第1章緒論1

1.1分離科學及其研究內容1

1.2分離科學的重要性3

1.3分離過程的本質4

1.4分離方法的分類5

1.4.1按被分離物質的性質分類6

1.4.2按分離過程的本質分類6

1.4.3場-流分類法8

1.5分離方法的評價9

1.6分離技術展望10

復習思考題11

參考書目12



第2章分離過程中的熱力學13

2.1化學平衡13

2.1.1封閉體繫中的化學平衡14

2.1.2敞開體繫的化學平衡17

2.1.3有外場存在時的化學平衡18

2.2分配平衡19

2.2.1分配等溫線20

2.2.2分配定律21

2.3相平衡22

2.3.1單組分體繫的相平衡22

2.3.2雙組分體繫的相平衡24

復習思考題26

參考書目26



第3章分離過程中的動力學27

3.1分子遷移——費克擴散定律27

3.2流體的遷移與擴散30

3.3帶的遷移——費克第二擴散定律32

3.4有流存在下的溶質輸運33

復習思考題34

參考書目34



第4章分子間相互作用與溶劑特性35

4.1分子間相互作用35

4.1.1靜電相互作用36

4.1.2範德華相互作用37

4.1.3氫鍵39

4.1.4電荷轉移相互作用39

4.1.5π相互作用41

4.1.6親和作用44

4.1.7分子間相互作用總能量45

4.2物質的溶解與溶劑極性46

4.2.1物質的溶解過程46

4.2.2溶劑的極性47

4.3疏水相互作用50

復習思考題53

參考文獻53

參考書目53



第5章液相萃取54

5.1溶劑萃取54

5.1.1萃取平衡55

5.1.2主要萃取體繫58

5.1.3影響溶劑萃取的因素65

5.1.4連續萃取67

5.1.5溶劑微萃取68

5.2固-液萃取72

5.2.1索氏提取72

5.2.2超聲波及微波輔助溶劑萃取73

5.2.3加速溶劑萃取75

5.3膠團萃取76

5.3.1膠團的形成77

5.3.2膠團萃取機理79

5.3.3影響反膠團萃取的主要因素81

5.3.4反膠團萃取在生物樣品分離中的應用82

5.4雙水相萃取84

5.4.1雙水相體繫的形成與分配機理84

5.4.2雙水相體繫的相圖86

5.4.3雙水相萃取體繫的影響因素87

5.4.4雙水相萃取的應用88

5.5超臨界流體萃取90

5.5.1原理及其特性90

5.5.2萃取過程與裝置92

5.5.3影響超臨界流體萃取的因素93

5.5.4超臨界流體萃取的應用95

5.5.5超臨界流體萃取聯用技術96

5.6溶劑微膠囊萃取97

5.6.1溶劑微膠囊的制備98

5.6.2溶劑微膠囊萃取的特點98

5.6.3溶劑微膠囊萃取的應用98

復習思考題99

參考文獻99



第6章固相萃取101

6.1常規柱固相萃取101

6.1.1原理與類型101

6.1.2儀器與操作102

6.1.3固相萃取應用105

6.2固相微萃取105

6.2.1固相微萃取技術原理與特點105

6.2.2固相微萃取方式107

6.3分散固相萃取109

6.4磁分散固相萃取110

6.5基質固相分散萃取111

6.6親和固相萃取112

6.7限進介質固相萃取113

6.8濁點萃取114

復習思考題115

參考文獻115

參考書目116



第7章色譜分離原理117

7.1概述117

7.2色譜過程及其分類117

7.3區帶遷移119

7.4色譜保留規律121

7.4.1基本關繫121

7.4.2氣相色譜保留規律123

7.4.3液相色譜保留規律124

7.4.4洗脫的普遍性問題126

7.5譜帶展寬127

7.5.1色譜峰特征描述127

7.5.2通過多孔介質的流動128

7.5.3速率理論130

7.5.4折合參數133

7.5.5柱外效應135

7.5.6等溫線的影響137

7.5.7峰形模型137

