分析化学-常用的分离富集方法

AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ1SeparationandEnrichment第十一章AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ2概述气态分离法沉淀分离法离子交换法溶剂萃取分离法色谱分离法其他分离富集方法AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ3问题的提出实际样品的复杂性干扰的消除控制实验条件使用掩蔽剂分离separation分析方法灵敏度的局限性满足对灵敏度的要求选择灵敏度高的方法富集enrichment例：海水中U（IV)的测定C=1~3g/L难以测定富集为C=100~200g/L可以测定AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ4分离效果干扰成分减少至不再干扰待测组分有效回收%100%原始含量分离后测量值）回收率（质量分数1%，回收率99.9%以上质量分数0.01%，回收率95%或更低质量分数0.01%~1%回收率99%样品中的待测组分含量是未知的如何测量回收率？RecoveryAnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ5分离方法气态分离法：物理分离：升华，蒸馏化学分离：挥发（有新物质生成）过滤分离：利用尺寸大小进行分离利用化学性亲和力分离：离子交换分离萃取分离吸附分离色谱分离：薄层色谱气相色谱液相色谱其他分离方法：电分离、膜分离、气浮分离法等AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ6第一节气态分离法1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氢气还原砷酸盐转为AsH3飞硅（SiF4）飞铬(CrO2Cl2)升华:固体物质不经过液态就变成气态的过程AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ72蒸馏a常压蒸馏b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，水蒸气蒸馏的那些化合物须不与水混溶c减压和真空蒸馏在大气压以下的蒸馏称为减压和真空蒸馏AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ8例如无水乙醇的制备，水和乙醇形成共沸物((95％乙醇)，b.p.=78.15℃；加入苯形成另一共沸物(苯74％,乙醇18.5％,水7.5%)b.p.=65℃；在65℃蒸馏,除去水,在68℃苯和乙醇形成共沸物(苯67.6％,乙醇32.4％)；在68℃蒸馏直到温度升高，在78.5℃能获得纯乙醇。d共沸蒸馏e萃取蒸馏(extractivedistillation)例由氢化苯(80.1℃)生成环己烷(80.8℃)时,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AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ9第二节过滤分离法按尺寸大小进行分离的一种方法固液混合物固体微粒多孔性介质液体•过程•机理筛析作用、深层截留作用AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ10过滤介质的选择1.肉眼所能见到的固体粒子———一般采用滤纸或是纱布进行过滤可以通过沉淀分离常量组分共沉淀分离富集微量或痕量组分得到溶解度小，纯度高的沉淀形式，才能减少沉淀分离的误差AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ11滤纸的种类：定性：快速、中速、慢速定量：快速、中速、慢速过滤方式：常压过滤减压过滤加压过滤砂芯漏斗可以过滤酸溶液AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ12类别定量滤纸灰分小于等于0.0009%滤速（s/100ml）60~100100~160160~200200~240滤速区别快速中速慢速慢速盒上包带标志蓝白红橙实用例Fe(OH)3H2SiO3BaSO4Al(OH)3CaC2O4类别定量滤纸灰分不超过0.13%滤速（s/100mL）60~100100~160160~200200~240滤速区别快速中速慢速慢速盒上包带标志蓝白红橙国产滤纸规格AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ13玻璃砂芯滤器规格及使用滤板编号一般用途180~120过滤粗颗粒沉淀，收集或分布粗分子气体240~80过滤较粗颗粒沉淀，收集或分布较粗分子气体315~40过滤化学分析中一般结晶沉淀和杂质。过滤水银，收集或分布一般气体45~15过滤细颗粒沉淀，收集或分布细分子气体52~5过滤极细颗粒沉淀，滤除较大细菌6＜2滤除细菌m滤板平均孔径AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ142.微孔滤膜滤器组成：各种纤维、高分子材料等特点：滤材薄，孔径小、均匀面积大，阻力小，速度快截留能力强，不易脱落，吸附不影响药液，交叉污染少适于精滤，除菌（热原），应用广不足：孔径小，容易堵塞，膜稳定性不佳AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ15按膜的孔径或被分离物的体积大小：（a）5000nm以上，微粒过滤膜。（b）100～5000nm，微滤膜，分离血细胞、乳胶等。（c）2～100nm，超滤膜，用于分离蛋白质等。（d）～10Å，纳滤膜，用于分离游离酸和糖等。（e）～Å，反渗透膜（超细滤膜），分离NaCl等。AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ16膜分离技术（1）透析以浓度差为驱动力，溶质从浓度高的一侧通过分离膜渗透到浓度低的另一侧。（2）电渗析在电场的作用下，离子通过离子选择性分离膜向与之对应的电极迁移，使不同离子相互分离的过程。