化学分离与富集实验讲义讲解

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分离与富集方法

第一章绪论

第一节．概述

物质的分离富集是化学学科的重要研究内容之一。回顾化学的发展历史便可发现：化学的发展离不开分离富集。元素周期表中各个元素的发现，经典的化学分离和提纯方法都曾起过重要作用。从本世纪开始、各种天然放射性元素的逐个发现，人工放射性元素的获得，原子核裂变现象的最终确证，各种超铀元素的制备和合成，几乎都离不开各种化学分离技术。近年来生命科学的许多重要成就，也都与分离科学有着紧密联系。

在应用科学方面，各种分离技术的应用对于开发宝贵的地下资源起着重要的作用。与能源密切相关的石油工业，其中每一重要生产环节，几乎都离不开分离技术。原子能的利用是在解决了作为核燃料的铀和钚的提取以及铀同位素分离获得成功之后，才得以蓬勃发展的；近代材料科学(包括电子材料．光纤材料，超导材料，功能材料等)的研究，诸如超纯硅、锗及化合物半导体砷化稼、磷化稼的制备提纯和分析；高纯稀土及其化合物的分离提取与分析等等，均与精馏、区域熔融、溶剂萃取、离子

文换、色谱等分离技术密切相关。稀有、稀散、稀贵金属的分离提取和分析，也需采用各种先进的分离富集技术。由此可见，分离富集技术内容极其丰富，已广泛应用于化学工业、选矿冶金、农业、医学等领域、并已形成一门独立的新学科——分离科学，成为自然科学和应用科学中的一个重要分支。

对物质的分离．罗尼(Rony)曾提出这样的定义：“分离是一种假设的状态，在这种状态下，物质被分开了，也就是说，合有m种化学组分的混合物被分成m个常量范围。换言之，任何分离过程的目的就要把m个化学组分分成m种纯的形式，并把它们置于m个独立的容器中”。这里用一种“假设的状态”，是因为从理论上讲，把一个混合物

分离与富集技术(膜分离)

3.1概论

膜的定义：在一种流体相内或两种流体相之间有一薄层分散相物质把流体相分隔成两局部，这一薄层物质就是膜。

•膜分别：以固相膜作为选择障碍层，利用膜的选择性〔孔径大小〕，以膜的两侧存在的能量差作为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进展分别、分级、提纯和富集的方法。

1膜分别的进展史

2膜分别的特点

•操作在常温下进展；

物理过程，不需参加化学试剂；

•不发生相变化〔因而能耗较低〕；

•在很多状况下选择性较高；

•浓缩和纯化可在一个步骤内完成；

•设备易放大，可以分批或连续操作。

3膜的分类

•按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜

•按膜构造：对称性膜、不对称膜、复合膜

•按材料分：自然膜、合成有机聚合物膜、无机材料膜

•多孔膜与致密膜：前者具有多孔性构造，膜内孔径0.05-20μm，如微滤膜、超滤膜、纳滤膜，后者无多孔性构造，其通过速率主要取决于集中速率，如反渗透膜、渗透

蒸发

几种常见的膜：

（1）对称膜：

构造与方向无关的膜，孔径可全都，构造可不规章

（2）不对称膜：

由一个很薄但比较致密的分别层和多孔支撑层组成，此类膜具有高的传质速率和良好的机械强度，膜通量比对称膜高10-100 倍。

（3）复合膜：

构造与不对称膜相像，其中选择性膜层〔活性膜层〕沉积于具有微孔的支撑层外表。复合膜的性能不仅取决于具有选择性的外表薄层，而且受微孔支撑层的影响。

（4）无机膜:

化学稳定性好、耐强酸、强碱、强氧化剂、化学溶剂；热稳定性好，耐高温；通量较大，污染少；机械强度高，使用周期长；允许条件苛刻的清洗操作(蒸汽灭菌、高压反冲洗等)

