分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理課件

1、分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理第二十一章 分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理分離的意義：分離的意義： 消除干擾、富集微量待測組分消除干擾、富集微量待測組分. .對分離的要求：對分離的要求： 1 1）干擾組分應(yīng)減小至不再干擾被測組分的測定；）干擾組分應(yīng)減小至不再干擾被測組分的測定； 2 2）被測組分在分離過程中的損失要小到可以不計。）被測組分在分離過程中的損失要小到可以不計。AA100%AR 分分離離后后的的測測定定值值樣樣品品中中的的總總量量被測組分被測組分A A的回收率（的回收率（R RA A）：）：分析化學(xué)中常用的分離方法和生物

2、試樣的前處理氣液分離氣液分離：揮發(fā)和蒸餾揮發(fā)和蒸餾 克氏定氮法，克氏定氮法，Cl2預(yù)氧化預(yù)氧化I-法法液液分離液液分離螯合物萃取螯合物萃取離子締合物萃取離子締合物萃取三元絡(luò)合物萃取三元絡(luò)合物萃取支撐型液膜支撐型液膜乳狀液型液膜乳狀液型液膜生物膜生物膜萃取分離萃取分離 液膜分離液膜分離其他分離方法其他分離方法：萃淋樹脂、螯合樹脂、浮選、萃淋樹脂、螯合樹脂、浮選、色譜分離法色譜分離法分分 離離 方方 法法固液分離固液分離沉淀分離沉淀分離離子交換分離離子交換分離氫氧化物：氫氧化物：NaOH、NH3硫化物：硫化物：H2S有機沉淀劑：有機沉淀劑：H2C2O4，丁二酮肟，丁二酮肟陽離子交換樹脂陽離子交換樹

3、脂陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂固相萃取固相萃取氣固分離氣固分離-超臨界流體萃取超臨界流體萃取分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理揮發(fā)和蒸餾分離法v利用有些物質(zhì)所具有的揮發(fā)性或低沸點的特性，用揮發(fā)的方法或蒸餾的方法將它們與干擾物質(zhì)進行分離對非金屬元素特別有效對非金屬元素特別有效分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理沉淀分離法v無機沉淀劑沉淀分離法v有機沉淀劑沉淀分離法v共沉淀分離和富集分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理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,P

4、b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，使高價離子沉淀，使高價離子沉淀(Al, Sn等等), 與一、二價離與一、二價離子子(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堿法有機堿法 六次甲基四胺，吡啶，苯胺等有機堿與其共軛酸組成溶液六次甲基四胺，吡啶，苯胺等有機堿與其共軛酸組成溶液控制溶液的控制溶液的pH值值無

5、機沉淀劑沉淀分離法無機沉淀劑沉淀分離法分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理金屬硫化物沉淀金屬硫化物沉淀 控制酸度，溶液中控制酸度，溶液中S2-不同，根據(jù)溶度積，在不同酸度不同，根據(jù)溶度積，在不同酸度析出硫化物沉淀析出硫化物沉淀, As2S3, 12M HCl; HgS, 7.5M HCl; CuS, 7.0M HCl; CdS, 0.7M HCl; PbS, 0.35M HCl; ZnS, 0.02M HCl; FeS, 0.0001M HCl; MnS,0.00008 M HCl 分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理有機沉淀劑有機沉淀劑 草酸草酸: 沉淀沉淀Ca, Sr, Ba,

6、 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): 強酸中沉淀強酸中沉淀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稀土、堿土金屬離子及鋁等分開分析化學(xué)中常用的分

7、離方法和生物試樣的前處理 共沉淀分離法共沉淀分離法無機共沉淀劑進行共沉淀無機共沉淀劑進行共沉淀 有機共沉淀劑進行共沉淀有機共沉淀劑進行共沉淀 l 利用表面吸附進行痕量組分的共沉淀富集利用表面吸附進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, 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 利用生成混晶進行共沉淀，選擇性較好，如硫酸鉛利用生成混晶進行共沉淀，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

