越大，分可以透过膜的分子的膜的性能，如耐压性、离效率越高尺寸化学稳定性渗透驱动力压力差反渗透、纳滤等技术利用压力差，将溶质从高压侧推向低压侧浓度差微滤、超滤等技术利用浓度差，将溶质从高浓度侧转移到低浓度侧电势差电渗析技术利用电势差，将带电离子通过膜进行分离膜分离的操作模式死端过滤连续过滤交叉流过滤微滤和超滤微滤超滤孔径较大，主要用于去除悬浮颗粒和细菌孔径较小，主要用于去除蛋白质、多糖等大分子物质纳滤和反渗透纳滤反渗透孔径更小，主要用于去除有机物、盐类等小分子物质孔径最小，可以去除绝大多数溶质，主要用于海水淡化和纯水的制备电渗析技术电渗析原理电渗析应用利用带电离子在电场中的迁广泛应用于海水淡化、废水移特性进行分离处理、食品加工、医药工业等领域电渗析优势节能环保、操作简便、效率高电渗析的基本原理选择性膜2阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过带电离子1在电场作用下，带正电的阳离子向阴极移动，带负电的阴离子向阳极移动浓差极化在电场作用下，膜两侧离子浓度发3生变化，形成浓差极化现象电渗析装置膜堆电极由阳离子交换膜、阴离子交换膜和隔板组成提供电场，驱动离子迁移电渗析分离应用12海水淡化废水处理利用电渗析技术，从海水中去除利用电渗析技术，去除废水中的盐分，获得淡水重金属离子、盐类等污染物3食品加工利用电渗析技术，分离和浓缩食品中的营养物质结论与展望结论展望高级化学分离技术在现代科学技术发展和社会进步中发挥未来，分离技术将继续朝着更加高效、节能、环保的方向着重要作用，具有广泛的应用前景发展，并将在更多领域得到应用复习与思考题什么是分离技术？常见的化学分离技术有哪些？蒸馏、吸附、色谱、膜分离、电渗析等技术的原理是什么？如何选择合适的化学分离技术？化学分离技术在哪些领域得到了应用？。