分析化学中的分离富集

一.沉淀分离法(适于常量组分的分离) 沉淀分离法
分为无机沉淀剂和有机沉淀剂.
二.共沉淀分离法(适于微量组分的分离和富集) 共沉淀分离法
向含待测的微量组分溶液加入沉淀剂,再加入另一种能与沉淀剂形成沉淀的离子,这个沉淀就作为载体(亦称共沉淀剂),可将微量组分定量地共沉淀下来,最后将沉淀溶于少量溶剂中(或其它手段),就可达到分离和富集的目的. 分为无机共沉淀剂和有机共沉淀剂.
(五)、溶剂萃取体系类型五、（一）形成内络盐的萃取体系萃取剂与金属离子形成不带电荷的内络盐，被有机溶剂萃取。这类萃取剂主要有：8—羟基喹啉，双硫腙，乙酰丙酮，丁二酮肟等，可以表示如下： HR 水相 HR HR —— H+ + R-
Men+ + nR-——MeRn MeRn
有机相
体系酸度，络合物稳定性，有机溶剂对萃取率有影响。
(六).萃取分离技术六萃取分离技术 1.萃取方式:单级萃取,多级萃取和连续萃取 2.分层: 3.洗涤:进一步消除干扰组分.洗涤液基本组成同试液,但不含试样, 4.反萃取:
索氏萃取器
四.离子交换法离子交换法
定义:利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应来进行分离的方法. 优点:分离效果高. 缺点:操作时间长.只用于解决比较困难的分离问题. : . . 分类: 无机离子交换剂:使用的pH范围窄,交换容量小,需时长,但耐高温,耐辐射和耐酸性. 有机离子交换剂:使用的pH范围宽,交换容量大,应用普遍.

分析化学中常用的分离和富集方法

分析化学中常⽤的分离和富集⽅法

第8章分析化学中常⽤的分离和富集⽅法

8.1 概述

分离和富集是定量分析化学的重要组成部分。当分析对象中的共存物质对测定有⼲扰时，如果采⽤控制反应条件、掩蔽等⽅法仍不能消除其⼲扰时，就要将其分离，然后测定；当待测组分含量低、测定⽅法灵敏度不⾜够⾼时，就要先将微量待测组分富集，然后测定。分离过程往往也是富集过程。

对分离的要求是分离必须完全，即⼲扰组分减少到不再⼲扰的程度；⽽被测组分在分离过程中的损失要⼩⾄可忽略不计的程度。被测组分在分离过程中的损失，可⽤回收率来衡量。

1. 回收率（R ）其定义为：%100?==分离前待测组分的质量分离后待测组分的质量

对质量分数为1%以上的待测组分，⼀般要求R >99.9%；对质量分数为0.01%~1%的待测组分，要求R >99%；质量分数⼩于0.01%的痕量组分要求R 为90%~95%。

例1. 含有钴与镍离⼦的混合溶液中，钴与镍的质量均为20.0mg ，⽤离⼦交换法分离钴镍后，溶液中余下的钴为0.20mg ，⽽镍为19.0mg,钴镍的回收率分别为多少？解：%0.10.2020.0 %,0.950.200.19Co Ni ====R R

