第10章分离.ppt

第第10章章 常用的分离方法常用的分离方法10-1.概述概述10-2.沉淀分离法和共沉淀分离法沉淀分离法和共沉淀分离法10-3.液液-液萃取液萃取分离法分离法10-4.离子交换离子交换分离法分离法10-5.液相色谱分离液相色谱分离法法10-1.概述概述的量的量分离前分离前的量的量分离后分离后的回收率的回收率AAA对于常量组分，要求回收率对于常量组分，要求回收率 99.9%对于微量组分，回收率对于微量组分，回收率95%或或90%即可即可(2)干扰成分分离完全，减少至不再干扰干扰成分分离完全，减少至不再干扰 分离是消除干扰最根本最彻底的方法，在分分离是消除干扰最根本最彻底的方法，在分析化学中占有重要地位析化学中占有重要地位 富集：将微量待测组分的浓度人为地加大以富集：将微量待测组分的浓度人为地加大以便于测定便于测定回收率越大越好回收率越大越好分离效果：分离效果：目的：目的：(1)待测组分有效回收，尽量少损待测组分有效回收，尽量少损失失的回收率的回收率的回收率的回收率的回收率的回收率分离率分离率BAB对于常量待测组分，常量干扰组分，要求分离率对于常量待测组分，常量干扰组分，要求分离率 0.1%对于微量待测组分，常量干扰组分，要求分离率对于微量待测组分，常量干扰组分，要求分离率 10-4%欲将待测组分欲将待测组分A与干扰组分与干扰组分B分离分离分离率越小越好分离率越小越好 不同分离方法的共同本质：使被分离的组分不同分离方法的共同本质：使被分离的组分分别处于不同的两相分别处于不同的两相 而两种不同的相通常很容易用物理方法分离而两种不同的相通常很容易用物理方法分离 沉淀分离法：液相与固相沉淀分离法：液相与固相 萃取分离法：水相与有机相萃取分离法：水相与有机相 离子交换分离法：水相与树脂相离子交换分离法：水相与树脂相 色谱分离法：流动相与固定相色谱分离法：流动相与固定相 只适合于常量组分的分离，不适合于微量只适合于常量组分的分离，不适合于微量组分的分离组分的分离10-2.沉淀分离法和共沉淀分离法沉淀分离法和共沉淀分离法一、一、沉淀分离法沉淀分离法 某沉淀在一定条件下的溶解度是一定的，某沉淀在一定条件下的溶解度是一定的，若溶解度若溶解度S=6 10-6 mol/L对于常量组分分离，若起始浓度为对于常量组分分离，若起始浓度为0.01 mol/L%99.9901.01010.016 ）（回收率回收率对于微量组分分离，若起始浓度为对于微量组分分离，若起始浓度为2 10-6 mol/L%50102101102666 ）（回收率回收率分组分组组试剂组试剂HClH2S(NH4)2S(NH4)2CO3可溶组可溶组被沉淀被沉淀出离子出离子Ag+Hg(I)(Pb2+)Cu2+(Pb2+)Cd2+Bi3+Hg(II)As(III,V)Sb(III,V)Sn(II,IV)Fe(II,III)Mn2+Al3+Zn2+Co2+Ni2+Cr3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Na+K+NH4+硫化氢系统分析法（定性分析）硫化氢系统分析法（定性分析）有机沉淀剂的优点：有机沉淀剂的优点：选择性高，沉淀完全，比较纯净选择性高，沉淀完全，比较纯净无机沉淀剂的缺点无机沉淀剂的缺点 常用的氢氧化物和硫化物沉淀多为无定形沉淀常用的氢氧化物和硫化物沉淀多为无定形沉淀和凝乳状沉淀和凝乳状沉淀 颗粒小，比表面大，结构疏松，共沉淀严重，颗粒小，比表面大，结构疏松，共沉淀严重，分离效果不理想分离效果不理想对于定量分离对于定量分离二、共二、共沉淀分离法沉淀分离法只适合于微量组分的分离和富集只适合于微量组分的分离和富集 1.表面吸附共沉淀表面吸附共沉淀用用Fe(OH)3吸附富集工业废水中痕量吸附富集工业废水中痕量UO22+试液试液+FeCl3+氨水氨水 Fe3+3OH-=Fe(OH)3(载体载体)UO22+常用无定形或凝乳状沉淀（氢氧化物或硫化物沉常用无定形或凝乳状沉淀（氢氧化物或硫化物沉淀），得到的沉淀颗粒小，比表面大，吸附量多淀），得到的沉淀颗粒小，比表面大，吸附量多 2.