2022年分离科学与技术的复习资料总结.docx

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1、精品_精品资料_分别：利用混合物中各组分在物性和化性的差异, 通过适当的装置和方法, 使各组分安排至不同的空间区域或在不同的时间依次安排到同一时间区域的过程.富集：通过分别使目标组分在某空间区域的浓度增大.浓缩：将溶剂部分分别, 使溶质浓度同等提高的过程. 纯化：通过分别使目标物质纯度提高的过程. （富集0.1 ,浓缩0.1-0.9,纯化0,放热时 Q0,体系对环境做功为负 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_体系发生微小变化： dUQWT体系只做体积功 W： UQWQPV 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_如体系为等压过程：UQp（ V2V1）可编辑资料 - - -

2、 欢迎下载精品_精品资料_因此,体系从环境吸取的热量 QP 为:QPU 2PV2 U 1PV1 UPV H可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式中, H定义为焓： HUPV可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_熵：可逆过程体系从环境吸取的热与温度的比值.dS Q 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可逆T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_热力学其次定律表达式 ： dS, TdSQ隔离体系： dS0或 S0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_QT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_不存在非体积功时： dUTdSpdV化学平稳

3、常数 K： Kexp （ -i ）RT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_外场的作用 ：供应外力帮忙待分别组分进行运输.利用外场对不同组分作用力的不同, 造成或扩大待分别组分之间的化学势之差,起到促进分别的作用.安排等温线 ：对于一个给定的体系及溶质,在肯定温度下,安排平稳可以用溶质在A 相的浓度 cA对该溶质在 B 相的浓度 cB 来作图.气固吸附安排体系 ：朗格缪尔吸附模型：假定溶质在匀称的吸附剂表面按单分子层吸附.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_朗格缪尔吸附方程： qq max K Ap（ q 为溶质吸附量, p 为溶质气体分压, qmax为溶质在固相表面以单

4、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1K Ap可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_分子层掩盖的最大容量, KA 为溶质的吸附平稳常数）分压较低时qK A q max p可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_液固吸附体系 ：忽视溶剂与吸附剂的相互作用,就类似气固吸附体系.qq max K A c可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1K Ac气液安排平稳体系 ：是气体在溶液中的溶解平稳.亨利定律：在中等压力下,气体在溶液中的溶解度（气体浓度为c）与溶液上方气相中该溶质气体可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的分压 pi 成正比.即 ciKp

5、i可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_液液安排体系 ：溶质在两互不相溶的溶剂间的安排.能斯特安排定律 ：在肯定温度下,溶质i 在两相（ A 和 B）间达到安排平稳后,它在两相中的浓度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_之比为一常数. Kci, B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ici, A化学势：在等温等压和其他物质不变的情形下,每摩尔物质i 的自由能.物理意义：等 T,P,其他组分不变时引入 1mol 组分 i 所引起的体系吉布斯自由能的变化.用于表示放开体系的化学平稳.影响因素： 溶质对相的亲和势能, 由溶质分子与相物质分子间相互作用力的大小打算.溶

6、质 i 在该可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_相的稀释程度,这将影响稀释过程熵的变化.组分i 在任意一相中的化学势为：iiRTlni可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_调整 i 的方法：选择合适的溶剂,沉淀剂,配位试剂,氧化仍原剂,重力场,电磁场,离心场.相平稳：从热力学的角度讨论物质从一种相转变为另一种相的规律.引起相变条件： T,P, 溶剂和化学反应.相图和相律是讨论相平稳的重要方法. 当将处于液相状态 a 的液态混合物恒压升温至液相线上的 L1 点时,液相开头产愤怒泡,对应混合物的温度t 1 称为该液相的泡点.处于气态的气态混 合物恒压降温至气相线上的G2 点时

7、,气相开头凝结出露珠似的液滴,对应的温度称为该气相的露 点.相图：以图形讨论多相体系状态随浓度,温度和压力等条件的变化,比较直观,但不够精确.相率：讨论平稳体系中的相数, 独立组分数与描述该平稳体系变量数目之间的关系.只做定性描述.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_FCP2 C 为独立组分数, P为相的个数, F 为自由度 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_常见的平稳分别方法 ：溶解,蒸馏,结晶,凝结.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_纯水的相图 ：OA是依据不同压力下水和冰平稳共存的温度数据画出来的,表示水和冰的平稳状态, 称冰的熔点曲线. OB 是

