分离方法 第九章 分离与富集方法ppt课件

1、第第1313章章 分析化学中常用的分析化学中常用的 分离和富集方法分离和富集方法 组分含量组分含量 回收回收率率 1% 1% 99.9%99.9% 1% 1% 0.01% 0.01% 99%99% 0.01% 0.01% 95%95%原来含量分离后测定所得含量回收率 13-1 13-1 沉淀分离法沉淀分离法一一. .无机沉淀剂沉淀分离法无机沉淀剂沉淀分离法( (一一) ) 常用的无机沉淀剂沉淀分离法常用的无机沉淀剂沉淀分离法 1. 1. 沉淀为氢氧化物沉淀为氢氧化物 (1) (1) 改善共沉淀现象：采用小体积沉改善共沉淀现象：采用小体积沉淀法淀法 (2) (2) 提高选择性提高选择性 a. a

2、.控制酸度控制酸度 b. b.加入掩蔽剂加入掩蔽剂(3)(3)控制控制pHpH值的方法值的方法 a.NaOH a.NaOH法法 强碱强碱 NaOH pH NaOH pH12 12 使两性金属离子与非两性金属离子分离使两性金属离子与非两性金属离子分离 b. b.氨水法氨水法 NH3-NH4Cl pH 8 NH3-NH4Cl pH 8 9 9 使能形成氨络合离子的金属离子与形成氢氧化物沉使能形成氨络合离子的金属离子与形成氢氧化物沉淀的金属离子分离淀的金属离子分离 加入加入NH4ClNH4Cl的作用：的作用： 控制溶液控制溶液pHpH，防止形成，防止形成 Mg(OH)2 Mg(OH)2沉淀沉淀, ,

3、防止防止Al(OH)3Al(OH)3沉淀的溶解；沉淀的溶解； 利用利用NH+NH+为抗衡离子，减少沉淀对其它金属离子为抗衡离子，减少沉淀对其它金属离子的吸附；的吸附； 作为电解质，促进胶状沉淀的凝聚；作为电解质，促进胶状沉淀的凝聚； c. c.有机碱法有机碱法 如：六次甲基四胺及其盐酸盐如：六次甲基四胺及其盐酸盐 pH 5pH 5 6 6 吡啶及其盐酸盐吡啶及其盐酸盐 d.ZnO d.ZnO悬浊液悬浊液 pHpH6 6 ZnO + H2O Zn(OH)2 Zn2+ + ZnO + H2O Zn(OH)2 Zn2+ + 2OH-2OH-LmolZnKOHsp/101.11.0102.181722

4、.2.沉淀为硫化物沉淀为硫化物以以HClHCl调节酸度；调节酸度； H2S H2S的代用品硫代乙酰胺的代用品硫代乙酰胺 TAA TAA3.3.其它无机物沉淀其它无机物沉淀（1 1硫酸盐沉淀硫酸盐沉淀（2 2氟化物沉淀氟化物沉淀（3 3磷酸盐沉淀磷酸盐沉淀223215721222102 . 9101 . 7103 . 11 . 0HHKKHSHSaa二二. .有机沉淀剂沉淀分离法有机沉淀剂沉淀分离法 有机沉淀剂优点：有机沉淀剂优点： 选择性好；选择性好； 灵敏度高；灵敏度高； 吸附无机杂质少；吸附无机杂质少； 沉淀类型：螯合物及离子缔合物、三沉淀类型：螯合物及离子缔合物、三元配合物元配合物三三.

5、 .共沉淀分离和富集共沉淀分离和富集 要求：要求： 欲富集的痕量组分回收率高；欲富集的痕量组分回收率高； 共沉淀剂不干扰待富集组分的测定；共沉淀剂不干扰待富集组分的测定； 无机共沉淀剂无机共沉淀剂 机理：表面吸附或生成混晶机理：表面吸附或生成混晶2. 2. 有机共沉淀剂有机共沉淀剂 优点：优点： 表面吸附作用小，选择性高，表面吸附作用小，选择性高，分离效果好；分离效果好； 经灼烧后易于除去；经灼烧后易于除去； 体积大，有利于痕量组分的除体积大，有利于痕量组分的除去；去；作用机理：作用机理： 利用胶体的凝聚作用进行共沉淀；利用胶体的凝聚作用进行共沉淀； 如：分离痕量钨，在酸性条件下加入辛如：分离

