《分离科学基础》为国家精品课程配套教材。《分离科学基础》主要介绍了分离科学的基础知识、基本原理和常用的分离技术。全书共9章，包括绪论、沉淀分离法、液一液萃取分离法、离子交换分离法、色层分离法、泡沫浮选分离法、电泳分离法、膜分离法和超分子分离法。《分离科学基础》以理论为基础，注重理论联系实际，经典与现代兼顾，在阐述有关方法的基本原理时还介绍了主要操作及应用，并附有相关的实验。
　　《分离科学基础》可作为高等学校化学、化工、材料科学、生命科学和环境科学等专业的本科生教材，也可供从事相关科学研究和生产工作的人员参考。


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目 录
前言
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 分离过程 1
1.1.2 分离方法的分类 4
1.1.3 分离方法的发展 7
1.1.4 化学分离法发展趋势 8
1.2 分离和富集 9
1.2.1 分离和富集的定义 9
1.2.2 常见的分离和富集 10
1.2.3 分离和富集中应注意的问题 11
1.3 分离方法的评价 11
1.3.1 分离方法的评价指标 11
1.3.2 分离方法的选择 13
复习与思考题 14
第2章 沉淀分离法 15
2.1 沉淀生成的条件 15
2.1.1 溶度积和同离子效应 15
2.1.2 盐效应 15
2.1.3 氢离子浓度及配位剂的影响 15
2.1.4 有机溶剂的影响 16
2.1.5 温度的影响 16
2.2 沉淀的生成过程 16
2.2.1 核的生成和过饱和状态 16
2.2.2 沉淀的生成速度和颗粒大小 17
2.2.3 陈化 17
2.2.4 晶形沉淀与胶体 18
2.2.5 分级沉淀 18
2.2.6 共沉淀 18
2.2.7 均相沉淀 20
2.2.8 沅淀操作条件的选择 20
2.2.9 常量组分的沉淀分离 21
2.3 共沉淀分离和富集 27
2.3.1 共沉淀分离 28
2.3.2 无机共沉淀 28
2.3.3 有机共沉淀 31
复习与思考题 34
第3章 液一液萃取分离法 35
3.1 萃取分离法简介 35
3.1.1 萃取过程的本质 35
3.1.2 萃取剂、萃取溶剂、助萃剂及盐析剂 37
3.2 萃取分离的基本参数 38
3.2.1 分配定律 38
3.2.2 分配比 39
3.2.3 萃取率 41
3.2.4 萃取分离系数 45
3.3 萃取分离法的分类及萃取条件的选择 46
3.3.1 无机共价化合物萃取 46
3.3.2 金属螯合物萃取 46
3.3.3 离子缔合物萃取 53
3.3.4 共萃取与抑萃取 58
3.3.5 熔融盐萃取 59
3.4 萃取分离操作和注意事项 59
3.4.1 萃取操作仪器及其准备 59
3.4.2 萃取振荡 60
3.4.3 静置分层 60
3.4.4 乳浊液及其处理 60
3.4.5 洗涤 61
3.5 萃取分离法在分析化学中的应月 61
3.5.1 萃取分离 61
3.5.2 其他应用 62
3.6 现代萃取分离技术 62
3.6.1 胶团萃取 62
3.6.2 双水相萃取 67
3.6.3 超临界流体萃取 70
复习与思考题 73
第4章 离子交换分离法 75
4.1 概述 75
4.1.1 离子交换分离法的特点 75
4.1.2 离子交换分离法发展史 75
4.2 离子交换树脂 76
4.2.1 离子交换剂的分类 76
4.2.2 离子交换树脂的结构和作用 76
4.2.3 离子交换树脂的性质 77
4.2.4 离子交换树脂的合成 80
4.2.5 离子交换树脂的种类 82
4.2.6 离子交换树脂的名称、牌号及命名 84
4.3 离子交换分离法的原理 85
4.3.1 离子交换的理论 85
4.3.2 离子交换的亲和力 87
4.3.3 离子交换平衡 88
4.3.4 离子交换反应动力学 95
4.4 离子交换分离法的基本操作技术 96
4.4.1 树脂的选择和预处理 97
4.4.2 离子交换装置和装柱操作 97
4.4.3 柱上操作的基本原理 98
4.5 离子交换分离法的应用 101
4.5.1 分离干扰离子 101
4.5.2 微量物质的富集 102
复习与思考题 103
第5章 色层分离法 104
5.1 概述 104
5.2 疑胶色谱分离法 106
5.2.1 凝胶色谱分离的原理和分类 106
5.2.2 凝胶的种类及性质 107
5.2.3 凝胶特性参数 109
5.2.4 凝胶色谱分离的步骤 110
5.2.5 凝胶色谱分离技术的应用 114
5.3 离子交换色谱法 115
5.3.1 保留方程式 115
5.3.2 洗脱液浓度对保留体积的影响 116
5.3.3 洗脱液酸度对保留体积的影响 117
5.3.4 洗脱液中配位剂对保留体积的影响 117
5.3.5 离子交换色谱的应用 118
5.4 纸色谱分离法 118
5.4.1 比移值 118
5.4.2 纸色谱操作技术简介 121
5.5 薄层色谱分离法 127
5.5.1 薄层色谱法的基本原理和特点 127
5.5.2 比移值及影响因素 128
5.5.3 薄层色谱巾的固定相 129
5.5.4 黏合剂 129
5.5.5 展开剂的选择 130
5.5.6 薄层板的制备 131
5.5.7 薄层色谱的实验方法 132
复习与思考题 134
第6章 泡沫浮选分离法 135
6.1 装置与操作 136
6.2 离子浮选分离法 137
6.2.1 影响无机离子浮选效率的主要因素 137
6.2.2 在无机酸或配位剂溶液巾的离子浮选 141
6.2.3 在有机试剂溶液中的离子浮选 141
6.3 沉淀浮选分离法 142
6.3.1 影响沉淀浮选的主要因素 142
6.3.2 无机捕集沉淀剂浮选分离 143
6.3.3 有机捕集沉淀剂浮选分离 144
6.4 溶剂浮逸分离法 144
6.4.1 通气浮选 144
6.4.2 振荡浮选 145
复习与思考题 146
第7章 电泳分离法 147
7.1 概述 147
7.2 电泳分离的基本原理和分类 147
7.2.1 电泳分离的基本原理 147
7.2.2 电泳分离法的分类 148
7.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳 148
7.3.1 概述 148
7.3.2 电泳分离仪器装置 150
7.3.3 电泳方法 152
7.4 毛细管电泳 156
7.4.1 概述 156
7.4.2 毛细管电泳分离技术的基本原理 157
7.4.3 应用 158
第8章 膜分离法 160
8.1 概述 160
8.1.1 膜分离技术的发展简史 160
8.1.2 膜的定义和分类 161
8.1.3 膜分离的特点 161
8.2 膜分离过程和膜的材料 162
8.2.1 膜分离过程 162
8.2.2 膜的材料 162
8.2.3 常用的膜分离过程 164
8.3 反渗透分离技术 166
8.3.1 概述 166
8.3.2 反渗透的基本原理 166
8.3.3 反渗透膜 170
8.3.4 反渗透的应用 172
8.4 微滤、超滤和纳滤分离技术 173
8.4.1 微滤分离技术 173
8.4.2 超滤分离技术 176
8.4.3 纳滤分离技术 178
8.5 液膜分离技术 180
8.5.1 概述 180
8.5.2 液膜的组成及结构 180
8.5.3 液膜分离机理 183
8.5.4 液膜分离技术的应用 186
复习与思考题 187
第9章 超分子分离法 188
9.1 概述 188
9.2 有机超分子主体 188
9.2.1 尿素、硫脲和硒尿素聚集体 188
9.2.2 苯酚和对苯二酚缔合物 188
9.2.3 冠醚、穴醚和球醚 189
9.2.4 环糊精及其衍生物 192
9.2.5 杯芳烃及其衍生物 193
9.3 无机超分子主体——多孔无机固体材料 195
9.4 高分子超分子主体——分子印迹聚合物 198
主要参考文献 200
附录 201
实验一 萃取分离一光度法测定钢铁试样中的磷 201
实验二 萃取分离一光度法测定环境水样中微量铅 203
实验三 有机阳离子交换树脂交换容量的测定 205
实验四 镍和钴离子交换层析分离和测定 208
实验五 离子交换法制备纯水 211
实验六 纸色谱法分离氨基酸 213
实验七 纸色谱法分离汞、镉和铜 214
实验八 薄层层析分离钾、钠和铵离子 216
实验九 天然色素的提取与分离 217
实验十 茶叶中咖啡因提取和元素的分离与鉴定 219
实验十一 茶叶和紫菜中部分元素的分离和鉴定 221