混晶共沉淀混晶共沉淀 优点：选择性高优点：选择性高 Sr2+SO42-=SrSO4(载体载体)PbSO4 利用共沉淀现象来分离和富集微量组分的方法利用共沉淀现象来分离和富集微量组分的方法欲富集溶液中微量欲富集溶液中微量Pb2+3.有机共沉淀剂有机共沉淀剂 （1）离子缔合物）离子缔合物甲基紫甲基紫+SCN-=甲基紫甲基紫+SCN-(Zn(SCN)42-甲基紫甲基紫+)（2）惰性共沉淀剂）惰性共沉淀剂 酚酞酚酞(乙醇乙醇)=酚酞酚酞(水水)(8-羟基喹啉羟基喹啉Cu(II)（3）胶体的凝聚）胶体的凝聚 H2WO4在酸性介质中以带负电荷的胶体粒子存在在酸性介质中以带负电荷的胶体粒子存在 辛可宁为带正电荷的胶体粒子辛可宁为带正电荷的胶体粒子 辛可宁辛可宁(胶体胶体)=辛可宁辛可宁 (H2WO4)沉淀剂与共沉淀剂的区别沉淀剂与共沉淀剂的区别 对欲分离组分对欲分离组分N：沉淀剂沉淀剂L：N+L=NL 共沉淀剂共沉淀剂L：M+L=ML (NX)10-3.液液-液萃取液萃取分离法分离法 利用物质对水的亲疏性不同而进行分离的方法利用物质对水的亲疏性不同而进行分离的方法 亲水性：物质易溶于水而难溶于非极性有机溶剂亲水性：物质易溶于水而难溶于非极性有机溶剂的性质的性质 疏水性：物质易溶于非极性有机溶剂而难溶于水疏水性：物质易溶于非极性有机溶剂而难溶于水的性质的性质 萃取：物质从水相进入有机相的过程萃取：物质从水相进入有机相的过程 反萃取：物质从有机相进入水相的过程反萃取：物质从有机相进入水相的过程主要仪器：梨形分液漏斗主要仪器：梨形分液漏斗将将I2从水中萃取到从水中萃取到CCl4中中 萃取分离法的优点：分离效果好，操作简便易行，萃取分离法的优点：分离效果好，操作简便易行，易于自动化，适用范围广（常量与微量组分分离）易于自动化，适用范围广（常量与微量组分分离）萃取光度法：具有较高的选择性和灵敏度萃取光度法：具有较高的选择性和灵敏度 缺点：采用的有机溶剂易燃、易挥发、有一定毒性，缺点：采用的有机溶剂易燃、易挥发、有一定毒性，价格较高价格较高一、一、萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理 物质对水亲疏性的一般规律物质对水亲疏性的一般规律 凡离子都具有亲水性凡离子都具有亲水性 极性化合物易溶于水，具有亲水性极性化合物易溶于水，具有亲水性 非极性化合物易溶于非极性的有机溶剂中，具非极性化合物易溶于非极性的有机溶剂中，具有疏水性有疏水性 物质含亲水基团越多，亲水性越强；物质含疏物质含亲水基团越多，亲水性越强；物质含疏水基团越多，疏水性越强水基团越多，疏水性越强 亲水基团：羟基、羧基、氨基和磺酸基等亲水基团：羟基、羧基、氨基和磺酸基等 疏水基团：芳香基、烷基和卤代烷基等疏水基团：芳香基、烷基和卤代烷基等1萃取过程的本质萃取过程的本质Zn2+SCNHNHC6H5NNC6H5CNNNHNC6H5C6H5ZnSSCNNNNHC6H5C6H5+2+2 H+双硫腙双硫腙(H2Dz)的的CCl4溶液萃取溶液萃取Zn2+双硫腙双硫腙(H2Dz)：萃取剂：萃取剂CCl4：萃取溶剂（溶剂）：萃取溶剂（溶剂）无机离子的萃取过程：将亲水性物质转化为无机离子的萃取过程：将亲水性物质转化为疏水性物质疏水性物质水水有有AAKD2分配平衡分配平衡（萃取平衡）（萃取平衡）A水水 A有有分配系数分配系数 KD是浓度常数，在温度和两相的离子强度一是浓度常数，在温度和两相的离子强度一定时是常数定时是常数分配比分配比水水有有AAccD D是条件常数，更能反映物质是条件常数，更能反映物质A在两相中的在两相中的分配情况分配情况 水水有有OsOOsOK44D水水水水水水有有有有OsOHOsOOsO)OsO(4OsOD2554444 某有机酸某有机酸HB在有机相中仅以在有机相中仅以HB型体存在，在型体存在，在水相中发生部分电离水相中发生部分电离 