常用分離和富集方法

1、關于常用的分離和富集方法第一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11.1 概論11.2.1 常量組分的沉淀分離11.2.2 微量組分的共沉淀分離與富集11.2 沉淀分離法11.3 溶劑萃取分離法11.3.1 萃取分離的基本原理11.3.2 萃取分離的類型及條件11.3.3 萃取分離的實驗方法11.3.4 萃取分離在分析化學中的應用（自學）第二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11.4 離子交換分離法11.4.1 離子交換樹脂11.4.2 離子交換親合力11.4.3 離子交換分離操作方法11.4.4 離子交換分離法的應用11.5 色譜分離法11.5.1 柱色譜11.5.2 紙色譜1

2、1.5.3 薄層色譜第三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11.1 概論問題的提出實際樣品的復雜性干擾的消除控制實驗條件使用掩蔽劑分離 separation分析方法靈敏度的局限性滿足對靈敏度的要求選擇靈敏度高的方法富集enrichment 例：海水中 U （IV) 的測定C = 1 3 g / L難以測定富集為 C = 100 200 g / L可以測定第四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月沉淀分離與富集依據(jù)溶度積分步沉淀原理氫氧化物沉淀分離通過控制 OH- 選擇性沉淀分離pH12，Na

3、OH分離兩性離子：Al, Zn, Cr, Sn, Pb, Sb 不沉淀pH 89, NH3分離絡氨離子：Ag, Co, Ni, Zn, Cd, Cu,(Mg) 不沉淀pH 5 6, ZnO懸濁液或有機堿沉淀：Al, Fe(III), Ti(IV), Th(IV), Bi .例如常見陽離子的兩酸兩堿分離分組組試劑HClH2SO4NH4Cl - NH3NaOH可溶組*沉淀出的離子Ag, Hg (I), (Pb)Ca, Sr, Ba, PbFe (III), Mn (II), Al, Hg (II), Cr (III)Cu,Mg,Cd,Co,NiNa,K,Zn,NH4+第七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作

4、于2022年6月11.3 溶劑萃取分離法萃取分離法在含有被分離物質(zhì)的水溶液中，加入萃取劑和與水不相混溶的有機溶劑，震蕩，利用物質(zhì)在兩相中的分配不同的性質(zhì)，使一些組分進入有機相中，使另一些組分仍留在水相中，從而達到分離的目的。梨形分液漏斗第八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月例，8-羥基喹啉-CHCl3對Al 3+ 的萃取3親水疏水溶于CHCl38-羥基喹啉CHCl3萃取劑溶劑水合離子的正電性被中和，親水的水分子被疏水有機大分子取代第十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月分配系數(shù)與分配比分配系數(shù) partition coefficien

5、tHA (w) HA (o)萃取平衡分配定律Water 在水相中Organic 在有機相中下標KD分配系數(shù)熱力學常數(shù)分配比 distribution ratio條件分配系數(shù)HA (w) HA (o)KaA(HA)i締合醋酸在苯和水中的分配D分配比條件常數(shù)第十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月醋酸在苯和水中的分配HAc (w) HAc (o)KaAc(HAc)2Kp第十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月萃取率 extraction rate稱為相比R 可近似地反應溶質(zhì)濃縮的效率當 R = 1 時，其中DE %1001.00.01100500D1101001000E %5091

6、9999.9增大萃取率減小相比增加萃取次數(shù)第十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月多次萃取設用 Vo mL 有機溶劑萃取 Vw mL中含量為 m0 的 A 物質(zhì)，一次萃取后剩余的 A 物質(zhì)的量為 m1 g據(jù)分配比定義整理，得萃取 n 次，同理可得n 次萃取的萃取率例題第十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月例題 例：用 CCl4 萃取 I2 ( R=1)，Vo =100 mL，m0 = 0.20 g，D = 851)、萃取一次 ，m1 = 0.0023 g E % = 98.82)、分兩次萃取，每次用50 mL 有機溶劑 m2 = 0.00016gE % = 99.9結(jié)論第十五