2. 分离因⼦S A/B

分离因⼦S B/A 等于⼲扰组分B 的回收率与待测组分A 的回收率的⽐，可⽤来表⽰⼲扰组分B 与待测组分A 的分离程度。

%100/?=A B A B R R S

B 的回收率越低，A 的回收率越⾼，分离因⼦越⼩，则A 与B 之间的分离就越完全，⼲扰消除越彻底。

第八章分析化学中的分离与富集方法

第九章分析化学中的分离与富集方法 13
二、有机试剂沉淀分离法高选择性、高灵敏度；应用普遍；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：有机沉淀剂与金属离子生成的三种沉淀类型： 1.螯合物沉淀 1.螯合物沉淀羟基喹啉与Mg 生成六元环结构的螯合物沉淀； 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，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 2.缔合物沉淀四苯基硼化物与K 的反应产物；四苯基硼化物与K+的反应产物；溶度积 2.25× 2.25×10-8； 3.三元配合物沉淀 3.三元配合物沉淀提高选择性和灵敏度的一条途径；提高选择性和灵敏度的一条途径；
四川理工学院分析化学精品课程
第九章分析化学中的分离与富集方法 19
1.提高沉淀分离的选择性提高沉淀分离的选择性控制酸度: 控制酸度: 例 Cu2+、Cd2+分离 KCN的氨性溶液中通入的氨性溶液中通入H 被沉淀，在KCN的氨性溶液中通入H2S， Cd2+被沉淀，不沉淀, Cu2+不沉淀, Cu2+ Cu(CN)322. 利用络合掩蔽作用例 Ca2+、Mg2+分离过量, 沉淀, 生成Mg(C (NH4)2C2O4过量, Ca2+ 沉淀, Mg2+生成Mg(C2O4)22-. 例 Pb2+、Ca2+分离 EDTA存在下控制pH2.8~4.9,CaC ↓,与存在下，分离. 在EDTA存在下，控制pH2.8~4.9,CaC2O4↓,与Pb2+分离.

第十一章分析化学中常用的分离和富集方法

3、其它无机沉淀剂 (1)硫酸
使Ca2+，Sr2+，Ba2+，Pb2+，Ra2+沉淀为硫酸盐与其它金属离子分离。 (2)HF或NH4F 用于Ca2+ ，Sr2+ ，Mg2+ ，Th4+ ，稀土金属离子与其它金属离子分离。 (3)磷酸利用Zr4+，Hf4+，Th4+，Bi3+等金属离子能生成磷酸盐沉淀而与其他离子分离。
一、纸上色谱分离法纸上色谱分离法是在滤纸上进行的层析分离方法。滤纸作为惰性载体，滤纸纤维素中吸附的水分为固定相。纸层析不但可用与水不相混溶的有机溶剂作流动相，也可以用乙醇、丙酮等与水混溶的有机溶剂作流动相。实际上纸层析的分离往往是比较复杂的，除了分配作用外，还可能有溶质分子与纤维之间的吸附作用，以及溶质分子和纤维素上某些基团(可能是造纸过程引入的)之间的离子交换作用。
QA RA 0 100% QA

式中，QA是分离出来待测组分A的质量， Q0A是试样中A 的总质量。回收率当然越高越好，实际工作中待测组分难免会有损失。分析化学中常用加标法测定回收率。对回收率的要求视待测组分的大小而定，如表所示。 A ﹥1% 99.9% 0.01%～ 1% 99% ～0.01% 90%-95%
第十一章
分析化学中常用的分离

课件-分离和富集

第二节沉淀与共沉淀分离法
四、沉淀分离法的特点
（1）操较繁琐且费时沉淀分离需经过过滤、洗涤等手续；（2）分离选择性较差作某些组分的沉淀，分离不完全。改进：（1）加快过滤、洗涤速度；（2）使用选择性较好的有机沉淀剂，提高了分离效率；
方沉淀分离法在分析化学中仍是一种常用的分离法。
第三节溶剂萃取分离法
茨维特实验示意图
第六节色谱分离法
二、色谱法的分类
1、按流动相的状态流动相为气体：气相色谱流动相为液体：液相色谱流动相为超临界流体：超临界流体色谱 2、按固定相的形式柱色谱平面色谱：包括纸色谱和薄层色谱 3、按原理吸附色谱分配色谱离子交换色谱体积排除色谱（凝聚色谱）
第六节色谱分离法
二、分类
沉淀法中主要包括：沉淀分离法和共沉淀分离法。两种方法的区别主要是：沉淀分离法主要使用于常量组分的分离；而共沉淀分离法主要使用于痕量组分的分离和富集。
第二节沉淀与共沉淀分离法
三、常用的沉淀试剂及分离方法
1、常用的沉淀试剂： ① 无机沉淀剂氢氧化物、硫化物、其它沉淀剂等。 ② 有机沉淀剂草酸、铜试剂、铜铁试剂等。 2、常用的分离方法： ① 氢氧化物沉淀分离法 ② 硫化物沉淀分离法 ③ 共沉淀分离法 ④ 均相沉淀分离法
谢谢！
第四节离子交换分离法
一、定义
利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应进行分离的方法。是一种固—液分离法。离子交换分离法特点：（1）分离效率高（2）适用于带电荷的离子之间的分离*，还可用于带电荷与中性物质的分离制备等。（3）适用于微量组分的富集和高纯物质的制备（4）方法的缺点是操作较麻烦，周期长。一般只用它解决某些比较复杂的分离问题。

