分离的概念
分离是利用混合物中各组分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一次分配至同一空间区域过程
分离的形式
1.组分离(族分离):性质相近的一类组分从混合物体系中分离。例如:药物和石油的分离。
2.cs75单一分离:将某种化合物以纯物质的形式从混合物中分离出来。
3.多组分相互分离:混合物中所有组分相互分离(复杂天然产物分离为纯组分)
乘客险4.特定组分分离:将某一感兴趣物质从中分离(其余物质混合在一起)
5.部分分离:每种物质都存在于被分开的几个部分中,对每一个部分而言,是以某种物质为主,含有少量其他组分(每种物质都存在于被分开的几个部分)
富集:目标化合物浓度在某空间增加
浓缩:溶剂与溶质的相互分离
纯化:目标产物中除去杂质
纯度:表示纯化产物主组分含量高低或所含杂质多少的概念。
重结晶是化学合成中最常用的提纯手段
分离科学的表述:是研究从混合物中分离、富集或纯化某些组分以获得相对纯物质的规律及其应用的学科。
分离技术应用原因:
1.实际样品的复杂性
2.分析方法灵敏度的局限性
干扰的消除:
1.控制实验条件
2.使用掩蔽剂
3.分离
满足对灵敏度的要求:
1.选择灵敏度高的方法
2.富集
评价分离效果:
1.干扰成分减少至不再干扰
2.待测组分有效回收
质量分数湖北二手车> 1%          回收率> 99.9 % 以上
质量分数0.01% ~1%      回收率> 99 %
质量分数< 0.01 %      回收率> 95 % 或更低
分离的目的
①分析操作的样品前处理
②确认目标物质的结构
③获取单一纯物质或某类物质以作他用
④除掉有害或有毒物质:例如污水排放
分离技术的特点:
①分离对象物质种类繁多
②分离目的各不相同
③分离规模差别很大
④分离技术形形
⑤应用领域极为广泛
分离科学的内容:
1.研究分离过程的共同规律(热力学、动力学、平衡)
2.研究基于不同分离原理的分离方法、分离设备及其应用分
分离的基本原则:
1.离因子尽可能高;
2.分离剂或能量尽可能少;
3.产品纯度尽可能高;
4.设备极可能便宜;
5.操作尽可能简单;
6.分离速度尽可能快。
分离科学的重要性:
1.分离是认识物质世界的必经之路
2.分离是各种分析技术的前提
3.富集和浓缩延伸了分析方法的检出下限
4.分离科学是其他学科发展的基础
5.分离科学大大提高了人类的生活品质
分离过程的本质
疏水作用势能
重力势能作用
亲水作用势能
吉布斯自由能的改变=熵的变化+分子之间相互作用势能
按被分离物质的性质分类:
物理分离法:离心分离,电磁分离
化学分离法:沉淀分离、溶剂萃取、谱分离、选择性溶解
物理化学分离法:蒸馏、挥发、电泳、区带熔融、膜分离
底盘护甲按分离过程本质分类
平衡分离:利用外加能量或分离剂,使原混合物体系形成新的相界面,利用互不相容的两相界面上平衡关系使均相混合物得以分离的方法。
速度差分离:利用外加能量,强化特殊梯度场度,压力梯度、温度梯度、浓度梯度、电位梯度。
反应分离:利用外加能量或化学试剂,促进化学反应达到分离的方法
-流分类法
两大类因素控制和影响着溶质的迁移和分离。
化学势(场):控制溶质迁移的选择性和最终平衡态。
流:随着外加场的方向,一相相对于另一相(或膜)的迁移所有分离都是沿着流的方向,在化学模式的控制下进行。相、膜和外力是达到所需模式提供方便的介质。
分离方法的评价
1.回收率:反映的是被分离物在分离过程中损失量的多少,是分离方法准确性的表征。
2.分离因子:表示两种物质被分离的程度。回收率相差越大,分离效果越好。分离因子的数值越大,分离效果越好。
分离因子既与分离前样品中A与B的比列相关,也与分离后二者的比例相关。在定量分离中,目标组分的回收率接近100%,即回收因子QA/Q0,A接近1,这时分离因子等于B的回收因子的倒数。
3.富集倍数:目标组分与基体组分的回收率之比
富集是通过分离将目标组分在样品中的摩尔分数提高的一个过程,反过来说就是基体组分
摩尔分数减少的过程。
在富集过程中分离出的目标组分比例越高或基体组分比例越低,则富集后的样品中目标组分的摩尔分数越大。
分离技术的展望
1.谱分离技术已成为最有效和应用最广泛的分离技术
2.不同分离技术相互渗透形成新的分离方法
3.其他学科对分离技术的促进
4.分离富集技术的自动化
5.在线分离技术大有可为
6.微分离技术迅速崛起
最佳分离方法(满足条件):
最佳分离因子
最纯的产物
消耗最少的能量、试剂和时间
最简单的设备
最简单的操作流程
热力学要解决的问题:
1. 能否实现分离?
2. 分离是否完全?
3. 如何寻最佳分离方法
热力学研究内容:
1. 通过熵、自由能、化学势的变化判断分离进行的方向和程度。
2. 分离过程能量、热量与功的守恒与转换。
3. 分离过程物质平衡与分布,结合分子间相互作用与分子结构关系,选择和建立高效的分离体系。
系统:在研究时必须先确定研究对象,把一部分物质与其余分开,这种被划定的研究对象称为系统(体系或物系)
环境:系统以外有关的物质和空间称作环境。   系统和环境之间有一界面,把系统和环境分开,并作为系统和环境之间传递能量的介质。
系统或体系的分类:
1.敞开系统:与外界有能量交换,也有物质交换
2.封闭系统:与外界有能量交换,无物质交换
3.孤立系统:与外界无能量交换和物质交换
系统:动态(复杂) → 平衡状态(简单)
自发过程总是使体系自由能降低
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当系统的性质不随时间而改变,则处于热力学平衡态,热力学平衡包括以下平衡:
1.热平衡:系统内各部分以及环境温度相等,无温度不同引起的热量交换。
2.力平衡系统内各部分以及环境的各种力达到平衡,无力不平衡引起的坐标变化。
限行新规定2023最新消息及时间3.相平衡:系统内各相之间达到平衡,其物质的净传递为零。
4.化学平衡:无因化学反应产生的系统随时间的变化。
为什么研究分离过程的平衡状态?
1. 平衡状态比较简单。
2. 孤立体系都有自发趋向平衡的趋势。
3. 分离过程需要对物质进行输运。
4. 许多分离过程的输运速度较快,是在非常接近平衡的状态下完成的。