分离富集技术概述.

《分离富集技术概述.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分离富集技术概述.（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第九章 分析化学中的分离富集技术 9.1、概述 9.2、沉淀分离法 9.3、溶剂萃取分离法 9.4、离子交换分离法 9.5、膜分离法 9.6、其它分离富集技术 *1Analitical Chemistry 9.1、概述 一、分离与富集在定量分析中的意义和作用 当有干扰存在时：仪器分析的选择性和灵敏度不断提高， 但在很多情况下有干扰存在。干扰组分分离技术成为测试技术发展的瓶颈。 (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再测定 (3) 将性质相近的组分相互分开分别测定 (4) 把微量或痕量的待测组分通过分离达到富集的目的 分离前的体系：均相；两组分A、B的

2、分离； 分离体系总是两相；液-液；液-固；气-液； Date2Analitical Chemistry 分离富集在医药领域中的地位与作用 1. 研究对象的复杂性 天然产物提取具有生理活性的组分；（抗癌有效 成分：紫杉醇） 中草药有效组分的分离、测定 2. 药物、高纯试剂的制备 青霉素过敏的原因：含微量其他组分； 提纯后可口服 3. 医学检验 、法医鉴定 Date3Analitical Chemistry 二、常用分离方法 1.沉淀-挥发分离法 分离方法，采用沉淀剂；液-固分离(富集）。加入某些试 剂，使待测（或干扰）组分形成易挥发物质，加热 2.气浮分离法：通过加入某些试剂，使待测组分附着气泡

3、 上升液面而分离。 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；互不相溶。 超临界萃取。 Date4Analitical Chemistry 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 发展较快的一种分离方法； 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； Date5Analitical Chemistry 三、现代分离技术的进展 以膜分离膜分离技术、高效制备色谱、超临界 萃取为代表的现代分离技术； 生物技术的发展需

4、要高效分离技术： 核酸、酶、蛋白质、多肽等的活性纯化 ； Date6Analitical Chemistry 四、分离的基本原理 1 分配系数和分配比 描述被分离组分在两相中的分配平衡；判断分离的难易 程度； 溶质A在两相（相1和相2）中的活度之比（在一定温度 下是一个常数），分配系数： a 、A、 分别为活度、浓度、活度系数。 两组分分配系数相差越大越易分离；两组分的分离比： 分配系数大者为分子项，分离比1。 Date7Analitical Chemistry 2回收因子与分离因子 定量分析对分离的要求： 对待测组分 A 的分离，在分离过程中的损失要小，即回 收完全； 对干扰组分 B 的分离

5、， 残留量要小，以减少干扰。 两个量化参数：回收因子（回收率）RA和分离因子SB/A。 回收因子： 常量分析中，要求RA达到0.999。 Date8Analitical Chemistry 分离因子 或称分离系数，用来表达A 与B 的分离程度； 由分离因子与A、B 的原始比率乘积可得到最终分离后 两组分的比值； 分离因子SB/A ： 故 常量分析中，要求SB/A达到0.001；痕量分析要求达到10-6。 样品中两 种成分的 比值 分离后两 种成分的 比值 Date9Analitical Chemistry 一、无机沉淀剂沉淀分离法 对沉淀反应的要求：所生成的沉淀溶解度小、纯度高、稳定 1. 氢

6、氧化物沉淀分离法 沉淀剂：NaOH，NH4OH 影响因素：溶液pH ，共沉淀 9.2 沉淀分离法 Date10Analitical Chemistry Date11Analitical Chemistry 2.硫化物沉淀分离法 沉淀剂：H2S 约40余种金属离子可生成难溶硫化物沉淀； 各种金属硫化物沉淀的溶解度相差较大； 根据H2S的分布曲线，溶液中S2-的浓度与pH有关，控制 溶液pH 可控制分步沉淀。 H2S 有毒，气味难闻； 选择性差。 Date12Analitical Chemistry 二、有机试剂沉淀分离法 高选择性、高灵敏度；应用普遍； 有机沉淀剂与金属离子生成的三种沉淀类型：

7、1.螯合物沉淀 8-羟基喹啉与Mg2+生成六元环结构的螯合物沉淀； 在氨缓冲溶液中，可实现镁与碱金属及碱土金属的分离； 2.缔合物沉淀 四苯基硼化物与K+的反应产物；溶度积2.2510-8； 3.三元配合物沉淀 提高选择性和灵敏度的一条途径； Date13Analitical Chemistry 三、盐析法 在溶液中加入中性盐使溶质生成沉淀析出； 易产生共沉淀，选择性差； 成本低，简便； 蛋白质的分离：对其生物活性有稳定作用； 常用的中性盐：硫酸盐、磷酸盐、氯化物等；在蛋白质 的分离中硫酸铵、硫酸钠应用较多。 Date14Analitical Chemistry 一、分配系数和逆流分配分离 萃

