第10章分析化学中常用的分离富集方法

1、第第10 10章章 分析化学中常用的分离富集方法分析化学中常用的分离富集方法熟悉熟悉和了解和了解气态分离法、沉淀与过滤分离、气态分离法、沉淀与过滤分离、萃取分离法、离子交换分离法、色谱分离、萃取分离法、离子交换分离法、色谱分离、电分离法、气浮分离法、膜分离原理及应用。电分离法、气浮分离法、膜分离原理及应用。知识目标知识目标了解了解气态分离法、沉淀与过滤分离、气态分离法、沉淀与过滤分离、萃取分离法、离子交换分离法、色谱分离、萃取分离法、离子交换分离法、色谱分离、电分离法、气浮分离法、膜分离简单操作。电分离法、气浮分离法、膜分离简单操作。能力目标能力目标 气态分离法气态分离法 沉淀与过滤分离沉淀与

2、过滤分离 萃取分离法萃取分离法 离子交换分离法离子交换分离法 色谱分离色谱分离 电分离法电分离法 气浮分离法气浮分离法 膜分离膜分离1010.1 .1 方法概述方法概述分离分离富集富集 回收率回收率 100100分离后所得待测组分质量分离后所得待测组分质量试样中原有待测组分质量试样中原有待测组分质量1010.1 .1 方法概述方法概述气态分离法气态分离法挥发与升华挥发与升华蒸馏（常压、减压、水蒸气蒸馏）蒸馏（常压、减压、水蒸气蒸馏）1010.2 .2 气态分离法气态分离法1010.3 .3 沉淀与过滤分离沉淀与过滤分离1010.4 .4 萃取分离法萃取分离法液液- -液萃取分离法液萃取分离法挥

3、发与升华挥发与升华固相萃取和固相微萃取固相萃取和固相微萃取超临界流体萃取超临界流体萃取微滴萃取微滴萃取微波萃取微波萃取1010.5 .5 离子交换分离法离子交换分离法1010.6 .6 色谱分离法色谱分离法纸色谱分离法纸色谱分离法薄层色谱薄层色谱柱色谱柱色谱1010.7 .7 电分离法电分离法1010.8 .8 膜分离法膜分离法11.2 气态分离法气态分离法1 挥发与升华挥发与升华 挥发：固体或液体全部或部分转化为气体的过程挥发：固体或液体全部或部分转化为气体的过程 氢气还原砷酸盐转为氢气还原砷酸盐转为AsH3飞硅（飞硅（SiF4）飞铬飞铬(CrO2Cl2)升华升华: 固体物质不经过液态就变成

4、气态的过程固体物质不经过液态就变成气态的过程2 蒸馏蒸馏 a 常压蒸馏常压蒸馏 b 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏如果一溶液的组成在它的沸点分解，必须减压蒸馏它或水蒸汽蒸馏它，如果一溶液的组成在它的沸点分解，必须减压蒸馏它或水蒸汽蒸馏它，水蒸气蒸馏的那些化合物须不与水混溶水蒸气蒸馏的那些化合物须不与水混溶c 减压和真空蒸馏减压和真空蒸馏 在大气压以下的蒸馏称为减压和真空蒸馏在大气压以下的蒸馏称为减压和真空蒸馏例如无水乙醇的制备，水和乙醇形成共沸物例如无水乙醇的制备，水和乙醇形成共沸物(95乙醇乙醇)，b.p.=78.15加入苯形成另一共沸物加入苯形成另一共沸物(苯苯74，乙醇，乙醇18.5,水水7.5%

5、) b.p.=65在在65蒸馏蒸馏, 除去水除去水, 在在68苯和乙醇形成共沸物苯和乙醇形成共沸物(苯苯67.6,乙醇乙醇32.4)在在68蒸馏直到温度升高，在蒸馏直到温度升高，在78.5能获得纯乙醇。能获得纯乙醇。 d 共沸蒸馏共沸蒸馏e 萃取蒸馏萃取蒸馏(extractive distillation)例由氢化苯例由氢化苯(80.1)生成环己烷生成环己烷(80.8)时时,一般的蒸馏不能分离，加入苯胺一般的蒸馏不能分离，加入苯胺(184)与苯形成络合物，在比苯高的温度沸腾，从而分离环己烷与苯形成络合物，在比苯高的温度沸腾，从而分离环己烷 11.3 沉淀分离沉淀分离1 常量组分的沉淀分离常量组

