分離與富集課件

1、分離與富集課件 第十一章 分離與富集 11-1 概述 11-2 沉淀分離法 11-3 溶劑萃取分離法 11-4 離子交換分離法 11-5 色譜分離法 分離與富集課件 11-1 概述 n在實(shí)際分析工作中，遇到的樣品往往含有在實(shí)際分析工作中，遇到的樣品往往含有多多 種組分種組分，進(jìn)行測(cè)定時(shí)，進(jìn)行測(cè)定時(shí)彼此發(fā)生干擾彼此發(fā)生干擾，不僅影，不僅影 響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，甚至無(wú)法進(jìn)行測(cè)定。響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，甚至無(wú)法進(jìn)行測(cè)定。 n欲測(cè)組分的含量極微欲測(cè)組分的含量極微, ,測(cè)定方法的靈敏度不夠測(cè)定方法的靈敏度不夠. . 分離與富集課件 分離與富集課件 分離效果分離效果 %100% 原始含量 分離后測(cè)量值 ）回

2、收率（ 分離與富集課件 常用分離方法常用分離方法 沉淀分離法沉淀分離法 溶劑萃取分離法溶劑萃取分離法 離子交換分離法離子交換分離法 色譜分離法色譜分離法 揮發(fā)和蒸餾分離法揮發(fā)和蒸餾分離法 分離與富集課件 11-2 沉淀分離法 沉淀分離法沉淀分離法: : 在樣品溶液中加入沉淀劑在樣品溶液中加入沉淀劑, ,依據(jù)依據(jù)溶溶 度積原理，通過(guò)沉淀反應(yīng)，度積原理，通過(guò)沉淀反應(yīng)，有選擇地沉淀某些有選擇地沉淀某些 離子，而與其它離子分離開(kāi)來(lái)的方法。離子，而與其它離子分離開(kāi)來(lái)的方法。 共沉淀分離共沉淀分離: :利用共沉淀現(xiàn)象，以某種沉淀作載體，將利用共沉淀現(xiàn)象，以某種沉淀作載體，將 痕量組分定量地沉淀下來(lái)，溶解在

3、少量溶劑中，達(dá)到痕量組分定量地沉淀下來(lái)，溶解在少量溶劑中，達(dá)到 分離與富集的目的。分離與富集的目的。 分離與富集課件 1 .常量組分的沉淀分離常量組分的沉淀分離 氫氧化物沉淀氫氧化物沉淀 NaOH法法 可使兩性氫氧化物可使兩性氫氧化物(Al,Ga,Zn,Be,CrO2,Mo,W,GeO32-, V, Nb,Ta ,Sn,Pb等等)溶解而與其它氫氧化物溶解而與其它氫氧化物(Cu, Hg, Fe, Co, Ni, Ti. Zr, Hf, Th, RE等等)沉淀分離沉淀分離 氨水氨水-銨鹽緩沖法銨鹽緩沖法 控制控制pH值值810，使高價(jià)離子沉淀，使高價(jià)離子沉淀(Al, Sn等等), 與一、二價(jià)離與一

4、、二價(jià)離 子子(堿土金屬，一、二副族堿土金屬，一、二副族)分離分離 ZnO懸濁液法懸濁液法 控制控制pH6, 定量沉淀定量沉淀pH6以下能沉淀完全的金屬離子以下能沉淀完全的金屬離子 有機(jī)堿法有機(jī)堿法 六次甲基四胺，吡啶，苯胺等有機(jī)堿與其共軛酸組成溶液六次甲基四胺，吡啶，苯胺等有機(jī)堿與其共軛酸組成溶液 控制溶液的控制溶液的pH值值 分離與富集課件 硫酸鹽沉淀硫酸鹽沉淀 硫酸作沉淀劑，濃度不能太高，因易形成硫酸作沉淀劑，濃度不能太高，因易形成MHSO4鹽鹽 加大溶解度加大溶解度, 沉淀堿土金屬和沉淀堿土金屬和Pb2+, CaSO4溶解度大，加溶解度大，加 入乙醇降低溶解度。入乙醇降低溶解度。 鹵化