7、張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1） 用同樣量的萃取劑，分多次萃取比一次萃取的效率高結(jié)論：2）萃取原則：少量多次第十六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11.3.2 萃取分離的類型與條件萃取類型螯合物萃取離子締合物萃取簡單分子萃取溶劑配合萃取螯合物萃取 chelate extraction生成螯合物的萃取被三氯甲烷萃取第十七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月萃取平衡用 HL 萃取金屬離子 M，有如下平衡owHL(o)HL(w)KD(HL)KaH+ + L(w),nL(w) + M(w)MLnnMLn(o)KD(MLn)M(w) + n (HL)(o) = MLn (o

8、) + n H+(w)第十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月離子締合物萃取 ion association extraction陽離子和陰離子通過靜電引力相結(jié)合形成電中性疏水化合物而被有機溶劑萃取。M+(w) + A-(w) = M+A-(o)例：HCl 介質(zhì)中乙醚萃取FeCl4-(CH3CH2)2O + H+ = (CH3CH2)2O+H(CH3CH2)2O+H + FeCl4- = (CH3CH2)2OH +FeCl4 - 被 (CH3CH2)2O 萃取例：堿性染料在 酸性介質(zhì)中萃取絡陰離子+BF4-次甲基藍陽離子被苯、甲苯等惰性溶

9、劑萃取通常在酸性介質(zhì)中進行第二十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月例：在酸性介質(zhì)中高分子胺對絡陰離子的萃取R3N(o) + HA = R3N+HA- (o)R3N+HA- (o) + B- = R3N+ HB- (o) + A-簡單分子萃取體系某些共價無機化合物，例如 I2, Cl2等，它們在水溶液中主要以分子形式存在，不帶電荷，可用有機惰性溶劑萃取。溶劑配合體系例：磷酸三丁酯（TBP）對硝酸鹽的萃取Mn+ + n NO3- + m TBP = M(NO3)nm(TBP)被 TBP 萃取第二十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11.3.3 萃取分離的實驗方法間歇萃取法連續(xù)萃取

10、法8.3.4 萃取分離在分析化學中的應用萃取分離萃取富集萃取分光光度法例：Ni 2+ 的丁二酮肟（三氯甲烷）分光光度法測定參見陳國珍等人編著：紫外-可見光分光光度法下冊 原子能出版社Batch extraction using pear-shaped separatory funnelContinuous liquid-liquid extraction高密度溶劑萃取低密度溶劑萃取第二十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月連續(xù)萃取法Higher-density solvent extractionLow-density solution being extractedExtractio

11、n solventVaporBoiling flask containing high-density extracting solvent and extracted soluteDiverter for drops of condensate of high-density solventCondensateReflux condenserHeat返回第二十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Lower-density solvent extractionHeatHigh-density solution being extractedExtracting solventConde

12、nsateReflux condenserVaporFlask containing low-density extracting solvent and extracted solute連續(xù)萃取法返回第二十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11.4.1 離子交換樹脂離子交換分離離子交換分離法是離子交換劑與溶液中的離子發(fā)生交換反應而使離子分離的方法離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)帶有活性基團的網(wǎng)狀高分子聚合物骨架活性基團酚醛樹脂聚苯乙烯樹脂交聯(lián)劑酸性基團堿性基團SO3HCOOHN+R3OH-NR2Ion exchange resins特殊基團Ion exchange第二十五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)

13、作于2022年6月聚苯乙烯磺酸型陽離子交換樹脂聚合磺化交聯(lián)劑交聯(lián)作用活性基團R-SO3H + M+ = R-SO3M + H+第二十六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月離子交換樹脂的分類依據(jù)活性基團分類陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂螯合樹脂特殊交換樹脂強酸型弱酸型交換基為酸性，H+與陽離子交換SO3HCOOHOHpH 2pH 6使用 pH 范圍pH 10交換基為堿性，陰離子發(fā)生交換強堿型弱堿型N+(CH3)3OH-N+H3 OH-N+H2R OH-N+HR2 OH-pH 12pH 4含有特殊螯合基團的樹脂電子交換樹脂，含有氧化還原功能基團手性基團，進行手性拆分R-NH2 + H2O R-

