分析化学中的分离与富集方法

1、分析化学中的分离与富集方法第1页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 一种分离方法的分离效果，是否符合定量分析的要求，可通过回收率和分离率的大小来判断，例如，当分离物质A时，回收率 RA=分离前A的质量/分离前A的质量100% 式中RA表示被分离组分回收的完全程度。在分离过程中，RA越大（最大接近于1）分离效果越好。常量组分的分析，要求RA0.99；微量组分的分析，要求RA0.95；如果被分离组分含量极低（例如0.001-0.0001%），则RA0.95就可以满足要求。 这样低的含量直接用一般方法是难以测定,因此可以在分离的同时把被测组分富集起来，然后进行测定。所以分离的过

2、程也同时起到富集的作用，提高测定方法的灵敏度。第2页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一13-1 沉淀分离法 一、常量组分的沉淀分离 沉淀分离法是利用沉淀反应使被测离子与干扰离子分离的一种方法。它是在试液中加入适当的沉淀剂，并控制反应条件，使待测组分沉淀出来，或者将干扰组分沉淀除取，从而达到分离的目的。在定量分析中，沉淀分离法只适合于常量组分而不适合于微量组分的分离。 如果在分离时，是为了将物质与物质分离开来。则希望两者分离得越完全越好，其分离效果可用分离因数SB/A表示。 SB/A=RB/RA 式中： SB/A表示分离的完全程度。在分离过程中，SB/A越小，分离效果越好。

3、对常量组分的分析，一般要求SB/A10-3；对痕量组分的分析，一般要求SB/A=10-6左右。第3页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 在重量分析中由于共沉淀现象的产生，造成沉淀不纯，影响分析结果的准确度。因此共沉淀现象对于重量分析是一种不利因素。但在分离方法中，反而能利用共沉淀的产生将微量组分富集起来，变不利因素为有利因素。例如测定水中的痕量铅时，由于Pb2+浓度太低、无法直接测定，加入沉淀剂也沉淀不出来。如果加入适量的Ca2+之后，再加入沉淀剂Na2CO3，生成CaCO3沉淀，则痕量的Pb2+也同时共沉淀下来。这里所产生的CaCO3称为载体或共沉淀剂。 二、微量组分的

4、共沉淀分离和富集第4页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 无机共沉淀剂的作用主要是利用无机共沉淀剂对痕量元素的吸附或与痕量元素形成混晶两种。为了增大吸附作用，应选择总表面积大的胶状沉淀作为裁体。例如以Fe(OH)3作裁体可以共沉淀微量的A13+、Sn4+、Bi3+、Ga3+、In3+、T13+、Be2+和U(VI)、W(VI)、V(V)等离子；以Al(OH)3作裁体可以共沉淀微量的Fe3+、TiO2+和U(VI)等离子；还常以MnO(OH)2为载体富集Sb3+，以CuS为载体富集Hg2+等。根据形成混晶作用选择载体时，要求痕量元素与载体的离子半径尽可能接近，形成的晶格应相

5、同。例如以BaSO4作载体共沉淀Ra2+，以SrSO4作载体共沉淀Pb2+和以MgNH4PO4作载体共沉淀AsO43-等，都是以此为依据的。三、无机沉淀剂沉淀分离法第5页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 1、氢氧化物沉淀分离法 见书368-369页2、NaOH溶液 见书369-370页3、氨和氯化铵缓冲溶液 见书370页4、硫化物沉淀分离法 见书370-371页第6页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 有机共沉淀剂具有较高的选择性，得到的沉淀较纯净。沉淀通过灼烧即可除去有机共沉淀剂而留下待测定的元素。由于有机共沉淀剂具有这些优越性，因而它的实际应用

6、和发展，受到了人们的注意和重视。利用有机共沉淀剂进行分离和富集的作用，大致可分为三种类型。 1、利用胶体的凝聚作用 例如H2WO4在酸性溶液中常呈带负电荷的胶体，不易凝聚，当加入有机共沉淀剂辛可宁，它在溶液中形成带正电荷的大分子，能与带负电荷的钨酸胶体共同凝聚而析出，可以富集微量的钨。常用的这类有机共沉淀剂还有丹宁、动物胶，可以共沉淀钨、银、钼、硅等含氧酸。 四、有机沉淀剂沉淀分离法第7页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 有机共沉淀剂可以和一种物质形成沉淀作为裁体，能同另一种组成相似的由痕量元素和有机沉淀剂形成的化合物生成共溶体而一起沉淀下来。例如在含有痕量Zn2+的弱