7.6分離度138

7.6.1分離度與色譜柱特性139

7.6.2色譜分離條件的優化指標142

7.6.3色譜柱的峰容量142

7.7分離時間143

7.8多維色譜144

7.8.1概述144

7.8.2二維液相色譜146

復習思考題149

參考書目150



第8章制備色譜技術151

8.1制備薄層色譜法151

8.1.1常規制備薄層色譜法151

8.1.2加壓制備薄層色譜法154

8.1.3離心制備薄層色譜法155

8.2常規柱色譜技術156

8.2.1常規柱色譜法156

8.2.2干柱色譜法165

8.2.3減壓柱色譜法166

8.3加壓液相色譜技術166

8.3.1加壓液相色譜制備分離方法的建立167

8.3.2制備加壓色譜對設備的要求170

8.3.3快速色譜法172

8.3.4低壓和中壓液相色譜法173

8.3.5高壓制備液相色譜法174

8.4逆流色譜法175

8.4.1液滴逆流色譜法176

8.4.2旋轉小室逆流色譜法176

8.4.3離心逆流色譜法177

8.4.4高速逆流色譜法178

8.5超臨界流體色譜法181

8.5.1SFC原理和儀器181

8.5.2SFC色譜柱181

8.5.3SFC流動相182

8.5.4SFC應用183

8.6模擬移動床色譜法183

8.6.1SMB色譜法的基本原理183

8.6.2工作參數的選擇185

8.7制備氣相色譜法186

8.7.1色譜柱與裝置187

8.7.2操作187

8.8徑向柱色譜法188

8.9頂替色譜法189

8.9.1填料類型190

8.9.2頂替劑的選擇190

8.9.3操作參數190

復習思考題190

參考書目191



第9章膜分離193

9.1概述193

9.1.1膜分離技術的發展及特點193

9.1.2分離膜和膜組件194

9.1.3膜分離過程196

9.1.4膜分離技術的應用及發展方向196

9.2微濾、超濾和納濾199

9.2.1微濾199

9.2.2超濾206

9.2.3納濾209

9.3反滲透212

9.3.1反滲透原理與特點212

9.3.2反滲透膜213

9.3.3反滲透分離技術的應用214

9.4透析與正滲透215

9.4.1透析215

9.4.2正滲透216

9.5膜蒸餾及相關分離技術217

9.5.1膜蒸餾的特點217

9.5.2膜蒸餾用膜218

9.5.3膜蒸餾的應用218

9.5.4滲透蒸餾219

9.5.5氣態膜過程219

9.6膜萃取220

9.7液膜分離221

9.7.1液膜的形成221

9.7.2液膜分離的機理222

9.7.3液膜分離的應用223

9.8親和膜分離224

9.8.1親和膜的分離原理224

9.8.2親和膜224

9.8.3親和膜分離方式226

9.8.4親和膜的應用227

復習思考題227

參考文獻227

參考書目228



第10章電化學分離法229

10.1自發電沉積法229

10.1.1基本原理229

10.1.2自發電沉積法的應用230

10.2電解分離法231

10.2.1基本原理231

10.2.2電解分離法的分類和應用233

10.3電泳分離法236

10.3.1分離原理236

10.3.2電泳法分類238

10.3.3等速電泳238

10.3.4等電聚焦電泳239

10.3.5凝膠電泳240

10.3.6薄膜電泳242

10.3.7雙向電泳242

10.3.8毛細管電泳243

10.4電滲析分離法244

10.4.1基本原理244

10.4.2電滲析膜的制備245

10.4.3電滲析法的應用245

10.5化學修飾電極分離富集法246

10.5.1分離原理246

10.5.2修飾電極的應用實例247

10.6溶出伏安法249

10.6.1基本原理249