6、分的沉淀分离氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀 NaOH法法 可使两性氢氧化物可使两性氢氧化物(Al,Ga,Zn,Be,CrO2,Mo,W,GeO32-, V, Nb,Ta ,Sn,Pb等等)溶解而与其它氢氧化物溶解而与其它氢氧化物(Cu, Hg, Fe, Co, Ni, Ti. Zr, Hf, Th, RE等等)沉淀分离沉淀分离 氨水氨水-铵盐缓冲法铵盐缓冲法 控制控制pH值值810，使高价离子沉淀，使高价离子沉淀(Al, Sn等等), 与一、二价离子与一、二价离子(碱碱土金属，一、二副族土金属，一、二副族)分离分离ZnO悬浊液法悬浊液法 控制控制pH6, 定量沉淀定量沉淀pH6以下能沉淀完全的金属离

7、子以下能沉淀完全的金属离子有机碱法有机碱法 六次甲基四胺，吡啶，苯胺等有机碱与其共轭酸组成溶液控制溶六次甲基四胺，吡啶，苯胺等有机碱与其共轭酸组成溶液控制溶液的液的pH值值硫酸盐沉淀硫酸盐沉淀硫酸作沉淀剂，浓度不能太高，因易形成硫酸作沉淀剂，浓度不能太高，因易形成MHSO4盐盐 加大溶解度加大溶解度, 沉淀碱土金属沉淀碱土金属和和Pb2+, CaSO4溶解度大，加入乙醇降低溶解度。溶解度大，加入乙醇降低溶解度。卤化物沉淀卤化物沉淀 氟化稀土和与氟化稀土和与Mg(II), Ca(II), Sr(II), Th(IV)氟化物沉淀，氟化物沉淀， 冰晶石法沉淀铝冰晶石法沉淀铝 在在pH4.5 Al(I

8、II)与与NaF生成（生成（NaAlF6) 沉淀分离沉淀分离Al(III),与与Fe(III),Cr(III),Ni(II),V(V)Mo(VI)等分离等分离 硫化物沉淀硫化物沉淀 控制酸度，溶液中控制酸度，溶液中S2-不同，根据溶度积，在不同酸度析出硫化物沉淀不同，根据溶度积，在不同酸度析出硫化物沉淀, As2S3, 12M HCl; HgS,7.5M HCl; CuS, 7.0M HCl; CdS, 0.7M HCl; PbS, 0.35M HCl; ZnS, 0.02M HCl; FeS, 0.0001M HCl; MnS,0.00008 M HCl 磷酸盐沉淀磷酸盐沉淀 稀酸中，锆、铪

9、、钍、铋；弱酸中稀酸中，锆、铪、钍、铋；弱酸中, 铁、铝、铀铁、铝、铀(IV)、铬、铬(III)等等 有机沉淀剂有机沉淀剂 草酸草酸: 沉淀沉淀Ca, Sr, Ba, RE, Th 铜铁试剂铜铁试剂(N-亚硝基苯基羟铵亚硝基苯基羟铵): 强酸中沉淀强酸中沉淀Cu,Fe,Zr,Ti,Ce.Th,V,Nb,Ta等，微酸中沉淀等，微酸中沉淀Al,Zn,Co,Mn,Be,Th,Ga,In,Tl等。主要用于等。主要用于1:9的硫酸介质中沉淀的硫酸介质中沉淀Fe(III),Ti(IV),V(V)等与等与Al,Cr,Co,Ni分离分离 铜试剂铜试剂 (二乙胺基二硫代甲酸钠，二乙胺基二硫代甲酸钠，DDTC)

10、沉淀沉淀Cu,Cd,Ag,Co,Ni,Hg.Pb.Bi,Zn等重金属离子，与稀土、碱土金属离子及铝等等重金属离子，与稀土、碱土金属离子及铝等分开分开2 2 痕量组分的富集和共沉淀分离痕量组分的富集和共沉淀分离 无机共沉淀剂进行共沉淀无机共沉淀剂进行共沉淀 有机共沉淀剂进行共沉淀有机共沉淀剂进行共沉淀 l利用表面吸附进行痕量组分的共沉淀富集利用表面吸附进行痕量组分的共沉淀富集, 选择性不高。共沉淀剂为选择性不高。共沉淀剂为Fe(OH)3, Al(OH)3等胶状沉淀等胶状沉淀, 微溶性的硫化物，如微溶性的硫化物，如Al(OH)3作载体共沉淀作载体共沉淀Fe3 +,TiO2+; HgS共沉淀共沉淀P