5、物沉淀鹵化物沉淀 氟化稀土和與氟化稀土和與Mg(II), Ca(II), Sr(II), Th(IV)氟化物沉淀，氟化物沉淀， 冰晶石法沉淀鋁冰晶石法沉淀鋁 在在pH4.5 Al(III)與與NaF生成（生成（NaAlF6)法法 沉淀分離沉淀分離Al(III),與與Fe(III),Cr(III),Ni(II),V(V)Mo(VI)等分離等分離 分離與富集課件 硫化物沉淀硫化物沉淀 控制酸度，溶液中控制酸度，溶液中S2-不同，根據(jù)溶度積，在不同酸不同，根據(jù)溶度積，在不同酸 度析出硫化物沉淀度析出硫化物沉淀, As2S3, 12M HCl; HgS,7.5M HCl; CuS, 7.0M HCl;

6、 CdS, 0.7M HCl; PbS, 0.35M HCl; ZnS, 0.02M HCl; FeS, 0.0001M HCl; MnS,0.00008 M HCl 磷酸鹽沉淀磷酸鹽沉淀 稀酸中，鋯、鉿、釷、鉍；弱酸中稀酸中，鋯、鉿、釷、鉍；弱酸中, 鐵、鋁、鈾鐵、鋁、鈾(IV)、 鉻鉻(III)等等 分離與富集課件 兩酸兩堿分組步驟示意圖兩酸兩堿分組步驟示意圖 組試液組試液 HCl 組試液組試液 乙醇乙醇, H2SO4 組試液組試液 H2O2, NH3+NH4Cl 組試液組試液 NaOH ZnO22- K+, Na+, NH4+ Mg(OH)2 Ni (OH)2 Cu(OH)2 Co(OH

7、)2 Cd(OH)2 Bi(OH)3 Sb(OH)3 NH2HgCl Sn(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 MnO(OH)2 Cr(OH)3 PbSO4 BaSO4 SrSO4 CaSO4 AgCl Hg2Cl2 PbCl2 分離與富集課件 硫化氫系統(tǒng)分離硫化氫系統(tǒng)分離 分組步驟示意圖分組步驟示意圖 組試液組試液 HCl, AgCl Hg2Cl2 組試液組試液 0.3mol/L HCl, H2S 組試液組試液 NH3+NH4Cl, (NH4)2S 組試液組試液 NH3+NH4Cl, (NH4)2CO3 K+ Na+ NH4 + Mg2+ BaCO3 SrCO3 CaCO3 MnS C

8、oS NiS ZnS Al(OH)3 Cr(OH)3 Fe2S3 FeS HgS As2S3 Sb2S3 SnS2 PbS Bi2S3 CuS CdS 分離與富集課件 有機(jī)沉淀劑有機(jī)沉淀劑 草酸草酸: 沉淀沉淀Ca, Sr, Ba, RE, Th 銅鐵試劑銅鐵試劑(N-亞硝基苯基羥銨亞硝基苯基羥銨): 強(qiáng)酸中沉淀強(qiáng)酸中沉淀Cu,Fe,Zr,Ti,Ce.Th,V,Nb,Ta等，微酸中沉等，微酸中沉 淀淀Al,Zn,Co,Mn,Be,Th,Ga,In,Tl等。主要用于等。主要用于1:9的硫的硫 酸介質(zhì)中沉淀酸介質(zhì)中沉淀Fe(III),Ti(IV),V(V)等與等與Al,Cr,Co,Ni分離分離 銅

9、試劑銅試劑 (二乙胺基二硫代甲酸鈉，二乙胺基二硫代甲酸鈉，DDTC) 沉淀沉淀Cu,Cd,Ag,Co,Ni,Hg.Pb.Bi,Zn等重金屬離子，與等重金屬離子，與 稀土、堿土金屬離子及鋁等分開(kāi)稀土、堿土金屬離子及鋁等分開(kāi) 分離與富集課件 萃取分離法萃取分離法 11-3 溶劑萃取分離法 分離與富集課件 2 2 痕量組分的富集和共沉淀分離痕量組分的富集和共沉淀分離 無(wú)機(jī)共沉淀劑進(jìn)行共沉淀無(wú)機(jī)共沉淀劑進(jìn)行共沉淀 有機(jī)共沉淀劑進(jìn)行共沉淀有機(jī)共沉淀劑進(jìn)行共沉淀 l 利用表面吸附進(jìn)行痕量組分的共沉淀富集利用表面吸附進(jìn)行痕量組分的共沉淀富集, 選擇性不高。選擇性不高。 共沉淀劑為共沉淀劑為Fe(OH)3,