6、痕量钨，在酸性条件下加入辛可宁，促进钨可宁，促进钨 酸胶体凝聚。酸胶体凝聚。 利用形成离子缔合物进行共沉淀；利用形成离子缔合物进行共沉淀； 如：分离痕量如：分离痕量Zn2+ ,Zn2+ ,在酸性溶液中加入在酸性溶液中加入大量的大量的SCN-SCN-及及 甲基紫甲基紫R+ R+ ， Zn2+ + 4SCN- Zn(SCN)42- ; Zn2+ + 4SCN- Zn(SCN)42- ; 2R+ + Zn(SCN)42- R2Zn(SCN)4 2R+ + Zn(SCN)42- R2Zn(SCN)4 少量少量 R+ + SCN- RSCN R+ + SCN- RSCN （载（载体）体） 大量大量 利用

7、利用“惰性共沉淀剂进行共沉淀；惰性共沉淀剂进行共沉淀； 如：分离痕量如：分离痕量Ni2+,Ni2+,在氨性溶液中加入在氨性溶液中加入丁二酮肟及丁二丁二酮肟及丁二 酮肟二烷酯乙醇溶液，后者沉降时酮肟二烷酯乙醇溶液，后者沉降时把前者载带下来。把前者载带下来。四四. .挥发与蒸馏挥发与蒸馏13-2 13-2 液液液萃取分离法液萃取分离法 基于不同物质在不同溶剂中分配系数不同的客观规基于不同物质在不同溶剂中分配系数不同的客观规律而建立起来的方法律而建立起来的方法萃取分离法特点：萃取分离法特点：（1 1既可用于常量元素的分离，又适用于微量元素既可用于常量元素的分离，又适用于微量元素的分离的分离 与富集；

8、方法简单、快速、适用范围广；与富集；方法简单、快速、适用范围广；（2 2可直接进行萃取比色法测定；可直接进行萃取比色法测定；（3 3缺陷：手工操作，工作量大，有机萃取剂常常缺陷：手工操作，工作量大，有机萃取剂常常易挥发、易挥发、 易燃且有毒。易燃且有毒。一一. .萃取分离法的基本原理萃取分离法的基本原理 1. 1.萃取过程的本质：萃取过程的本质： 将物质由亲水性转化为疏水性的过程将物质由亲水性转化为疏水性的过程亲水性：易溶于水，难溶于有机溶剂。无机盐、亲水性：易溶于水，难溶于有机溶剂。无机盐、易与易与 水形成氢键的化合物。水形成氢键的化合物。疏水性：易溶于有机溶剂，难溶于水。多为共疏水性：易溶

9、于有机溶剂，难溶于水。多为共价键，价键， 极性小，电负性小，不易形成氢键的有机极性小，电负性小，不易形成氢键的有机物。物。例：丁二酮肟萃取例：丁二酮肟萃取Ni2+Ni2+的过程：的过程：2.2.分配定律：分配定律：在一定温度下，物质在一定温度下，物质A A在水相和有机相分配达在水相和有机相分配达到平衡后，其在两相中的活度比为常数。到平衡后，其在两相中的活度比为常数。 A A水水 A A 有有 KD: KD:分配系数，与溶质及溶剂的特性以及温分配系数，与溶质及溶剂的特性以及温度等因素有关。度等因素有关。 分配定律使用注意事项：分配定律使用注意事项：（1 1溶质浓度低。溶质浓度低。 KD KD P

10、A PA 否则否则（2 2溶质在两相中的存在形式应相同。溶质在两相中的存在形式应相同。水有AAAaaPAAADPaaAAK水有水有DAKP水有3.分配比 D 例： 只有当I2浓度很小（ 0.2g/L)时， KD D wnwwonooAwAoAAAAAACCD2121WWOWIOIIIIICCD322222又如：用苯萃取苯甲酸又如：用苯萃取苯甲酸 Ka 水相：水相： HBZ(w) H+ + BZ- (w) Kc 苯相：苯相： 2HBZ(o) (HBZ )2(o) /1)21 ()(22HKHBKKKBHBHBHBDawZDCDwZwZoZoZ 当 D=1 E=50% 若要求 E90% 那么 D9

11、 E99.9% D1000 %100%在两相中的总量在有机相中的总量物质AAE%100%100owwwooooVVDDVCVCVC%1001DDE4.萃取率一次萃取： 当 Vo=Vw多次萃取 据：WOAWAOVmVmmCCD/)(110)(01wowVDVVmm2012)()(wowwowVDVVmVDVVmmnwownVDVVmm)(0%100)(1%10000nwownVDVVmmmE例： 含有镓的HCl水溶液10mL，其中含镓10g，若用10mL乙醚分别按下述情况萃取:（1全量一次萃取。（2每次用5mL分2次萃取。求E%. 知 D=185.分离因子分离因子二.萃取体系的分类和萃取条件的选