11、b2+l利用生成混晶进行共沉淀，选择性较好，如硫酸铅利用生成混晶进行共沉淀，选择性较好，如硫酸铅-硫酸鋇，磷酸铵镁硫酸鋇，磷酸铵镁-砷酸砷酸铵镁等铵镁等l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, 如动物胶、丹宁如动物胶、丹宁l 离子缔合共沉淀，如甲基紫与离子缔合共沉淀，如甲基紫与InI4-。l 利用利用“固体萃取剂固体萃取剂”进行共沉淀，例进行共沉淀，例 1-萘酚的乙醇溶液中，萘酚的乙醇溶液中，1-萘酚沉淀，并将萘酚沉淀，并将U(VI)与与1-亚硝基亚硝基-2-萘酚的螯合物共沉淀下来。萘酚的螯合物共沉淀下来。 1.萃取分离机理萃取分离机理11.4萃取分离法萃取分离法相似溶解相

12、似相似溶解相似带电荷的物质亲水，不易被有机溶剂萃取带电荷的物质亲水，不易被有机溶剂萃取可溶的呈电中性的物质疏水易为有机溶剂萃取可溶的呈电中性的物质疏水易为有机溶剂萃取萃取剂萃取剂镍镍(II) 丁二酮肟丁二酮肟 丁二酮肟丁二酮肟-镍镍(II) CHCl3带电荷带电荷,亲水亲水电中性电中性,疏水疏水萃取溶剂萃取溶剂分配系数分配系数: 有机溶剂从水相中萃取溶质有机溶剂从水相中萃取溶质A，若，若A在两相中在两相中的存在形态相同，平衡时，在有机相的浓度的存在形态相同，平衡时，在有机相的浓度为为Ao, 水相的浓度为水相的浓度为Aw 之比，用之比，用KD表示表示。 分配定律分配定律 分配比分配比: 物质物质

13、A在两相中可能存在多种形态，在两相中的在两相中可能存在多种形态，在两相中的各形态浓度总和各形态浓度总和(c)之比，用之比，用D表示。表示。 2 分配定律、分配系数和分配比分配定律、分配系数和分配比KD=AoAwD = = cAocAwA1o+A2o+AnoA1w+A2w+Anw如果用如果用Vo (mL) 溶剂萃取含有溶剂萃取含有mo (g) 溶质溶质A的的Vw (mL)试液，一次萃取后，水相中剩余试液，一次萃取后，水相中剩余m1(g)的溶质的溶质A，进入有机相的溶质，进入有机相的溶质A为为(mo-m1) (g), 此时分配比为：此时分配比为： m1=moVw/(DVo + Vw)萃取两次后，水

14、相中剩余物质萃取两次后，水相中剩余物质A为为m2(g)m2=moVw/(DVo + Vw)2 萃取萃取n次后，水相中剩余物质次后，水相中剩余物质A为为mn(g)mn=moVw/(DVo + Vw)nD = = cAocAw (mo-m1)/Vo m1/Vw3 萃取率萃取率式中，式中，Vw/Vo称相称相当当Vw/Vo1时时, E=D/(D+1)100在在D10时，时，E90%, D100, E99% 萃取率用于衡量萃取得总效果，用萃取率用于衡量萃取得总效果，用E表示表示 E 100溶质溶质A A在有机相中的总量在有机相中的总量溶质溶质A A的总量的总量 100coVocoVo+cwVwE 100