8、依据不同温度下冰的饱和蒸汽压数据画出来的,表示冰和水蒸气的平稳状态,称冰的饱和蒸汽压曲线或升华曲线.OC是依据不用温度下水的饱和蒸汽压数据画出来的,表示水和水蒸汽的平稳状态, 称为水的饱和蒸汽压曲线或蒸发曲线. OC是 OC的延长,通常情形下, OC到达 O点（ 0.01 ）后,应有冰显现,但经常可以使水冷却到0.01 以下而仍无冰产生,为水的过冷现象.依据不同温度下过冷水的饱和蒸汽压数据即可画出曲线OC, 称为过冷水的饱和蒸汽压曲线.气液平稳线OC延长到 C 点（ 647.3K ,2.21104 kPa ）即终止,假如再增加压力和温度,就进入一个既非气态也非液态的区域,称超临界流体区,C点称

9、为临界点.双组分体系的相图 ：连接 t A和 t B 的两条线中,上方的那条线是连接对应于不同温度下的气相组成 点得到的, 称为气相线. 下方的那条线是连接不用温度下的液相组成的点得到的,称为液相线.液相线下方为液相区, 气相线上方为气相区, 气相线和液相线包围的区域为气液共存区. 当将处于状态 a 的液态混合物恒压升温致液相上的L1 点时,液相就会开头产愤怒泡沸腾, 对应的温度 t 1 称为该液相的泡点. 液相线反映了液相组成与泡点的关系, 所以也称泡点线. 如将处于状态 b 的气态混合物恒压降温致气相线上的 G2 点时,气相就会开头凝结出露珠似的液滴,对应的温度t 2 称为该气相的露点.气

10、相线反映了气相组成与露点的关系,所以称为露点线.状态a 的液相加热到其泡点t 1 产生的气泡的状态点为 G1 点,状态 b 的气相冷却至其露点 t 2 析出的液滴的状态点为 L2 点.拉乌尔定律 ：在肯定温度下,某组分的蒸汽分压pi 等于该纯组分的饱和蒸汽压pi 与其在液相的摩可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_尔分数的乘积.即 pipi xi可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_道尔顿定律 ：溶液上方气相的蒸汽压p 等于各组分的分压之和, 对于 A 和 B 物质组成的双组分体系,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_即有ppAp B可编辑资料 - - - 欢迎

11、下载精品_精品资料_A泡点方程 ： xPPB, 表示了双组分气液平稳体系的 p-T-x 关系.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_PAPB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A露点方程 ： yPA PPB , 反应了肯定温度下压力与组成的关系,即p-x 关系.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_P PAPB 传质过程 ：适当的介质中,在化学势梯度的驱动下物质分子发生相对位移的过程.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_d 2xdpdx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_宏观物体基本运动方程： M2- fdtdxdtd 2xd dx分子运

12、动方程： M2- fdtdxdt流密度 J：来反映分子在流体中的运动速度,指单位时间内通过单位面积的物质的量.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_费克第一扩散定律 ： J x- A dy- RTdc-D dc,物理意义：扩散系数肯定时,单位时间扩散通过可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_dxfdxdx单位截面积的物质的量与浓度梯度成正比,负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反.（假设浓度 c在扩散方向上不随时间变化）dcd 2c费克其次扩散定律 ：（一维扩散）D2dtdx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_介质对溶质输运所产生的流密度为：Jv c可编辑资料 -

13、- - 欢迎下载精品_精品资料_有流存在时的溶质流密度为：JU cv c可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_无流时流密度 : JYcRTdc可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_fdx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_有流时的流密度： JYv cRTdc可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_fdx第一章：分子间的相互作用与溶剂特性分子间相互作用：q qz z e2静电相互作用 ： Fijij004r 24r 2范德华力 ：包括永久偶极 （分子中因电荷分布不匀称而显现的正电荷中心与负电荷中心相分别的现象）相互作用力,诱导偶极（非极性分子没有固有偶极,

