第四章 沉淀分离法
沉淀分离技术.
蛋白质聚集沉淀
（1）破坏水化膜，分子间易碰撞聚集，将大量盐 加到蛋白质溶液中，高浓度的盐离子有很强的水化 力，于是蛋白质分子周围的水化膜层减弱乃至消失， 使蛋白质分子因热运动碰撞聚集。
（2）破坏水化膜，暴露出憎水区域,由于憎水区域间作用使蛋 白质聚集而沉淀，憎水区域越多，越易沉淀。
（3）中和电荷，减少静电斥力，中性盐加入蛋白质溶液后，蛋 白质表面电荷大量被中和，静电斥力降导致蛋白溶解度降低， 使蛋白质分子之间聚集而沉淀。
亲水胶体在水中的 稳定因素
水化膜
水化膜
+ + + + + + ++ +
带正电荷蛋白质 （亲水胶体） 脱水
碱 酸 等点电时的蛋白质 （亲水胶体） 脱水
碱 酸 带负电荷蛋白质 （亲水胶体） 脱水
+ + + + + + ++ +
带正电荷蛋白质 （疏水胶体）
阴离子 不稳定蛋白颗粒
阳离子
带负电荷蛋白质 （疏水胶体）
7.65 6.85
（1）忽略溶液体积的变化，若回收90%的BSA，需要加 入多少固体硫酸铵？（37.27Kg） （2）沉淀中BSA的纯度是多少？（95.34%）
KS分段盐析法
在一定pH、温度条件下，改变离子强度。 适用于早期粗提阶段的分步分离。
虽然这个理论所假定的条件并不完全适合于蛋白质分子，但该 理论对于理解破坏蛋白质溶液的稳定性仍有很大帮助，同时还 有助于针对具体蛋白质选择最合适的沉淀剂及技术。
DLVO理论
颗粒间的相互作用的位能取决于离子强度。 在低离子强度时，颗粒距离处在中间状态，双 电层斥力占优势，可看为一个凝聚的势垒；在 高离子强度时，吸引力超过排斥力，相互间的 总位能表现为吸引位能。 虽然这个理论所假定 的条件并不完全适合于蛋白质分子，但该理论 对于理解破坏蛋白质溶液的稳定性仍有很大帮 助，同时还有助于针对具体蛋白质选择最合适 的沉淀剂及技术。
《沉淀分离法》课件
03
分析实验结果的影响因 素，如沉淀剂的种类和 浓度、溶液的pH值、温 度等。
04
比较不同实验条件下的 分离效果，总结沉淀分 离法的优缺点和应用范 围。
沉淀分离法的应用
06
实例
在污水处理中的应用
总结词
沉淀分离法在污水处理中应用广泛，能有效去除污水中的 悬浮物和重金属离子。
详细描述
通过向污水中投加化学药剂，使水中不易溶于水的悬浮物 或重金属离子形成沉淀物，再通过固液分离技术将沉淀物 从水中分离出来，达到净化水质的目的。
5. 倾倒上清液
小心倾倒掉上清液，收集沉淀 物。
6. 洗涤和干燥
对沉淀物进行洗涤和干燥，得 到纯净的目标物质。
7. 结果分析
对实验结果进行分析，计算目 标物质的回收率和纯度。
实验结果与讨论
01
记录实验过程中观察到 的现象，如沉淀物的生 成、颜色的变化等。
02
对实验结果进行定量分 析，计算目标物质的回 收率和纯度。
历史与发展
历史
沉淀分离法最早可追溯到19世纪初 期，随着科学技术的不断发展，沉淀 分离法也在不断改进和完善。
发展
现代沉淀分离法已经发展出了多种分 离技术，如共沉淀、均相沉淀、盐析 等，广泛应用于化学、生物、医学等 领域。
应用领域
化学分析
用于分离和富集痕量元 素或复杂样品中的组分
。
生物制药
用于蛋白质、酶、细胞 等的分离和纯化。
沉淀溶解损失
