总第344
期
2020年8月
实验设计与改进
李明立 曹广雪
摘 要：从生活中最常见的分离入手，利用缩小和微观化手段，把滤纸、半透膜和分子筛膜等实验用品对应的过滤、渗析、反渗透等分离方法引入高中化学实验教学中。其中穿插了胶体知识和最前沿的水处理技术—RO 膜技术。通过一系列的关联实验，让学生掌握相关知识点。 关键词：分离；半透膜；过滤；渗析；胶体；反渗透；温室效应
保安接线排作者简介：李明立，本科，高级教师，副校长；曹广雪，本科，一级教师。山东省济宁市邹城市实验中学，273500
可调式电热板宏观上而言，常见的护栏、水果筛子、渔网、纱窗等都是用来隔离某些物质通过的。若把筛子孔径缩小到微观尺寸，则可以得到高中化学实验中常见的几种分离。具体而言：快速、中速和慢速三种定量的滤纸孔径分别为80～120 μm ，30～50 μm 和1～3 μm ；半透膜的孔径只有1～100 nm(正好等于胶体微粒的直径范围)；RO 膜(反渗透膜)的孔径精度为0.1 nm 左右，只能允许水分子通过，水中的钠离子、钙离子、镁离子、硫酸根离子和细菌、悬浮物等几乎一切杂质都不能通过；紫外线的波长范围是10～380 nm ，红外线波长在760 nm ～1 mm 之间。由于短波易通过，因此，大部分的紫外线都能通过普通玻璃，而只有极少部分的红外线能通过普通玻璃，这也与红外线和紫外线的波长长短有关。 当然，物质能否通过对应的膜，与对宏观物质的认识是有差别的。一方面取决于膜两侧的浓度差；另一方面取决于压力差，如过滤中的抽滤可以加快过滤，RO 膜净化水采用的就是加压过滤。
一、生活中的分离—水果筛选1.原理
筛选指的是利用筛子使物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料滞留在筛面上，从而完成粗、细料分离的过程。
生活中，会对产品进行刷选，如把尺寸介于某两个数值之间的水果、坚果或蔬菜给筛选出来，这是生活中最常见的一种分离。这种筛子的孔径属于可以目测的
尺寸(如图1所示)。
图1 水果筛选机
多聚甲醛配制
2.应用
拉链鞋常用的筛子有固定筛、滚筒筛和振动筛等，利用不同尺寸的筛选机器可以分离水果、砂石、固体废弃物等。
二、实验中的分离—过滤1.原理
过滤是分离沉淀与溶液(或结晶与母液)最常用的一种操作方法。滤纸孔隙只能允许溶液通过，沉淀物或者结晶就留在滤纸上面。中学的过滤方法只有常压过滤，大学阶段还会学到减压过滤和热过滤。
醚基汽油滤纸一般为圆形。其中孔隙最大的滤纸为快速滤纸，孔隙最小的滤纸为慢速滤纸，介于二者之间的为中速滤纸。过滤时，液体穿过滤纸上肉眼看不见的小孔渗出，而固态物质被留在滤纸上，从而使固体跟液体分离(如图2所示)。
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