分离科学简介

什么是分离科学？化学中分离的意义分离不是自发的，分离没有绝对的性质差异是分离的基础分析化学中所关注的分离分离技术地位的提高是分析化学学科发展的必然近代化学分离技术前言王建QQ:875253400,jwang@第1章绪论1

1.1分离科学及其研究对象

1.2分离过程的分类和特征

1.3分离科学中的基本概念

1.4分离效率的评价

1.5选择分离技术的一般规则

第2章分离过程的平衡理论第3章迁移与扩散理论

第4章浸取与溶解

第5章萃取分离

第6章膜分离技术

第7章离子交换分离

第8章吸附分离

第9章色谱分离技术

第10章分离方法的选择

/jpk/viewCharacterDetail.action?courseId=6618§ionId=81824前言第1章绪论第2章沉淀分离法第3章液一液萃取分离法第4章离子交换分离法第5章色层分离法第6章泡沫浮选分离法第7章电泳分离法第8章膜分离法第9章超分子分离法曾为我国第一颗原子弹的研制做出重大贡献的中国科学院资深院士、南开大学教授何炳林，2007年7月4日因病逝世，享年89岁。何炳林是著名高分子化学家，被誉为“离子交换树脂之父”。何炳林研究组在南开大学成功合成出当时世界上已有的全部离子交换树脂品种，用于国防工业提取国家急需的核燃料――铀。离子交换膜法制碱引发了我国氯碱工业的一场革命，弱碱树脂使我国链霉素的产品质量达到国际先进水平，烯烃水合催化树脂使我国的合成樟脑技术居世界领先脱色树脂技术使我国成为世界最大的甜菊糖生产国和出口国……据估计，何炳林的研究成果贡献在30亿元以上。何炳林-“离子交换树脂之父”2009年1月9日上午，北京人民大会堂，2008年度国家最高科学技术奖，获奖者为王忠诚、徐光宪两位院士。

物理化学家，无机化学家徐光宪院士，从事量子化学、配位化学、核燃料化学、萃取化学和稀土化学的教学和科研长达60年，现在北大稀土国重室工作的学生中就有中科院院士3人、长江学者特聘教授3人。徐光宪的成就在于提出的稀土串级萃取理论，使我国稀土分离技术和产业化水平跃居世界首位。使中国从稀土资源大国变成生产应用大国，造就中国稀土传奇。中国科学院院士中的分析化学家姓名当选年出生年月工作单位业务专长1吴学周19551902-1983中国科学院长春应化所光谱分析2梁树权19551912-2006中国科学院化学所化学分析3卢佩章19801925.10-中国科学院大连化物所色谱分析4高鸿19801918-2005西北大学电化学分析5高小霞19801919-1998北京大学电化学分析6陆婉珍19911924.9-石油化工科学研究院石油色谱分析7汪尔康19911933.5-中国科学院长春应化所电化学分析8俞汝勤19911935.11-湖南大学化学计量学，电化学分析9周同惠19911924.11-中国医学科学院药物所色谱分析，兴奋剂检测10黄本立19931925.9-厦门大学仪器分析11方肇伦19971934-2007东北大学流动注射分析12姚守拙19991936.3-湖南大学传感器，电化学分析13陈洪渊20011937.12-南京大学电化学分析14张玉奎20031942.9-中国科学院大连化物所色谱分析15江桂斌20091957.11-中国科学院生态环境研究中心环境分析化学16杨秀荣20131946.4-中国科学院长春应化所电化学分析化学实验(无机，有机，分析，物理，高分子等)合成流程：产品合成－纯化－表征－性能测试分析流程：样品制备分解－消除干扰－测定－数据处理物质分离是化学中最基本的研究手段之一也是最重要的实验技术之一二十世纪80年代：《近代化学分离技术》是《分析化学》的一章。二十世纪90年代：必修课，样品前处理，分析化学和仪器分析的补充。目前：2012应化专业课，2011应化任选课本课程(32学时)：（1）分析化学的后续课程（2）实验室规模（3）样品前处理（4）分离分析联用技术饮食起居：净水器（分离膜/吸附剂）；泡茶（固体浸出法）；环境保护：垃圾分类：铁罐/铝罐（磁）；环保水处理：絮凝剂沉淀;医药卫生：生物工程分离：离心、色谱、电泳;化工：超临界流体萃取，膜分离。分离：字面解释清楚，科学定义难水处理分离技术污水处理－沉降，深度水处理－膜分离源自天然深层地下水，经由雀巢独特的生产工艺精制而成，口感清冽爽口，是您佐餐、茶饮和家庭烹饪的好伴侣。产品零售价格：5加仑桶装雀巢优活饮用水