15、DD+(Vw/Vo)4 萃取体系和萃取平衡萃取体系和萃取平衡萃取平衡萃取平衡 萃取剂多为有机弱酸碱萃取剂多为有机弱酸碱, 中性形式易疏水而溶于有机中性形式易疏水而溶于有机溶剂，一元弱酸（溶剂，一元弱酸（HL）在两相中平衡有：）在两相中平衡有：HL(o) HL(w)D = = HLo HLw+Lw HLo HLw(1+Ka/H+) KD 1+Ka/H+= = KD (HL)pHpKa时，时，D=1/2KD; pH pKa-1时，水相中萃取剂几乎全部以时，水相中萃取剂几乎全部以HL形式存在，形式存在，DKD ;在在pHpKa时，时，D变得很小。变得很小。 萃取体系萃取体系 螯合物萃取体系螯合物萃取

16、体系 离子缔合物萃取体系离子缔合物萃取体系 溶剂化合物萃取体系溶剂化合物萃取体系 共价化合物共价化合物(简单分子简单分子)萃取体系萃取体系a 螯合萃取体系螯合萃取体系 螯合物萃取是金属离子萃取的主要方式，萃取剂螯合物萃取是金属离子萃取的主要方式，萃取剂是螯合剂，形成的螯合物为中性，溶于有机溶剂被萃取是螯合剂，形成的螯合物为中性，溶于有机溶剂被萃取。 如双硫腙与如双硫腙与Hg2+的络合物，的络合物，8-羟基喹啉与羟基喹啉与La3+的络的络合物等属螯合物萃取体系。合物等属螯合物萃取体系。 总的萃取平衡方程式为：总的萃取平衡方程式为：M(w)+nHL(o) =MLn(o)+nH+(w)萃取平衡常数萃

17、取平衡常数KexKex决定于螯合物的分配系数决定于螯合物的分配系数KD(MLn)和累积稳定常数和累积稳定常数n以及螯合剂的分配系数以及螯合剂的分配系数KD(HL)和和它的离解常数（它的离解常数（Ka）螯合物萃取体系存在的几个平衡关系如下图：螯合物萃取体系存在的几个平衡关系如下图：Kex = = MLnoH+wn MwHLonKD(MLn)nKD(HL)Ka(HL)n如果水溶液中仅是游离的金属离子，有机相中仅是螯合物一种如果水溶液中仅是游离的金属离子，有机相中仅是螯合物一种MLn形态，则：形态，则：D = = Kex MLno Mw HLon H+wn萃取时有机相中萃取剂的量远远大于水溶液中金属

18、离子的量，进入水相和络合物消耗的萃萃取时有机相中萃取剂的量远远大于水溶液中金属离子的量，进入水相和络合物消耗的萃取剂可以忽略不计。即是取剂可以忽略不计。即是HLoc(HL)o, 上式变为上式变为D = Kex c(HL)on H+wn该式边取对数该式边取对数: lgD=lgKex+nlgc(HL)o+npH 实际萃取过程涉及副反应，采用条件萃取常数实际萃取过程涉及副反应，采用条件萃取常数Kex 描述描述萃取平衡：萃取平衡： Kex = = MLnoH+wn M wc(HL)onKex a aM a aHLnlgD=lgKex-lga aM-nlga aHL+nlgc(HL)o+npHw D =

19、 = Kex MLno M w c(HL)on a aM a aHLnH+wn水溶液的水溶液的pH值是影响螯合物萃取的一个很重要因素值是影响螯合物萃取的一个很重要因素分配比决定于萃取平衡常数、萃取剂浓度和水溶液的酸度分配比决定于萃取平衡常数、萃取剂浓度和水溶液的酸度 b 离子缔合物萃取体系离子缔合物萃取体系 阳离子和阴离子通过静电引力相结合而形成电中性的化阳离子和阴离子通过静电引力相结合而形成电中性的化合物称为离子缔合物。该物具有疏水性，能被有机溶剂萃合物称为离子缔合物。该物具有疏水性，能被有机溶剂萃取。取。 碱性阳离子染料与络阴离子形成的缔合物，如次甲基碱性阳离子染料与络阴离子形成的缔合物，

20、如次甲基蓝与蓝与BF4-、罗丹明、罗丹明B与与AuCl4 -,四苯胂四苯胂(C6H5)4As+与与WO42-;金属大络阳离子金属大络阳离子(Cu+-新亚铜灵络阳离子与新亚铜灵络阳离子与Cl-)及季铵及季铵盐与阴离子或金属络阴离子形成的缔合物。盐与阴离子或金属络阴离子形成的缔合物。 中性有机溶剂分子通过配位原子与金属离子键合中性有机溶剂分子通过配位原子与金属离子键合，而溶于该有机溶剂中，从而实现萃取。，而溶于该有机溶剂中，从而实现萃取。如，磷酸三丁酯如，磷酸三丁酯(TPB) 在盐酸介质中萃取在盐酸介质中萃取Fe3+, FeCl33TPB 杂多酸萃取体系杂多酸萃取体系c 溶剂化合物萃取体系溶剂化合

