第十二章 常用的分离和富集方法 第一节 概述 第二节 沉淀分离法 第三节 溶剂萃取法 第四节 离子交换法 第五节 液相色谱分离法

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1 第十二章 常用的分离和富集方法 第一节 概述 第二节 沉淀分离法 第三节 溶剂萃取法 第四节 离子交换法 第五节 液相色谱分离法
第一节 概述 第二节 沉淀分离法 第三节 溶剂萃取法 第四节 离子交换法 第五节 液相色谱分离法 第六节 现代分离技术简介

2 第一节 概 述 目的 分离富集在分析化学中的作用 富集 提高待测组分的浓度 或浓缩 分离 消除共存干扰组分 或掩蔽
第一节 概 述 分离富集在分析化学中的作用 (1) 将被测组分从复杂体系中分离出来后测定 (2) 把对测定有干扰的组分分离除去 (3) 将性质相近的组分相互分开 (4) 把微量或痕量的待测组分通过分离达到富集的目的 提高待测组分的浓度 消除共存干扰组分 富集 或浓缩 分离 或掩蔽 目的

3 二、常用的分离方法 1.沉淀分离法 2.溶剂萃取分离法 3.离子交换分离法 4.膜分离技术 5.色谱分离方法
解决常规分离技术（蒸馏、重结晶、萃取等）所不能解决的分离问题；性质特别接近的物质分离。 1.沉淀分离法 传统分离方法，采用沉淀剂，形成液-固两相进行分离。 2.溶剂萃取分离法 被分离物质由一液相转入互不相溶的另一液相的过程； 液-液两相；两溶剂互不相溶。 3.离子交换分离法 通过带电荷溶质与固体（或液体）离子交换剂中可交换的离子进行反复多次交换而达到分离。 4.膜分离技术 模拟生物过程；利用半透膜（高选择性）淡化海水。 5.色谱分离方法 柱层析；制备型气相色谱；制备型液相色谱；

4 第二节 沉淀分离法 沉淀法中主要包括：沉淀分离法和共沉淀分离法。 区别：
沉淀分离法主要使用于常量组分的分离（毫克数量级上）；共沉淀分离法主要使用于痕量组分的分离（小于1mg/mL）

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7 测定水样中的Cr3＋时，当水样有色、浑浊、 可于pH 8—9条件下用 Zn(OH) 2作共沉淀剂
利用吸附作用的共沉淀分离 载体 （共沉淀剂） 对载体 的要求 常用 Fe(OH) 3、 Al(OH)3、 Mn(OH)2 、硫化物… 表面积大、吸附力强、 非晶形胶体沉淀 应用 实例 测定水样中的Cr3＋时，当水样有色、浑浊、 Fe 3＋含量低于200mg／L时， 可于pH 8—9条件下用 Zn(OH) 2作共沉淀剂 吸附分离干扰物质

8 原理 共沉淀分离法 类型 应用 溶液中一种难溶化合物在形成沉淀过程中， 将共存的某些痕量组分一起载带沉淀出来 表面吸附 形成混晶 包 藏
异电核胶态物质相互作用 表面吸附 有机共沉淀剂 包 藏

9 利用生成混晶的共沉淀分离 特点 应用 实例 欲分离微量组分 有相似的晶格 沉淀剂 ①PbSO4-SrSO4的混晶共沉淀
——分离水样中的痕量Pb 2＋ ②以SrSO4作载体 ——富集海水中10－8的Cd2＋ 特点 有相似的晶格 欲分离微量组分 沉淀剂

10 利用有机共沉淀剂进行分离 特点 应用 实例 丁二酮肟二烷酯作为共沉淀剂 将“丁二酮肟－镍”螯合物共沉淀 选择性高，沉淀纯净，
灼烧可除去共沉淀剂 应用 实例 丁二酮肟二烷酯作为共沉淀剂 将“丁二酮肟－镍”螯合物共沉淀