富集与分离

三、顶空法

顶空法(HS-GC)又称液上气相色谱分析，是一种联合操作技术。通常采用进样针在一定条件下一定温度下对固体、液体、气体等进行萃取吸附，然后在气相色谱分析上进行脱附注射。它采用气体进样，可专一性收集样品中的易挥发性成分，与液-液萃取和固相萃取相比既可避免在除去溶剂时引起挥发物的损失，又可降低共提物引起的噪音，具有更高灵敏度和分析速度，对分析人员和环境危害小，操作简便，是一种符合“绿色分析化学”要求的分析手段。
四、蒸馏法

蒸馏沸点差别较大的混合液体时，沸点较低者先蒸出，沸点较高的随后蒸出，不挥发的留在蒸馏器内，这样，可达到分离和提纯的目的。故蒸馏是分离和提纯液态化合物常用的方法之一，是重要的基本操作，必须熟练掌握。但在蒸馏沸点比较接近的混合物时，各种物质的蒸气将同时蒸出，只不过低沸点的多一些，故难于达到分离和提纯的目的，只好借助于分馏。纯液态化合物在蒸馏过程中沸程范围很小。所以，蒸馏可以利用来测定沸点。用蒸馏法测定沸点的方法为常量法，此法样品用量较大，要10 mL以上，若样品不多时，应采用微量法。

六、吸附法

是利用多孔性的固体吸附剂将水样中的一种或数种组分吸附于表面，再用适宜溶剂、加热ຫໍສະໝຸດ Baidu吹气等方法将预测组分解吸，达到分离和富集的目的。吸附是一种固体表面现象。它是利用多孔性固体吸附剂处理气态污染物，使其中的一种或几种组分，在固体吸附剂表面，在分子引力或化学键力的作用下，被吸附在固体表面，从而达到分离的目的。常用的固体吸附剂有焦炭和活性炭等，其中应用最为广泛的是活性炭。

第九章分析化学中的常用分离富集方法

NaOH 过量
Mg2+ 、Fe3+
NH3H2O 过量 Be2+ 、Ti（IV）、Nb（IV）、Ta（IV）、Sn（IV）、Sb（III）、 Sb（V）
六次甲基四胺 Cr3+、Sb（III）、Sb（V）
硫化物沉淀：
（1）硫化物的溶度积相差比较大的，通过控制溶液的酸度来控制硫离子浓度，而使金属离子相互分离。
pH 值 0 0.5 0.5 0.8 2.3 2.3 4.0 4.5 4.9 6.2
pH 值 0 1 2.0 1.2 3.8 4.1 5.2
5.9 6.8
Zn（OH）2 稀土氢氧化物
Pb（OH）2 Ag2O
Fe（OH）2 Co（OH）2 Ni（OH）2 Cd（OH）2 Mn（OH）2 Mg（OH）2
载体
共沉淀的离子或化合物
甲基紫（甲基橙、结晶紫、酚酞） Zn2+、Co2+ 、Hg2+、Cd2+、Mo（VI）
的 NH4SCN 溶液二苯硫腙+酚酞
Ag+、Co2+ 、Cd2+、Ni2+、Cu2+、 Zn2+
1-亚硝基-2-萘酚+萘酚
动物胶
硅胶
辛可宁
钨酸
单宁
铌酸、钽酸
第三节挥发和蒸馏分离法
1. 分离原理——挥发性的差异 2. 适用性：常量和微量组分的分离分析 3. 方法特点： • 选择性高 • 分离富集同时进行 4. 常用的无机元素及化合物的挥发形式 5. 示例