10、Al(OH)3等膠狀沉淀等膠狀沉淀, 微溶性的硫化微溶性的硫化 物，如物，如Al(OH)3作載體共沉淀作載體共沉淀Fe3 +,TiO2+; HgS共沉淀共沉淀Pb2+ l 利用生成混晶進(jìn)行共沉淀，選擇性較好，如硫酸鉛利用生成混晶進(jìn)行共沉淀，選擇性較好，如硫酸鉛-硫酸硫酸 鋇，磷酸銨鎂鋇，磷酸銨鎂-砷酸銨鎂等砷酸銨鎂等 l 利用膠體的凝聚作用進(jìn)行共沉淀利用膠體的凝聚作用進(jìn)行共沉淀, 如動(dòng)物膠、丹寧如動(dòng)物膠、丹寧 l 離子締合共沉淀，如甲基紫與離子締合共沉淀，如甲基紫與InI4-。 l 利用利用“固體萃取劑固體萃取劑”進(jìn)行共沉淀，例進(jìn)行共沉淀，例 1-萘酚的乙醇溶液中，萘酚的乙醇溶液中， 1-萘酚

11、沉淀，并將萘酚沉淀，并將U(VI)與與1-亞硝基亞硝基-2-萘酚的螯合物共沉淀下萘酚的螯合物共沉淀下 來(lái)。來(lái)。 分離與富集課件 分離與富集課件 1. 萃取分離機(jī)理萃取分離機(jī)理 相似溶解相似相似溶解相似 帶電荷的物質(zhì)親水，不易被有機(jī)溶劑萃取帶電荷的物質(zhì)親水，不易被有機(jī)溶劑萃取 可溶的呈電中性的物質(zhì)疏水易為有機(jī)溶劑萃取可溶的呈電中性的物質(zhì)疏水易為有機(jī)溶劑萃取 萃取劑萃取劑 鎳鎳(II) 丁二酮肟丁二酮肟 丁二酮肟丁二酮肟-鎳鎳(II) CHCl3 帶電荷帶電荷,親水親水電中性電中性,疏水疏水 萃取溶劑萃取溶劑 分離與富集課件 分配系數(shù)分配系數(shù): 有機(jī)溶劑從水相中萃取溶質(zhì)有機(jī)溶劑從水相中萃取溶質(zhì)A，

12、若，若A在兩相中的在兩相中的 存在形態(tài)相同，平衡時(shí)，在有機(jī)相的濃度為存在形態(tài)相同，平衡時(shí)，在有機(jī)相的濃度為 Ao, 水相的濃度為水相的濃度為Aw 之比，用之比，用KD表示。表示。 分配定律分配定律 分配比分配比: 物質(zhì)物質(zhì)A在兩相中可能存在多種形態(tài)，在兩相中的各形在兩相中可能存在多種形態(tài)，在兩相中的各形 態(tài)濃度總和態(tài)濃度總和(c)之比，用之比，用D表示。表示。 2 分配定律、分配系數(shù)和分配比分配定律、分配系數(shù)和分配比 KD= Ao Aw D = = cAo cAw A1o+A2o+Ano A1w+A2w+Anw 分離與富集課件 如果用如果用Vo (mL) 溶劑萃取含有溶劑萃取含有mo (g)

13、溶質(zhì)溶質(zhì)A的的Vw (mL)試液，試液， 一次萃取后，水相中剩余一次萃取后，水相中剩余m1(g)的溶質(zhì)的溶質(zhì)A，進(jìn)入有機(jī)相的溶質(zhì)，進(jìn)入有機(jī)相的溶質(zhì) A為為(mo-m1) (g), 此時(shí)分配比為：此時(shí)分配比為： m1=moVw/(DVo + Vw) 萃取兩次后，水相中剩余物質(zhì)萃取兩次后，水相中剩余物質(zhì)A為為m2(g) m2=moVw/(DVo + Vw)2 萃取萃取n次后，水相中剩余物質(zhì)次后，水相中剩余物質(zhì)A為為mn(g) mn=moVw/(DVo + Vw)n D = = cAo cAw (mo-m1)/Vo m1/Vw 分離與富集課件 3 萃取率萃取率 式中，式中，Vw/Vo稱相稱相 當(dāng)當(dāng)V