11 第三节 溶剂萃取分离法 一、概述 溶剂萃取分离法又称液—液萃取分离法，简称萃取分离法。这种方法是利用与水不相混溶的有机溶剂同试液一起震荡，这时，一些组分进入有机相中，另一些组分仍留在水相中，从而达到分离富集的目的。

12 二. 萃取分离法的基本原理及重要参数 1.原理： 分 配 系 数 和 比 物质在不同的溶剂相中分配系数不同， 而达到组分的富集与分离。
分配比 萃取百分率 E和D的关系 分配系数和分配比的比较

13  （１）分配系数 （2）分配比 溶质在有机相中的各种存在形式的总浓度和在水相中的各种存在形式的总浓度之比，称为分配比。

14 （4） 萃取率 （5）E和D的关系： 除以CWVO CO和CW 分别为有机相和水相中溶质的浓度， VO 和VW有机相和水相的体积。

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19 四. 萃取分离技术 （一）萃取方式 （常用间歇萃取法） （二）分层 （三）洗涤 （四）反萃取

20 第四节 离子交换分离法 一.概述 二.离子交换剂的种类和性质 三.离子交换树脂的亲和能力 四.离子交换分离操作 五.离子交换分离法的应用

21 原理 一、概述 利用离子交换剂与溶液中的离子 发生交换反应进行分离的方法
离子交换分离法特点： （1）分离效率高。 （2）适用于带电荷的离子之间的分离，还可用于带电荷 与中性物质的分离制备等。 （3）适用于微量组分的富集和高纯物质的制备。 （4）方法的缺点是操作较麻烦，周期长。一般只用它解决某些比较复杂的分离问题。

22 二.离子交换剂的种类和性质 1.离子交换反应 （1）离子交换反应 阳离子交换反应：
Resin-SO3H Na+ = Resin-SO3 Na + H+ Resin-SO3Na H+ = Resin-SO3 H + Na + 阴离子交换反应： Resin-N(CH3) 3OH Cl- = N(CH3) 3 Cl + OH- Resin-N(CH3) 3 Cl + OH- = N(CH3) 3 OH + Cl -

23 （2）.离子交换树脂 组成 类型 高分子聚合物为骨架 骨架上引入活性基团构成 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 离子交换反应是一可逆反应。
苯乙烯-二乙烯苯共聚物小球 （2）.离子交换树脂 骨架上引入活性基团构成 高分子聚合物为骨架 组成 阴离子交换树脂 阳离子交换树脂 类型 离子交换反应是一可逆反应。 离子交换树脂使用后需要进行再生处理。

24 三.离子交换分离操作 树脂的选择、预处理和装柱 交换过程 洗涤过程 洗脱过程 树脂再生

25 （一）树脂的选择、预处理和装柱 1. 树脂的选择： 树脂的种类、粒度（80—100目） 2
（一）树脂的选择、预处理和装柱 1. 树脂的选择： 树脂的种类、粒度（80—100目） 2. 树脂的预处理 凝胶树脂——水浸泡（1—2d）—— 2—3倍2mol/L HCl浸泡（ 1—2d）——水洗至中性——得H+阳离子交换树脂或Cl-阴离子交换树脂（可以继续使用NaCl或NH4Cl溶液处理） 3. 装柱 L：10—30cm。i.d：1cm 细长的柱子比粗短的柱子分离效果好

26 （二）交换过程 将欲分离的试液缓慢注入交换柱内，并以一定的流速由上向下流经柱子进行交换。
（三）洗涤过程 将离子交换树脂柱上的残留试液（包括未与树脂发生交换作用的物质）及被树脂交换出的离子洗去的过程。 洗涤剂：不含试样的、其它成分及酸度与试样溶液相同的“空白”试液或水。