10.6.2溶出伏安法的應用249

10.7控制電位庫侖分離法251

10.7.1基本原理251

10.7.2控制電位庫侖分離法的應用251

復習思考題251

參考文獻252

參考書目252



第11章其他分離技術253

11.1分子蒸餾253

11.1.1分子蒸餾技術原理253

11.1.2分子蒸餾裝置254

11.1.3分子蒸餾技術的應用256

11.2分子印跡分離257

11.2.1分子印跡技術257

11.2.2分子印跡技術在分離中的應用259

11.3超分子分離體繫261

11.3.1小分子聚集體超分子包接配合物261

11.3.2冠醚、穴醚主客體配合物262

11.3.3杯芳烴及其衍生物主客體配合物265

11.3.4環糊精主客體配合物271

11.3.5葫蘆脲主客體配合物273

11.4泡沫吸附分離275

11.4.1泡沫吸附分離的概念與類型275

11.4.2泡沫吸附分離機理276

11.4.3泡沫吸附分離實驗流程與應用277

11.5微流控芯片分離技術278

11.5.1芯片毛細管電泳279

11.5.2芯片多相層流無膜擴散281

11.5.3芯片液-液萃取283

11.5.4芯片上的其他分離技術284

復習思考題285

參考文獻285

參考書目286

前言

本書自2006年出版版至今，由於廣大同行讀者的關注和厚愛，已被國內許多高校用作高年級本科生或研究生分離課的教材。2012年本書再版時，保持了版的章目和各章基本內容不變，對部分內容的闡述做了適當精簡，騰出篇幅補充了一些新內容。時間又過去了7年，分離技術又有了一些新的發展，加之作者在教學過程中又有一些新的體會，故在第二版的基礎上又對全書做了比較大的修改與補充，作為第三版奉獻給廣大讀者。

首先，由於萃取分離技術的內容非常豐富，而且是應用廣泛的分離技術，所以第三版將萃取分離法（原第5章）拆分為液相萃取和固相萃取兩章，並在內容上進行了重新梳理與優化。其次，其他各章新增的主要內容有：在第4章的分子間相互作用部分增加了π相互作用和親和作用等內容；在第5章液相萃取中增加了快速索氏提取、滴對滴溶劑微萃取和懸滴式溶劑微萃取等內容；在第6章固相萃取中增加了QuEChERS法、磁分散固相萃取、親和固相萃取、濁點萃取等內容；在第11章的超分子分離體繫部分增加了葫蘆脲主客體配合物。

第三版的修訂工作全部由清華大學化學繫丁明玉教授完成，在此感謝版和第二版參與編寫的其他幾位作者。

本書可作為化學、藥學、生命科學、材料科學、農學、環境、化學工程等學科高年級本科生和研究生的教材，也可作為上述領域科技工作者的參考書。

此次改版雖力求質量能更上一層樓，但限於作者的水平，書中難免仍存不足與疏漏之處，衷心希望廣大讀者提出寶貴意見。



丁明玉

2019年9月於清華大學









版前言

分離科學是研究物質分離、富集和純化的一門學科，與化學相關的學科領域都離不開分離技術，許多學科的發展在不同程度上也依賴於分離科學的進步。隨著我國國民經濟與科學技術的快速發展，分離技術也日新月異，在科學研究和工農業生產中扮演著越來越重要的角色。相應地，高校的化學專業也紛紛開設分離技術的必修課程，很多大學為了滿足科研需要，還為相關專業的研究生開設了分離技術的選修課。盡管涉及分離技術的書籍不難找到，但大多是介紹單一分離技術的專著或是介紹少數幾種分離技術的著作，或者是討論化工分離過程的，而適合於兼作理工科各相關專業教材的、包括分離科學原理和多種主要分離技術的書則極少。很多大學開設分離課長期沒有教材，清華大學化學繫為本專業高年級本科生以及全校相關專業研究生開設分離課十幾年，也一直沒有教材。本書編著者丁明玉和陳德樸在清華大學化學繫講授分離技術課程多年，其他三位編著者也曾在清華大學化學繫做過博士後研究，大家深感有必要編寫一本分離技術的教材，但限於學術水平和時間，一直未敢貿然動筆。在化學工業出版社的多次鼓勵下，終於鼓足勇氣編寫了這本書。

