常用的分離和富集方法課件

第十一章常用的分離和富集方法

11.1概述1.分離富集的目的（對象）（1）基體組成非常復(fù)雜，并且干擾組分量相對比較大的條件下分離（2）試樣中待測組分的含量較低，而現(xiàn)有測定方法的靈敏度又不夠高富集或分離富集2.對分離富集的要求（1）回收率接近100%越接近100%分離效果越好待測組分的損失越小干擾組分分離完全第十一章常用的分離和富集方法

11.1概述1.分離富集1回收率；實驗方法：加標(biāo)法測量（2）分離因數(shù)要小要求：常量組分的分析，RA≥0.99微量組分的分析，RA≥0.95回收率；（2）分離因數(shù)要小要求：常量組分的分析，RA≥02分離因數(shù)SB/A表示分離的完全程度SB/A越小，分離效果越好對常量組分的分析，一般SB/A≤10-3對痕量組分的分析，一般SB/A=10-6左右。要求B:干擾組分回收率A:待測組分回收率分離因數(shù)SB/A表示分離的完全程度SB/A越小，分離效果越好3

3.常用的分離富集方法

1)沉淀分離法

2)溶劑萃取分離法

3)離子交換分離法4)色譜分離方法1)沉淀分離法411.2沉淀分離法

一、常量組分的沉淀分離利用氫氧化物沉淀分離利用硫化物沉淀分離利用有機沉淀劑進行分離二、微量組分的共沉淀分離和富集利用共沉淀的產(chǎn)生將微量組分富集起來11.2沉淀分離法二、微量組分的共沉淀分離和51、無機共沉淀劑表面吸附：Fe(OH)3作裁體共沉淀微量的A13+、Sn4+、Bi3+、等離子形成混晶:SrSO4作載體共沉淀Pb2+選擇性不高特點：引入大量其它金屬離子2、有機共沉淀劑利用膠體的凝聚作用：H2WO4（酸性）呈帶負電荷的膠體，不易凝聚，加辛可寧（酸性）帶正電荷的膠體，能與H2WO4凝聚利用形成離子締合物富集Zn2+RH+（甲基紫）+SCN-＝RHSCN↓(形成裁體)Zn2++4SCN-+

2RH+＝R2Zn(SCN)4（締合物）利用惰性共沉淀劑Ni2++丁二酮肟=丁二酮肟鎳螯合物富集Ni2+富集H2WO4丁二酮肟二烷酯的酒精溶液，不溶于水而沉淀丁二酮肟鎳便被共沉淀下來具有較高的選擇性得到的沉淀較純凈（有機物可灼燒的方法除去）1、無機共沉淀劑表面吸附：Fe(OH)3作裁體共沉淀微量的A611.3溶劑萃取分離法

定義:

被分離物質(zhì)由一液相轉(zhuǎn)入互不相溶另一液相的過程稱為液-液萃取。

優(yōu)點:

設(shè)備簡單,操作快速,分離效果好,應(yīng)用廣泛缺點:

費時,工作量大,萃取溶劑易揮發(fā),易燃,有毒11.3溶劑萃取分離法優(yōu)點:7一、基本原理1、萃取過程的本質(zhì)

相似相溶原則極性化合物易溶于極性的溶劑（水）中親水性凡是離子都具有親水性非極性化合物易溶于非極性的溶劑中疏水性例如I2易溶于CCl4而難溶于水。

金屬離子加入某種試劑生成一種不帶電荷分子有機溶劑萃取Ni2+加人丁二酮肟丁二酮肟鎳螯合物用CHCl3萃取Ni(H2O)62+一、基本原理金屬離子加入某種試劑生成一種不帶電荷分子有機溶劑82、分配系數(shù)設(shè)物質(zhì)A在萃取過程中分配在水相和有機相中：KD大的物質(zhì)，絕大部分進入有機相KD小的物質(zhì)，留在水相中，因而將物質(zhì)彼此分離此式稱為分配定律，它是溶劑萃取的基本原理。

