現(xiàn)代分離科學(xué)理論導(dǎo)引

前言

　　分離科學(xué)對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及基礎(chǔ)科學(xué)研究十分重要，是內(nèi)容極其豐富的一門學(xué)科。近年來(lái)，隨著高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，特別是生物工程和生物技術(shù)及材料科學(xué)的發(fā)展，迫切要求提供更先進(jìn)、更優(yōu)化的分離方法。　　到目前為止，有系統(tǒng)專門講述分離科學(xué)的書只有3本。1973年出版的Karger BL等3人編寫的《An Introduction to Separation Science》，雖然講述分離科學(xué)的理論部分不超過(guò)全書1／3的篇幅，然而他們的貢獻(xiàn)是首次使用“分離科學(xué)”這個(gè)名字。第二本是1991年Giddings J C寫的《unified Separation Science》。這位理論色譜學(xué)家用場(chǎng)和流這個(gè)各種分離方法共有的參數(shù)為紐帶，將原來(lái)似乎毫無(wú)關(guān)系的、分散在各種分離方法中的分離原理統(tǒng)一在一起討論，并稱其為統(tǒng)一的分離科學(xué)。第三本便是1990年出版的筆者撰寫的《現(xiàn)代分離科學(xué)理論導(dǎo)引》。寫這本書的原意是要給出一個(gè)從事現(xiàn)代分離科學(xué)理論研究、分離方法研究或工業(yè)生產(chǎn)的工程技術(shù)人員所必須具備的理論基礎(chǔ)?！　」P者從本人從事分離科學(xué)方面研究及40年的教學(xué)經(jīng)歷和國(guó)外幾所大學(xué)教授的講義及筆者在過(guò)去10年中，在國(guó)內(nèi)外所教這門課中的有關(guān)內(nèi)容，重新擬定了這本書的內(nèi)容組成?！　”緯菑姆肿釉诳臻g遷移和分布規(guī)律的全過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì)的，涉及到溶質(zhì)分子在流體中的空間遷移和分布，所以就必須了解在體系中組分的宏觀性質(zhì)，即第二章的“分離過(guò)程中的熱力學(xué)”和第四章的“溶質(zhì)的遷移和擴(kuò)散”；因?yàn)槟壳敖^大多數(shù)組分的分離是在界面（特別是液一固界面）上完成的，這就是第三章的“分離過(guò)程中的計(jì)量置換”；然而要從微觀上深入了解物質(zhì)能夠被分離的實(shí)質(zhì)便是第五章的“平衡分離的分子學(xué)基礎(chǔ)”及第六章的“疏水效應(yīng)”。在了解了物質(zhì)的微觀、宏觀性質(zhì)及遷移規(guī)律后，如何才能使分離進(jìn)行得更好，這便是第八章的“分離過(guò)程中的最優(yōu)化”和選擇分離方法時(shí)必須對(duì)各種分離方法的特點(diǎn)有所了解的第七章的“分離方法的簡(jiǎn)介和比較”。筆者認(rèn)為上述七章的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)成為現(xiàn)代分離科學(xué)的理論骨架。

內(nèi)容概要

　　根據(jù)教育部研究生辦公室［2000］11號(hào)文件通知精神，遴選100部本世紀(jì)各高校研究生用教材，經(jīng)國(guó)務(wù)教材，經(jīng)國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)科評(píng)議組審定，本書是其中之一?！　”緯且徊空撌霈F(xiàn)代分離科學(xué)基礎(chǔ)理論和最新成果的專著。內(nèi)容包括：分離過(guò)程中的基本概念，分離過(guò)程中的熱力學(xué)，質(zhì)量遷移動(dòng)力學(xué)，分離界面上的計(jì)量置換，分離的分子學(xué)基礎(chǔ)，疏水效應(yīng)，各種分離方法的比較及分離過(guò)程中的最優(yōu)化共計(jì)8章。所述分離對(duì)象涉及無(wú)機(jī)及有機(jī)小分子、人工合成及天然生物大分子。分離規(guī)模從實(shí)驗(yàn)分析分離至工業(yè)化生產(chǎn)的工程分離。本書可作為化學(xué)、化工系高年級(jí)大學(xué)、研究生的教材，亦可作為在醫(yī)藥、生化、基因工程、冶金和國(guó)防科學(xué)領(lǐng)域中從事分離技術(shù)工作人員的參考書。