7、酸性溶液中，加入NH4SCN和甲基紫，甲基紫在溶液中电离为带正电荷的阳离子R+，其共沉淀反应为： R+ + SCN- RSCN(形成裁体) Zn2+ + SCN- Zn(SCN)42- 2R+ + Zn(SCN)42+ R2Zn(SCN)4（形成缔合物） 生成的R2Zn(SCN)4便与RSCN共同沉淀下来。沉淀经过洗涤、灰化之后，即可将痕量的Zn2+富集在沉淀之中，用酸溶解之后即可进行锌的测定。2、利用形成离子缔合物第8页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 加入一种裁体直接与被共沉淀物质形成固溶体而沉淀下来。例如痕量的Ni2+与丁二酮肟镍螯合物分散在溶液中，不生成沉淀，加

8、入丁二酮肟二烷酯的酒精溶液时，则析出丁二酮肟二烷酯，丁二酮肟镍便被共沉淀下来。这里裁体与丁二酮肟及螯合物不发生反应，实质上是“固体苯取”作用，则丁二酮肟二烷酯称为“惰性共沉淀剂”。 3、利用惰性共沉淀剂第9页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 萃取分离法包括液相-液相、固相-液相和气相-液相等几种方法，但应用最广泛的为液-液萃取分离法(亦称溶剂萃取分离法)。该法常用一种与水不相溶的有机溶剂与试液一起混合振荡，然后搁置分层，这时便有一种或几种组分转入有机相中，而另一些组分则仍留在试液中，从而达到分离的目的。 溶剂萃取分离法既可用于常量元素的分离又适用于痕量元素的分离与富集，

9、而且方法简单、快速。如果萃取的组分是有色化合物，便可直接进行比色测定，称为萃取比色法。这种方法具有较高的灵敏度和选择性。13-2 溶剂萃取分离法第10页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 1、萃取过程的本质 根据相似相溶规则，将物质由亲水性转化为疏水性。 极性化合物易溶于极性的溶剂中，而非极性化合物易溶于非极性的溶剂中，这一规律称为“相似相溶原则”。例如I2是一种非极性化合物、CCl4是非极性溶剂，水是极性溶剂，所以I2易溶于CCl4而难溶于水。当用等体积的CCl4从I2的水溶液中提取I2时，萃取百分率可达98.8。又如用水可以从丙醇和溴丙烷的混合液，萃取极性的丙醇。常用

10、的非极性溶剂有：酮类、醚类、苯、CCl4和CHCl3等。一、分配系数、分配比和萃取效率，分离因数第11页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 无机化合物在水溶液中受水分子极性的作用，电离成为带电荷的亲水性离子，并进一步结合成为水合离子，而易溶于水中。如果要从水溶液中萃取水合离子，显然是比较困难的。为了从水溶液中萃取某种金属离子，就必须设法脱去水合离子周围的水分子，并中和所带的电荷，使之变成极性很弱的可溶于有机溶剂的化合物，就是说将亲水性的离子变成疏水性的化合物。为此，常加入某种试剂使之与被萃取的金属离子作用，生成一种不带电荷的易溶于有机溶剂的分子，然后用有机溶剂萃取。例如N

11、i2+在水溶液中是亲水性的，以水合离子Ni(H2O)62+的状态存在。如果在氨性溶液中，加人丁二酮肟试剂，生成疏水性的丁二酮肟镍螯合物分子，它不带电荷并由硫水基团取许代了水合离子中的水分子，成为亲有机溶剂的硫水性化合物，即可用CHCl3萃取。 第12页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 设物质A在萃取过程中分配在不互溶的水相和有机相中： A有=A水 在一定温度下，当分配达到平衡时，物质A在两种溶剂中的活度（或活度）比保持恒定，即分配定律可用下式表示： KD=A有/A水式中KD称为分配系数。分配系数大的物质，绝大部分进入有机相，分配系数小的物质，仍留在水相中，因而将物质彼此