8、取分离的原理与特点： 定义： 被分离物质由一液相转入互不相溶另一液相的过程称为萃取。 特点：萃取分离体系由互不相溶的两液相组成； 原理：被分离组分在两液相中的溶解度具有较大的差异； 1.分配系数 萃取是溶质在两相中经过充分振摇，达到平衡后按一定比例重新分配 的过程。在恒温、恒压、较稀浓度下，溶质在两相中达到平衡时，溶质 在两相中的浓度比值为一常数（分配系数），即： c1 、c2 分配平衡后，溶质在上、下层液相中的浓度。 9.3 溶剂萃取分离法 Date15Analitical Chemistry 讨论 （1）不同溶质在不同的溶剂中具有不同的 K 值； （2）K 值越大表示该溶质在上层溶剂中的溶

9、解度越大； （3）当混合物中各组分的K 值很接近时，须通过不断更 新溶剂进行多次抽提才能彼此分离； （4）分配系数与物质在两相体系中的溶解度有关，但分 配系数不等于溶质在两种溶剂中溶解度的比值。溶解度是指 饱和状态，萃取则常用于稀溶液； Date16Analitical Chemistry 分配比 分配系数用于描述溶质为单一形式存在的情况，如果有多 种存在形式，则引入分配比： c1总 、c2总 分配平衡后，溶质（包括所有的存在形式） 分别在上、下层液相中的总浓度。 当溶质以为单一形式存在时，K=D Date17Analitical Chemistry 2.萃取液 两相溶剂系统： 水 相：水或水

10、醇 有机相：碳烃化合物、醚、酯等 3. 多次间歇萃取 当一次萃取不能满足要求时，采取多次萃取。 4. 逆流分配萃取 逆流分配仪：可连续上百次萃取。 Date18Analitical Chemistry 二、间歇操作的萃取效率 设试样水溶液体积为V水（mL），组分A的总量为XA （mmol），加入有机溶剂体积V有（mL），经过一次萃取 后，A在水相中的残留量为YA（mmol），其分配系数K： 以回收率表示萃取效率，则组分A的萃取率RA的定义是： Date19Analitical Chemistry 间歇操作的萃取效率 残余在水相中A的分数fA与萃取率RA的关系是： 如果用等体积溶剂进行n次萃取，

11、则总萃取率为： n nAnA KVV V fR + -=-= 有水 水 1)(1)( Date20Analitical Chemistry 三、溶剂选择的一般规律 （1）选择一种对被分离物质溶解度大而对杂 质溶解度小的溶剂，使被分离物质从混合组分中 有选择性地分离； （2）选择一对被分离物质溶解度小而对杂质 溶解度大的溶剂，使杂质分离； （3）溶剂的选择原则：“相似相溶”； Date21Analitical Chemistry 9.4 离子交换分离法 一、离子交换与离子交换树脂 1.离子交换反应 离子交换分离法是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液 相）之间的分配（离子交换）而达到分离

12、的方法。分配过程是一离子交换 反应过程。 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 - Date22Analitical Chemistry 2.离子交换树脂 离子交换反应发生在离子交换树脂上的具有可交换离 子的活性基团上。离子交换树脂是以高分子聚合物为骨架， 反应引入活性基团构成。

13、高分子聚合物以苯乙烯-二乙烯苯 共聚物小球常见，可引入各种特性的活性基团，使之具有选 择性。 Resin-SO3H（氢型）树脂的酸性最强，其Resin-SO3 Na （钠型）比氢型稳定，商品常为钠型，使用前用酸淋洗 转型（再生）。阴离子交换树脂的Cl型稳定。 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。 Date23Analitical Chemistry 3.离子交换容量 离子交换树脂在交换反应中可交换离子的数目用交换容 量表示，单位 m mol / g 干树脂。 将离子交换树脂装入玻璃柱即构成离子交换分离柱，可 用来分离干扰离子。当淋洗液为中性水溶液时，干扰离子保 留在

14、柱中。 离子交换反应是一可逆反应，被交换离子随淋洗液pH 不同而在分离柱中移动，由于不同离子与离子交换树脂之间 的作用力不同，流出分离柱的时间不同而被分离。 一般使用的离子交换树脂的粒度为50-100目。 Date24Analitical Chemistry 二、离子交换亲和力与选择性系数 离子交换分离中的分配系数是组分离子在树脂（R)上 的浓度与在溶液中的浓度之比，对阳离子Mn+，分配系数KP 为： 分配系数KP反映了离子与树脂的亲和力大小。 不同离子对树脂的亲和力大小具有如下规律： (1) 稀溶液中，离子电荷越大，亲和力越大； (2) 相同电荷时，水合半径越小，亲和力越大； Date25A

15、nalitical Chemistry (3) 阴离子亲和力的顺序为： SO42-C2O42- I-NO3- CrO42- Br- SCN- Cl- Ac-F- (4) H+对强酸性离子交换树脂的亲和力在Na+与Li+之间， 离子交换树脂的酸性越弱， H+与其亲和力越大； (5) OH-对强碱性离子交换树脂的亲和力在Ac-与F-之间， 离子交换树脂的碱性越弱， OH-与其亲和力越大； 当溶液中有多种离子可与树脂发生交换时： R-A + B+ = R-B + A+ 此反应的平衡常数称为离子交换的选择性系数KB/A。 Date26Analitical Chemistry 三、离子交换分离法的应用 1.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。 2.干扰