分离化学与技术
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前言

化学专业的学生和教师,从事化学研究及化学工程技术开发的专业技术人员除了需要有四大化学(无机化学、分析化学、有机化学、物理化学)基础知识外,还需要学习两门更为基本和实用的专业基础课程:合成化学和分离化学。因为化学工作者常做的两件事主要是合成和分离。其中,合成是产生新物质的基本途径,而分离是获取所需物质的根本保证。而对于从事资源、冶金、材料、食品、医药、环保、分析检测等领域的科技和工程人员,合成工作有所减少,但分离工作分量越来越重。

本书的撰写是基于作者长期的工作积累以及未来科学技术发展的需要来开展的。笔者毕业于江西大学化学系,并留校任教。作为“稀有元素化学”课程的助教和“无机化学专业实验”课教师,系统辅导了多个年级的课程学习,熟悉各主要稀有元素的分离化学。并主讲了碱分解黑钨精矿制备仲钨酸铵和三氧化钨、氢还原制备钨粉、离子交换法分离镨钕、分液漏斗模拟串级萃取分离稀土、铜配合物稳定常数的测定等几个实验。在科研上,跟随贺伦燕和冯天泽老师开展离子吸附型稀土资源开采技术研究,完成了硫酸铵浸矿法提取稀土工艺的改进与工业推广应用,碳酸氢铵沉淀法提取稀土工艺的研究与工业试验。这些工作的核心内容是稀有元素的分离化学与技术,包括浸取、沉淀、离子交换和萃取。1985—1988年,在杭州大学攻读硕士学位,师从倪兆艾教授,开展了稀土元素配位规律性研究,主要关注伯胺和开链冠醚对稀土的萃取机理和规律性研究,也开展了一些固体配合物的合成与表征内容;2000—2003年,赴南京大学攻读博士学位,师从游效曾院士,侧重稀土功能配合物的合成与表征研究。从教35年来,一直从事以稀土为主要对象、以分离和配位为主要内容的教学与科研工作。工作的特色领域是稀土湿法冶金与环境保护、稀土微纳米材料。

分离科学与技术是化学化工、冶金环保、医药卫生等领域的科学基础,在新材料、新能源、新生活等高新技术领域发挥了十分重要的作用。本书是基于我们长期以来在分离化学与技术方面的教学经验和研究成果,并结合国内外这一领域的技术进步和发展要求来组织编纂的。与现行已经出版的一些与分离相关的专著和教材相比,本书侧重于从化学的角度来阐述分离原理,从提升分离效率和降低分离成本的要求来讨论分离技术,并以各相关领域的应用实例来体现分离的重要性和适用性。在内容安排上,突出了各分离科学的化学原理、技术特征及其应用进展,而对设备和工程化的内容只做了一般介绍。

本书一共包括7章内容。第1章为绪论,第2~6章分别为溶剂萃取分离、吸附和色谱及离子交换分离、溶解与浸取分离、沉淀与结晶分离、膜分离5个主体分离技术领域,第7章着重讨论新型分离技术及其发展问题。各章节的初稿分别由李永绣(第1章)、刘艳珠(第2、7章)、周雪珍(第3、6章)和周新木(第4、5章)完成,最后由李永绣进行修改和定稿。在编纂和修改过程中,本实验室的杨丽芬、周晨、刘笑君、高红岩、王春波等研究生也参加了素材采集、图片制作等工作。本书适合作为化学化工、环境科学与工程、材料科学与工程、生物食品医药、分析检测等学科的本科学生专业课和研究生专业基础课教材,更适合于从事这些方面的研究人员和企业技术人员阅读。

本书作为南昌大学的研究生教材,列入南昌大学研究生院的优秀研究生教材出版计划并获得了经费支持。同时也获得了南昌大学稀土与微纳功能材料研究中心、江西省稀土材料前驱体工程实验室的资助。本书的完成得到了国内许多同行的支持和帮助,在此一并表示衷心的感谢。本书的撰写还得益于近几年我们在承担的科技部973课题“稀土资源高效利用和绿色分离的科学基础”(2012CBA01204)、科技部支撑计划课题“离子吸附型稀土高效提取与稀土材料绿色制备技术”(2012BAE01B02)、国家自然科学基金项目“风化壳中稀土元素三维空间分布与注入液体流动方向的基础研究”(51274123)的研究成果。

由于作者水平有限,书中肯定存在着一些不足,恳请读者能够及时指出,以便我们做进一步的改进和提高。

李永绣

2017年11月6日

于南昌大学前湖校区