常用的分离和富集方法课件

定量分析的任务是测定物质有关组分的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实际样品的复杂性消除干扰消除干扰控制实验条件控制实验条件使用掩蔽剂使用掩蔽剂分离分离 separation因灵因灵敏敏度不够度不够满足对灵敏满足对灵敏度的要求度的要求选择灵敏度高选择灵敏度高的方法的方法富集富集enrichment 水水中中 Cr3+（IV)的测定的测定C=1 3 g/L不易测不易测定定富集为富集为 C=100 200 g/L可以测定可以测定分离分离效果优劣的评价效果优劣的评价%100%原始含量分离后测量值）回收率（样品中的待测组样品中的待测组分含量是未知的分含量是未知的如何测量回收率如何测量回收率第二节第二节 沉沉淀淀分离法分离法1.氢氢氧化物沉淀分离氧化物沉淀分离通过控制通过控制 OH-选择性沉淀分离选择性沉淀分离pH12，NaOH分离两性离子：分离两性离子：Al,Zn,Cr,Sn,Pb,Sb 不沉淀不沉淀pH 89,NH3分离络氨离子：分离络氨离子：Ag,Co,Ni,Zn,Cd,Cu,(Mg)不沉淀不沉淀pH 5 6,ZnO悬浊悬浊液或有机碱液或有机碱沉淀：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.等电点沉淀法萃取分萃取分离法可称为液离法可称为液-液萃取分离法液萃取分离法在含有被分离物质的水溶液中，加入在含有被分离物质的水溶液中，加入萃取剂萃取剂和与水不相混溶的和与水不相混溶的有机溶剂有机溶剂，震荡，利用物质在两相中的分配不同震荡，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，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，从而达使另一些组分仍留在水相中，从而达到分离的目的。到分离的目的。分分液漏斗液漏斗优点：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，易于自动化等一、萃一、萃取分离的基本原理取分离的基本原理例，例，8-羟基喹啉羟基喹啉-CHCl3对对Al 3+的萃取的萃取Al(H2O)6 3+3 NOHAlNO+3 H+6 H2O 3亲水亲水疏水疏水8-羟基喹啉羟基喹啉CHCl3萃取剂萃取剂溶剂溶剂水合离子的正电性被中水合离子的正电性被中和，亲水的水分子被疏和，亲水的水分子被疏水有机大分子取代水有机大分子取代(二二)分分配系数与分配比配系数与分配比分配分配系数系数A(w)A(o)萃取平衡萃取平衡wDKAAo分配定律分配定律KD分配系数分配系数热力学常数热力学常数分分配比配比条件分配系数条件分配系数A(w)A(o)KaA(A)i缔合缔合wCCDA,oA,wAwoA,oAAwAoADK,醋酸在苯和水中的分配醋酸在苯和水中的分配D分配比分配比条件常数条件常数醋酸在苯和水中的分配醋酸在苯和水中的分配HAc(w)HAc(o)KaAc(HAc)2KpH1HAcAcHAcawwwwHAc,Koo2ooHAc,HAc2(HAc)HAc o2opoHAcHAc2HAcKopHAc21KwHA,oHA,DKD/H1HAc21aopDKKK(三三)萃取率萃取率溶质的总量溶质在有机相中的量EwoommmwwooooVcVcVcowwowoVVccccRDDowVVR 称为相比称为相比R 可近似地反应溶质浓缩的效率可近似地反应溶质浓缩的效率当当 R=1 时时，1DDER多次萃取多次萃取设用设用 Vo mL 有机溶剂萃取有机溶剂萃取 Vw mL中含量为中含量为 m0 的的 A 物质，物质，一次萃取后剩余的一次萃取后剩余的 A 物质的量为物质的量为 m1 g据分配比定义据分配比定义wowoVmVmmCCD/)(110整理，得整理，得wowVDVVmm01萃取萃取 n 次，同理可得次，同理可得nwownVDVVmm)(000mmmEnn 次萃取的萃取率次萃取的萃取率 在进行萃取分离时在进行萃取分离时,不仅要知道对某种物质的不仅要知道对某种物质的萃取程度萃取程度,即萃取率的大小即萃取率的大小,而且还要了解两种组而且还要了解两种组分的分离情况分的分离情况,从而引入分离系数从而引入分离系数.