现代分离技术-2ppt课件

2.金属硫化物的沉淀分离
• 2.1与溶液的酸度有关
• H2S =2H+ +S2− K1=Ka1Ka2
(1)
• M2+ + S2−=MS
K2=1/Ksp
(2)
• (1)+(2)
M2+ + H2S = 2H+ + MS
• K= Ka1Ka2/Ksp [H2S]=0.1mol∙L−1
[H ]K K 1 K a2 s[ap M 2 ][2 S H ]1 .1 K 1 2 0 [2sM 2 p ]
度在多少之间时，才可以使CdS沉淀完全，而不生 成ZnS沉淀？ • Ksp(ZnS)=2.5×10-22 ，Ksp(CdS)=8.0×10-27， • H2S的Ka1=9.1×10-8，Ka2=1.1×10-12
解：当Cd2+离子沉淀完全时，溶液中S2-离子浓度最少应为
[2 S -] K s( p C) d 8 .0 S 1 20 7 8 .0 1 20 m 2 L o 1 l [C 2 ]d1 .0 1 50
• 如果MS不沉淀，则需要[M2+][S2−]<Ksp，而M2+为可溶
盐，生成的沉淀的量又很少，即Ksp很小。所以
[M2+]≈C（题目所给的浓度）。
•
则溶液中
[S2]

Ksp [M2 ]
就没有沉淀生成。 (1)
• 而S2−来源于H2S=2H++S2−.
[S2]K1a[KHa2][2H2S]
1.2.3有机碱法 • 用有机碱可使刚开始沉淀的pH值可以相应低一点 • 有机碱往往还具有配位剂及表面活性剂的作用，
因此有机碱沉淀剂能明显改善分离效果， • 常用的有机碱有吡啶、苯胺、六次甲基四胺等 .
1.2.4悬浊液法 一些微溶的金属氧化物、碳酸盐的悬浊液，也能 控制溶液的pH值。 如用ZnO悬浊液可控制溶液的pH值5.5-6.5，适用 于Fe3+、Al3+、Cr3+的分离。
(2)
联立方程（1）和（2）得
[S 2]K1[K aH 2a][2H 2S][K M 2s]p
[H ]2K1aK2a[H 2S][2M ] Ksp
[H] K1aK2a[H2S][2M ] Ksp
• 例题： • 溶液中含有Zn2+离子和Cd2+离子各0.010mol·L-1， • 向溶液中通H2S达到饱和，当保持溶液的[H+]离子浓
Mn (s)X n mM m mn X
体系达到平衡时，其平衡常数Ksp称为溶度积。
Ks[p M m ]n[Xn]m
• 它的大小主要取决于沉淀的结构、温度等因素。 • 在特定温度下，由已知的Ksp可以计算出某化合物
的溶解度。 • 根据溶度积规则，又可判断沉淀的生成与溶解。 • 为了能够进行有效分离．Ksp应为10—6或更小。 • 如有几种离子均可沉淀时，则它们的Ksp值要有足
• 一些离子的硫酸盐、碳酸盐、草酸盐和卤化物都具有 较小的溶解度，可以据此进行沉淀分离，但用的比较 多的就是氢氧化物分离和硫化物沉淀进行分离
• 1金属氢氧化物的沉淀分离
• 1.1氢氧化物沉淀与溶液pH值的关系
• 1）溶度积：
• 在含有金属离子Mm+的溶液中，加入含有沉淀剂 Xn−的另一溶液时，生成难溶性沉淀Mn源自文库m，这时 溶液中存在如下的平衡：
因为在饱和H2S溶液中，H2S＝2H++S2- 所以K＝Ka1×Ka2，
[H]2[S2] K
[H2S]
∴所以溶液中最大的[H+]离子浓度为：
[ H ][ H 2 S ]K [ H ]0 .1 9 0 .1 1 8 0 1 .1 1 10 23 .5 m L 1 ol
[ S 2 ]
8 .0 1 20 2
当开始生成ZnS沉淀时，溶液中S2-离子浓度应为：
[2 S -] K s( p Z)n 2 .5 S 1 20 2 2 .5 1 20 m 0 L o 1 l [Z2 ]n 0 .010
所以不生成ZnS沉淀的最小的[H+]离子浓度为：
够的差异，才能使其中溶解度最小的物质在特定 条件下沉淀出来，而其他的离子留在溶液之中。
• 2）实际上，由Ksp计算得到的pH值，只是近似值
• ①、计算pH值时，是假定金属离子只以一种阳离子形式存 在于溶液中，实际上溶液中金属离子可能OH−形成各种羟 基配离子。
• ②、沉淀的溶解度与析出沉淀形态、颗粒大小及沉化时间 等条件有关，所以实际获得的沉淀的溶度积与文献记载的 数值往往有一点差值。
• ③、一般文献记载的Ksp值是指稀溶液中不存在其他离子 时，难溶化合物的溶度积，实际上由于溶液中其他离子的 存在，影响离子的活度系数和活度，使离子的活度积和溶 度积有一定的差距。
• 1.2常用的控制溶液的pH值的方法
• 1.2.1氢氧化钠法 • 1.2.2氨水法 • 1.2.3有机碱法 • 1.2.4悬浊液法
• 3.1沉淀基本原理 • 临界过饱和度：对于任何一种沉淀来说，只有当相对过饱
硫代乙酰胺
[ H ] [ H 2 S ] K [ H ] 0 .1 9 .1 0 1 8 1 0 .1 1 1 0 2 0 .6 m 3 L 1ol
[ S 2 ]
2 .5 1 20 0
3均相沉淀 （precipitation from homogeneous solution ）
第二章沉淀分离法 separation precipitation
• 沉淀分离法：是在试料溶液中加入沉淀剂，使某 一成分以一定组成的固相析出，经过滤而与液相 分离的方法。
• 沉淀法是经典的化学分离法，适用于常量组分的 分离。
• 优点：不需要特殊的仪器，操作简单，易于掌握。 • 缺点：沉淀易于被溶液中共存的杂质所沾污以及
沉淀都有一定的溶解度而使分离不完全。
第一节 沉淀分离法
1、金属氢氧化物的沉淀分离 2、金属硫化物的沉淀分离 3、均相沉淀 4、利用有机沉淀剂进行沉淀分离
第二节共沉淀分离法
1、吸附共沉淀分离或富集痕量组分 2、混晶共沉淀分离或富集痕量组分 3、应用 4、有机共沉淀剂分离或富集痕量组分
第一节 沉淀分离法