21、物萃取体系在在HCl溶液中乙醚萃取溶液中乙醚萃取FeCl4-,乙醚与乙醚与H形成形成(CH3CH2)2OH+,它与它与FeCl4-形成缔合物形成缔合物(CH3CH2)2OH+FeCl4-。在这里乙醚既是萃取剂又是萃取溶剂。如此的还有甲基异丁。在这里乙醚既是萃取剂又是萃取溶剂。如此的还有甲基异丁基酮，乙酸乙酯等。含氧有机溶剂化合物成盐的能力大小为：基酮，乙酸乙酯等。含氧有机溶剂化合物成盐的能力大小为：R2OROHRCOOHRCOORRCORRCHO也有把该体系列入离子缔合萃取体系。也有把该体系列入离子缔合萃取体系。d 共价化合物萃取体系共价化合物萃取体系 也叫简单分子萃取体系，如也叫简单分子萃取

22、体系，如I2,Br2,GeCl4,OsO4等不带电荷，在水溶液中以分子形式等不带电荷，在水溶液中以分子形式存在，可为存在，可为CCl4,C6H6等萃取等萃取 a 萃取剂的选择萃取剂的选择 螯合物稳定，疏水性强，萃取率高螯合物稳定，疏水性强，萃取率高 b 溶液的酸度溶液的酸度 酸度影响萃取剂的离解，络合物的稳定性，金属离子酸度影响萃取剂的离解，络合物的稳定性，金属离子的水解的水解5 萃取条件的选择萃取条件的选择c 萃取溶剂的选择萃取溶剂的选择l 金属络合物在溶剂中有较大的溶解度，尽量采用金属络合物在溶剂中有较大的溶解度，尽量采用结构与络合物结构相似的溶剂，结构与络合物结构相似的溶剂，l 萃取溶剂

23、的密度与水溶液的密度差别要大萃取溶剂的密度与水溶液的密度差别要大,粘度粘度要小，易分层，要小，易分层，l 毒性小，最好无毒，并且挥发性小。毒性小，最好无毒，并且挥发性小。6 萃取方法及分析化学中的应用萃取方法及分析化学中的应用萃取方法萃取方法 单级萃取单级萃取 连续萃取连续萃取 多级萃取多级萃取萃取剂比水重萃取剂比水重 萃取剂比水轻萃取剂比水轻 索氏萃取器索氏萃取器7 固相萃取和固相微萃取固相萃取和固相微萃取固相萃取：液固相萃取：液-固分离固分离分离载体一般为硅氧基甲烷，颗粒直径分离载体一般为硅氧基甲烷，颗粒直径40-80 m mm选适宜选适宜SPE管管加入样品溶液到载体加入样品溶液到载体洗涤

24、除去共存物洗涤除去共存物洗脱待分离物质洗脱待分离物质润湿载体润湿载体一般程序为：一般程序为：固相微萃取技术固相微萃取技术 始于始于1992年，年，(加拿大的加拿大的Janusz Pawliszyn) 原理：原理： 超临界流体萃取超临界流体萃取:气气-固萃取固萃取 萃取剂萃取剂: 超临界条件下的气体超临界条件下的气体 粘度低，接近零的表面张力，比很多液体容易渗透固体颗粒，易于除去。粘度低，接近零的表面张力，比很多液体容易渗透固体颗粒，易于除去。 8 超临界流体萃取超临界流体萃取超临界萃取分离设备组成及流程：超临界萃取分离设备组成及流程： 超临界流体超临界流体: 1822年年, Baron C.C