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29.00RMB/桶分离是一种假设的状态。在这种状态下，物质被分开（isolation）了。就是说，含有n种化学组分的混合物被分成n个常量范围。换言之，任何分离过程的目的就是要把n个化学组分分成n种纯的形式，并把它们置于n个独立的容器中。气体的分离沸点不同工业上分离空气的传统方法是采用深冷分离法，即将空气冷却到-150℃以下，再用低温精馏的方法实现分离。1：分离始终伴随分离与混合、浓集与稀释。2：克服“混合、稀释”等自发过程热力学上受阻，分离须付出代价（做功-耗能）3：分离科学是研究将热力学第二定律（又称“熵增定律”）所说的自发过程，以相反方向进行到最大限度的科学。给体系增加能量、降低体系的熵值，增强分离效果。热力学角度4：分析化学中与物质的分离有关常见术语：分离：Separation，Isolation提取：Extraction富集：Enrichment摩尔分数小于0.1组分的分离，相转移浓缩：Concentration摩尔分数处于0.1~0.9间组分，去溶剂纯化：Purification摩尔分数大于0.9组分的分离，去杂质拆分：Resolution手性化合物的分离5：绝对的（完全）分离是不可能的绝对纯的样品是没有的，100%只是“理想状态”，有些是仪器的局限，如：糖在UV检测器上无响应纯度或限量的要求具体问题具体分析，考虑成本合成流程：产品合成－纯化－表征－性能测试纯度达到测试与表征的要求分析流程：样品制备分解－消除干扰－测定－数据处理不干扰测定，就认为完全分开欣弗（克林霉素磷酸酯葡萄糖注射液）涉嫌连夺10条人命。2006年8月15日,国家食药监局通报了对安徽华源生产的欣弗引发的药品不良事件调查结果：违反规定生产是主要原因。未按批准的工艺参数灭菌，降低灭菌温度，缩短灭菌时间，增加灭菌柜装载量，影响了灭菌效果。无菌检查和热原检查不符合规定。

官方说法细菌检验不合格，不会导致生命危险，多见过敏反应（如发烧），何况克林酯也是抗生素。真正致人死地的是药物中的杂质，国外没有批准过克林霉素的输液剂型，而我国药监局却一直在发放这类药的新药注册证书在相关杂质的检验中，只含糊规定，色谱图中杂质出峰面积之和不得大于总峰面积8.0%未知杂质是什么？有没有检测方法？各种杂质的安全限量？完全没有规定。粗放的监管标准怎能不出事故？

网上资料2013年全国药品不良反应监测网络共收到中药注射剂报告12.1万例次。与2012年相比，中药注射剂报告数量增长17%；严重报告数量增长22.3%。前十位的中药分别为：清开灵、参麦、丹参、双黄连、香丹、血塞通、脉络宁、舒血宁、生脉和黄芪注射液。一方面是生产工艺的问题，纯度不够高，含杂质，引起过敏；另一方面，中药注射剂的成分复杂，与别的药混用，易发生反应。注射剂所含有效物质不低于总固体的70％（静脉内使用的不低于80％）即可达到审批标准；这与国际上（包括我国）生物制剂的注射剂要求有效纯度必须达98％，且另有2％非有效成分或杂质也须弄明白是何成分相比，其标准显然相去甚远。分离不是一个自发过程性质差异是分离的基础6：分离是利用物理与化学性质的差异来实现如沉淀法，利用化学反应改变性质差异。性质差异越大越好分离。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，至少存在一个差异。物理性质1.1力学性质：密度、摩擦因数、表面张力、尺寸、质量1.2热力学性质：熔点、沸点、临界点、转变点、蒸气压、溶解度、溶解度、分配系数、吸附平衡1.3电磁性质：电导率、介电常数、迁移率、电荷、淌度，磁化率1.4输运性质：扩散系数，分子飞行速度化学性质1.1热力学性质：反应平衡常数、化学吸附平衡常数、离解常数、电离电位1.2反应速度性质：反应速度常数1.3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子间或离子间的相互作用是分离的分子学基础，与它们的分子结构，环境条件等有关。化学家有用武之地按分离目的分类1：制备型生产/工程规模：高纯度、高回收率产物实验室分离：高纯度，不要求高效率，物质结构和性质表征2：分析型（前处理）要“定量”，考虑：分离程度的完全性；分离结果的再现性3：分离分析一类重要的仪器分析方法，分离过程与检测技术有机结合，系统化，是分析化学学科的前沿分析化学中感兴趣的重点？呈弱碱性（pKb=8）,遇强酸或强碱水溶液水解，胺基被羟基取代，生成三聚氰酸。在中性或微碱性情况下，缩合成聚合物。奶粉样基质复杂，前处理后仍无法把杂质完全除去，导致“假阳性”，色谱峰附近出现未知干扰峰，影响定性与定量。前处理成为复杂样品分析的瓶颈/105800333.html2008年1月8日，北京，国务院隆重举行了国家科学技术奖励大会。中国乳业界20年来空缺国家科技大奖的局面被打破——三鹿集团“新一代婴幼儿配方奶粉研究及其配套技术的创新与集成项目”一举夺得国家科学技术进步奖。五大领先创新技术：蛋白质重构技术、免疫活性物质保持技术、脂肪酸重构技术、关键生产工艺优化技术、重要营养元素检测技术。