KD稱為分配系數(shù)A有A水若物質(zhì)在水和有機相中以多種形態(tài)存在。2、分配系數(shù)KD大的物質(zhì)，絕大部分進入有機相KD小的物質(zhì)93、分配比(D)用CCl4萃取OsO4時水相：Os04、OsO52-、HOs05-有機相：OsO4、(OsO4)43、分配比(D)用CCl4萃取OsO4時水相：Os04、Os104、萃取率(E)表示某種物質(zhì)萃取效率的大小分配比D越大則萃取百分率越大，萃取效率越高，一定條件下,某物質(zhì)的D是一個常數(shù)提高萃取效率增加萃取次數(shù)4、萃取率(E)表示某種物質(zhì)萃取效率的大小分配比D越大則萃取11設(shè)試樣水溶液體積為V水(mL)，組分A的質(zhì)量為m0,加入有機溶劑體積V有(mL)，經(jīng)過一次萃取后A在水相中的殘留量為m1其分配比D：同量的萃取溶劑，分幾次萃取的效率比一次萃取的效率高(p310例1）設(shè)試樣水溶液體積為V水(mL)，組分A的質(zhì)量為同量的萃取溶劑125、分離系數(shù)DA與DB之間相差越大兩種物質(zhì)之間的分離效果越好二、重要萃取體系（1）特點1、金屬螯合物螯合劑溶于有機相與金屬離子形成螯合物溶于有機相適用于微量和痕量物質(zhì)的分離應(yīng)用于金屬陽離子的萃取5、分離系數(shù)DA與DB之間相差越大兩種物質(zhì)之間的分離效果越好13（2）常用的螯合物萃取體系丁二酮肟：萃取Ni2+雙硫腙：萃取Hg2+、Pb2+、Cd2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、Sn2+、等重金屬離子8-羥基喹啉：萃取Pd2+、Fe3+、Al3+、Co2+、Zn2+Tl3+、Ga3+、In3+等金屬離子乙?；篈l3+、Cr3+、Co2+、Th4+、Be2+、Sc3+等金屬離子銅試劑：萃取Cu2+（2）常用的丁二酮肟：萃取Ni2+雙硫腙：萃取Hg2+、Pb14（3）金屬螯合物的萃取平衡HR萃取水溶液Mn+為例Mn+水+nHR有MRn有+nH+水K為反應(yīng)平衡常數(shù)其大小與螯合劑的電離常數(shù)、螯合劑的分配系數(shù)螯合物的穩(wěn)定常數(shù)和螯合物的分配系數(shù)有關(guān)（3）金屬螯合物的萃取平衡HR萃取水溶液Mn+為例Mn+水+15（4）萃取條件的選擇條件螯合劑D大，萃取效率就越高；含疏水基團越多（EDTA不能用作萃取螯合劑）溶液酸度酸度越低，則D值越大，就越有利于萃取。太低時，金屬離子可能發(fā)生水解溶劑對金屬螯合物應(yīng)有較大的溶解度密度與水溶液的密度差別要大，粘度要小無毒、無味、揮發(fā)性小消除干擾控制酸度使用掩蔽劑（4）萃取條件的選擇條件螯合劑D大，萃取效率就越高；含疏水162、離子締合物萃取體系離子締合物：由金屬絡(luò)離子與異電性離子借靜電引力的作用結(jié)合成不帶電的化合物締合物的特點：具有疏水性而能被有機溶劑萃取離子的體積越大，電荷越低，越容易形成疏水性的離子締合物2、離子締合物萃取體系離子締合物：由金屬絡(luò)離子與異電性離子借17分類：金屬絡(luò)陽離子的離子締合物：陽離子+絡(luò)合劑絡(luò)陽離子陰離子締合疏水性的離子締合物金屬絡(luò)陰離子的離子締合物：陽離子+陰離子絡(luò)陰離子有機陽離子疏水性的離子締合物形成佯鹽的締合物萃取劑中的氧原子上的孤對電子與H+結(jié)合而形成佯離子金屬絡(luò)陰離子結(jié)合形成的佯鹽（易溶于有機溶劑而被萃?。?。其它離子締合物磷酸三丁酯萃取鈾的化合物分類：金屬絡(luò)陽離子的離子締合物：陽離子+絡(luò)合劑絡(luò)陽離子陰離子18三、萃取操作方法間歇法：（應(yīng)用較廣泛）