25、agnaird 发现，如果加热某气体在一定的温度以上时，无论施发现，如果加热某气体在一定的温度以上时，无论施加多大的压力都不能迫使该气体成为液体，那个温度叫加多大的压力都不能迫使该气体成为液体，那个温度叫临界温度临界温度。在这个温度使。在这个温度使气体变为液体的最低压力，叫气体变为液体的最低压力，叫临界压力临界压力。在这个条件以上的任意气体知道处于超。在这个条件以上的任意气体知道处于超临界。临界。 离子交换分离法：利用离子交换剂与溶液中的离子交换分离法：利用离子交换剂与溶液中的离子之间发生的交换反应进行分离的方法。离子之间发生的交换反应进行分离的方法。11.5 离子交换分离法离子交换分离法无机

26、离子交换剂无机离子交换剂有机离子交换剂有机离子交换剂 (离子交换树脂离子交换树脂)1.离子交换剂的种类离子交换剂的种类特种树脂特种树脂螯合树脂螯合树脂大孔树脂大孔树脂萃淋树脂萃淋树脂纤维素交换剂纤维素交换剂负载螯合剂树脂负载螯合剂树脂阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂R-SO3H树脂树脂, 如国产如国产732R-COOH, R-OH 树脂树脂R4 N+Cl- 树脂树脂-NH2, -NHR, -NR2 树脂树脂2 离

27、子交换树脂的结构与性质离子交换树脂的结构与性质 CHCH2CH2CHCH2CHCH2CHCH2CHSO3HCHCH2CH2CH2CH2CHCH2CHSO3HCHCH2SO3HnnCH CH2CHCH2CHCH2+高分子聚合物，具有网状结构，稳定性好。在网状结构的骨架上连接有活性基团，高分子聚合物，具有网状结构，稳定性好。在网状结构的骨架上连接有活性基团，如如-SO3H, -COOH,-N(CH3)3Cl等，它们可以与溶液中的离子进行交换。等，它们可以与溶液中的离子进行交换。离子交换的过程：离子交换的过程：R-SO3H + Na+ R-SO3Na + H+R-N(CH3)3Cl + OH- R-

28、N(CH3)3OH + Cl- 交联度交联度: 树脂合成中，二乙烯苯为交联剂，树脂中含有二树脂合成中，二乙烯苯为交联剂，树脂中含有二乙烯苯的百分率就是该树脂的交联度。乙烯苯的百分率就是该树脂的交联度。 交联度小，溶涨性能好，交换速度快，选择性差交联度小，溶涨性能好，交换速度快，选择性差，机械强度也差；，机械强度也差；交联度大的树脂优缺点正相反。交联度大的树脂优缺点正相反。一般一般414适宜。适宜。交换容量交换容量: 每克干树脂所能交换的物质的量每克干树脂所能交换的物质的量(mmol)。一般。一般树脂的交换容量树脂的交换容量36mmol/g。离子在离子交换树脂上的交换能力，与离子的水合离子离子在

29、离子交换树脂上的交换能力，与离子的水合离子半径、电荷与离子的极化程度有关。半径、电荷与离子的极化程度有关。3 离子交换树脂的亲合力离子交换树脂的亲合力 强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂 Li+ H+ Na+ NH4+ K+ Rb+ Cs+ Ag+ Tl+ U(VI)Mg2+Zn2+Co2+Cu2+Cd2+Ni2+Ca2+Sr2+Pb2+Ba2+ Na+Ca2+Al3+Th4+ 对于弱酸性阳离子交换树脂，对于弱酸性阳离子交换树脂，H的亲合力大于阳离子的亲合力大于阳离子 水合离子半径水合离子半径,电荷电荷,离子的极化程度离子的极化程度 ,亲和力亲和力a 阳离子交换树脂阳离子交换树脂b.阴离

30、子交换树脂阴离子交换树脂强碱型阴离子交换树脂强碱型阴离子交换树脂F-OH-CH3COO-HCOO-Cl-NO2-CN-Br-C2O42- NO3- HSO4- I- CrO42- SO42- Cit.强碱型阴离子交换树脂强碱型阴离子交换树脂F-Cl-BrI-CH3COO-MoO42-PO43-AsO43-NO3-Tart.CrO42- SO42- OH-操作操作4 离子交换分离操作与应用离子交换分离操作与应用应用应用装柱装柱离子交换离子交换洗脱洗脱树脂再生树脂再生制备去离子水制备去离子水微量组分富集分离（微量组分富集分离（Au,Pt,RE）阴阳离子分离阴阳离子分离 11.6 色谱分离色谱分离色