14、当受到电场作用时,分子间电荷分布发生变化,正负电荷中心分别, 产生诱导偶极）相互作用力和色散（两个无永久偶极距的电中性分子在近距离中产生相互吸引的现象）力.氢键：氢原子在分子中与电负性较大的原子 X 形成共价键时, 仍可以吸引另一个电负性较大的原子Y,与之形成较弱的化学组合.电荷转移相互作用 .（ ）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_溶解度参数 ：表达了分子中色散,偶极定向诱导和氢键作用的大小.U i 内Ei可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_iViVi混合溶剂的选择步骤 ：一,选择一种非极性溶剂（p,接近于 0）和一种极性溶剂,将二者按不同可编辑资料 - - - 欢

15、迎下载精品_精品资料_比例混合得到一系列不同极性的混合溶剂, 其极性 p 可按 p1p12p 2i pi运算得到. 二,研可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_i究目标溶质在上述一系列不同极性混合溶剂中的溶解度,从其最大溶解度所对应的混合溶剂的p 值可知溶质的近似 p 值.三,从溶剂选择性三角形中的不同组分中选择新的极性溶剂替换第一步中的极性溶剂, 并通过此极性溶剂的比例保护混合剂的正确p 值不变, 最终必定能找到一种溶解性和选择性都合适的溶剂.萃取分别法 ：将样品中的目标化合物选择性的转移到另一相中或选择性的保留在原先的相中,是目可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_标化

16、合物与原先复杂溶剂萃取： 利用不同物质在互不相溶的两相间的安排系数的差异使目标物质与基体物质相互分别的方法.安排平稳常数 ：在肯定温度下,当某一溶质在互不相溶的两种溶剂中达到安排平稳时,该溶质在可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_D两相中的浓度之比为一常数. K Aorg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ A aq安排比 ： 某种物质在有机相中各 外形的总浓 度与其在 水相中各外形 的总浓度的比值.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_有机相中各外形的总浓D水相中各外形的总浓度A度corgc A Ai orgi A 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品

17、资料_aqi aqi可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_萃取率：肯定条件下被萃取溶质进入有机相的量.即E溶质在有机相中的量crog Vorg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_溶质在两相中的总量corg Vorgcaq Vaq可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_萃取过程三步 ：水相中被萃取溶质与加入的萃取剂是生成可萃取化合物,在两相界面萃合物因疏水安排作用进去有机相,萃合物在有机相中发生化学反应.膜：两相之间的不连续区间, 对被分别物质有选择透过的才能, 它的维度是二维, 厚度尺寸远远小于长和宽.膜分别：以选择性透过膜为分别介质,当膜两侧存在某种推动力（压差

18、,浓度差,电位差）时,原料侧组分选择性的透过膜,以达到分别或提纯的目的.膜分别技术的优点 ：分别效率高,设备体积通常较小,可以直接插入已有的生产工艺流程,不需要对生产线进行大的转变. 多数膜分别过程的能耗低, 工作温度在室温邻近, 特殊适合热敏物质的处理.膜分别设备本身没有运动部件,工作温度又在室温邻近,故很少需要保护,牢靠度高.膜分强度较差.使用寿命长,易于被弄脏而影响分别效率等.材料的要求：具有良好的成膜性,热稳固性,化学稳固性,耐酸,碱,微生物浸蚀和耐氧化性能.微滤、超滤、纳滤都是以压力差为推动力的膜分别过程.类型分别原理膜结构用于悬浮液中固液分别的机理膜材料离过程的规模和处理才能可在很

19、大范畴内变化,效率,设备单价,运行费用等变化不大.缺点：膜可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_主要是筛分截留,吸附截留,可以是有机高分子可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_微滤架桥截留,网络截留和静电截滤孔分布匀称.孔隙率高.膜通量材料,也可以是无机可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_留.用于气体中悬浮颗粒进行分别的机理有直接截留,惯性沉积,扩散沉积和拦集作用大.膜厚度薄.连续的整体结构材料可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_超滤筛分作用膜孔径在微滤纳滤之间,分别水溶高分子材料和无机可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_液中的大分子,胶