(四四)分离系数分离系数BAbaDD/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二、二、萃取分离的类型与条件萃取分离的类型与条件萃取类型萃取类型金属螯金属螯合物萃取合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取无机共价化合物萃无机共价化合物萃取取螯合物螯合物萃取萃取生成螯合物的萃取生成螯合物的萃取被三氯甲烷萃取被三氯甲烷萃取CH3C N OHC N OHCH3+Ni2+CH3C NOCCH3NOHCH3CNOC CH3NOHNi+2H+21 萃萃取平衡取平衡用用 HR 萃取金属离子萃取金属离子 M，有如下平衡，有如下平衡有有机机水水相相HR(o)HR(w)KD(HR)KaH+R(w),nR(w)+M(w)MRn nMRn(o)KD(MRn)nHLDnHLanMLDexKKKKn)()()()(nMLDKnnHLaK)(nHLDK)(exKM(w)+n(HL)(o)=MLn(o)+n H+(w)nnnexKowwoHLMHMLn2 萃取条件的选择（1）螯合剂的选择螯合剂的选择（2）溶液酸度的控制）溶液酸度的控制（3）萃取溶剂的选择）萃取溶剂的选择（4）干扰离子的消除）干扰离子的消除下面重点讨论酸度的影响下面重点讨论酸度的影响nownwoexKHRMHMRn螯合物萃取中酸度的影响nonwDHRHnwnoexKDHHRnwnoexwonKMMLDHHRnwnonoHRwMexKHHR)()(100500pHE%0246810(二）离二）离子缔合物子缔合物萃取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。物而被有机溶剂萃取。M+(w)+A-(w)=M+A-(o)例：例：HCl 介质中乙醚萃取介质中乙醚萃取FeCl4-(CH3CH2)2O +H+=(CH3CH2)2O+H(CH3CH2)2O+H +FeCl4-=(CH3CH2)2OH+FeCl4-被被 (CH3CH2)2O 萃取萃取例：碱性染料在例：碱性染料在 酸性介质中萃取络阴离子酸性介质中萃取络阴离子NSN(CH3)2(CH3)2N +BF4-次甲基蓝阳离子次甲基蓝阳离子被苯、甲被苯、甲苯等惰性苯等惰性溶剂萃取溶剂萃取通常在酸性介质中进行通常在酸性介质中进行三、萃三、萃取分离的实验方法取分离的实验方法间歇萃取法间歇萃取法连续萃取法连续萃取法萃取分离萃取分离萃取富集萃取富集萃取分光光度法萃取分光光度法高密度溶剂萃取高密度溶剂萃取低密度溶剂萃取低密度溶剂萃取 一、离一、离子交换树子交换树脂结构和性质脂结构和性质第四节第四节 离离子交换分子交换分离法离法 离离子交换分离法是离子交换剂与溶液中的离子发生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交换反应而使离子分离的方法离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物骨架骨架活性基团活性基团酚醛树脂酚醛树脂聚苯乙烯树脂聚苯乙烯树脂OH+CH2OCH=CH2+CH=CH2CH=CH2交联剂交联剂酸性基团酸性基团碱性基团碱性基团SO3HCOOHN+R3OH-NR2特殊基团特殊基团离子交换树脂的分类依据活性基团分类依据活性基团分类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螯合树脂螯合树脂特殊交换树脂特殊交换树脂强酸型强酸型弱酸型弱酸型交换基为酸性，交换基为酸性，H+与阳离子交换与阳离子交换SO3HCOOHOHpH 2pH 6使用使用 pH 范围范围pH 10交换基为碱性，阴离交换基为碱性，阴离子发生交换子发生交换强碱型强碱型弱碱型弱碱型N+(CH3)3OH-N+H3 OH-N+H2R OH-N+HR2 OH-pH 12pH 4含有特殊螯合基团的树脂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，进行手性拆分手性基团，进行手性拆分R-NH2 +H2O R-N+H3 OH-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R-SO3H+M+R-SO3M +H+RN+(CH3)3OH-+X-RN+(CH3)3X-+OH-R-NH2 +H2O R-N+H3 OH-水合作用水合作用RN+H3OH-+X-RN+H3X-+OH-螯合交换树脂螯合交换树脂R-L+M (R-L)nM离子交换树脂的性能参数离子交换树脂的性能参数交联度交联度交换容量交换容量表征骨架性能的参数表征活性基团的性能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是指交联剂在反应物中所占的质量分数交联度大，交联度大，树脂孔隙树脂孔隙 ，交换反应速度，交换反应速度 ，选择性，选择性 。