CH2COOH

+3H2SO4

2CO2+3SO2+4H2O+NH3(1)NH2

2NH3+H2SO4

(NH4)2SO4

(2)加CuSO4作催化剂，K2SO4提高溶液沸点，加双氧水缩短消化时间。

(NH4)2SO4+2NaOH2H2O+Na2SO4+2NH3(3)2NH3

+

4H3BO4(NH4)2B4O7

+

5H2O(4)

葡萄紫浅绿(NH4)2B4O7+5H2O+HCl2NH4Cl+4H3BO4

(5)

浅绿葡萄紫

蛋白质含氮量：约为16%蛋白质系数：1g氮所代表的蛋白质量为6.25。

凯氏定氮法以色谱技术为代表的分离技术已经从一个配角，变成分析科学最前沿，最充满挑战性的领域。分离技术由利用化学反应为主到利用物理性质为主，分离技术地位的提高是分析化学学科发展的必然时间突破发展趋势19世纪准确度无机化学定性分析向定量分析化学（滴定分析）发展。20世纪灵敏度手工操作的化学分析，在更大范围内被仪器分析替代。21世纪选择性以高准确度，高灵敏度的检测手段为基础，分析仪器向联用方向发展。19世纪准确度无机化学定性分析向定量分析化学（滴定分析）发展。磨口玻璃仪器标志容量分析的确立。盖.吕萨克测银（法定货币）。2/1000准确度，用量少。砒霜?中草药鉴别?试金石（含二氧化硅），灰黑色鹅卵石型，黄铜矿CuFeS2－墨绿，黄铁矿FeS2－黑，金－黄酸碱滴定范围在0.01-0.001mol/L之间，酸度计可10－6－10－7mol/L。人眼分辩10-5到10-6mol/L，指示剂加入量<待测物的2/1000，不定量。20世纪灵敏度手工操作的化学分析，在更大范围内被仪器分析替代。分析化学的任务是：在最短时间、最简单仪器设备获得最大量、最特征的物质信息（结构、性质、含量）。生物或环境样品对分析化学提出了越来越大的挑战。色－质联用成为解决复杂样品分析的有力武器色谱被做为质谱的进样装置，接口装置甚至都比色谱贵。21世纪选择性以高准确度，高灵敏度的检测手段为基础，分析仪器向联用方向发展。（化学）精密度，灵敏度，选择性，准确度。评价分析（分离）方法工欲善其事，必先利其器。分析化学依靠溶液化学反应的日子一去不复返Thebranchofchemistrythatdealwiththeseparation,identificationanddeterminationofcomponentsinasample.分析化学是化学分支之一，研究样品中各组成成分的分离、鉴别和含量测定。Italsotraditionallyinducescoverageofchemicalequilibriumandstatisticaltreatmentofdata.包括化学平衡理论和实验数据的统计分析授课计划1：前言，内容，要求2-3：化学分离技术选讲（沉淀ls、蒸馏lg、萃取ll、升华gs、离子交换、离心、纸层析、柱层析）4-6：色谱(电泳)历史，HPLC的类别，反相色谱7：CE的原理和特点，凝胶电泳和毛细管电泳8-9：质谱10:微流控芯片，膜分离和超临界流体萃取，FIA在首饰质量监督部门日常检验中以无损检测法为主，密度法，结合X荧光光谱法，电子探针等大型仪器24K-100%；18K-75%；12K-50%元素分析逐渐成熟，具有通用方法有机物分析成为重点参考思考题：1：毛细管电泳相关技术，DNA测序，基因组测序，蛋白质与药物的相互作用研究，电泳手性分离，转基因食品检验。2：HPLC-MS的应用:食品安全，例如二噁英、瘦肉精、地沟油检测；化妆品、食品中防腐剂的分析；中药有效成分分析，中药指纹图谱研究。3：GC-MS兴奋剂检测:毒品检测，内源性(如：胆固醇)兴奋剂检测，基因技术。4：环境污水处理，中水回用，纯净水制备，反渗透膜分离。中药现代化与超临界流体萃取。5：分析化学的样品前处理：加压溶剂萃取、固相微萃取、超临界流体萃取、透析和渗析技术、微膜过滤。6：仪器的厂家背景，WATERS，AGILENT，SIMIDAZU，VARIAN，BECKMAN，DIAEON高效液相色谱(HPLC)液质联用LC/MS毛细管电泳-质谱CE/MS气质联用GC/MS

气相色谱(6890GC)电感偶合等离子质谱(ICP/MS)课程思考题（1）毛细管电泳与基因测序：生物大分子的分离-----电泳凝胶电泳-----生化中最重要的分离技术Cytosine胞嘧啶Guanine鸟嘌呤Thymine胸腺嘧啶Adenine腺嘌