12、分离。此式称为分配定律，它是溶剂萃取的基本原理。 2、分配系数第13页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 分配系数KD仅适用于溶质在萃取过程中没有发生任何化学反应的情况。例如I2在CCl4和水中均以I2的形式存在。而在许多情况下，溶质在水和有机相中以多种形态存在。例如用CCl4萃取OsO4时，在水相中存在Os04、OsO52-和HOs05-等三种形式，在有机相中存在OsO4和(OsO4)4两种形式，此种情况如果用分配系数KD=OsO4有OsO4水便不能表示萃取的多少。用溶质在两相中的总浓度之比来表示分配情况。 D=cA(有)/ cA(水) D称为分配比。D的大小与溶质的本

13、性、萃取体系和萃取条件有关。 3、分配比第14页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 对于某种物质的萃取效率大小，常用萃取效率(E)来表示。即： E=A在有机相中的总量/A在两相中的总量100% 设某物质在有机相中的总浓度为C有，在水相中的总浓度为C水，两相的体积分别为V有和V水，则萃取效率等于： E = C有V有/（C有V有+ C水V水）100% = D/（D+ V水/V有）100% 可以看出，分配比越大则萃取百分率越大，萃取效率越高，并可以通过分配比计算萃取百分率。 4、萃取效率第15页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 在萃取工作中，不仅要了解对

14、某种物质的萃取程度如何，更重要的是必须掌握当溶液中同时含有两种以上组分时，通过萃取之后它们之间的分离情况如何。例如A、B两种物质的分离程度可用两者的分配比DA、DB的比值来表示。 A/B =DA/DB式中称为分离因数。DA与DB之间相差越大，则两种物质之间的分离效果越好，如果DA和DR很接近，则接近于1，两种物质便难以分离。因此为了扩大分配比之间的差值，必须了解各种物质在两相中的溶解机理，以便采取措施，改变条件，使欲分离的物质溶于一相，而使其他物质溶于另一相，以达到分离的目的。 5、分离因数第16页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 (一)金属螯合物 金属离子与螯合剂(亦

15、称萃取络合剂)的阴离子结合而形成中性螯合物分子。这类金属螯合物难溶于水，而易溶于有机溶剂，因而能被有机溶剂所萃取：如丁二酮肟镍即属于这种类型。Fe3+与铜铁试剂所形成的螯合物也属于此种类型。 常用的螯合剂还有8-羟基喹啉、双硫踪(二苯硫踪、二苯基硫卡巴腙)、乙酰丙酮和噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)等。 二、萃取体系的分类和萃取条件的选择第17页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 以双硫腙萃取水溶液中的金属离子M2+，为例来说明。双硫踪与M2+的反应为 M2+ + 2H2Dz = M(HDz)2 + 2H+ 双硫腙为二元弱酸，可以用H2Dz表示。它难溶于水，而溶于CCl4(0.

16、0021mol/L)和CHCl3(约0.08 mol/L)。若K为反应平衡常数。其大小与螯合剂的电离度、螯合剂的分配比、螯合物的稳定常数和螯合物的分配比有关。当萃取溶剂和螯合剂一定时，则萃取效率的高低，可以通过M2+的分配比来判断。 1、金属螯合物的萃取平衡 第18页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 (1) 螯合剂的选择 所选挥的螯合剂与被萃取的金属离子生成的螯合物越稳定，则萃取效率越高。此外螯合剂必须具有一定的亲水基团，易溶于水，才能与金属离子生成螯合物；但亲水基团过多了，生成的螯合物反而不易被萃取到有机相中。因此要求螯合剂的亲水基团要少，疏水基团要多。亲水基团有-O

17、H、-NH2、-COOH、-SO3H，疏水基团有脂肪基（-CH3、-C2H5等）、芳香基(苯和萘基)等。 EDTA虽然能与许多种金属离子生成螯合物，但这些螯合物多带有电荷，不易被有机溶剂所萃取，故不能用作萃取螯合剂。 2、萃取条件的选择第19页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 溶液的酸度越小，则被萃取的物质分配比越大，越有利于萃取。但酸度过低则可能引起金属离子的水解或其他干扰反应发生。因此应根据不同的金属离子控制适宜的酸度。 例如，用双硫腙作螯合剂，用CCl4从不同酸度的溶液中萃取Zn2+时，萃取Zn2+pH值必须大于6.5，才能完全萃取，但是当pH值大于10以上，萃取

