第1章  概論 001



1.1  分離的概念與重要性
001



1.2  分離的基本要素及分離技術研究的主要任務 002



1.3  分離過程的分類 004



1.3.1  機械分離 004



1.3.2  傳質分離 005



1.3.3  分離化學與技術
006



1.4  現代分離技術與新型分離技術的發展 006



1.4.1  基於傳統分離方法的新型分離技術 008



1.4.2  基於材料科學的發展形成的分離技術——膜分離技術 010



1.4.3  基於多種分離方法耦合與集成的新型分離技術 011



1.5  選擇分離技術的一般規則
012



1.5.1  選擇的基本依據
012



1.5.2  過程的經濟性 014



1.5.3  組合工藝排列次序的經驗規則 014



1.6  分離技術在各領域的應用
015



1.6.1  冶金分離與材料制備
015



1.6.2  有機化學合成與藥物分離 016



1.6.3  環境保護領域的廢水廢氣處理 016



1.7  現狀、挑戰與本書的內容安排 016



參考文獻 017



第2章  溶劑萃取分離 019



2.1  概述 019



2.1.1  溶劑萃取技術及其重要性 019



2.1.2  溶劑萃取的基本原理和過程 020



2.1.3  液液萃取平衡及相關的參數 021



2.2  溶劑萃取化學 027



2.2.1  物理萃取和化學萃取
027



2.2.2  物理萃取中的化學問題
028



2.2.3  化學萃取中的萃取劑
034



2.2.4  極性有機化合物萃取分離的化學問題 041



2.2.5  金屬離子萃取分離及其配位化學 048



2.2.6  萃取過程動力學
059



2.3  萃取過程的界面化學與膠體化學 063



2.3.1  萃取體繫的界面性質
063



2.3.2  界面現像與傳質
064



2.3.3  萃取體繫中膠體組織的生成及影響 064



2.3.4  溶劑萃取中微乳狀液（ME）的生成及對萃取機理的解釋 067



2.3.5  乳化的形成及其消除
068



2.3.6  萃取過程三相的生成與相調節劑 070



2.3.7  稀釋劑與相調節劑的選擇 071



2.4  萃取分離技術的應用
074



2.4.1  金屬離子萃取分離
074



2.4.2  有機化合物的萃取與分離 094



2.5  串級萃取理論與工藝
096



2.5.1  萃取分離的基本過程
096



2.5.2  串級萃取及方式
097



2.5.3  串級萃取理論 100



2.5.4  稀土串級萃取工藝的應用與提升 111



2.6  萃取分離的未來發展
119



參考文獻 119



第3章  吸附、色譜及離子交換分離 122



3.1  概述 122



3.1.1  定義 122



3.1.2  吸附的類型及特性
123



3.1.3  影響吸附的因素
124



3.2  吸附劑及其結構與性能
125



3.2.1  吸附分離常用吸附劑
126



3.2.2  色譜分離用固定相與流動相 129



3.2.3  離子交換分離的離子交換劑 130



3.3  吸附分離化學與技術
135



3.3.1  吸附平衡熱力學與吸附等溫線方程 135



3.3.2  固液吸附動力學
138



3.3.3  吸附分離工藝 140



3.3.4  吸附分離技術的應用舉例 146



3.4  色譜分離技術 151



3.4.1  定義與特點 151



3.4.2  色譜分離的分類
152



3.4.3  幾種常用色譜分離的特點 153



3.4.4  色譜理論及表示
156



3.4.5  色譜流出曲線與參數
159



3.4.6  生產規模氣液色譜及其應用 165



3.4.7  大規模固液吸附色譜及其應用 167



3.5  離子交換分離 170



3.5.1  概述 170



3.5.2  離子交換過程機制
171



3.5.3  離子交換分離技術
176



3.5.4  離子交換分離技術的應用 180



參考文獻 189



第4章  溶解與浸取分離 191



4.1  溶解和浸取的基本概念及分類 191



4.1.1  基於浸取過程化學反應和浸取試劑的分類方法 191



4.1.2  原料及中間產品與可供選擇的浸取方法 192



4.1.3  浸取效果的計算
193



4.2  溶解和浸取過程化學基礎
193



4.2.1  熱力學 193



4.2.2  動力學 195



4.3  溶解與浸取分離 201



4.3.1  水溶解反應與水浸取
201



4.3.2  電解質離子交換浸取