14、w/Vo1時(shí)時(shí), E=D/(D+1)100 在在D10時(shí)，時(shí)，E90%, D100, E99% 萃取率用于衡量萃取得總效果，用萃取率用于衡量萃取得總效果，用E表示表示 E 100 溶質(zhì)溶質(zhì)A A在有機(jī)相中的總量在有機(jī)相中的總量 溶質(zhì)溶質(zhì)A A的總量的總量 100 coVo coVo+cwVw E 100 D D+(Vw/Vo) 分離與富集課件 例例,用乙醚萃取從一肉樣品中除去脂，脂的用乙醚萃取從一肉樣品中除去脂，脂的D=2,現(xiàn)有乙醚現(xiàn)有乙醚 90ml,有人介紹分三次每次有人介紹分三次每次30ml對(duì)分散在對(duì)分散在30ml水中的含有水中的含有 0.1g脂的脂的1.0g肉制品進(jìn)行萃取，那么一次肉制品

15、進(jìn)行萃取，那么一次90ml和三次和三次30ml分分 別萃取，哪一個(gè)好？別萃取，哪一個(gè)好？ 計(jì)算：計(jì)算： 一次一次90ml，x=0.1(30/(290)+301=0.014g 三次三次30ml，x=0.1(30/(230)+303=0.0037g 分離與富集課件 4 .萃取體系和萃取平衡萃取體系和萃取平衡 萃取平衡萃取平衡 萃取劑多為有機(jī)弱酸堿萃取劑多為有機(jī)弱酸堿, 中性形式易疏水而溶于有機(jī)溶劑中性形式易疏水而溶于有機(jī)溶劑 ，一元弱酸（，一元弱酸（HL）在兩相中平衡有：）在兩相中平衡有： HL(o) HL(w) D = = HLo HLw+Lw HLo HLw(1+Ka/H+) KD 1+Ka/

16、H+ = = KD (HL) pHpKa時(shí)，時(shí)，D=1/2KD; pH pKa-1時(shí)，水相中萃取劑幾乎全時(shí)，水相中萃取劑幾乎全 部以部以HL形式存在，形式存在，DKD ;在在pHpKa時(shí)，時(shí)，D變得很小。變得很小。 分離與富集課件 萃取體系萃取體系 螯合物萃取體系螯合物萃取體系 離子締合物萃取體系離子締合物萃取體系 溶劑化合物萃取體系溶劑化合物萃取體系 共價(jià)化合物共價(jià)化合物(簡(jiǎn)單分子簡(jiǎn)單分子)萃取體系萃取體系 分離與富集課件 a 螯合萃取體系螯合萃取體系 螯合物萃取是金屬離子萃取的主要方式，萃螯合物萃取是金屬離子萃取的主要方式，萃 取劑是螯合劑，形成的螯合物為中性，溶于有機(jī)取劑是螯合劑，形成的

17、螯合物為中性，溶于有機(jī) 溶劑被萃取。溶劑被萃取。 如雙硫腙與如雙硫腙與Hg2+的絡(luò)合物，的絡(luò)合物，8-羥基喹啉與羥基喹啉與La3+ 的絡(luò)合物等屬螯合物萃取體系。的絡(luò)合物等屬螯合物萃取體系。 分離與富集課件 總的萃取平衡方程式為：總的萃取平衡方程式為：M(w)+nHL(o) =MLn(o)+nH+(w) 萃取平衡常數(shù)萃取平衡常數(shù)Kex Kex決定于螯合物的分配系數(shù)決定于螯合物的分配系數(shù)KD(MLn)和累積穩(wěn)定常數(shù)和累積穩(wěn)定常數(shù)n以及以及 螯合劑的分配系數(shù)螯合劑的分配系數(shù)KD(HL)和它的離解常數(shù)（和它的離解常數(shù)（Ka） 螯合物萃取體系存在的幾個(gè)平衡關(guān)系如下圖：螯合物萃取體系存在的幾個(gè)平衡關(guān)系如下