本書共10章。前4章為分離科學的概述和分離原理的簡要介紹，主要包括分離過程中的熱力學和動力學、分子間的相互作用與溶劑特性。第5章比較全面地介紹了多種萃取分離技術，除常規溶劑萃取外，還介紹了膠團萃取、雙水相萃取、超臨界流體萃取、固相（微）萃取、液相微萃取、微波輔助溶劑萃取、加速溶劑萃取、溶劑微膠囊萃取等新型萃取分離技術。第6、7兩章介紹了色譜分離技術，書中沒有展開討論色譜分析技術中的各種分離模式，而是在第6章簡要介紹了色譜分離的原理之後，在第7章專門介紹了目前在生物、醫藥和天然產物化學等領域應用非常廣泛的制備色譜技術。第8章介紹了在分析樣品前處理和工業上都有著廣泛應用的膜分離技術。第9章介紹了電化學分離技術，雖然該分離技術的應用範圍已經不很廣泛，但在某些領域（如冶金）中仍然很有用。第10章簡單介紹了分子蒸餾、分子印跡聚合物分離體繫和超分子分離體繫等三種新的分離技術以及泡沫吸附分離。

本書由清華大學化學繫丁明玉副教授（編寫第1~5章、第10章）、清華大學化學繫陳德樸教授（參與第1~5章、第10章部分內容的編寫）、天津大學藥學院楊學東副教授（編寫第6、7章）、青島理工大學環境與市政工程學院馬繼平副教授（編寫第8章）和北京化工大學理學院陳旭副教授（編寫第9章）共同編寫。天津大學藥學院研究生郝英魁和丁小軍參加了第6、7章的部分工作，特此致謝。

本書可作為化學、藥學、化學工程、生命科學、材料科學等學科高年級本科生和研究生的教材，也可作為從事上述學科研究工作的科技人員的參考書。

仁者見仁，智者見智。由於編者的水平所限，書中難免存在不足和疏漏之處，衷心希望廣大同仁多提寶貴意見。



編著者

2006年4月









第二版前言

本書版自2006年6月出版已有近6年時間，至今已重印5次。令我們感到欣慰的是本書版得到了廣大同行的關注和厚愛，全國許多高校將此書用作本科高年級學生或研究生分離課的教材。這也鼓舞了我們不斷完善此書的決心和信心。此次再版保持版的章目和各章基本內容不變，對原有部分內容的闡述適當精簡，以便騰出篇幅補充一些新內容。

此次再版增加的新內容有：場-流分類法、分散液-液微萃取、超聲波輔助溶劑萃取、攪拌棒固相微萃取、整體柱固相微萃取、固相微萃取膜、分散固相萃取與基質固相分散萃取、限進介質固相萃取、多維色譜分離、二維液相色譜法、正滲透、滲透蒸餾、氣態膜過程、等速電泳、等電聚焦電泳、凝膠電泳、薄膜電泳、雙向電泳、非水毛細管電泳和微流控芯片分離技術。

此次再版由清華大學化學繫丁明玉教授負責第1～5章和第8～10章的修訂，由天津大學藥學院楊學東副教授負責第6章和第7章的修訂。

本書可作為化學、藥學、化學工程、生命科學、材料科學等學科高年級本科生和研究生的教材，也可作為從事上述學科研究工作的科技人員的參考書。

此次再版雖力求精益求精，但限於編者的學識，書中難免仍存在不足和疏漏之處，衷心希望廣大同仁多提寶貴意見。



丁明玉

2012年1月於清華大學