HB=B-+H+Ka水水有有HBHBKD分配系数分配系数分配比分配比水水水水有有水水有有BHBHBccDHBHB代入代入和和将将水水水水水水水水有有HHBKBHBKHBa-DaDaDaDKHHKHK1KHHBKHBHBKD水水水水水水水水水水水水水水D为为pH的函数，当的函数，当pH 1时，树脂对时，树脂对B+的亲和力大于对的亲和力大于对A+的亲和的亲和力力 定义分配比：定义分配比：DA=A+R/A+，DB=B+R/B+选择性系数选择性系数KB/A=DB/DA 亲和力的大小与离子所带电荷数及它的水化离亲和力的大小与离子所带电荷数及它的水化离子半径有关子半径有关 离子的价态越高，所带电荷越多，亲和力越大离子的价态越高，所带电荷越多，亲和力越大 对于同价态的离子，离子的水化半径越小，亲对于同价态的离子，离子的水化半径越小，亲和力越大和力越大 亲和力顺序为亲和力顺序为 Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Be2+Cs+Rb+K+Na+Li+ClO4-I-Br-CN-NO3-Cl-OH-F-带同种电荷的离子交换分离的基础：不同离子的亲带同种电荷的离子交换分离的基础：不同离子的亲和力差异和力差异三、三、离子交换分离法的操作离子交换分离法的操作离子交换柱离子交换柱交换交换：以以K+在阳离子交换柱上的交换与洗脱为例在阳离子交换柱上的交换与洗脱为例R-H+K+R-K+H+HCl洗脱洗脱：R-K+H+R-H+K+交换和洗脱互为逆过程，在交换柱中交换和洗脱互为逆过程，在交换柱中反复反复进行进行交换与洗脱交换与洗脱固定相：离子交换树脂固定相：离子交换树脂流动相：水溶液流动相：水溶液K+HCl交换交换交换交换交换交换洗脱洗脱洗脱洗脱示意图示意图 在在HCl淋洗的淋洗的过程中，交换和过程中，交换和洗脱不断进行，洗脱不断进行，带动带动K+在柱中向在柱中向下迁移下迁移 以用强酸性阳离子交换树脂分离溶液中以用强酸性阳离子交换树脂分离溶液中K+和和Na+为例为例 亲和力：亲和力：K+Na+交换交换：R-H+K+R-K+H+（先）（先）R-H+Na+R-Na+H+（后）（后）加入稀加入稀HCl洗脱洗脱：R-Na+H+R-H+Na+（先）（先）R-K+H+R-H+K+（后）（后）四、四、离子交换色谱法离子交换色谱法用于分离同种电荷的离子，类似于液相色谱法用于分离同种电荷的离子，类似于液相色谱法在柱中在柱中K+迁移速度慢，迁移速度慢，Na+迁移速度快迁移速度快交换交换-洗脱示意图洗脱示意图tINa+K+Na+K+离子交换色谱法的实质：离子交换色谱法的实质：使待分离的离子本来很微小的离子交换亲和力的使待分离的离子本来很微小的离子交换亲和力的差别在反复的交换洗脱过程中得到放大差别在反复的交换洗脱过程中得到放大 在宏观上造成它们在交换柱中迁移速度上的差别，在宏观上造成它们在交换柱中迁移速度上的差别，最终得到分离最终得到分离 离子交换色谱法常用来分离性质相似而用通常方离子交换色谱法常用来分离性质相似而用通常方法难以分离的离子，如法难以分离的离子，如K+和和Na+、各种稀土元素离、各种稀土元素离子等。子等。五、五、离子交换分离法的其它应用离子交换分离法的其它应用1纯水的制备纯水的制备H+OH-=H2O再生再生：用稀：用稀HCl和和NaOH分别洗脱阳柱和阴柱分别洗脱阳柱和阴柱 使用一段时间后使用一段时间后离子交换树脂将离子交换树脂将饱和饱和2干扰离子的分离干扰离子的分离 用用BaSO4沉淀重量法测定黄铁矿中的硫，经处理沉淀重量法测定黄铁矿中的硫，经处理后的试液中除了有后的试液中除了有SO42-外，还有大量外，还有大量Fe3+和和Ca2+等离等离子，与子，与BaSO4发生共沉淀因而干扰发生共沉淀因而干扰SO42-的测定的测定 将试液通过阳离子交换树脂以除去干扰阳离子将试液通过阳离子交换树脂以除去干扰阳离子 用光度法测定钢铁中微量用光度法测定钢铁中微量Al3+和和Mg2+时，试液中时，试液中大量的大量的Fe3+干扰测定干扰测定 先用先用9 mol/L HCl处理，使处理，使Fe3+转化为络阴离子转化为络阴离子