在洗涤和转移过程中，部 分沉淀可能会溶解，导致 产物的损失。
改进方向
优化沉淀剂的选择
通过选择合适的沉淀剂，可以改善沉 淀的生成和过滤性能。
改进洗涤方法
减少沉淀溶解损失
沉淀分离法的原理是
沉淀分离法的原理是沉淀分离法是一种常用的分离和净化混合物中固体与液体的方法。
它是利用溶液中存在不溶性物质产生沉淀现象的原理进行分离的。
其基本原理可概括为两个步骤：沉淀生成和沉淀收集。
首先，沉淀生成是指在溶液中加入适当的试剂，通过反应产生不溶性的物质，使之形成沉淀。
这通常涉及到离子反应或者共价键制约中离子间距离的约束。
例如，当有两种溶液A和B中存在可沉淀物质时，可以根据化学反应的原理，向其中一种溶液中加入适当的试剂反应生成沉淀。
在沉淀反应中，通常需要考虑如溶液的pH值、温度、沉淀物质的溶解度等因素。
通过控制这些因素，在试管或反应容器中可以观察到沉淀生成。
其次，在沉淀生成后，沉淀收集是指将沉淀与溶液分离开来。
这可以通过过滤、离心、沉淀沉淀、再溶解等方式进行。
其中，最常用的方法是过滤。
通过将溶液通入一个过滤纸上，不溶性沉淀物质会被留下，而溶液则通过过滤纸流入集液瓶中。
过滤后的沉淀可以用水或其他溶剂进行洗涤以去除溶液中残留的杂质，然后进行干燥，最终得到纯净的沉淀。
沉淀分离法在实际应用中具有广泛的用途。
例如，在环境保护中，它可以用于处理含有悬浮颗粒物的废水。
通过添加适当的化学试剂，使颗粒物形成沉淀，从而将废水中的固体分离出来。
此外，在化学实验室中，沉淀分离法也常用于从复杂的混合物中提取所需的化合物。
例如，可以通过沉淀分离法从矿石中提取金属元素，或者从植物中提取活性成分。
总结来说，沉淀分离法利用沉淀生成和沉淀收集两个步骤，通过反应生成不溶性的物质，然后将沉淀与溶液分离开来，以实现固体与液体的分离。
这一方法在实验和工业生产中具有广泛的应用，为提取纯净的物质，并满足各种需求提供了有效的手段。
沉淀分离法及应用
沉淀分离法及应用
沉淀分离法是化学实验中常用的一种分离方法，主要通过生成沉淀物来实现对不同物质的分离。
沉淀分离法的基本步骤如下：
1. 将待分离物质溶解在适当的溶剂中，制备溶液。
2. 在溶液中加入适量的沉淀剂（通常是饱和溶液）。
3. 沉淀剂与待分离物质发生反应，生成沉淀物。
4. 将溶液与沉淀物分离，通常可通过过滤或离心将沉淀物从溶液中分离出来。
沉淀分离法的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 分离杂质：当溶液中含有杂质时，可以通过添加适量的沉淀剂，使杂质与沉淀剂发生反应生成沉淀物，从而分离出纯净的溶液。
2. 分离混合物：当混合物中含有不同成分时，可以利用沉淀分离法将其中一种或几种成分分离出来。
3. 分离纯度不同的物质：当溶液中含有不同纯度的物质时，可以通过沉淀分离法将其中高纯度的物质分离出来，从而提高物质的纯度。
4. 提取目标物质：当需要提取特定物质时，可以利用沉淀分离法将目标物质从复杂的混合物中提取出来。
沉淀分离法是一种简单有效的分离方法，在化学实验和工业生产中有着广泛的应用。
分离分析化学沉淀分离法
K : 常 数,取 决 于 沉 淀 本 性,介 质, 温 度
2.3 生成沉淀类型
2.3.1 分级沉淀 2.3.2 共沉淀 2.3.3 均相沉淀