18、圖： Kex = = MLnoH+wn MwHLon KD(MLn)n KD(HL)Ka(HL)n 分離與富集課件 如果水溶液中僅是游離的金屬離子，有機(jī)相中僅是螯合如果水溶液中僅是游離的金屬離子，有機(jī)相中僅是螯合 物一種物一種MLn形態(tài)，則：形態(tài)，則： D = = Kex MLno Mw HLon H+wn 萃取時(shí)有機(jī)相中萃取劑的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水溶液中金屬離子的量，萃取時(shí)有機(jī)相中萃取劑的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水溶液中金屬離子的量， 進(jìn)入水相和絡(luò)合物消耗的萃取劑可以忽略不計(jì)。即是進(jìn)入水相和絡(luò)合物消耗的萃取劑可以忽略不計(jì)。即是 HLoc(HL)o, 上式變?yōu)樯鲜阶優(yōu)?D = Kex c(HL)on H+wn 該式

19、邊取對(duì)數(shù)該式邊取對(duì)數(shù): lgD=lgKex+nlgc(HL)o+npH 分離與富集課件 實(shí)際萃取過(guò)程涉及副反應(yīng)，采用條件萃取常數(shù)實(shí)際萃取過(guò)程涉及副反應(yīng)，采用條件萃取常數(shù)Kex 描述萃取平衡：描述萃取平衡： Kex = = MLnoH+wn M wc(HL)on Kex a aM a aHLn lgD=lgKex-lga aM-nlga aHL+nlgc(HL)o+npHw D = = Kex MLno M w c(HL)on a aM a aHLnH+wn 水溶液的水溶液的pH值是影響螯合物萃取的一個(gè)很重要因素值是影響螯合物萃取的一個(gè)很重要因素 分配比決定于萃取平衡常數(shù)、萃取劑濃度和水溶液的酸

20、度分配比決定于萃取平衡常數(shù)、萃取劑濃度和水溶液的酸度 分離與富集課件 b 離子締合物萃取體系離子締合物萃取體系 陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)靜電引力相結(jié)合而形成電中陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)靜電引力相結(jié)合而形成電中 性的化合物稱為離子締合物。該物具有疏水性，能性的化合物稱為離子締合物。該物具有疏水性，能 被有機(jī)溶劑萃取。被有機(jī)溶劑萃取。 堿性陽(yáng)離子染料與絡(luò)陰離子形成的締合物，如次堿性陽(yáng)離子染料與絡(luò)陰離子形成的締合物，如次 甲基藍(lán)與甲基藍(lán)與BF4-、羅丹明、羅丹明B與與AuCl4 -,四苯胂四苯胂 (C6H5)4As+與與WO42-; 金屬大絡(luò)陽(yáng)離子金屬大絡(luò)陽(yáng)離子(Cu+-新亞銅靈絡(luò)陽(yáng)離子與新亞銅靈絡(luò)陽(yáng)離子與Cl

21、-)及及 季銨鹽與陰離子或金屬絡(luò)陰離子形成的締合物。季銨鹽與陰離子或金屬絡(luò)陰離子形成的締合物。 分離與富集課件 中性有機(jī)溶劑分子通過(guò)配位原子與金屬離中性有機(jī)溶劑分子通過(guò)配位原子與金屬離 子鍵合，而溶于該有機(jī)溶劑中，從而實(shí)現(xiàn)萃取。子鍵合，而溶于該有機(jī)溶劑中，從而實(shí)現(xiàn)萃取。 如，磷酸三丁酯如，磷酸三丁酯(TPB) 在鹽酸介質(zhì)中萃取在鹽酸介質(zhì)中萃取 Fe3+, FeCl33TPB 雜多酸萃取體系雜多酸萃取體系 c 溶劑化合物萃取體系溶劑化合物萃取體系 分離與富集課件 在在 H C l 溶 液 中 乙 醚 萃 取溶 液 中 乙 醚 萃 取 F e C l 4 - , 乙 醚 與乙 醚 與 H 形 成形