小小慢慢高高交联度小，交联度小，树脂孔隙树脂孔隙 ，交换反应速度，交换反应速度 ，选择性，选择性 。大大快快低低氨基酸的分离，交联度氨基酸的分离，交联度8%，多肽的分离多肽的分离 2 4%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)。决定于网状结构中活性基团的数目。决定于网状结构中活性基团的数目。交换容量由实验测得交换容量由实验测得请设计一个请设计一个测定强碱型测定强碱型阴离子交换阴离子交换树脂容量的树脂容量的方法。方法。IVV0流出曲线流出曲线始始漏漏量量交换过程与总交交换过程与总交换量换量总交换容量总交换容量 是指柱上树脂所能是指柱上树脂所能 交换的总量。交换的总量。二、离二、离子交换亲子交换亲合力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+BAABrrKK选择性系数，也叫分离因素选择性系数，也叫分离因素可以推导得可以推导得)()(AKBKKDDBB)rDBK（衡量树脂对离子的亲和力的大小的参数衡量树脂对离子的亲和力的大小的参数亲和力亲和力水合离子的半径水合离子的半径离子的电荷离子的电荷K半径小半径小K电荷数低电荷数低离子交换分离的基础离子交换分离的基础亲和力的亲和力的 差异差异极化度极化度极化度小极化度小 KCl-,K+,Na+,Ag+的分离的分离K：亲和力：亲和力 H+Na+K+Ag+H2O交换交换 exchange游离状态游离状态洗脱洗脱 elute H+Na+K+Ag+CtNa+K+Ag+淋洗曲线淋洗曲线洗脱剂洗脱剂 eluant洗出液洗出液 eluate五五 离子交换分离法的应用离子交换分离法的应用水的净化水的净化H+OH-阳离子交换阳离子交换阴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除去水中的杂质离子去离子水去离子水 一、概一、概述述叶绿素的石油叶绿素的石油醚溶液醚溶液石油醚石油醚1905年年俄国植物学家俄国植物学家M.G.茨维特茨维特 CaCO3固定相固定相流动相流动相色谱分离法的分类色谱分离法的分类（按流动相与固定相聚集态分类）（按流动相与固定相聚集态分类）气相色谱气相色谱液相色谱液相色谱超临界流体色谱超临界流体色谱毛细管电泳毛细管电泳气气-固色谱固色谱气气-液色谱液色谱液液-固色谱固色谱液液-液色谱液色谱流动相：气体、液体、流动相：气体、液体、超临界流体超临界流体固定相：液体、固体固定相：液体、固体色谱分离法的分类（原理）色谱分离法的分类（原理）吸附色谱吸附色谱排阻色谱排阻色谱（凝胶色谱）（凝胶色谱）分配色谱分配色谱离子交换色谱离子交换色谱吸附能力的差异吸附能力的差异分子尺寸的大小不同分子尺寸的大小不同两相中分配系数的不同两相中分配系数的不同亲和力的差异亲和力的差异亲和色谱亲和色谱特异性亲和力特异性亲和力二、柱二、柱色谱色谱固定相，如固定相，如Al2O3，装柱，装柱柱顶倾入样品柱顶倾入样品(A,B)顶部加入洗脱剂（流动相）顶部加入洗脱剂（流动相）物质物质A物质物质BA、B两组分随流动相的流两组分随流动相的流动而向下移动。动而向下移动。A、B在两在两相不断进行着的溶解、吸附、相不断进行着的溶解、吸附、再溶解、再吸附过程中，由再溶解、再吸附过程中，由于在两相吸附能力的差异，于在两相吸附能力的差异，达到分离。达到分离。三、纸色谱三、纸色谱取一大小适宜的滤纸取一大小适宜的滤纸条条在滤纸条的下端点上标准和样在滤纸条的下端点上标准和样品放在色谱筒中展开取出，标记前沿，凉干着色，分品放在色谱筒中展开取出，标记前沿，凉干着色，分析。析。固定相：固定相：滤纸上的滤纸上的H2O流动相流动相：展开剂展开剂比移值比移值 RfllaRaf,lbRbf,标准标准样品样品将标准和样品的将标准和样品的 Rf 值进行比值进行比较，可以对样品进行定性分析较，可以对样品进行定性分析Rf=0 1Rf=0，表明在原点不动，表明在原点不动Rf=1，表明随溶剂一起移动，表明随溶剂一起移动BbaA定性分析定性分析定量分析定量分析四、薄四、薄层层色谱色谱 用用涂有固定相的薄层板代替滤纸进行分离涂有固定相的薄层板代替滤纸进行分离分析，将柱色分析，将柱色谱与纸色谱相结合起来的一种色谱分离方法。谱与纸色谱相结合起来的一种色谱分离方法。常用：液常用：液-固吸附色谱，它具有他离效果好，适用范围广固吸附色谱，它具有他离效果好，适用范围广的优点。的优点。