18、效率反而降低，这是因为生成难络合的ZnO22+所致，所以萃取Zn2+最适宜的pH范围为6.5-10之间。 (2)溶液酸度的控制 第20页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 被萃取的螯合物在萃取溶剂中的溶解度越大，则萃取效率越高。萃取溶剂与水的比重差别要大，粘度要小，这样便于分层，有利于操作的进行。挥发性、毒性要小，而且不易燃烧。(3)萃取溶剂的选择 第21页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 (4)干扰离子的消除 可以通过控制酸度进行选择性萃取，将待测组分与干扰组分离。如果通过控制酸度尚不能消除干扰时，还可以加入掩蔽剂，使干扰离子生成亲水性化合物而不

19、被萃取。例如测量铅合金中的银时，用双硫腙-CCl4萃取，为了避免大量Pb2+和其他元素离子的干扰，可以采取控制pH与加入EDTA等掩蔽剂的办法，把Pb2+及共他少量干扰元素掩蔽起来。常用的掩蔽剂有氰化物、EDTA、酒石酸盐、柠檬酸盐和草酸盐等。 第22页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 由金属络离子与异电性离子借静电引力的作用结合成不带电的化合物，称为离子缔合物，此缔合物具有疏水性而能被有机溶剂萃取。通常离子的体积越大，电荷越低，越容易形成疏水性的离子缔合物。 1、缔合物的分类 根据采用的萃取剂不同，形成不同的缔合物，常遇到的有以下几类。 (1)金属阳离子的离子缔合物

20、金属阳离子与大体积的络合剂作用，形成没有或很少配位水分子的络阳离子，然后与适当的阴离子缔合，形成疏水性的离子缔合物。 (二)离子缔合物萃取体系第23页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 (3) 形成洋盐的缔合物 含氧的有机萃取剂如醚类、醇类、酮类和烷类等它们的氧原于具有孤对电子，因而能够与H+或其他阳离于结合而形成洋离子。它可以与金属络离子结合形成易溶于有机溶剂的洋盐而被萃取。例如在盐酸介质中，用乙醚萃取Fe3+，这里乙醚既是萃取剂又是有机溶剂。实践证明，含氧有机溶剂形成洋盐的能力按下列次序增强。 (2) 金属络阴离子的离子缔合物 金属离子与溶液中简单配位阴离子形成络阴离

21、子，然后与大体积的有机阳离子形成疏水性的离子缔合物。第24页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 （三）无机共价化合物萃取体系 某些无机共价化合物如I2、C12、Br2、GeCl4和OsO4等，可以直接用CCl4、苯等惰性溶剂萃取。 R2OROHRCOOHRCOORRCOR (4) 其它离子缔合物 如含砷的有机萃取剂萃取铼，是基于铼酸根与氯化四苯砷反应，生成可被苯或甲苯萃取的离子缔合物。 近年来含磷的有机萃取剂发展很快，如磷酸三丁酯萃取铀的化合物等。它具有不易挥发、选择性高、化学性质稳定等优点。第25页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 在分析中应用较

22、广泛的萃取方法为间歇法(亦称单效萃取法)。这种方法是取一定体积的被萃取溶液，加入适当的萃取剂，调节至应控制的酸度。然后移入分液漏斗中，加入一定体积的溶剂，充分振荡至达到平衡为止。静置待两相分层后，轻轻转动分液漏斗的活塞、使水溶液层或有机溶剂层流人另一容器中，使两相彼此分离。如果被萃取物质的分配比足够大时，则一次萃取即可达到定量分离的要求。如果被萃取物质的分配比不够大，经第一次分离之后，再加入新鲜溶剂，重复操作，进行二次或三次萃取。但萃取次数太多、不仅操作费时，而且容易带人杂质或损失萃取的组分。 三、萃取操作方法第26页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 在萃取过程中，如果

23、在被萃取离子进入有机相的同时还有少量干扰离子亦转入有机相时，可以采用洗涤的方法以除去杂质离子。洗涤液的组成与试液基本相同，但不含试样。洗涤的方法与萃取操作相同。通常洗涤1-2次即可达到除去杂质的目的。 分离以后，如果需要特被萃取的物质再转到水相中进行测定，可改变条件进行反萃取。例如Fe3+在盐酸介质中形成FeCl4-与甲基异丁酮结合成洋盐而被萃取到有机机再用水反萃取到水溶液中(由于酸度降低)即可进行测定。 静置分层时，有时在两相交界处会出现一层乳浊液，其原因很多。第27页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换作用而使离子分离的方法，称为离

