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《课程名称》教学大纲一、课程基本信息课程编号及中英文名称：现代吸附与分离技术(B0900013)ModernAdsorptionandSeparationTechnology课程类型：专业课课程学时：54课程学分：3开课学期：第[2]学期开课院部：化学与材料科学学院授课教师：刘军深教授；张升晓副教授授课专业：化学教学方式：讲授+讨论考核方式：课程论文二、课程简介本课程以分离科学与技术的基本原理为主线,将分离技术的最新发展内容：溶剂萃取、特殊萃取（超临界流体萃取、反胶团萃取、双水相萃取）、色谱分离（气相、液相）、制备色谱技术、吸附与离子交换、生物吸附、膜分离（电渗析、超滤、微滤和反渗透、纳滤、渗透汽化与气体膜分离）、电化学分离（电泳、电解、电渗析、溶出伏安）、分子印迹技术、分子蒸馏技术、泡沫吸附分离等所涉及到吸附与分离技术的相关内容及最新进展，理论与应用并重，按一定的教学深度和广度全面讲授。三、教学目标及要求本课程在讲授成熟理论的同时，还不断启发学生注意分离领域的最新动态。讲授过程中强调理论联系实际，结合最新吸附与分离技术，使学生加强对现代分离技术理论知识的掌握和实践技能的提高，了解分离技术领域的最新发展动向及其趋势，加强学生素质教育，培养学生独立思考和解决问题的能力，激发学生的创新精神，把学生培养成为适应社会发展要求的新型人才。学生通过本课程学习，应能够依据节能、环保、高效的原则，选择合适的新型分离技术，为将来从事科研和其它相关技术工作打下一个良好的基础。四、教学内容及学时分配第一章绪论（2学时）1.吸附与分离科学的重要性及其主要研究内容。2.分离方法的分类。3.新型吸附与分离技术的研究进展及展望。重点：分离方法的分类和分离技术研究进展第二章分离过程的基础理论（6学时）1.分离过程热力学，包括化学平衡，分配平衡和相平衡。2.分离过程的动力学基础，包括费克第一和第二扩散定律，流体的迁移与扩散，有流存在下的溶质输运。3.分子间的相互作用与溶剂特性，包括分子间和原子间的相互作用力，物质的溶解与溶剂特性。重点：分配平衡，费克第一和第二扩散定律。第三章萃取分离法（8学时）1.溶剂萃取，主要内容包括萃取平衡，萃取热力学，主要萃取体系及应用，萃取影响因素，连续萃取实验技术及溶剂萃取新技术。2.胶团萃取，主要内容包括胶团的形成及其萃取机理，影响萃取的因素，在样品分离中的应用。3.双水相萃取，主要内容包括双水相萃取的形成与分配机理，相图，萃取体系的影响因素，双水相萃取技术的应用。4.超临界流体萃取，主要内容包括超临界流体萃取的原理及特性，萃取过程与装置，影响萃取的因素，超临界流体萃取的联用技术及应用。5.固相萃取，主要内容包括固相萃取的原理与类型，仪器与操作，固相萃取的应用，固相微萃取技术及其应用。6.溶剂微胶囊萃取，主要内容包括溶剂微胶囊的制备，萃取特点及其应用。重点：溶剂萃取，胶团萃取，超临界流体萃取和固相萃取。第四章色谱分离技术（6学时）1.色谱的分类和特点2.色谱的区带迁移。3.色谱保留值，主要内容包括分子间相互作用能，气相色谱、液相色谱保留规律，洗脱的普遍性问题。4.谱带展宽，主要内容包括速率理论，折合参数，柱外效应，峰形模型等。5.分离度，主要内容包括分离度与色谱柱特性，色谱分离条件的优化，色谱柱的柱流量。6.分离时间。重点：色谱保留值，谱带展宽和分离度。第五章制备色谱技术（8学时）1.制备薄层色谱法，包括常规、加压和离心制备薄层色谱法。2.常规柱色谱技术，包括概述，常规柱、干柱和减压柱色谱法。3.加压液相色谱技术，包括概述，概述，加压液相色谱制备分离方法的建立，制备加压色谱对设备的要求，快速色谱法，低压、中压和高压制备色谱法。4.逆流色谱法，包括液滴、旋转小室、离心、高速逆流色谱技术。5.超临界流体色谱法，包括原理和仪器，色谱柱，流动相和改性剂，应用。6.模拟移动床色谱法，包括基本原理，工作参数选择。7.制备气相色谱法，包括仪器装置，色谱柱，基本操作。8.顶替色谱法，包括填料类型，顶替剂的选择，操作参数。重点：制备薄层色谱法，加压液相色谱技术，逆流色谱法，超临界流体色谱法。第六章吸附与离子交换（6学时）1.吸附剂及其结构性能，包括常用吸附剂，吸附剂的选择原则。2.吸附分离，包括吸附平衡及等温吸附方程，吸附扩散传质机理，吸附分离特性参数，吸附分离基本操作。3.离子交换树脂，离子交换树脂结构、分类、命名、操作及影响分离的因素4.离子交换平衡与动力学。