14、N+H3 OH- 第二十七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月交換反應陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂R-SO3H + M+ R-SO3M + H+RN+(CH3)3OH- + X- RN+(CH3)3X- + OH-R-NH2 + H2O R-N+H3 OH- 水合作用RN+H3OH- + X- RN+H3X- + OH-螯合交換樹脂R-L + M (R-L)nM第二十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月離子交換樹脂的性能參數(shù)交聯(lián)度交換容量表征骨架性能的參數(shù)表征活性基團的性能參數(shù)是指交聯(lián)劑在反應物中所占的質(zhì)量分數(shù)交聯(lián)度大，樹脂孔隙 ，交換反應速度 ，選擇性 。小慢高交聯(lián)度小，樹脂孔

15、隙 ，交換反應速度 ，選擇性 。大快低氨基酸的分離，交聯(lián)度8 %， 多肽的分離 2 4 %每克干樹脂所能交換的物質(zhì)的量（mmol)。決定于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中活性基團的數(shù)目。交換容量由實驗測得請設計一個測定強堿型陰離子交換樹脂容量的方法。第二十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月交換容量的測定稱取某R4N+OH- 型陰離子交換樹脂2 .00 g，置于錐型瓶中，加入0.200 mol / L HCl 100 mL 浸泡一晝夜。用移液管吸取25.00 mL, 以甲基紅為指示劑，用0.100 mol /L NaOH溶液滴定，消耗20.00 mL。計算離子交換樹脂的交換容量。第三十張，PPT共四十六頁，

16、創(chuàng)作于2022年6月IVV0流出曲線始漏量交換過程與總交換量 exchange capacity總交換容量 是指柱上樹脂所能 交換的總量。第三十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月8.4.2 離子交換親合力 affinity離子交換樹脂與電解質(zhì)溶液接觸時發(fā)生離子交換反應R-A+ + B+ R-B+ + A+ K選擇性系數(shù)，也叫分離因素可以推導得衡量樹脂對離子的親和力的大小的參數(shù)親和力水合離子的半徑離子的電荷K半徑小K電荷數(shù)低離子交換分離的基礎親和力的 差異極化度極化度小K第三十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月強酸型陽離子交換樹脂分離示例Cl-, K+, Na+, Ag+ 的

17、分離K：親和力 H+ Na+ K+ Ag+H2O交換 exchange游離狀態(tài)第三十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月洗脫 elute H+ Na+ K+ Ag+CtNa+K+Ag+淋洗曲線洗脫劑 eluant洗出液 eluate第三十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11.4.4 離子交換分離法的應用水的凈化H+OH-陽離子交換陰離子交換R-SO3H + M+ R-SO3M + H+RN+H3OH- + X- RN+H3X- + OH-H+ + OH- H2O除去水中的雜質(zhì)離子去離子水 de-ionized water第三十五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月微量

18、組分的富集例：礦石中鉑、鈀的富集與測定Pt(IV)Pd(II)Cl-PtCl62-PdCl42-RN+(CH3)3OH-RN+(CH3)32PtCl62-RN+(CH3)32PdCl42-分光光度法測定高溫灰化王水浸取陰陽離子的 分離Cr3+, CrO42-Al3+, FeCl4-性質(zhì)相似的物質(zhì)的分離氨基酸的分離第三十六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11.5 色譜分離法概述葉綠素的石油醚溶液石油醚1905年俄國植物學家M.G. 茨維特 CaCO3ChromatographyCaCO3 固定相 stationary phase石油醚 流動相 mobile phase第三十七張，PPT

19、共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月展開示意圖第三十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月色譜分離法的分類（按流動相與固定相聚集態(tài)分類）氣相色譜液相色譜超臨界流體色譜毛細管電泳氣-固色譜氣-液色譜液-固色譜液-液色譜流動相：氣體、液體、 超臨界流體固定相：液體、固體第三十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月色譜分離法的分類（原理）吸附色譜排阻色譜（凝膠色譜）分配色譜離子交換色譜吸附能力的差異分子尺寸的大小不同兩相中分配系數(shù)的不同親和力的差異Adsorption chromatographyExclusion chromatographyGel-permeation chromatographyPartition chromatographyIon-exchange chromatography親和色譜特異性親和力Affinity chromatography第四十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月柱色譜以吸附柱色譜為例進行討論固定相，如Al2O3，裝柱柱頂傾入樣品(A, B)頂部加入洗脫劑（流動相）物質(zhì)A物質(zhì)BA、B兩組分隨流動相的流動而向