8、利用膠體的凝聚作用進行共沉淀利用膠體的凝聚作用進行共沉淀, 如動物膠、丹寧如動物膠、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”進行共沉淀，例進行共沉淀，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來。萘酚的螯合物共沉淀下來。 分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理溶劑萃取分離法溶劑萃取分離法基本原理基本原理依據(jù)依據(jù): “相似相溶相似相溶”, 物質(zhì)在極性不同的溶劑中物質(zhì)在極性不同的溶劑中 溶解度不同溶解度不同. 水水: 極性極性, 離子型化

9、合物離子型化合物(親水性親水性)易溶易溶. 有機溶劑有機溶劑(丙酮丙酮,CHCl3,CCl4,苯苯): 有機化合物有機化合物 (疏水性疏水性)易溶易溶.萃取萃取: 將親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成疏水性化合物而將親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成疏水性化合物而 進入有機相進入有機相.反萃取反萃取: 恢復(fù)親水性恢復(fù)親水性,再回到水相再回到水相.分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理分配平衡分配平衡示意圖示意圖1. 分配系數(shù)分配系數(shù)在一定溫度下在一定溫度下, ,濃度不太大時濃度不太大時, ,KD為常數(shù)為常數(shù), ,稱稱分配定律。分配定律。woA 有機相有機相A 水相水相 WDOAAK 中性分子中性分子 1DWO(A)(A)aK

10、a 嚴格說：嚴格說：分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理I2O(g/L) 25.61 0.2913 87.9 16.54 0.1934 85.5 10.88 0.1276 85.3 6.97 0.0818 85.2I2W(gL-1)碘在碘在CCl4H2O中的分配（中的分配（25） KD分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理2. 分配比分配比例：例：有有I-存在時存在時, I2在在CCl4H2O中的分配中的分配121WW2 WOOO(A)A +A +=(A)A +A +cDc2WOODI (I2223W2)WI I I I I (1I =)KD 23(III ,710) lgKDlgD

11、lgI-DD-I (I )2-I (I )211I 1,I 1,DKDK 當當則則當當則則分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理3. 萃取率萃取率100%DEDR WOWOWOOOOWWOOOOWWOOW100%/100%/100%/c Vc Vc Vc Vc Vc Vc Vc Vc VDDVV 相比相比 R100%E 被被萃萃取取物物在在有有機機相相中中的的總總量量被被萃萃取取物物總總量量分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理在不同在不同KI濃度下的濃度下的I2在在CCl4-H2O體系中的體系中的D和和E(R =1)lgI-0-1-2-3-4-5-6lgD-1.10.0130.981

12、.681.901.931.94D0.0791.039.547.979.485.187.1E7.750.890.598.098.898.85 98.85相比確定時相比確定時, 分配比分配比D 越大越大, 萃取率萃取率E 越高。越高。分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理若若D=5，R=1 時，時， 一次萃取率一次萃取率 E = 83%若若D=5，R=1/3 時，一次萃取率時，一次萃取率 E = 94%若若D=5，R=1 時，時， 三次總萃取率三次總萃取率 E = 99.5% 用同量溶劑多次萃取效果好用同量溶劑多次萃取效果好OOWW100%100%)/(/DER VVDDD VVR 萃取次數(shù)與

13、萃取率的關(guān)系萃取次數(shù)與萃取率的關(guān)系分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理溶劑萃取的主要類型溶劑萃取的主要類型 配合物萃取體系配合物萃取體系 離子締合物萃取體系離子締合物萃取體系 三元配合物萃取體系三元配合物萃取體系 分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理色譜分離法色譜分離法色譜是一種多級分離技術(shù)基于被分離物質(zhì)分子在兩相色譜是一種多級分離技術(shù)基于被分離物質(zhì)分子在兩相（一為固定相，一為流動相）中分配系數(shù)的微小差別（一為固定相，一為流動相）中分配系數(shù)的微小差別進行分離。進行分離。固定相固定相 流動相流動相色譜柱色譜柱被分離組分被分離組分分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理原理：原理：根