24、子交换分离法。20世纪初期，工业上就开始用天然的无机离子交换剂泡沸石来软化硬水。泡沸石的化学成分为硅铝酸盐(如Na2A12Si4O12nH2O)，当与水接触时，其中的Na+便与水中的Ca2+、Mg2+发生交换作用： Na2Z + Ca2+ CaZ + 2Na+从而使水软化。但这类无机离子交换剂的交换能力低，化学稳定性和机械强度差，应用受到很大限制。 近年来合成了有机离子交换剂离子交换树脂，基本上克服了无机离子交换剂的缺点因此离子交换分离法在生产和科研各方面得到了广泛的应用。13-3 离子交换分离法第28页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 离子交换树脂是具有网状结构的复杂

25、的有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分一段很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。一、离子交换树脂的结构和性质 （一）结构第29页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 1、阳离子交换树脂 阳离子交换树脂具有酸性基团，如应用最广泛的强酸性磺酸型聚苯乙烯树脂，它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合，经浓硫酸磺化而制得的聚合物。 这种树脂的化学性质很稳定，具有耐强酸、强碱、氧化剂和还原剂的性质，因此应用非常广泛。 第30页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 强

26、酸性阳离子交换树脂应用较广泛，弱酸性阳离子交换树脂的H+不易电离，所以在酸性溶液中不能应用，但它的选择性较高而且易于洗脱。 各种阳离子交换树脂含有不同的活性基因、常见的有磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)和酚基(-OH)等。根据活性基团离解出H+能力的大小不同，阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性两种。例如含-SO3的为强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3H表示(R表示树脂的骨架)，合-COOH和-OH的弱酸性阳离子交换树脂，分别用R-COOH和R-OH表示。第31页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 阴离子交换树脂与阳离子交换树脂具有同样的有机骨架，只是所联的活性基团

27、为碱性基团。如含季胺(-N(CH3)3)的树脂的H+不易电离，称为强磁性阴离子交换树脂，含伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHCH3)和叔胺基(-N(CH3)2)的树脂为弱碱性阴离子交换树脂。这些树脂水化后分别形成R-NH3OH、R-NH2CH3OH、R-NH(CH3)2OH 和R-N(CH3)3OH等氢氧型阴离子交换树脂，所联的OH-可被阴离子交换和洗脱。 阴离子交换树脂的化学稳定性及耐热性能都不如阳离子交换树脂稳定。 2、阴离子交换树脂第32页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 1、交联度 离子交换树脂的骨架是由各种有机原料聚合而成的网状结构，例如强酸性阳离子交换树脂的

28、合成过程，是先由苯乙烯聚合而成为长的链状分子，再由二乙烯苯把各链状分子联成立体型的网状体。这里二乙烯苯称为交联剂，树脂中所合交联剂的百分率称为重量交联度。如二乙烯苯在原料总量中占10%。则称该树脂的交联度为10。 (二)性质第33页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 树脂的交联度越大，则网眼越小，交换时体积大的离子进入树脂便受到限制。但提高了交换的选择性：另外，交联度大时，形成的树脂结构紧密，机械强度高。但是如果交联度过大则对水的膨胀性能差(一般要求1克干树脂在水中能膨胀至1.5-2cm3为宜)，交换反应的速度慢，因此要求树脂的交联度一般为4-14。2、交换容量第34页，

29、共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 离子交换树脂交换能力的大小，可用交换容量表示。理论上的交换容量是指每克干树脂所含活性基团的物质的量，而实际交换容量是指在实验条件下，每克干树脂能交换离子的物质的量。显然交换容量的大小取决于网状结构内所含活性基团的数目，交换容量可通过实验测得。例如强酸性阳离子交换树脂交换容量的测定手续如下。第35页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 称取于树脂1克，置于250ml锥形瓶中、准确加入0.1mol/LNaOH标准溶液100m1,振荡后放置过夜，用移浓管吸取上层清液25ml，加酚酞指示剂1摘，用0.1mol/L标准HCl溶被

30、滴定至红色消失，设用去标准HCl溶液14m1，树脂的交换容量可以计算为5.6 mmol/g。 二、离子交换亲和力 离子交换反应和其他化学反应一样，完全服从质量作用定律。第36页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 (一)强酸性阳离子交换树脂 1、不同价态的离子，电荷越高亲合力越大。 Th4+A1+Ca2+Na+ 2、相同价态离子的亲合力顺序。 Ag+Cs+Rb+K+NH4+Na+H+Li+ Ba2+Pb2+Sr2+Ca2+Ni2+ Cd2+Cu2+Co2+Zn2+Mg2+UO22+ La3+Ce3+Pr3+Eu3+Y3+Se3+A13+ 树脂对离子亲合力的大小，与离子的水合