20、体,蛋白质等膜表面较反渗透膜表层疏松的多,材料两大类可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_纳滤物理截留或截留筛分.纳滤膜较超滤膜表层致密,多为复合膜,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的表面分别层由聚电解质构成即膜表面分别层和支撑层的化学组成不同可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_无机膜较有机膜优点 ：热稳固性好.化学稳固性好.清洗便利.机械稳固性好.但无机膜制备成本高,使用寿命较有机膜长,且有机膜制备技术成熟,来源丰富,价格低廉.制备微孔滤膜的方法 ：烧结法 ：将肯定大小颗粒的粉末压缩后在高温下烧结,烧结过程中, 粒子的表面逐步变软至溶,颗粒间界面逐步消逝

21、, 最终粘结形成多孔体. 拉伸法 ：指在相对低的熔融温度和高应力下挤出薄膜或纤维,聚合物分子会沿拉伸方向排列成微区,成核,形成垂直于拉伸方向的链折叠微晶片.相转化可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_法：可分为掌握溶剂蒸发凝胶法（将纤维素脂溶解在特定的混合溶剂中制成铸膜液,经过滤,脱气后在金属或塑料带上流延成薄层.在肯定温度,湿度,溶剂蒸汽浓度,通风速度等环境条件下,膜薄层中的溶剂慢慢蒸发最终成膜. ）浸没凝胶法（将铸膜液薄层浸入水中或其他凝固液中,使溶剂与凝固液立刻相互扩散, 急速造成相分别, 形成凝胶. 待凝胶层中的剩余溶剂与添加剂进一步被凝固液中的液体交换出来后,就形成多孔膜.

22、 ）热致相分别法（将只能在较高温度下才能互溶的聚合物和增塑剂先加热融合, 再将此溶液流延或挤压成薄层后使之冷却, 当温度下降到某一温度时, 溶液中聚合物链相互作用成为凝胶结构, 最终因相分别形成细孔, 将分相后的凝胶浸入萃取液中除去增塑剂,制成热致相分别膜. ）核径刻蚀法 ：均质聚合物膜置于核反应器的带电粒子束照耀下,带电粒子通过膜时, 打断膜内聚合物链节,留下感光径迹, 然后膜通过一刻蚀浴,其内溶液优先刻蚀掉聚合物中感光的核径迹,形成孔. 溶胶凝胶法 ：（悬浮胶体凝胶途径和聚合凝胶途径）选取一种 先驱化合物, 加水后, 先驱化合物水解成氢氧化物, 水解的醇盐可以利用其羟基与其他反应物反应而形

23、成聚氧金属化物,溶液的黏度会变大.加入酸使溶胶发生胶溶化,形成稳固悬浮液. 通常加入有机聚合物使溶液粘度加大, 削减孔渗现象, 转变颗粒的表面电荷或增大浓度, 颗粒会通过集合而形成凝胶.膜污染：膜表面的附着层和膜孔堵塞. 污染：原料液预处理,膜表面改性,外加电场,离心场和超声波场. 采纳气体和液体两种介质进行高压反冲.强化传质,包括转变流道截面的外形,由圆形改为星形,组件插入不同的金属型芯,在进料液中加入气泡.清洗：物理方法：高压水射流冲洗,海绵球机械冲洗. 化学方法： 采纳对膜表面本身没有破坏性, 对污染物有溶解作用或置换作用的化学试剂对膜进行清洗.表征超滤膜性能的参数 ：渗透速率,膜截留性

24、能渗透速率 ：表征超滤膜过滤料液的速率,指每平方米每小时过滤料液的体积.膜的截留性能 ：采纳截留分子量（标准物为三类：球状蛋白质,带支链的多糖及线性分子.由于超滤膜的孔径有肯定分布, 超滤膜的最大孔径要远远大于膜的有效孔径或由截留分子量表征的孔径值）和截留率（对于肯定分子量的物质,膜所能截留的程度）表示.膜萃取：水相和萃取相分别位于微孔膜两侧,由于微孔膜的疏水性,膜一侧的萃取相（或料液相）浸满膜的微孔,在膜的另一侧表面两相接触实现传质,无相分散行为发生.膜萃取技术特点 ：通常萃取过程是一相在另一相内分散为液滴,实现分散相与连续相间的传质,之后分散相液滴重新聚结分相. 连续逆流萃取是一般萃取过程