202



4.3.3  酸溶解反應與酸浸取
207



4.3.4  堿溶解反應與堿浸取
211



4.3.5  配位溶解反應與配位浸取 216



4.3.6  氧化還原溶解反應與浸取 220



4.3.7  多種溶解反應的相互促進浸取 221



4.3.8  生物浸取 222



4.4  溶解與浸取分離的發展
225



參考文獻 225



第5章  沉澱與結晶分離 227



5.1  概述 227



5.2  沉澱與結晶分離化學
228



5.2.1  溶解平衡與溶度積規則
228



5.2.2  沉澱與結晶的生成
230



5.2.3  沉澱的膠體特征及其穩定與聚沉 238



5.3  沉澱與結晶分離技術
245



5.3.1  基於金屬離子氫氧化物沉澱的分離 245



5.3.2  基於金屬離子硫化物沉澱的分離技術 249



5.3.3  基於金屬離子草酸鹽沉澱的分離方法 250



5.3.4  基於金屬碳酸鹽沉澱的分離技術 254



5.3.5  基於金屬鹵化物的沉澱結晶分離技術 265



5.3.6  基於膠體聚沉的蛋白質和生物活性物的沉澱分離技術 266



5.3.7  基於有機物沉澱法的金屬選擇性沉澱分離 268



5.3.8  結晶分離技術及其應用
269



5.4  沉澱結晶分離技術的發展
273



5.4.1  新試劑與新技術
273



5.4.2  從單純的分離功能提升到材料制備功能 274



參考文獻 275



第6章  膜分離 277



6.1  膜材料 277



6.1.1  膜的定義 277



6.1.2  膜分離技術的發展歷史
278



6.1.3  膜的分類及特性
278



6.1.4  膜的制備 282



6.1.5  膜材料及分離原理
285



6.1.6  膜材料的性能表征
299



6.1.7  膜組件 300



6.1.8  膜分離過程的概念、分類和適用範圍 304



6.2  反滲透、納濾、超濾與微濾
305



6.2.1  反滲透 306



6.2.2  納濾 310



6.2.3  超濾 311



6.2.4  微濾 316



6.3  氣體滲透、滲透汽化與膜基吸收 318



6.3.1  氣體分離 319



6.3.2  滲透汽化及蒸汽滲透原理 320



6.3.3  膜基吸收 322



6.4  透析、電滲析與膜電解
324



6.4.1  透析（滲析） 324



6.4.2  電滲析與膜電解
327



6.4.3  雙極膜水解離 337



6.5  膜分離技術的應用與發展
342



6.5.1  膜法水處理技術
342



6.5.2  膜法食品加工技術
343



6.5.3  膜分離技術的發展
345



參考文獻 346



第7章  新型分離技術 348



7.1  新型萃取技術 348



7.1.1  超臨界流體萃取
348



7.1.2  雙水相萃取 352



7.1.3  液膜萃取 353



7.1.4  反膠束萃取 355



7.1.5  液相微萃取 356



7.1.6  固相微萃取 356



7.1.7  微波萃取 357



7.1.8  超聲波萃取 357



7.1.9  預分散溶劑萃取
357



7.1.10  凝膠萃取 358



7.1.11  離子液體萃取
358



7.1.12  膜基溶劑萃取
359



7.2  新型精餾技術 359



7.2.1  恆沸精餾 359



7.2.2  反應精餾 360



7.2.3  分子精餾 362



7.3  泡沫分離技術 363



7.3.1  原理及方式 363



7.3.2  影響泡沫分離的因素
366



7.4  分子識別與印跡分離
368



7.4.1  分子識別特征 368



7.4.2  分子識別體繫 369



7.4.3  分子識別的熱力學基礎以及印跡分離選擇性 372



7.4.4  分子印跡分離技術
373



7.5  基於多種分離方法耦合與集成的新型分離技術 374



7.5.1  反應-分離的耦合與集成過程 374



7.5.2  分離-分離的集成過程 379



參考文獻 380

化學專業的學生和教師，從事化學研究及化學工程技術開發的專業技術人員除了需要有四大化學（無機化學、分析化學、有機化學、物理化學）基礎知識外，還需要學習兩門更為基本和實用的專業基礎課程：合成化學和分離化學。因為化學工作者常做的兩件事主要是合成和分離。其中，合成是產生新物質的基本途徑，而分離是獲取所需物質的根本保證。而對於從事資源、冶金、材料、食品、醫藥、環保、分析檢測等領域的科技和工程人員，合成工作有所減少，但分離工作分量越來越重。