（3）全蒸发原理是将待分离的混合物放于膜的一侧，其中高挥发性的有机溶剂以蒸汽的形式渗透分离膜，在膜的另一侧收集。AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ17（4）微滤、超滤、纳滤和超细滤是以压力差为驱动力，促使被分离物从压力高一侧向压力低一侧移动。(a)微滤:清除溶液中的微生物以及悬浮微粒(0.1-10um)。应用:除菌(饮用水处理）、果汁澄清、溶液澄清等。(b)超滤:清除胶体级微粒以及大分子溶质(2～100nm)。应用：合成和生物来源的大分子溶液中溶质的分离、分子量分布较宽的大分子溶液进行分级处理、从食品工业废弃的乳清中回收蛋白质等。AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ18纳滤:主要用来处理一些中等分子量溶质(0.5–5nm)。应用：生活和生产用水的纯化和软化处理、化学工业中的催化剂回收、药物的纯化与浓缩、活性多肽的回收与浓度、溶剂回收等。超细滤（反渗透）:高压下使被分离物从膜的高浓度一侧向低浓度一侧渗透。应用：海水的脱盐、高硬水软化、高纯水的制备等。AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ19第三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AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ20离子交换分离离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离子交换树脂的结构带有活性基团的网状高分子聚合物骨架活性基团酚醛树脂聚乙烯树脂OH+CH2OCH=CH2+CH=CH2CH=CH2交联剂酸性基团碱性基团—SO3H—COOH—N+R3OH-—NR2特殊基团IonexchangeAnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ21聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂CH=CH2+CH=CH2CH=CH2H2SO4CHCH2CHCHCH2CH2CH2CHCHCH2CHCHCH2CH2CH2CHCHCH2CHCHCH2CH2CH2CHCHCH2CHCHCH2CH2CH2CHSO3HSO3HSO3HSO3H聚合磺化交联剂交联作用活性基团R-SO3H+M+=R-SO3M+H+AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ22离子交换树脂的分类依据活性基团分类阳离子交换树脂阴离子交换树脂螯合树脂特殊交换树脂强酸型弱酸型交换基为酸性，H+与阳离子交换—SO3H—COOH—OHpH2pH6使用pH范围pH10交换基为碱性，阴离子发生交换强碱型弱碱型—N+(CH3)3OH-—N+H3OH-—N+H2ROH-—N+HR2OH-pH12pH4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手性基团，进行手性拆分R-NH2+H2OR-N+H3OH-pHpKapOHpKbAnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ23交换反应阳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+H2OR-N+H3OH-水合作用RN+H3OH-+X-RN+H3X-+OH-螯合交换树脂R-L+M(R-L)nMAnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ24强酸型阳离子交换树脂分离示例H+,K+,Na+,Ag+的分离K：亲和力H+Na+K+Ag+H2O交换exchange游离状态AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ25洗脱eluteH+Na+K+Ag+CtNa+K+Ag+淋洗曲线洗脱剂eluant洗出液eluate测定天然水或自来水中阳离子的总浓度的方法及原理？AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ264离子交换分离法的应用水的净化H+OH-阳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去离子水de-ionizedwaterAnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ27微量组分的富集例：矿石中铂、钯的富集与测定Pt(IV)Pd(II)Cl-PtCl62-PdCl42-RN+(CH3)3OH-[RN+(CH3)3]2PtCl62-[RN+(CH3)3]2PdCl42-分光光度法测定高温灰化王水浸取阴阳离子的分离Cr3+,CrO42-Al3+,FeCl4-性质相似的物质的分离氨基酸的分离AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ28第四节溶液萃取分离法1、概述2、萃取分离法的基本原理3、重要的萃取体系和萃取条件的选择4、萃取分离技术AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ29溶剂萃取分离法此法是将待测物从一个相（aq）转移到另一个相（org）以达到分离富集的目的。优点：仪器简单，快速，分离效果好，既能用于大量元素的分离，又更适于微量元素的分离、富集，若同时用于萃取光度法则有较高的灵敏度和选择性。此法在分离科学中占有很重要的位置，它常常是分析化学中某一分析方案中不可缺少的步骤。缺点：工作量大（有时费时），溶剂易燃、易挥发、有毒等。AnalyticalChemistry分析化学2010.3分析化学（2010)CYJ30萃取分离的基本原理1、萃取过程的本质依据:“相似相溶”原则——极性化合物易溶于极性溶剂，非极性化合物易溶于非极性溶剂。（1）物质的亲水性和疏水性①亲水性：无机盐类属离子型化合物，具有易溶于水而难溶于有机溶剂的性质称之“亲水性”；②疏水性：许多有机物（如脂类、酚、萘CCl4等）属共价化合物，极性很弱或非极性