第1章 绪论

1.1 概述

自然界的许多物质，无论是无机物还是有机物，大多数是以混合状态存在的。它们

往往需要加以分离或提纯，才能为人们合理利用。分离科学就是研究分离、富集和纯化

物质的一门学科，是一门与人类生活、社会发展、科学技术进步及工农业生产联系十分

密切的学科。

分离技术的应用已有长久的历史。我国几千年前就出现了炼铜、冶铁技术，将在矿

石中以化合物形式存在的铜和铁经冶炼变成单质的铜和铁。早在明朝宋应星所著的

?天工开物?和清代出版的?图书集成?中就已记载了我国古代在酿酒、制糖中以及在盐

卤中提取食盐等采用的蒸馏、结晶等分离技术。近代煤的加工和综合利用、石油炼制和

石油化工体系、冶金工业中的综合利用等都必须应用分离过程。随着现代工业的发展

和科学技术的进步，分离对象越来越复杂，人们对分离技术也提出了越来越高的要求，

如生命科学中蛋白质、核酸、酶及多糖的分离和纯化，药物的提纯，原子能科学中同位素

的分离，材料科学中新材料的制备等。这些都促进了分离技术的快速发展。

近年来，由于精细化工、生物技术和材料科学等新兴学科的发展，加之计算机和现

代分离手段的广泛应用，促使分离科学的基础理论日臻完善，技术水平不断提高，各种

新的现代分离技术不断涌现，使其逐渐发展成为一门相对独立的学科，形成了现代分离

科学。

1.1.1 分离过程

两种或多种物质的混合是一个自发过程，而要将混合物分开，必须采用适当的分离

技术并消耗一定的能量，所以分离过程一般是熵减小的过程，需要外界对体系做功。这

些过程涉及添加物料和引进能量。

添加物料包括吸收剂、溶剂、表面活性剂、试剂、吸收物质、离子交换剂、液膜和固膜

材料等。

引进能量包括电、磁、热、静压力和离心力等。

一般分离过程的原则流程如下：