常用的分离和富集方法课件

第十二章常用分离和富集方法常用分离和富集方法

第十二章常用分离和富集方法常用分离和富集方法1第一节概述定量分析的任务是测定物质有关组分的实际样品的复杂性消除干扰控制实验条件使用掩蔽剂分离separation因灵敏度不够满足对灵敏度的要求选择灵敏度高的方法富集enrichment水中Cr3+（IV)的测定C=1~3g/L不易测定富集为C=100~200

g/L可以测定第一节概述定量分析的任务是测定物质有关组分的实际样品的复杂2分离效果优劣的评价干扰成分减少至不再干扰待测组分有效回收质量分数>1%，回收率>99.9%以上质量分数<0.01%，回收率>95%或更低质量分数0.01%~1%回收率>99%样品中的待测组分含量是未知的如何测量回收率Recovery分离效果优劣的评价干扰成分减少至不再干扰待测组分有效回收质量3第二节沉淀分离法1.氢氧化物沉淀分离通过控制[OH-]选择性沉淀分离pH≥12，NaOH分离两性离子：Al,Zn,Cr,Sn,Pb,Sb不沉淀pH8~9,NH3分离络氨离子：Ag,Co,Ni,Zn,Cd,Cu,(Mg)不沉淀pH5~6,ZnO悬浊液或有机碱沉淀：Al,Fe(III),Ti(IV),Th(IV),Bi…….2硫化物沉淀分离3利用有机沉淀剂进行分离草酸、铜铁试剂、铜试剂一、常量组分的沉淀分离利用沉淀反应进行的分离的方法，主要基于沉淀溶解平衡的原理第二节沉淀分离法1.氢氧化物沉淀分离通过控制[OH-]4二、痕量组分的共沉淀分离与富集无机共沉淀剂利用表面吸附进行共沉淀利用生成混晶进行共沉淀有机共沉淀剂利用胶体的凝聚作用进行共沉淀利用形成离子缔合物进行共沉淀利用“固体萃取剂”进行共沉淀挥发和蒸馏分离法二、痕量组分的共沉淀分离与富集无机共沉淀剂利用表面吸附进行共5三、生物大分子沉淀的分离与纯化1.盐析法，用于各种蛋白质和酶的分离2.有机溶剂沉淀法3.选择性变性沉淀法4.等电点沉淀法三、生物大分子沉淀的分离与纯化6第三节溶剂萃取分离法萃取分离法可称为液-液萃取分离法在含有被分离物质的水溶液中，加入萃取剂和与水不相混溶的有机溶剂，震荡，利用物质在两相中的分配不同的性质，使一些组分进入有机相中，使另一些组分仍留在水相中，从而达到分离的目的。分液漏斗优点：分离效果好，通过反复多次，可以达到很高的回收率操作简单，易于自动化等第三节溶剂萃取分离法萃取分离法可称为液-液萃取分离法在含7一、萃取分离的基本原理萃取分离的依据-相似相溶原理物质分类亲水性疏水性离子型化合物极性共价键化合物弱极性或非极性相互转换(一)萃取分离的实质将待萃取组分由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中。反萃取萃取的反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）一、萃取分离的基本原理萃取分离的依据-相似相溶原理物质分类亲8例，8-羟基喹啉-CHCl3对Al3+的萃取3亲水疏水8-羟基喹啉CHCl3萃取剂溶剂水合离子的正电性被中和，亲水的水分子被疏水有机大分子取代例，8-羟基喹啉-CHCl3对Al3+的萃取3亲水疏水89(二)分配系数与分配比分配系数A(w)A(o)萃取平衡分配定律KD——分配系数热力学常数分配比条件分配系数A(w)A(o)KaA(A)i缔合醋酸在苯和水中的分配D——分配比条件常数(二)分配系数与分配比分配系数A(w)10醋酸在苯和水中的分配HAc(w)HAc(o)KaAc(HAc)2Kp醋酸在苯和水中的分配HAc(w)11(三)萃取率称为相比R可近似地反应溶质浓缩的效率当R=1时，R(三)萃取率称为相比R可近似地反应溶质浓缩的效率当R=12多次萃取设用VomL

有机溶剂萃取VwmL中含量为m0

的A

物质，一次萃取后剩余的A

物质的量为

m1g据分配比定义整理，得萃取n次，同理可得n次萃取的萃取率多次萃取设用VomL有机溶剂萃取VwmL中含量为13

在进行萃取分离时,不仅要知道对某种物质的萃取程度,即萃取率的大小,而且还要了解两种组分的分离情况,从而引入分离系数.(四)分离系数分离系数反映了两组分在萃取中被分离的的程度,萃取效果的重要指标在进行萃取分离时,不仅要知道对某种物质的萃取程度,14二、

萃取分离的类型与条件萃取类型金属螯合物萃取离子缔合物萃取无机共价化合物萃取螯合物萃取生成螯合物的萃取被三氯甲烷萃取二、萃取分离的类型与条件萃取类型金属螯合物萃取离子缔合物萃151萃取平衡用