14、據(jù)溶質(zhì)根據(jù)溶質(zhì)A在流動相與固定相（紙纖維中吸著在流動相與固定相（紙纖維中吸著的水分）中的分配系數(shù)不同，流動相因毛細現(xiàn)象的水分）中的分配系數(shù)不同，流動相因毛細現(xiàn)象沿紙上升，沿紙上升，KD大的前進慢，大的前進慢，KD小的上升快，因而小的上升快，因而溶質(zhì)得到分離。溶質(zhì)得到分離。紙色譜法紙色譜法 DAAK 固固定定相相流流動動相相固定相固定相濾紙上的吸附水濾紙上的吸附水流動相流動相溶劑（乙醇、丙醇、丙酮及與水不相溶溶劑（乙醇、丙醇、丙酮及與水不相溶 的溶劑）的溶劑）分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理 紙色譜示意圖紙色譜示意圖 Rf 0.02，A、B可分離可分離.12f1f2fxRyxRyxRy

15、 比移值比移值溶劑前沿溶劑前沿起始線起始線（原點）（原點）展開劑展開劑yx2x1層析缸層析缸層層析析紙紙與標樣比較可定性鑒定與標樣比較可定性鑒定分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理薄薄層層板板玻璃板玻璃板上涂吸附劑層上涂吸附劑層SiO2Al2O3上行法上行法薄層板薄層板層層析析缸缸展開劑展開劑層層析析缸缸展開劑展開劑濾紙條濾紙條下行法下行法薄層板薄層板薄層色譜法薄層色譜法分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理薄層色譜法點樣及展開過程薄層色譜法點樣及展開過程分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理展展開開后后的的薄薄層層板板分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理離子交換分離法：利

16、用離子交換劑與溶液離子交換分離法：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)進行分離的中的離子之間發(fā)生的交換反應(yīng)進行分離的方法。方法。 離子交換分離法離子交換分離法分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理離子交換樹脂離子交換樹脂離子交換樹脂的種類離子交換樹脂的種類特種樹脂特種樹脂螯合樹脂螯合樹脂大孔樹脂大孔樹脂萃淋樹脂萃淋樹脂纖維素交換劑纖維素交換劑陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂強酸性陽離子交換樹脂強酸性陽離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂R-SO3H樹脂樹脂, 如國產(chǎn)如國產(chǎn)732R-COOH, R-OH 樹脂樹脂強堿性陰離子交換樹脂強堿性陰離

17、子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂R4 N+Cl- 樹脂樹脂-NH2, -NHR, -NR2 樹脂樹脂分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理 離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) CHCH2CH2CHCH2CHCH2CHCH2CHSO3HCHCH2CH2CH2CH2CHCH2CHSO3HCHCH2SO3HnnCH CH2CHCH2CHCH2+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，如的骨架上連接有活性基團，如-SO3H, -COOH,-N(CH3)3Cl等，它們可以與溶液中的離子進行

18、交換。等，它們可以與溶液中的離子進行交換。離子交換的過程：離子交換的過程：R-SO3H + Na+ R-SO3Na + H+R-N(CH3)3Cl + OH- R-N(CH3)3OH + Cl- 分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理交聯(lián)度交聯(lián)度: 樹脂合成中，二乙烯苯為交聯(lián)劑，樹脂中含樹脂合成中，二乙烯苯為交聯(lián)劑，樹脂中含有二乙烯苯的百分率就是該樹脂的交聯(lián)度。有二乙烯苯的百分率就是該樹脂的交聯(lián)度。 交聯(lián)度小，溶漲性能好，交換速度快，選交聯(lián)度小，溶漲性能好，交換速度快，選擇性差，機械強度也差；擇性差，機械強度也差；交聯(lián)度大的樹脂優(yōu)缺點正相反。交聯(lián)度大的樹脂優(yōu)缺點正相反。一般一般414適宜。

19、適宜。交換容量交換容量: 每克干樹脂所能交換的物質(zhì)的量每克干樹脂所能交換的物質(zhì)的量(mmol)。一般樹脂的交換容量一般樹脂的交換容量36mmol/g。分析化學(xué)中常用的分離方法和生物試樣的前處理離子在離子交換樹脂上的交換能力，與離子的水合離子半徑、電荷與離子的極化程度有關(guān)。離子交換樹脂的親合力離子交換樹脂的親合力 強酸性陽離子交換樹脂強酸性陽離子交換樹脂 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+ 對于弱酸性陽離子交換樹脂，對于弱酸性陽離子交換樹脂，H的親合力大于陽離子的親合力大于陽離子 水合離子半徑水合離子半徑,