25、中常采纳的流程, 为了完成液液直接接触中的两相逆流流淌, 在选择萃取剂时, 除了考虑其对分别物质的溶解度和选择性外,仍必需留意它的其他物理性质. 一般柱式萃取设备中, 由于连续相和分散相液滴群的逆流流淌, 柱内轴线混合的影响特别严峻. 膜萃取过程可以实现同级萃取和反萃取过程, 可以采纳流体载体促进迁移等措施,以提高过程的传质效率. 料液相与溶剂相分别位于膜两侧, 可以防止与其相像的支撑液膜操作中膜内溶剂的流失问题.液膜分别过程与溶剂萃取过程的相像处：都是有萃取和反萃取两步骤组成,但溶剂萃取中的萃取与反萃取是分步进行的. 他们之间的耦合是通过外部设备实现的.而液膜分别过程的萃取与反萃取分别发生在

26、膜两侧界面, 溶质从料液相萃入膜相,并扩散到膜相的另一侧,再被反萃入接收相,由此实现萃取与反萃取的“内耦合” .液膜：由膜溶剂,表面活性剂,添加剂和流淌载体组成.乳状液膜分别机理 ：单纯迁移：膜中不含流淌载体,内外相不含与待分别物质发生化学反应的试剂,依据待分别组分（ A和 B）在膜中溶解度和扩散系数不同,导致待分别组分在膜中渗透速度不同而实现分别. 型促进迁移： 在接收相中添加与溶质发生不行逆化学反应的试剂,使待迁移的溶质与其生成不能逆扩散透过膜的产物, 从而保持渗透物在膜相两侧的最大浓度差, 以促进溶质迁移.型促进迁移：在制乳时加入流淌载体（萃取剂,协作剂,液体离子交换剂）,载体分子 R1

27、先在外相选择性的与某种溶质 A发生化学反应, 生成中间产物 R1A扩散都膜的另一侧, 与液膜内相中的试可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_剂 R2作用,并把该溶质 A 释放到内相,而流淌载体又扩散到外相侧.电化学分别法 ：依据原子或分子的电性质以及离子的带电性质和行为进行化学分别的方法.自发电沉积 ：一种元素的离子自发的沉积在另一种金属电极上的过程.电解：借外电源的作用使化学反应向着非自发方向进行的过程.电解分别法可分为掌握电势电解分别法, 掌握电流电解分别法, 汞阴极电解分别法及内电解分别法.电泳：在电场作用下,电解质溶液中的带电粒子向两级作定向移动的一种电迁移现象.自由电泳 ：

28、无固体支持体的溶液自由进行的电泳.区带电泳 ：以各种固体材料作支撑体的电泳.电泳分类 ：等速电泳,等点聚焦电泳,凝胶电泳,薄膜电泳,双向电泳,毛细管电泳.渗析：以浓度差使溶质透过膜而分别的过程.化学修饰电极 （CME）：通过化学,物理化学的方法对电极表面进行修饰,在电极表面形成某种微结构,给予电极某种特定性质, 可以选择性的在电极表面进行所期望的氧化仍原反应.机理：离子交换型,配位反应型,共价键合型,疏水性富集,其他.溶出伏安法 ：选择合适的电极电位, 使待测物在电极表面上进行反应, 把大体积的测试液中的痕量物质浓缩在微小体积的工作电极上, 然后选用适当的方式, 将沉积在电极表面上的目标物质溶

29、解出来,重新进入溶液中. 包括：阳极溶出伏安法 : 将被测物在适当电位下进行恒电位电解,待测物仍原富集在工作电极上, 静止片刻后, 使工作电极电位由负向正方向变化,已经仍原在电极上的物质重新氧化溶解（阳极溶出） .阴极溶出伏安法 ：在预电解阶段,选择合适的电极电位,使工作电极发生氧化反应, 生成的离子与溶液中的被测离子反应, 形成难溶化合物, 沉积在工作电极表面,使大体积试液中的痕量待测物得到选择性富集. 静止片刻后, 使电极电位向负方向变化, 富集在电极上的难溶化合物被仍原,待测离子重新进入溶液中（阴极溶出）.电位溶出分析法 ：在恒电位下将被测物预先仍原而富集在工作电极上,然后断开电解电路,电极上的沉积物氧化, E-t 记录仪记录电位 - 时间关系曲线.可编辑资料 - - - 欢迎下载