A、取一定體積的被萃取溶液，加入適當(dāng)?shù)妮腿{(diào)節(jié)至應(yīng)控制的酸度。B、移入分液漏斗中，加入一定體積的溶劑，充分振蕩至達到平衡為止。

C、靜置分層后，輕輕轉(zhuǎn)動分液漏斗的活塞、使水溶液層或有機溶劑層流人另一容器中

D洗滌：就是將分配比較小的其它干擾組分從有機相中除去。注意（1）洗滌液的基本組成與試液相同，但不含試樣。（2）將分出的有機相與洗滌液一起振蕩三、萃取操作方法19E；反萃取如果需要被萃取的物質(zhì)再轉(zhuǎn)到水相中進行測定，可改變條件進行反萃取。例如Fe3+在鹽酸介質(zhì)中形成FeCl4-與甲基異丁酮結(jié)合成佯鹽而被萃取到有機相再用酸度低的水相反萃取，F(xiàn)e3+將轉(zhuǎn)到水相中常用的分離和富集方法ppt課件2011-4

離子交換分離法利用離子交換劑與溶液中的離子發(fā)生交換作用而使離子分離的方法（固—液分離法）離子交換劑無機離子交換劑（天然沸石軟化硬水）有機離子交換劑（離子交換樹脂）一、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（一）結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有機高分子聚合物骨架上有可被交換的活性基團陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂1.陽離子交換樹脂應(yīng)用最廣泛的強酸性磺酸型聚苯乙烯樹脂11-4離子交換分離法利用離子交換劑與溶液中的離子發(fā)生交21常用的分離和富集方法ppt課件22R-SO3HR-SO3H+Na+=RSO3Na+H+

RSO3Na+H+=RSO3H+Na+強酸性弱酸性如：羧基(-COOH)和酚基(-OH)等H+不易電離,在酸性溶液中不能應(yīng)用（堿性）它的選擇性較高而且易于洗脫2.陰離子交換樹脂R-N(CH3)3OHR-N(CH3)3OH+Cl-=R-N(CH3)3Cl

+OH-

R-N(CH3)3Cl+OH-=R-N(CH3)3OH

+Cl-強堿性R-SO3HR-SO3H+Na+=RSO3Na23(二)性質(zhì)1．交聯(lián)度交聯(lián)度越大，網(wǎng)眼越小樹脂結(jié)構(gòu)緊密，對水的膨脹性能差體積大的離子難進入交換速度慢一般為4-14％2.交換容量每克干樹脂能交換離子的物質(zhì)的量實驗測得：陽離子交換樹脂nNaOH振蕩后放置過夜nHCl剩余NaOH清液鏈狀的分子連接網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(二)性質(zhì)1．交聯(lián)度交聯(lián)度越大，網(wǎng)眼越小樹脂結(jié)構(gòu)緊密，對水的24二、離子交換親和力樹脂對離子親合力的大小用分配系數(shù)來表示.離子在樹脂上的濃度與在溶液中的濃度之比不同離子對樹脂的親和力大小具有如下規(guī)律不同價態(tài)的離子，電荷越高親合力越大Th4+＞A13+＞Ca2+＞Na+相同價態(tài)離子,其水化半徑越小親合力越大Ag+＞Cs+＞Rb+＞K+＞NH4+＞Na+＞H+>Li+二、離子交換親和力樹脂對離子親合力的大小用分配系數(shù)來表示.離25當(dāng)溶液中有多種離子可與樹脂發(fā)生交換時：R-A+B+=R-B+A+選擇性系數(shù)KB/AKB/A>1,表示樹脂對B+的親合力較大KB/A<1表示樹脂對A+的親合力較大在濃度相同時,親和力大的離子先被交換在洗脫時,親和力小的離子先被洗脫達到分離的目的當(dāng)溶液中有多種離子可與樹脂發(fā)生交換時：R-A26離子交換過程示意圖離子交換過程示意圖27三、離子交換分離的操作方法方法樹脂的選擇和處理HCl浸泡1-2天，溶解雜質(zhì)用蒸餾水洗滌至中性裝柱下端鋪上一層玻璃絲傾入帶水的樹脂防止樹脂層中存留氣泡交換將試液加到交換柱上用活塞控制一定的流速進行交換洗脫用蒸餾水洗去殘存溶液然后用適當(dāng)?shù)南疵撘哼M行洗脫陽離子交換樹脂HCl洗脫陰離子交換樹脂NaOH洗脫三、離子交換分離的操作方法方法樹脂的選擇和處理HCl浸泡1-28四、離子交換法的應(yīng)用應(yīng)用純水的制備2R-SO3H+Ca2+＝(R-SO3)2Ca+2H+RN(CH3)3OH+C1-＝RN(CH3)3Cl+OH-干擾離子的分離陰陽離子Fe3+、Ca2+、