27 （四）洗脱过程 洗脱(淋洗)过程：将交换到树脂上的离子，用洗脱剂(或淋洗剂)置换下来的过程，是交换过程的逆过程。
洗脱曲线(淋洗曲线)：以流出液中该离子浓度为纵坐标，洗脱液体积为横坐标作图，可得到洗脱曲线。几种离子同时被交换在柱上，洗脱过程也就是分离过程：亲和力小的离子先被洗脱而亲和力最大的离子后被洗脱。

28 （五）树脂再生 将树脂恢复到交换前的形式．这个过程称为树脂再生。有时洗脱过程就是再生过程。阳离子交换树脂可用3mol/L盐酸处理，将其转化为H+型；阴离于交换树脂可用l mol/L氢氧化钠处理，将其转化成OH-型备用。

29 四、离子交换分离法的应用 去离子水的制备 实验室用去离子水及锅炉用水的软化。 采用串联的阳离子交换柱和阴离子交换柱。

30 第五节 色谱分离法 一. 原理 二. 纸色谱分离法 三. 薄层色谱分离法 四. 固相萃取分离法

31 一、 色谱分离法 1 基本原理 色谱法是一种物理化学分析方法。根据所用样品混合物中各组分物理、化学性质的差异，各组分程度不同的分配到互不相溶的两相中。当两相相对运动时，各组分在两相中反复多次重新分配，结果使混合物得到分离。 固定相：固定不动的一相 流动相：移动的一相

32 2 色谱法的分类 1)根据流动相分类: 气相色谱—以气体作流动相 液相色谱—以液体作流动相 2)根据固定相的附着方式分类
柱色谱—固定相装在圆柱管中 薄膜色谱—固定相涂敷在玻璃或金属板 纸色谱—液体固定相涂在纸上 3) 根据分离机理分类 分配色谱—样品组分的分配系数不同 吸附色谱— 样品组分对固定相表面吸附力不同 体积排阻色谱—固定相孔径不同，把样品组分按分子大小分开 离子交换色谱—不同离子与固定相上相反电荷的作用力大小不同

33 二、 纸色谱法 将固定相放在纸上，以纸做载体进行点样、展开、定性、和 定量的液-液分配色谱法 1—层析筒 2—滤纸 3—试样原点
4—有机溶剂 5—溶剂前沿 6、7—组分斑点

34 三. 薄层色谱分离法 原理： 试样中的各组分在固定相和作为展开剂的流动相之间不断地发生溶解、吸附、再溶解、再吸附的分配过程。不同物质上升的距离不一样而形成相互分开的斑点从而达到分离。

35 第六节 现代分离技术简介 一、透析 原理：透析是采用半透膜作为滤膜,使试样中的小分子经扩散作用不断透出膜外,而大分子不能透过被保留，直到膜两边达到平衡。 特点：半透膜两边均为液体，一边为试样溶液，另一边为纯净溶剂（水或缓冲溶液）。可不断更换外层溶剂使扩散不断进行，直至符合要求。 应用：制备或提纯生物大分子时，除去小分子物质及其杂质，脱盐。

36 二、超滤 超滤是指外源加压的膜分离，其原理与过滤一样。 依据所加的操作压力和膜的平均孔径不同，可分为三种模式： (1)微孔过滤
操作压力为0.07 MPa，膜的平均孔径为500埃至14 m，用于分离较大颗粒； (2)加压超滤 操作压力为 MPa，膜的平均孔径为10-100埃至14 m，用于分离大分子溶质； (3)反渗透 操作压力为 MPa，膜的平均孔径为10埃以下，用于分离小分子溶质；

37 三、 毛细管电泳分离法 1.电泳:荷电物质在电场中因受到吸引和排斥而引起的差速流动. 2.电泳分离:是依据在电场中溶质不同的迁移速率.
3.毛细管电泳分离原理:在充有电解质的毛细管两端施加高电压，利用电位梯度和离子淌度的差别，实现流体中组分的电泳分离。