分析化学中常用的分离方法和生物试样的前处理

第二十一章分析化学中常用的分离方法和生物试样的前处理分离的意义：

消除干扰、富集微量待测组分.对分离的要求：

1）干扰组分应减小至不再干扰被测组分的测定；

2）被测组分在分离过程中的损失要小到可以不计。被测组分A的回收率（RA）：气液分离：挥发和蒸馏克氏定氮法，Cl2预氧化I-法液液分离螯合物萃取离子缔合物萃取三元络合物萃取支撑型液膜乳状液型液膜生物膜萃取分离液膜分离其他分离方法：萃淋树脂、螯合树脂、浮选、色谱分离法分离方法固液分离沉淀分离离子交换分离氢氧化物：NaOH、NH3硫化物：H2S有机沉淀剂：H2C2O4，丁二酮肟阳离子交换树脂阴离子交换树脂固相萃取气固分离-超临界流体萃取挥发和蒸馏分离法利用有些物质所具有的挥发性或低沸点的特性，用挥发的方法或蒸馏的方法将它们与干扰物质进行分离对非金属元素特别有效沉淀分离法无机沉淀剂沉淀分离法有机沉淀剂沉淀分离法共沉淀分离和富集氢氧化物沉淀NaOH法

可使两性氢氧化物(Al,Ga,Zn,Be,CrO2,Mo,W,GeO32-,V,Nb,Ta,Sn,Pb等)溶解而与其它氢氧化物(Cu,Hg,Fe,Co,Ni,Ti.Zr,Hf,Th,RE等)沉淀分离氨水-铵盐缓冲法

控制pH值8～10，使高价离子沉淀(Al,Sn等),与一、二价离子(碱土金属，一、二副族)分离ZnO悬浊液法

控制pH＝6,定量沉淀pH6以下能沉淀完全的金属离子有机碱法

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液的pH值无机沉淀剂沉淀分离法金属硫化物沉淀

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,As2S3,12MHCl;HgS,7.5MHCl;CuS,7.0MHCl;

CdS,0.7MHCl;PbS,0.35MHCl;ZnS,0.02MHCl;

FeS,0.0001MHCl;MnS,0.00008MHCl

有机沉淀剂

草酸:沉淀Ca,Sr,Ba,RE,Th

铜铁试剂(N-亚硝基苯基羟铵):

强酸中沉淀Cu,Fe,Zr,Ti,Ce.Th,V,Nb,Ta等，微酸中沉淀Al,Zn,Co,Mn,Be,Th,Ga,In,Tl等。主要用于1:9的硫酸介质中沉淀Fe(III),Ti(IV),V(V)等与Al,Cr,Co,Ni分离铜试剂(二乙胺基二硫代甲酸钠，DDTC)

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分开

共沉淀分离法无机共沉淀剂进行共沉淀

有机共沉淀剂进行共沉淀

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Fe(OH)3,Al(OH)3等胶状沉淀,微溶性的硫化物，如Al(OH)3作载体共沉淀Fe3+,TiO2+;HgS共沉淀Pb2+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-砷酸铵镁等利用胶体的凝聚作用进行共沉淀,如动物胶、丹宁离子缔合共沉淀，如甲基紫与InI4-。利用“固体萃取剂”进行共沉淀，例1-萘酚的乙醇溶液中，1-萘酚沉淀，并将U(VI)与1-亚硝基-2-萘酚的螯合物共沉淀下来。溶剂萃取分离法

基本原理依据:“相似相溶”,物质在极性不同的溶剂中溶解度不同.

水:

极性,离子型化合物(亲水性)易溶.

有机溶剂(丙酮,CHCl3,CCl4,苯):

有机化合物(疏水性)易溶.萃取:将亲水性物质转化成疏水性化合物而进入有机相.反萃取:恢复亲水性,再回到水相.分配平衡示意图1.分配系数在一定温度下,浓度不太大时,KD为常数,称分配定律。woA有机相A水相中性分子≈1严格说：[I2]O(g/L)

25.61

0.2913

87.9

16.54

0.1934

85.5

10.88

0.1276

85.3

6.97

0.0818

85.2[I2]W(g·L-1)碘在CCl4—H2O中的分配（25℃）

KD2.分配比例：有I-存在时,I2在CCl4－H2O中的分配lgKDlgDlg[I-]3.萃取率相比

R在不同KI浓度下的I2在CCl4-H2O体系中的D和E

(R=1)lg[I-]0-1-2-3-4-5-6lgD-1.10.0130.981.681.901.931.94D0.0791.039.547.979.485.187.1E7.750.890.598.098.898.8598.85相比确定时,分配比D

越大,萃取率E

越高。若D=5，R=1时，一次萃取率E=83%若D=5，R=1/3时，一次萃取率E=94%若D=5，R=1时，三次总萃取率E=99.5%

用同量溶剂多次萃取效果好萃取次数与萃取率的关系溶剂萃取的主要类型配合物萃取体系离子缔合物萃取体系三元配合物萃取体系

色谱分离法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。固定相流动相色谱柱被分离组分原理：根据溶质A在流动相与固定相（纸纤维中吸着的水分）中的分配系数不同，流动相因毛细现象沿纸上升，KD大的前进慢，KD小的上升快，因而溶质得到分离。纸色谱法

固定相——滤纸上的吸附水流动相——溶剂（乙醇、丙醇、丙酮及与水不相溶的溶剂）

纸色谱示意图Rf

>0.02，A、B可分离.溶剂前沿起始线（原点）展开剂yx2x1层析缸层析纸与标样比较可定性鉴定薄层板玻璃板上涂吸附剂层SiO2Al2O3上行法薄层板层析缸展开剂层析缸展开剂滤纸条下行法薄层板薄层色谱法薄层色谱法点样及展开过程展开后的薄层板离子交换分离法：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。

离子交换分离法离子交换树脂离子交换树脂的种类特种树脂螯合树脂大孔树脂萃淋树脂纤维素交换剂阳离子交换树脂阴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R-SO3H树脂,如国产732R-COOH,R-OH树脂强碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂R4

N+Cl-

树脂-NH2,-NHR,-NR2树脂离子交换树脂的结构与性质高分子聚合物，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-SO3H,-COOH,-N(CH3)3Cl等，它们可以与溶液中的离子进行交换。离子交换的过程：R-SO3H+Na+→R-SO3Na+H+R-N(CH3)3Cl+OH-→R-N(CH3)3OH+Cl-

交联度:

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。 交联度小，溶涨性能好，交换速度快，选择性差，机械强度也差； 交联度大的树脂优缺点正相反。 一般4~14％适宜。交换容量:

每克干树脂所能交换的物质的量(mmol)。一般树脂的交换容量3~6mmol/g。离子在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。离子交换树脂的亲合力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，H＋的亲合力大于阳离子水合离子半径↓,电荷↑,离子的极化程度↑,亲和力↑a阳离子交换树脂b.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F-＜Cl-＜Br＜I-＜CH3COO-＜MoO42-＜PO43-＜AsO43-＜NO3-＜Tart.＜CrO42-

＜SO42-

＜OH-其它分离方法毛细管电泳分离