SO42-R-SO3HSO42-同性電荷離子各種離子對樹脂的親和力不同微量組分的富集將微量組分富集在交換柱上洗脫或灰化灰化后溶解殘渣，加鹽酸蒸發(fā)四、離子交換法的應(yīng)用應(yīng)用純水的制備2R-SO3H+Ca2+＝2911-5液相色譜分離法一、色譜分離法簡述物理化學(xué)分析方法各組分物理、化學(xué)性質(zhì)的差異程度不同的分配到互不相溶的兩相（固定相,流動相）當(dāng)兩相相對運動時，各組分在兩相中反復(fù)多次重新分配使混合物得到分離11-5液相色譜分離法一、色譜分離法簡述物理化學(xué)分析方30分類流動相氣相色譜以氣體作流動相液相色譜以液體作流動相附著方式柱色譜固定相裝在圓柱管中薄層色譜固定相涂敷在玻璃板上紙色譜液體固定相涂在紙上分離機理吸附色譜樣品對固定相表面吸附力不同分配色譜樣品組分的分配系數(shù)不同離子交換色譜不同離子與固定相的相反電荷間的作用力大小不同分類流動相氣相色譜以氣體作流動相液相色譜以液體作流動相附著方31二、柱色譜色譜柱：玻璃柱或塑料柱固定相：硅膠或氧化鋁待分離組分將被吸附在柱的上端洗脫劑：有機溶劑，作流動相。要求表面積大吸附力強不與各組分、洗脫劑發(fā)生反應(yīng)顆粒均勻，細，不易破碎。具有較為可逆的吸附性要求溶解度要足夠大不與試樣和吸附劑發(fā)生反應(yīng)粘度小，易流動有足夠的純度組分將在兩相中分配，平衡時KD=cs/cm待分離各組分KD值差別越大,越易分離KD值大的在固相中停留時間長二、柱色譜色譜柱：玻璃柱或塑料柱固定相：硅膠或氧化鋁待分離組32三、紙色譜將固定相放在紙上，以紙做載體進行點樣、展開、定性、和定量的液-液分配色譜法固定相：紙纖維吸附的水水分子通過氫鍵與纖維素上的羥基結(jié)合流動相：有機溶劑三、紙色譜將固定相放在紙上，以紙做載體進行點樣、展開、定性、33Rf（比移值）與組分性質(zhì)、流動相及溶解度有關(guān)極性組分→易保留,Rf小(流動相極性↑,Rf↑）

非極性組分→易流出,Rf大(流動相極性↑,Rf↓)Rf（比移值）34四、薄層色譜是將柱色譜與紙色譜法結(jié)合一種分離方法。固定相：硅膠、氧化鋁涂布在玻璃板流動相：有機溶劑分離操作類似于紙色譜四、薄層色譜是將柱色譜與紙色譜法結(jié)合一種分離方法。固定相：硅35氣浮、揮發(fā)、蒸餾分離法