12、择一螯合物萃取体系 1 萃取机理： 2 螯合萃取体系条件的选择 设：)()()()(wononwnHMRnHRMnwwnnwwnnonwnwnwwnonwnnonwonHRMRMRHRHRHRMRMRMHRHMRK)()()()()()()()()()()()()()(萃nnMRnHRanHRDMRDKKK)()()(萃KHHRMMRCCDnwnownonwMoM)()()()()()(当存在副反应时：萃萃KHRMHMRHRMHMRKnHRMMRnownHRMnwonMRnownwonnn)()()()()()()()(萃萃KHHRKHHRMMRDnwnHRMnoMRnwnowonn)()()

13、()()()(螯合物萃取体系的条件：（1螯合剂的选择：使螯合物的大；螯合剂疏水性 基团多，增大KD.（2溶液酸度：pH高有利于萃取。但应注意2点： 控制酸度防止干扰离子的干扰； 控制酸度防止金属离子水解；（3萃取溶剂的选择：与螯合物结构相似；与水的比 重差别大；毒性小，低挥发性。（二离子缔合物萃取体系1、离子缔合物类型： 金属阳离子的离子缔合物； 金属络阴离子或无机酸根的离子缔合物；2、离子缔合物体系萃取条件的选择: 酸度： 应有利于形成离子缔合物； 盐析作用：加入与被萃取物具有相同阴离子的盐 类或酸。 目的：同离子效应； 降低被萃取物的水化程度； 降低水的介电常数，有利于离子缔合物的形成；（

14、四无机共价化合物萃取体系 （三溶剂化合物萃取体系既是溶剂又是萃取剂. 如：乙酰丙酮萃取Cu2+一些简单共价化合物 例：I2,Cl2,Br2,OsO4,AsI3(五)三元配合物萃取体系三、有机物的萃取分离13-4 13-4 离子交换分离法离子交换分离法一、概述2、离子交换剂的类型 无机离子交换剂 有机离子交换剂离子交换树脂）1、方法特点二、离子交换树脂1、树脂的结构及性质 构造：带有许多可交换活性基团的网状结构； 性质：稳定，不受强酸、强碱、氧化剂或还原剂的影响；2、树脂的种类 阳离子交换树脂 强酸型 -SO3H 酸性、中性、碱性均可用； 弱酸型 -COOH,-OH 对H+的亲和力大，酸性溶液中

15、 不宜使用； 交换R-SO3H + Na+ R-SO3Na + H+洗脱 阴离子交换树脂 强碱型 -N(CH3)3+, 水合后 -N(CH3)3+ OH- 弱碱型 -NH2 , -NH3+ OH-; -NH(CH3), -NH2(CH3)+ OH- -N(CH3)2, -NH(CH3)2+ OH-强碱型：酸性、中性、碱性均可使用；弱碱型：对OH-亲和力大，不宜在碱性溶液中使用; 螯合树脂:能选择性的与一些金属离子形成螯合物 其它树脂： 如：大孔树脂；氧化还原树脂；萃淋树脂；纤维交换树脂3、树脂的交联度树脂总量交联剂量交联度4、树脂的交换容量： 单位质量的干树脂或单位体积的湿树脂所能交换离子相

16、当于一价离子的物质的量。 单位： mmol/g （干树脂） mmol/mL湿树脂）全交换容量；工作交换容量有效交换容量）；三、离子交换树脂的亲和力树脂对离子的的亲和力反映了离子在树脂上的交换能力Li+ Na+ Al3+ Ca2+ Na+亲和力的影响因素：离子电荷；水合离子半径四、离子交换树脂的分离操作过程1、树脂的选择和处理2、装柱 3、交换4、洗脱5、再生五、运用 1、水的净化 2、干扰离子的分离 （1阴、阳离子的分离 （2同性电荷离子的分离即离子交换层析法） 3、痕量组分的富集9-3 液相色谱分离法液相色谱分离法一、色谱法的分类1、据流动相的状态不同分类 气相色谱分析： 流动相为气体 液相色谱分析： 流动相为液体 2、按分离时操作方式不同分类 柱层析；纸层析；薄层层析二、纸上色谱分离法 （纸层析法；纸上萃取色谱法）1、机理比移值baRf原点至溶剂前沿的距离原点至斑点中心的距离固定相：纸上吸湿的水分滤纸为载体）流动相展开剂）：与水不相溶的有机溶剂2