5.离子交换应用实例。重点：等温吸附方程，吸附扩散传质机理。第七章生物吸附技术（4学时）1.生物吸附技术及材料简介，包括微生物、动植物。2.生物吸附机理，包括生物积累，生物吸附，吸附模型。3.生物吸附的影响因素，包括pH值，共存离子，温度，生物质生理状态，生物质用量及其他因素。4.生物吸附在纳米材料制备中的应用，包括微生物还原法，植物还原法。重点：生物吸附机理和影响因素第八章膜分离（4学时）1.概述。2.微滤、超滤和纳滤。3.反渗透，包括反渗透膜，反渗透分离技术的应用。4.膜蒸馏，包括膜蒸馏特点及应用。5.液膜分离，包括液膜的形成、分离机理及应用。6.亲和膜分离，包括分离原理、分离方式和应用。重点：微滤、超滤和纳滤，反渗透。第九章电化学分离法（6学时）1.自发电沉积，包括基本原理和应用。2.电解分离法基本原理、分类和应用。3.电泳分离法原理、分类和应用。4.电渗析分离法，包括分离原理，电渗析膜的制备和应用。5.化学修饰电极分离富集法的原理及应用。6.溶出伏安法原理及应用。7.控制电位库仑分离法基本原理及其应用。重点：电泳分离，电解分离，化学修饰电极分离富集方法。第十章其他分离技术（4学时）1.分子蒸馏技术原理、装置及应用。2.分子印迹技术及其在吸附分离中的应用。3.超分子分离体系，包括冠醚、穴醚、杯芳烃及其衍生物、环糊精及其衍生物在吸附分离中的应用。4.泡沫分离技术，泡沫分离概念与类型，分离机理，应用。重点：分子蒸馏技术，分子印迹技术。将各种生物大分子从凝胶转移到一种固定基质上的过程称为印迹技术（blotting）。Southern在1975年首先提出了分子印渍的概念。他将琼脂糖凝胶电泳分离的DNA片段在凝胶中进行变性使其成为单链，然后将一张硝酸纤维素(nitrocellulose，NC)膜放在凝胶上，上面放上吸水纸巾，利用毛细管作用原理使凝胶中的DNA片段转移到NC膜上，使之成为固相化分子。载有DNA单链分子的NC膜就可以在杂交液与另一种带有标记的DNA或RNA分子(即探针)进行杂交，具有互补序列的RNA或DNA结合到存在于NC膜的DNA分子上，经放射自显影或其他检测技术就可以显现出杂交分子的区带。由于这种技术类似于用吸墨纸吸收纸张上的墨迹，因此称为“blotting”，译为“印迹技术”。1、操作温度低（远低于沸点）、真空度高（空载≤1Pa）、受热时间短（以秒计）、分离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离；2、可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱除混合物中杂质；1、残余气体的分压必须很低，使残余气体的平均自由程长度是蒸馏器和冷凝器表面之间距离的倍数。3、其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污染，特别是可保持天然提取物的原来品质；4、分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。2分子蒸馏技术工业化应用产品编辑1、残余气体的分压必须很低，使残余气体的平均自由程长度是蒸馏器和冷凝器表面之间距离的倍数。2、在饱和压力下，蒸汽分子的平均自由程长度必须与蒸发器和冷凝器表面之间距离具有相同的数量级。在大中型短程蒸馏中，冷凝器和加热表面之间的距离约为20~50mm，残余气体的压力为10-3mbar时，残余气体分子的平均自由程长度约为2倍长。短程蒸馏器完全能满足分子蒸馏的所有必要条件。利用分子蒸馏技术,在医药工业中可提取天然维生素A、维生素E;制取氨基酸及葡萄糖的衍生物;以及胡萝卜和类胡萝卜素等。此外,在分子生物学领域中,可以将分子蒸馏技术作为生物研究的一种前处理技术,以保存原有组织的生物活性和制备生物样品等。、五、教材及教学参考资料（一）教材《现代分离方法与技术》，丁明玉等，编著，化学工业出版社，2006年8月。（二）推荐书目[1]陈欢林编著，《新型分离技术》，北京：化学工业出版社，2005年7月。[2]李军，卢英华编著，《化工分离前沿》，厦门：厦门大学出版社，2011年3月。（三）推荐期刊文章有关吸附与分离研究研究的前沿国际期刊文章，如在SeparationandPurificationTechnology，Hydrometallurgy，ChemicalEngineeringJournal等杂志上发表的最新学术论文。制订单位：化学与材料科学学院撰写人：刘军深、张升晓审订人：