化学分离与富集实验讲义

昆明理工大学基础化学实验中心

2012-12

实验一表面活性剂增溶增敏的应用

实验目的

1、了解不同性质的表面活性剂在溶液的作用原理；

2、了解表面活性剂的增溶、增敏在光度法中的应用；

3、熟悉分光光度计的使用。

实验原理

表面活性剂，包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂。(I)阴离子表面活性剂：此类表面活性剂在水溶液中会离解为带负电荷的离子(阴离子)和带正电荷的离子(阳离子)，而阴离子是其表面活性的载体。(2)阳离子表面活性剂：此类表面活性物质在水溶液中亦会离解成阴、阳离子，而阳离子是其表面活性的载体。(3)非离子表面活性剂：此类表面活性物质在水溶液中不会离解成离子．在水中的溶解度主要靠它的极性基团提供的，其表面活性的载体是它的极性基团。(4)两性表面活性剂：此类表面活性物质在水溶液中，于同一分子内不但含有正电荷，而且还含有负电荷，它是根据组成和介质的pH 值来决定它的阴离子或阳离子的性质。尽管表面活性剂有不同的结构和极性基团，在不同的介质中表现出不同的特性，但对大多数的表面活性剂而言，仍有其共同的特征。表面活性剂最重要的两个特征是在界面上吸附的趋向性和在各种条件下形成具有各种结构的分子聚集体，如：胶束、反胶束。表面活性剂分子溶于水后会不停地旋转，最终找到亲水基与憎水基的恰当位置而基本固定下来，相互靠在一起，形成形状、大小不一的胶束或胶团(如图3所示)。

这种情况容易在逐渐提高表面活性剂浓度而达到某一个浓度数值以上时发生。该浓度称为临界胶束浓度(用CMC表示)。

常用分离与富集方法课件

03 萃取分离法
液-液萃取
原理
利用两种不混溶的液体之间的溶质分配原理进
行分离。
应用
优点
从水相中提取有机物，或从有机相中提取特定
离子或分子。
操作简单，选择性高，可处理大量样品。
缺点
需要使用大量有机溶剂，可能产生乳化现象。
液-固萃取
01
02
03
04
原理
利用液体与固体吸附剂之间的吸附作用进行源自文库离。
详细描述
超滤膜的孔径大小介于微滤和纳滤之间，能够去除悬浮物、细菌、病毒等大分子物质，常用于制备超纯水和超纯化学试剂。
反渗透
总结词
反渗透是一种以压力为驱动力的膜分离过程，主要用于分离水中的离子、有机物和微生物。
详细描述
反渗透膜具有非常高的孔隙率和截留率，几乎可以完全去除水中的溶解盐、有机物、细菌和病毒等杂质，广泛应用于海水淡化、工业废水处理和超纯水制备等领域。
色谱分离法是一种经典的分离技术，它利用不同物质在固定相和流动相之间的分配系数差异，使不同物质在色谱柱中滞留时间不同从而实现分离。该方法具有分离效率高、操作灵活、应用广泛等优点，常用于分离各种有机物和无机物。
泡沫分离法
利用气体在液体中鼓泡，使被分离物质吸附在气泡表面从而实现分离的方法。
VS
泡沫分离法是一种较为特殊的分离技术，它利用气体在液体中鼓泡，使被分离物质吸附在气泡表面，再通过气泡的浮升和聚并实现物质的分离。该方法具有操作简便、能耗低、适用于大规模处理等优点，常用于从水中去除重金属离子、有机物等有害物质。