HR

萃取金属离子M，有如下平衡有机水相HR(o)HR(w)KD(HR)KaH++R(w),nR(w)+M(w)MRn

nMRn(o)KD(MRn)M(w)+n(HL)(o)=MLn(o)+nH+(w)1萃取平衡用HR萃取金属离子M，有如下平衡有机水相H162萃取条件的选择（1）螯合剂的选择（2）溶液酸度的控制（3）萃取溶剂的选择（4）干扰离子的消除下面重点讨论酸度的影响螯合物萃取中酸度的影响M(w)+nHR(o)MRn(o)+nH+(w)2萃取条件的选择（1）螯合剂的选择螯合物萃取中酸度的影响M17如果考虑到M(w)和HR(o)的副反应lgD~pHE%~pHHg2+Bi2+Pb2+Cd2+二苯硫腙-CCl4萃取金属离子的萃取曲线100500pHE%0246810控制酸度分别萃取Sn2+如果考虑到M(w)和HR(o)的副反应lgD~18(二）离子缔合物萃取阳离子和阴离子通过静电引力相结合形成电中性疏水化合物而被有机溶剂萃取。M+(w)+A-(w)=M+A-(o)例：HCl介质中乙醚萃取FeCl4-(CH3CH2)2O+H+=(CH3CH2)2O+H(CH3CH2)2O+H+FeCl4-=[(CH3CH2)2OH]+[FeCl4]-

被(CH3CH2)2O

萃取例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子+[BF4]-次甲基蓝阳离子被苯、甲苯等惰性溶剂萃取通常在酸性介质中进行(二）离子缔合物萃取阳离子和阴离子通过静电引力相结合形成电中19三、萃取分离的实验方法间歇萃取法连续萃取法萃取分离萃取富集萃取分光光度法高密度溶剂萃取低密度溶剂萃取三、萃取分离的实验方法间歇萃取法连续萃取法萃取分离萃取富集萃20

一、离子交换树脂结构和性质第四节离子交换分离法

离子交换分离法是离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应而使离子分离的方法离子交换树脂的结构带有活性基团的网状高分子聚合物骨架活性基团酚醛树脂聚苯乙烯树脂交联剂酸性基团碱性基团—SO3H—COOH—N+R3OH-—NR2特殊基团一、离子交换树脂结构和性质第四节离子交换分离法21离子交换树脂的分类依据活性基团分类阳离子交换树脂阴离子交换树脂螯合树脂特殊交换树脂强酸型弱酸型交换基为酸性，H+与阳离子交换—SO3H—COOH—OHpH>2pH>6使用pH范围pH>10交换基为碱性，阴离子发生交换强碱型弱碱型—N+(CH3)3OH-—N+H3OH-—N+H2ROH-—N+HR2OH-pH<12pH<4含有特殊螯合基团的树脂电子交换树脂，含有氧化还原功能基团手性基团，进行手性拆分R-NH2+H2OR-N+H3OH-

离子交换树脂的分类依据活性基团分类阳离子交换树脂阴离子交换树22阳离子交换树脂阴离子交换树脂R-SO3H+M+R-SO3M+H+RN+(CH3)3OH-+X-RN+(CH3)3X-+OH-R-NH2+H2OR-N+H3OH-

水合作用RN+H3OH-+X-RN+H3X-+OH-螯合交换树脂R-L+M(R-L)nM阳离子交换树脂阴离子交换树脂R-SO3H+M+23离子交换树脂的性能参数交联度交换容量表征骨架性能的参数表征活性基团的性能参数是指交联剂在反应物中所占的质量分数交联度大，树脂孔隙，交换反应速度，选择性。小慢高交联度小，树脂孔隙，交换反应速度，选择性。大快低氨基酸的分离，交联度8%，多肽的分离2~4%每克干树脂所能交换的物质的量（mmol)。决定于网状结构中活性基团的数目。交换容量由实验测得请设计一个测定强碱型阴离子交换树脂容量的方法。离子交换树脂的性能参数交联度交换容量表征骨架性能的参数表征活24IVV0流出曲线始漏量交换过程与总交换量总交换容量是指柱上树脂所能交换的总量。IVV0流出曲线始漏量交换过程与总交换量总交换容量是指柱上25二、离子交换亲合力离子交换树脂与电解质溶液接触时发生离子交换反应R-A++B+R-B++A+

K——选择性系数，也叫分离因素可以推导得衡量树脂对离子的亲和力的大小的参数亲和力水合离子的半径离子的电荷K半径小K电荷数低离子交换分离的基础亲和力的差异极化度极化度小K二、离子交换亲合力离子交换树脂与电解质溶液接触时发生离子交换26Cl-,K+,Na+,Ag+

的分离K：亲和力

H+<Na+<K+<Ag+H2O交换exchange游离状态Cl-,K+,Na+,Ag+的分离K：亲和力H+27洗脱elute

H+<Na+<K+<Ag+CtNa+K+Ag+淋洗曲线洗脱剂eluant洗出液eluate洗脱eluteH+<Na+<K+<Ag+C28五离子交换分离法的应用水的净化H+OH-阳离子交换阴离子交换R-SO3H+M+R-SO3M+H+RN+H3OH-+X-RN+H3X-+OH-H++OH-H2O除去水中的杂质离子去离子水

五离子交换分离法的应用水的净化H+OH-阳离子交换阴离子交29第五节色谱分离法一、概述叶绿素的石油醚溶液石油醚1905年俄国植物学家M.G.茨维特CaCO3固定相流动相第五节色谱分离法一、概述叶绿素的石油醚溶液石油醚190530色谱分离法的分类

（按流动相与固定相聚集态分类）气相色谱液相色谱超临界流体色谱毛细管电泳气-固色谱气-液色谱液-固色谱液-液色谱流动相：气体、液体、超临界流体固定相：液体、固体色谱分离法的分类

（按流动相与固定相聚集态分类）气相色谱液相31色谱分离法的分类（原理）吸附色谱排阻色谱（凝胶色谱）分配色谱离子交换色谱吸附能力的差异分子尺寸的大小不同两相中分配系数的不同亲和力的差异亲