物质的分离与纯化技术.ppt

北方民族大学材料学院,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,北方民族大学材料学院,分离过程的本质,如何判断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！,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,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。,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,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：,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。,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。,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11-2,：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 ：完成单分子吸附后再形成多分子层吸附。 ：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。 ：为的变形，能形成有限多层的吸附。 ：偶然见于分子互相吸引效应很大的情况。,北方民族大学材料学院,（2）液相吸附平衡,液固吸附与气固吸附的区别： （1）溶液吸附比气体吸附复杂 （2）溶液吸附速度的影响因素多 如：黏度 分子大小 扩散速度快慢 固体孔径大小等,北方