本書的撰寫是基於作者長期的工作積累以及未來科學技術發展的需要來開展的。筆者畢業於江西大學化學繫，並留校任教。作為&ldquo素化學”課程的助教和“無機化學專業實驗”課教師，繫統輔導了多個年級的課程學習，熟悉各主素的分離化學。並主講了堿分解黑鎢精礦制備仲鎢酸銨和三氧化鎢、氫還原制備鎢粉、離子交換法分離鐠釹、分液漏鬥模擬串級萃取分離稀土、銅配合物穩定常數的測定等幾個實驗。在科研上，跟隨賀倫燕和馮天澤老師開展離子吸附型稀土資源開采技術研究，完成了硫酸銨浸礦法提取稀土工藝的改進與工業推廣應用，碳酸氫銨沉澱法提取稀土工藝的研究與工業試驗。這些工作的核心內容素的分離化學與技術，包括浸取、沉澱、離子交換和萃取。1985—1988年，在杭州大學攻讀碩士學位，師從倪兆艾教授，開展素配位規律性研究，主要關注伯胺和開鏈冠醚對稀土的萃取機理和規律性研究，也開展了一些固體配合物的合成與表征內容；2000—2003年，赴南京大學攻讀博士學位，師從遊效曾院士，側重稀土功能配合物的合成與表征研究。從教35年來，一直從事以稀土為主要對像、以分離和配位為主要內容的教學與科研工作。工作的特色領域是稀土濕法冶金與環境保護、稀土微納米材料。



分離科學與技術是化學化工、冶金環保、醫藥衛生等領域的科學基礎，在新材料、新能源、新生活等高新技術領域發揮了十分重要的作用。本書是基於我們長期以來在分離化學與技術方面的教學經驗和研究成果，並結合國內外這一領域的技術進步和發展要求來組織編纂的。與現行已經出版的一些與分離相關的專著和教材相比，本書側重於從化學的角度來闡述分離原理，從提升分離效率和降低分離成本的要求來討論分離技術，並以各相關領域的應用實例來體現分離的重要性和適用性。在內容安排上，突出了各分離科學的化學原理、技術特征及其應用進展，而對設備和工程化的內容隻做了一般介紹。



本書一共包括7章內容。第1章為緒論，第2～6章分別為溶劑萃取分離、吸附和色譜及離子交換分離、溶解與浸取分離、沉澱與結晶分離、膜分離5個主體分離技術領域，第7章著重討論新型分離技術及其發展問題。各章節的初稿分別由李永繡（第1章）、劉艷珠（第2、7章）、周雪珍（第3、6章）和周新木（第4、5章）完成，後由李永繡進行修改和定稿。在編纂和修改過程中，本實驗室的楊麗芬、周晨、劉笑君、高紅岩、王春波等研究生也參加了素材采集、圖片制作等工作。本書適合作為化學化工、環境科學與工程、材料科學與工程、生物食品醫藥、分析檢測等學科的本科學生專業課和研究生專業基礎課教材，更適合於從事這些方面的研究人員和企業技術人員閱讀。



本書作為南昌大學的研究生教材，列入南昌大學研究生院的優秀研究生教材出版計劃並獲得了經費支持。同時也獲得了南昌大學稀土與微納功能材料研究中心、江西省稀土材料前驅體工程實驗室的資助。本書的完成得到了國內許多同行的支持和幫助，在此一並表示衷心的感謝。本書的撰寫還得益於近幾年我們在承擔的科技部973課題“稀土資源高效利用和綠色分離的科學基礎”（2012CBA01204）、科技部支撐計劃課題“離子吸附型稀土高效提取與稀土材料綠色制備技術”（2012BAE01B02）、國家自然科學基金項目“風化殼素三維空間分布與注入液體流動方向的基礎研究”（51274123）的研究成果。



由於作者水平有限，書中肯定存在著一些不足，懇請讀者能夠及時指出，以便我們做進一步的改進和提高。







李永繡         



2017年11月6日    



於南昌大學前湖校區