31、谱是一种多级分离技术基于被分离物质分子在两相（一色谱是一种多级分离技术基于被分离物质分子在两相（一为固定相，一为流动相）中分配系数的微小差别进行分离为固定相，一为流动相）中分配系数的微小差别进行分离。固定相固定相 流动相流动相色谱柱色谱柱被分离组分被分离组分色谱法色谱法液相色谱法液相色谱法气相色谱法气相色谱法平板色谱法平板色谱法柱色谱法柱色谱法薄薄层层色色谱谱法法纸纸色色谱谱法法气气液液色色谱谱法法气气固固色色谱谱法法分分配配色色谱谱法法吸吸附附色色谱谱法法离离子子交交换换色色谱谱法法排排阻阻色色谱谱法法超临界流体色谱法超临界流体色谱法亲亲和和色色谱谱法法1 萃取色谱萃取色谱溶剂萃取原理与色谱

32、分离技术相结合的液相分配色谱，又称溶剂萃取原理与色谱分离技术相结合的液相分配色谱，又称反相分配色谱。反相分配色谱。多用于无机离子的分离。多用于无机离子的分离。以涂渍或吸留于多孔、疏水的惰性支持体的有机萃取剂为以涂渍或吸留于多孔、疏水的惰性支持体的有机萃取剂为固定相，以无机化合物水溶液为流动相固定相，以无机化合物水溶液为流动相支持体材料有：硅藻土、硅胶、聚四氟乙烯及聚乙烯支持体材料有：硅藻土、硅胶、聚四氟乙烯及聚乙烯-乙酸乙酸乙烯酯共聚物，活性碳纤维。乙烯酯共聚物，活性碳纤维。惰性多孔且孔径分布均匀，比表面大，在流动相中不膨胀惰性多孔且孔径分布均匀，比表面大，在流动相中不膨胀，不吸附水溶液中的离

33、子。，不吸附水溶液中的离子。如正辛胺如正辛胺-纤维素分离纤维素分离Th,Zr,U(10M HCl,6M HCl, 0.05 M HCl 洗脱。洗脱。 2 薄层色谱和纸色谱薄层色谱和纸色谱 平面色谱平面色谱薄层色谱固定相有硅胶，活性氧化铝及纤维薄层色谱固定相有硅胶，活性氧化铝及纤维素并铺在玻璃板上。纸色谱固定相多为滤纸素并铺在玻璃板上。纸色谱固定相多为滤纸。* 流动相或展开剂：流动相或展开剂：正相薄层色谱中为含有少许酸或碱的有机溶正相薄层色谱中为含有少许酸或碱的有机溶剂；反相色谱多采用无机酸水溶液。正丁醇剂；反相色谱多采用无机酸水溶液。正丁醇乙醇氨水（乙醇氨水（9：1：0.5）分离显色剂）分离显

34、色剂AClP-pF纸色谱用无机酸水溶液或其与有机溶剂的混纸色谱用无机酸水溶液或其与有机溶剂的混合物为流动相。乙醇合物为流动相。乙醇2MHCl(9:1)分离分离La,Ce,Pm,Eu,Dy等；丁酮等；丁酮HF（6：1）单）单宁显色分离宁显色分离Nb和和Ta。 2 薄层色谱和纸色谱薄层色谱和纸色谱 平面色谱平面色谱薄层色谱薄层色谱纸色谱纸色谱固定相固定相吸附剂吸附剂(硅胶硅胶, Al2O3, 纤维素纤维素)滤纸上的水滤纸上的水流动相流动相展开剂展开剂展开剂展开剂载体载体玻璃片玻璃片滤纸滤纸比移值比移值: 样品点中心到原点距离样品点中心到原点距离(a)与溶剂前与溶剂前沿到原点距离沿到原点距离(b)的