分析化学课件常用的分离和富集方法

解：（2）V有=1/2V水
m2
2
m0DVV有水V水
m0
( V水/V有 )2 DV水/V有
m0 (D22)21.0(92 92)20.00m 39g
E 2m 0 m 0 m 2 1% 0 1 0.0 0 1 0 .0 .0 00 9 3 .9 9 9 % 6
33
10 用某有机溶剂从100mL含溶质A的水溶液中萃取A。若每次用20mL有机溶剂，共萃取两次，萃取百分率可达 90.0﹪，计算机该取体系的分配比。
wenku.baidu.com分离前的体系：均相；分离体系总是两相：液-液；液-固；气-液。
6
三、常用分离方法
1 沉淀分离法传统分离方法，采用沉淀剂；液-固分离。
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。
7
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。
解：(1) 全量一次萃取： m0=10mg，V水=100mL，V有=90mL
水相中剩I余 2的的质量为：
m1
m0(DV有 V水 V水)
10 100 0.13mg
8590100
Em0 m110% 0 100.1310% 0 98.7%
m0
10
26

第八章分析化学中常用的分离和富集方法

ML2 (o) + 2H+ (w)
下标分别表示组分存在有机相和水相中.已知萃取平衡常数K=0.10.先用有机溶剂20.0ml将含有 0.100mol/LHL和金属离子全部萃入有机相中.
然后将20.0ml水与有机相混合进行反萃取.试问, 如果水相中氢离子浓度为0.40mol/L,金属离子反萃取率能否达到99.9%?
5. 洗脱剂阳离子: HCl 阴离子: NaOH、NaCl、HCl
6.树脂的再生
阳离子树脂: 3mol/LHCl 阴离子树脂: 1mol/LNaOH
7.离子交换分离法的应用
自来水
制备去离子水
阳
离
子
H+
交
换
阴离 OH- 子交换
R-SO3H + M+ RN+H3OH- + X-
H+ + OH-
第八章分析化学中常用的分离和富集
5.萃取百分率
溶质在有机相中的量
E
溶质的总量 100%
D
E与D的关系: E DVW 100%
VO
VW : VO
---相比
增大萃取率:
提高分配比减小相比增加萃取次数
多次萃取
萃取 n 次后水相剩余质量:
mn m0(DV V ow Vw)n
n 次萃取的萃取率:

第十一章分离与富集

RB ( mA )0 mB RA ( mB )0 mA
共同特点：本质上都是使待分离组分分别处于不同的两相中。
§11-2 沉淀分离法沉淀分离法：是利用沉淀反应使被测离子与干扰离子分离的一种方法。它是在试液中加入适当的沉淀剂，并控制反应条件，使待测组分沉淀出来，或者将干扰组分沉淀除去，从而达到分离的目的。基本原理：沉淀溶解平衡在定性分析中，沉淀分离法是主要的分离手段。一、常量组分的沉淀分离（一）无机沉淀剂分离法 1. 氢氧化物沉淀分离法试剂：NaOH NH3·H2O ZnO 等 (1)NaOH 沉淀法: 用它控制 pH 值≥12.0，用于两性金属离子和非两性金属离子的分离。（2）NaOH＋Na2CO3 法沉淀析出的元素除了 NaOH 法者以外，增加了碱土金属，它们以碳酸盐沉淀析出，但铀留在溶液中。 NaOH 严重腐蚀玻璃，沉淀应在塑料、聚四氟乙烯或铂器皿中进行。（3）氨水分离法借 NH3-NH4Cl 缓冲体系，方便地调节中性、微酸性、或中等碱性；将 pH 控制在 9 左右，常用来沉淀不与 NH3 形成络离子的许多种金属离子，也可使许多两性金属离子沉淀成氢氧化物沉淀。氢氧化物沉淀分离法缺点： ①选择性差； ②共沉淀现象严重，须采用浓、热、搅、电、不陈条件。 2. 硫化物沉淀分离法常用硫代乙酰胺为沉淀剂代替 H2S 硫化物法可沉淀 40 余种金属离子，常用 0.3 mol.L-1 HCl 和氨性溶液沉淀划分为两组。缺点：选择性差；非晶性沉淀吸附严重。 3. 其它无机沉淀剂沉淀（1）沉淀成氟化物：稀土元素、钪、钇、钍、铀、铟（2）沉淀成草酸盐：稀土元素（3）沉淀成磷酸盐：锆、铪、钛等（二）有机沉淀剂沉淀分离法