22、 成 ( C H 3 C H 2 ) 2 O H + , 它 與它 與 F e C l 4 - 形 成 締 合 物形 成 締 合 物 (CH3CH2)2OH+FeCl4-。在這里乙醚既是萃取劑又是萃。在這里乙醚既是萃取劑又是萃 取溶劑。如此的還有甲基異丁基酮，乙酸乙酯等。含氧有機(jī)取溶劑。如此的還有甲基異丁基酮，乙酸乙酯等。含氧有機(jī) 溶劑化合物成鹽的能力大小為：溶劑化合物成鹽的能力大小為： R2OROHRCOOHRCOORRCORRCHO 也有把該體系列入離子締合萃取體系。也有把該體系列入離子締合萃取體系。 d 共價(jià)化合物萃取體系共價(jià)化合物萃取體系 也叫簡(jiǎn)單分子萃取體系，如也叫簡(jiǎn)單分子萃取體系，

23、如I2,Br2,GeCl4,OsO4等不帶電等不帶電 荷，在水溶液中以分子形式存在，可為荷，在水溶液中以分子形式存在，可為CCl4,C6H6等萃取等萃取 分離與富集課件 a 萃取劑的選擇萃取劑的選擇 螯合物穩(wěn)定，疏水性強(qiáng)，萃取率高螯合物穩(wěn)定，疏水性強(qiáng)，萃取率高 b 溶液的酸度溶液的酸度 酸度影響萃取劑的離解，絡(luò)合物的穩(wěn)定性，金屬酸度影響萃取劑的離解，絡(luò)合物的穩(wěn)定性，金屬 離子的水解離子的水解 5 萃取條件的選擇萃取條件的選擇 c 萃取溶劑的選擇萃取溶劑的選擇 l 金屬絡(luò)合物在溶劑中有較大的溶解度，盡金屬絡(luò)合物在溶劑中有較大的溶解度，盡 量采用結(jié)構(gòu)與絡(luò)合物結(jié)構(gòu)相似的溶劑，量采用結(jié)構(gòu)與絡(luò)合物結(jié)構(gòu)相

24、似的溶劑， l 萃取溶劑的密度與水溶液的密度差別要大萃取溶劑的密度與水溶液的密度差別要大, 粘度要小，易分層。粘度要小，易分層。 l 毒性小，最好無(wú)毒，并且揮發(fā)性小。毒性小，最好無(wú)毒，并且揮發(fā)性小。 分離與富集課件 6. 萃取方法及分析化學(xué)中的應(yīng)用萃取方法及分析化學(xué)中的應(yīng)用 萃取方法萃取方法 單級(jí)萃取單級(jí)萃取 連續(xù)萃取連續(xù)萃取 多級(jí)萃取多級(jí)萃取 萃取劑比水重萃取劑比水重 萃取劑比水輕萃取劑比水輕 索氏萃取器索氏萃取器 分離與富集課件 分離與富集課件 連續(xù)萃取法連續(xù)萃取法 分離與富集課件 Lower-density solvent extraction 分離與富集課件 7.萃取分離技術(shù)的發(fā)展萃取

25、分離技術(shù)的發(fā)展 u 固相萃取固相萃取 液固萃取液固萃取 分離與富集課件 離子交換分離法：利用離子交換劑與溶液中的離離子交換分離法：利用離子交換劑與溶液中的離 子之間發(fā)生的交換反應(yīng)進(jìn)行分離的方法。子之間發(fā)生的交換反應(yīng)進(jìn)行分離的方法。 11-4 離子交換分離法 Ion exchange 分離與富集課件 .4.1 離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂/離子交換劑離子交換劑 酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂 聚乙烯樹(shù)脂聚乙烯樹(shù)脂 OH + CH2O CH=CH2 + CH=CH2 CH=CH2 交聯(lián)劑交聯(lián)劑 SO3H Ion exchange resins 分離與富集課件 聚苯乙烯磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂聚苯乙烯磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂

26、 CH=C H2 + CH=C H2 CH=C H2 H2SO4 CHCH2CH CHCH2 CH2 CH2CH CHCH2 CH CHCH2CH2 CH2CH CHCH2CH CHCH2 CH2 CH2CH CHCH2 CH CHCH2CH2 CH2CH SO3H SO3H SO3HSO3H 聚合 磺化 交聯(lián)劑交聯(lián)劑 交聯(lián)作用交聯(lián)作用 活性基活性基 團(tuán)團(tuán) R-SO3H + M+ = R-SO3M + H+ 分離與富集課件 無(wú)機(jī)離子交換劑無(wú)機(jī)離子交換劑 有機(jī)離子交換劑有機(jī)離子交換劑 (離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂) 1. 離子交換劑的種類離子交換劑的種類 特種樹(shù)脂特種樹(shù)脂 螯合樹(shù)脂螯合樹(shù)脂 大孔樹(shù)

27、脂大孔樹(shù)脂 萃淋樹(shù)脂萃淋樹(shù)脂 纖維素交換劑纖維素交換劑 負(fù)載螯合劑樹(shù)脂負(fù)載螯合劑樹(shù)脂 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 陰離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂 弱堿性陰離子交換樹(shù)脂弱堿性陰離子交換樹(shù)脂 R-SO3H樹(shù)脂樹(shù)脂, 如國(guó)產(chǎn)如國(guó)產(chǎn)732 R-COOH, R-OH 樹(shù)脂樹(shù)脂 R4 N+Cl- 樹(shù)脂樹(shù)脂 -NH2, -NHR, -NR2 樹(shù)脂樹(shù)脂 分離與富集課件 2 .離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) CHCH2CH2 CHCH2CHCH2CHCH2CH SO3H

28、 CHCH2CH2CH2CH2CH CH2 CH SO3H CH CH2 SO3H n n CH CH2CHCH2 CHCH2 + 高分子聚合物，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子聚合物，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 的骨架上連接有活性基團(tuán)，如的骨架上連接有活性基團(tuán)，如-SO3H, -COOH,-N(CH3)3Cl 等，它們可以與溶液中的離子進(jìn)行交換。等，它們可以與溶液中的離子進(jìn)行交換。 分離與富集課件 交換反應(yīng)交換反應(yīng) 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 陰離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂 螯合交換樹(shù)脂螯合交換樹(shù)脂 分離與富集課件 交聯(lián)度交聯(lián)度 表征骨架性能的參數(shù)表征骨架性能的參數(shù) 樹(shù)脂合成

29、中，二乙烯苯為交聯(lián)劑，樹(shù)脂中含有二乙烯苯的百樹(shù)脂合成中，二乙烯苯為交聯(lián)劑，樹(shù)脂中含有二乙烯苯的百 分率就是該樹(shù)脂的交聯(lián)度。分率就是該樹(shù)脂的交聯(lián)度。 交聯(lián)度小，交聯(lián)度小， 樹(shù)脂孔隙樹(shù)脂孔隙 ，交換反應(yīng)速度，交換反應(yīng)速度 ，選擇性，選擇性 。大大快快低低 氨基酸的分離，交聯(lián)度氨基酸的分離，交聯(lián)度8 %， 多肽的分離多肽的分離 2 4 % 一般一般414適宜。適宜。 分離與富集課件 交換容量交換容量表征活性基團(tuán)的性能參數(shù)表征活性基團(tuán)的性能參數(shù) 決定于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中活性基團(tuán)的數(shù)目。決定于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中活性基團(tuán)的數(shù)目。 交換容量由實(shí)驗(yàn)測(cè)得交換容量由實(shí)驗(yàn)測(cè)得 每克干樹(shù)脂所能交換的物質(zhì)的量每克干樹(shù)脂所能交換的物質(zhì)的

30、量(mmol)。 一般樹(shù)脂的交換容量一般樹(shù)脂的交換容量36mmol/g。 分離與富集課件 交換容量的測(cè)定交換容量的測(cè)定 分離與富集課件 I VV0 始始 漏漏 量量 交換過(guò)程與總交換量交換過(guò)程與總交換量 exchange capacity 分離與富集課件 .4.2. 離子交換親合力離子交換親合力 affinity R-A+ + B+ R-B+ + A+ BA AB K r r )( )( AK BK K D D w D BK B B ) o （ 親和力親和力 KK 分離與富集課件 離子在離子交換樹(shù)脂上的交換能力，與離子的水離子在離子交換樹(shù)脂上的交換能力，與離子的水 合離子半徑、電荷與離子的極化