35、比值。的比值。 Rf = a/b = h/c11.7 电泳和毛细管电泳分离电泳和毛细管电泳分离电泳电泳: 在电场作用下，电解质中带电粒子以不同的速在电场作用下，电解质中带电粒子以不同的速度向电荷相反的方向迁移的现象。度向电荷相反的方向迁移的现象。利用这一现象对化学或生物物质进行分离分析的技术利用这一现象对化学或生物物质进行分离分析的技术常常称为电泳技术。常常称为电泳技术。纸电泳纸电泳 ； 薄层电泳薄层电泳 ； 聚丙稀酰胺电泳；聚丙稀酰胺电泳； 琼脂糖电泳琼脂糖电泳等等等电聚焦电泳；等速电泳等电聚焦电泳；等速电泳柱状电泳；柱状电泳；U形电泳；高效毛细管电泳形电泳；高效毛细管电泳 高效毛细管电泳分

36、离高效毛细管电泳分离 在充有电解质溶液的毛细管两端施加高电压，溶解在充有电解质溶液的毛细管两端施加高电压，溶解在电解质中的物质组分根据电位梯度及离子淌度的差别在电解质中的物质组分根据电位梯度及离子淌度的差别，得以电泳分离。，得以电泳分离。HV.高压电源；高压电源；C.毛细管；毛细管；E.电极槽；电极槽；Pt.铂电极；铂电极；D.检测器；检测器；S.试样；试样；DA.数据采集处理系统数据采集处理系统 淌度与淌度与Zeta电势电势带电离子移动速度淌度带电离子移动速度淌度电场强度电场强度淌度淌度=(介电常数介电常数Zeta电势电势)/(4介质粘度介质粘度) 淌度淌度: 溶质在给定缓冲溶液中单位时间间

37、隔和单位电场溶质在给定缓冲溶液中单位时间间隔和单位电场强度下移动的距离。强度下移动的距离。带电粒子和毛细管内壁表面电荷形成双电层的带电粒子和毛细管内壁表面电荷形成双电层的Zeta电势电势的大小与粒子表面的电荷密度有关，质量一定的离子电的大小与粒子表面的电荷密度有关，质量一定的离子电荷越大，荷越大，Zeta电势越大；电荷一定质量越大，电势越大；电荷一定质量越大，Zeta电势电势越小。越小。 电渗流的淌度与管壁的电渗流的淌度与管壁的Zeta电势有关，电渗流在毛细管电势有关，电渗流在毛细管分离中起重要作用，多数情况下电渗流流速是电泳速度分离中起重要作用，多数情况下电渗流流速是电泳速度的的57倍，在倍

38、，在CE条件下，电渗流从阳极流向阴极，利用条件下，电渗流从阳极流向阴极，利用它可将正、负和中性离子一起朝一个方向产生速差迁移它可将正、负和中性离子一起朝一个方向产生速差迁移，进行分离。，进行分离。 影响电渗流的因素有影响电渗流的因素有: 电场强度、毛细管材料、溶液电场强度、毛细管材料、溶液pH值、电解质成分及浓度、温度、添加剂等。值、电解质成分及浓度、温度、添加剂等。 电渗流电渗流电渗流电渗流: 毛细管中液体在外加电场作用下相对于带电的毛细管中液体在外加电场作用下相对于带电的管壁整体向一个方向移动。管壁整体向一个方向移动。首先用于选矿首先用于选矿80年代，中国开始研究，用于微量元年代，中国开始

39、研究，用于微量元素的富集分离素的富集分离离子浮选、沉淀浮选、溶剂浮选离子浮选、沉淀浮选、溶剂浮选原理原理: 液体里的一和几个组分转移到液体里的一和几个组分转移到气泡表面，载有被分离组分的气泡进气泡表面，载有被分离组分的气泡进而聚集成泡沫到达液体上部，分离和而聚集成泡沫到达液体上部，分离和破裂泡沫，收集组分。破裂泡沫，收集组分。 11.8 气浮分离法气浮分离法1进气口；进气口；2浮选池；浮选池；3聚乙烯过滤器；聚乙烯过滤器；4泡沫；泡沫；5法蓝盘；法蓝盘；6试样、试样、试剂导入口；试剂导入口；7硅橡胶；硅橡胶；8排出口；排出口；9接收器。接收器。 离子溶液中，加入适当络合剂，调至适当酸度，生成络离子溶液中，加入适当络合剂，调至适当酸度，生成络合物离子，再加入与络离子带相反电荷的表面活性剂，合物离子，再加入与络离子带相反电荷的表面活性剂，形成离子缔合物，通入气体，鼓泡，吸附在气泡表面上形成离子缔合物，通入气体，鼓泡，吸附在气泡