書籍目錄

第一章  緒論　1.1　現(xiàn)代分離科學(xué)及其研究對(duì)象　1.2　分離科學(xué)中的某些基本概念　1.3　分離程度的基本表示　1.4　分離的熱力學(xué)限制　1.5　分離方法的分類　參考文獻(xiàn)第二章　分離過(guò)程中的熱力學(xué)　2.1　化學(xué)平衡　2.2　相平衡　2.3　分配平衡　2.4　氣-液平衡體系熱力學(xué)　2.5　溶液行為模型　參考文獻(xiàn)第三章　分離過(guò)程中的計(jì)量置換　3.1　液-固界面上的溶質(zhì)計(jì)量置換吸附模型　3.2　分配和吸附等溫線　3.3　在液相色譜分離中溶質(zhì)的計(jì)量置換保留模型　3.4　液-固界面組分遷移過(guò)程中的熱力學(xué)　3.5　液相色譜中的計(jì)量置換參數(shù)的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第四章　溶質(zhì)遷移與擴(kuò)散　4.1  遷移與擴(kuò)散的表征　4.2　在各種介質(zhì)中溶質(zhì)的遷移與擴(kuò)散　4.3　帶的遷移規(guī)律　4.4　帶的形成與擴(kuò)展　4.5　板高　4.6　帶的擴(kuò)展機(jī)理　4.7　分離度　4.8　雙向分離　4.9　非平衡遷移　參考文獻(xiàn)第五章  平衡分離的分子學(xué)基礎(chǔ)　5.1　分子間的相互作用力　5.2　分離過(guò)程中的定量模型　5.3　遷移與擴(kuò)散的分子學(xué)基礎(chǔ)　5.4　反相液相色譜中的定量結(jié)構(gòu)保留關(guān)系　參考文獻(xiàn)第六章　疏水效應(yīng)　6.1　引論和基本方法　6.2　稀溶液與疏水相互作用　6.3　對(duì)式疏水相互作用　6.4　多質(zhì)點(diǎn)間的疏水相互作用　6.5　疏水相互作用對(duì)溫度和壓力的依賴性　6.6　溶劑化與疏水相互作用　6.7　在蛋白分子中疏水區(qū)分布　參考文獻(xiàn)第七章  分離方法的簡(jiǎn)介和比較　7.1  在外加場(chǎng)存在下的無(wú)流分離（sc）：電泳和沉降　7.2　在穩(wěn)態(tài)體系中的兩相（Sd和Scd）分離：萃取和雙水相萃取　7.3　流的輔助分離作用　7.4　平行流F（=）分離：淘析、超過(guò)濾、區(qū)帶熔融和有關(guān)方法　7.5　垂直流分離F（+）：場(chǎng)級(jí)分餾、色譜和毛細(xì)管電色譜　7.6　跨類分離方法　參考文獻(xiàn)第八章　分離過(guò)程中的最優(yōu)化　8.1　概述　8.2　折合板高及最低板高　8.3　最大分離度　8.4　靜態(tài)（無(wú)流）系統(tǒng)分離的最優(yōu)化　8.5　垂直流分離[F（+）]的最優(yōu)化　8.6　熵減小　8.7　生物大分子分離的優(yōu)化　8.8　工業(yè)生產(chǎn)中分離的最優(yōu)化　參考文獻(xiàn)附錄　參考文獻(xiàn)索引

章節(jié)摘錄

　　1．分類的基礎(chǔ)　　分離方法的分類應(yīng)反映溶質(zhì)遷移和在體系空間中展現(xiàn)出的平衡模式。從第四章的遷移方程將會(huì)看到，有兩大類操作可被用來(lái)控制和影響溶質(zhì)在空間的分離和遷移。第一類是能夠控制其遷移的選擇性和最終平衡態(tài)的化學(xué)勢(shì)。當(dāng)然，在實(shí)際分離時(shí)，可依據(jù)需要使化學(xué)勢(shì)出現(xiàn)在分離體系空間中不同的相界面或膜柵欄上，亦或在體系的適當(dāng)位置上施加外力。第二類是對(duì)流的控制。依據(jù)相界面或化學(xué)勢(shì)模式的不同使其產(chǎn)生了不同的流向。　　依照上述的說(shuō)法，所有分離都是在沿著流的方向，在化學(xué)勢(shì)模式的控制下實(shí)現(xiàn)的。而不同的相、膜和外加力就是為達(dá)到所需模式而提供最方便的介質(zhì)。當(dāng)然，介質(zhì)的選擇還要從實(shí)用的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)符合能使溶質(zhì)和體系的化學(xué)混溶性良好，質(zhì)量或生物活性回收率高，對(duì)檢測(cè)無(wú)干擾，易于除去溶劑，遷移速度快等條件?！　‘?dāng)沿著分離體系軸，以不同的相和不同大小的力使其以相當(dāng)多的方式組合以改變化學(xué)勢(shì)時(shí)，僅有幾種基本模式或分類出現(xiàn)。第一類是可以改變分離速度和分離度但不改變其總的分離結(jié)構(gòu)。例如，在溶劑萃取系統(tǒng)中，用一種有機(jī)相代替另一種有機(jī)相使其在界面上改變某特定組分的化學(xué)勢(shì)增量，因此改變了平衡分配系數(shù)。但是它不會(huì)從根本上改變分離的方向。第二類是選用不同的形式，例如，使用電場(chǎng)來(lái)改變化學(xué)勢(shì)，則以電方式所進(jìn)行的分離將完全改變?cè)休腿》蛛x的模式。

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