31、程度有關(guān)。合離子半徑、電荷與離子的極化程度有關(guān)。 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 Li+ H+ Na+ NH4+ K+ Rb+ Cs+ Ag+ Tl+ U(VI)Mg2+Zn2+Co2+Cu2+Cd2+Ni2+Ca2+ Sr2+Pb2+Ba2+ Na+Ca2+Al3+Th4+ 對(duì)于弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，對(duì)于弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，H 的親合力大于陽(yáng)離子 的親合力大于陽(yáng)離子 水合離子半徑水合離子半徑,電荷電荷,離子的極化程度離子的極化程度 ,親和力親和力 a 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 分離與富集課件 b.陰離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂 強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂 F-OH

32、-CH3COO-HCOO-Cl-NO2-CN-Br- C2O42- NO3- HSO4- I- CrO42- SO42- Cit. 強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂 F-Cl-BrI-CH3COO-MoO42-PO43-AsO43- NO3-Tart.CrO42- SO42- OH- 分離與富集課件 H+ Na+ K+ Ag+ H2O 游離狀態(tài)游離狀態(tài) 分離與富集課件 C t Na+K+ Ag+ 分離與富集課件 操作操作 .4.3 .離子交換分離操作與應(yīng)用離子交換分離操作與應(yīng)用 應(yīng)用應(yīng)用 裝柱裝柱離子交換離子交換洗脫洗脫樹(shù)脂再生樹(shù)脂再生 制備去離子水制備去離子水 微量組分富集分離（微量

33、組分富集分離（Au,Pt,RE） 陰陽(yáng)離子分離陰陽(yáng)離子分離 分離與富集課件 去離子水去離子水 de-ionized water 分離與富集課件 微量組分的富集微量組分的富集 Cl- RN+(CH3)3OH- 分離與富集課件 11-5 色譜分離法 分離與富集課件 色譜分離色譜分離 色譜是一種多級(jí)分離技術(shù)色譜是一種多級(jí)分離技術(shù) 基于被分離物質(zhì)分子在兩基于被分離物質(zhì)分子在兩 相（一為固定相，一為流相（一為固定相，一為流 動(dòng)相）中分配系數(shù)的微小動(dòng)相）中分配系數(shù)的微小 差別進(jìn)行分離。差別進(jìn)行分離。 分離與富集課件 固定相固定相 流動(dòng)相流動(dòng)相 色譜柱色譜柱 被分離組分被分離組分 分離與富集課件 洗脫洗脫

34、分離與富集課件 色譜法色譜法 液相色譜法液相色譜法氣相色譜法氣相色譜法 平板色譜法平板色譜法柱色譜法柱色譜法 薄薄 層層 色色 譜譜 法法 紙紙 色色 譜譜 法法 氣氣 液液 色色 譜譜 法法 氣氣 固固 色色 譜譜 法法 分分 配配 色色 譜譜 法法 吸吸 附附 色色 譜譜 法法 離離 子子 交交 換換 色色 譜譜 法法 排排 阻阻 色色 譜譜 法法 超臨界流體色譜法超臨界流體色譜法 親親 和和 色色 譜譜 法法 分離與富集課件 色譜分離法的分類（原理）色譜分離法的分類（原理） 吸附色譜吸附色譜 排阻色譜排阻色譜 分配色譜分配色譜 離子交換色譜離子交換色譜 親和色譜親和色譜 分離與富集課件 色譜分離法的分類（支撐體形狀）色譜分離法的分類（支撐體形狀） 色譜分離法的分類（作用）色譜分離法的分類（作用） 分離與富集課件 Stationary phase 分離與富集課件 Adsorption HO -O HO -O OCH3 OCH3 HO -O Si O O O O Si Si O O H O O Si O H H SiO O O O O O Si O O O Si Si O O O Si O H Si