31、离子半径大小和带电荷的多少有关。经实验证明，在低浓度、常温下，离子交换树脂对不同离子的亲合力顺序有下列规律。第37页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 (三)强碱性阴离子交换树脂 Cr2O72-SO42-I-NO3-CrO42-Br-CN-C1-OH-F-Ac- (四)弱碱性阴离子交换树脂 OH-SO42-CrO42-NO3-AsO43-PO43-Ac-I-Br-C1-F- (二)弱酸性阳离子交换树脂 与强酸性阳离子交换树脂相同，只是对于H+亲合力大于其他阳离子。第38页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 以强酸性阳离子交换树脂分离K+和Na+为例。

32、当混合溶液从柱上方加入时，水相中的K+和Na+就与树脂活性集团中的H+发生交换，从而进入树脂相。交换过程可表示为： R- H+ K+ = R- K+ + H+ R- H+ Na+ = R- Na+ + H+ 如再向交换柱上方加入稀盐酸溶液，此时树脂相中的K+和Na+又将与溶液中的H+发生交换，重新进入溶液。这一过程称为洗脱。洗脱过程可表示为： R- K+ H+=R- H+ + K+ R- Na+ + H+ =R- H+ + Na+ 三、离子交换色谱法第39页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 在分析工作中，为了分离或富集某种离子。一般采用动态交换。这种交换方法在交换柱中进

33、行，其操作过程如下。 (一)树脂的选择和处理 在化学分析中应用最多的为强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂。生产上出厂的交换树脂颗粒大小往往不够均匀，故使用时应当先过筛以除去太大和太小的颗拉，也可以用水泡胀后用筛在水中选取大小一定的颗粒备用。 一般商品树脂韧含有一定量的杂质，所以在使用前必须进行净化处理。对强碱性和强酸性阴阳离子交换树脂，通常用4mol/LHCl溶液浸泡1-2天，以溶解各种杂质，然后用蒸馏水洗涤至中性。这样就得到在活性基团上含有可被交换的H+或Cl-的氢型阳离子交换树脂或氯型阴离子交换树脂。如果需要钠型阳离子交换树脂，则用NaCl处理氢型阳离子交换树脂。 四、离子交换分离

34、的操作方法第40页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 进行离子交换通常在离子交换柱中进行。离子交换柱一般用玻璃制成，装置交换柱时，先在交换柱的下端铺上一层玻璃丝，灌入少量水，然后倾入带水的树脂，树脂就下沉而形成交换层。装柱时应防止树脂层中存留气泡，以免交换时试液与树脂无法充分接触。树脂高度一般约为柱高的90%。为防止加试液时树脂被冲起，在柱的上端亦应铺一层玻璃纤维。交换枝装好后，再用蒸馏水洗涤，关上活塞，以备使用。应当注意不能使树脂露出水面，因为树脂露于空气中，当加入溶液时，树脂间隙中会产生气抱，而使交换不完全。 交换柱也可以用滴定管代替。 (二)装柱第41页，共47页，

35、2022年，5月20日，10点33分，星期一 将试液加到交换柱上，用活塞控制一定的流速进行交换。经过一段时间之后，上层树脂全部被交换、下层未被交换，中间则部分被交换，这一段称为“交界层”。随着交换的进行，交界层逐渐下移，至流出液中开始出现交换离子时，称为始漏点(亦称泄漏点或突破点)，此时交换柱上被交换离子的物质的量数称为始漏量。在到达始漏点时，交界层的下端刚到达交换柱的底部，而交换层中尚有未被交换的树脂存在，所以始漏量总是小于总交换量。 (三)交换第42页，共47页，2022年，5月20日，10点33分，星期一 当交换完毕之后，一般用蒸馏水洗去残存溶液，然后用适当的洗脱液进行洗脱。在洗脱过程中、上层被交换的离子先被洗脱下来，经过下层未被交换的树脂时，又可以再度被交换。因此最初洗脱液中被交换离子的浓度等于零，随着洗脱的进行，洗出液离子浓度逐渐增大，达到最大值之后又逐渐减小，至完全洗脱之后，被洗出之离子浓度又等于零。 对于阳离子交换树脂常采用HCl溶液作为洗脱液，经过