15
2.3.1 分级沉淀
两种阴离子（或阳离子）与相同的阳离子 （或阴离子）形成难溶盐，其溶度积相差足 够大时，加入沉淀剂可从混合溶液中将其分 别沉淀出来加以分离。 分级沉淀的顺序取决于：溶度积和离子浓度
33
2.5.2 有机沉淀剂分离法
2.5.2.1 生成鳌合物的沉淀剂
两种基团
酸性：－OH －COOH －SO3H －SH （其H+可被金属离子置换）
碱性：－NH2 NH N CO CS （以配位键与金属离子鳌合）
34
（1）8－羟基喹啉
N OH
O
NMN
O
35
（2）丁二酮肟
H3C C NOH H3C C NOH
MnXm(s)
nMm+ + mXn-
溶度积 Ksp = [Mm+ ]n[Xn- ]m
Ksp是衡量沉淀溶解能力的尺度。 Ksp越小，溶解度越小。
5
2.1.1 溶度积
MnXm(s)
nMm+ + mXn-
任一状态下：Q = [Mm+ ]n [Xn-]m
达到平衡时：Ksp = [Mm+ ]n[Xn- ]m 溶度积规则
各种氢氧化物和含水氧化物沉淀时的pH值范围
元素 Nb，Si，Ta，W Sb(Ⅴ)，Sn(Ⅳ) Mn(Ⅳ) Pb(Ⅳ) Os(Ⅳ) Ce(Ⅳ)，Sb(Ⅲ)，Ti，Zr Fe(Ⅲ)，Hg(I)，Hg(NO3)2 Sn(Ⅱ)，Th U(Ⅵ) Al，Be，Cr(Ⅲ)，Ir(Ⅳ) Cu，Fe(Ⅱ)，Nd，Pb，Pd，Rh Ru，Sm，Y，Yb Cd，Ce(Ⅲ)，Co，La，Ni，Pr，Zn HgCl2，Mn(Ⅱ)，Ag Mg
第4章沉淀法和结晶及区域熔炼和晶体生长
AgCl，1.7 SrSO4，10 BaSO4，32 PbCrO4，45
正如在化学反应中有一个活化能的势垒一样，在结晶之前存在着 一个需要克服的势垒，而过饱和度就是表示这个势垒的大小。
2。依前题若是纯品甲的溶解度大于乙的溶解度， 比如说在室温时(15℃)每100毫升溶剂能溶解纯 晶甲10克，溶解乙2克，若此粗制品在100毫升 热溶剂中已能全部溶解。那么待冷至室温，坶液中 含有纯品甲10克，乙2克，析出结晶中含有纯品 甲37.5克，乙0.5克。这样杂质的含量已相对地 减少了。若再将其溶解于80毫升的热溶剂中。待 冷至室温，母液中含有纯品甲8克及乙0.5克而析 出的结晶为纯品甲29.5克。若将第二次母液蒸千， 残渣再用20毫升溶剂重结晶，这时母液中含有纯 品甲2克，乙0.4克，而析出的结晶中含纯品甲6 克，乙0.1克。再用6毫升溶剂重结晶一次，可得 到纯品甲5.4克。连前共得纯品甲34.9克。
因为
一方面由于乙醚的易燃性，用起来应特别小心； 另一方面乙醚易沿瓶壁挥发而被溶物质析出于瓶壁上，以致影 响结晶的纯度。
在选择溶剂时必须考虑到被溶解物质的结构，因为溶质往往易溶于 与其结构近似的溶剂中。极性物质较易溶于极性溶剂，而难溶于非 极性溶剂，这种溶解度的规律对实验工作有一定的指导作用。例如 欲纯化的物质是非极性的化合物。试验巳知其在异丙醇中的溶解度 太小，不合于做溶剂之用，则一般不必再试验极性更强的溶剂，如 甲醇、水，而相反地应试验极性较小的溶剂。当然，溶剂最终选择， 只能用实验方法来决定。 若不能选择出一种单一的溶剂进行重结晶，则可应用混合溶剂。混 合溶剂一般现两种能以任何比例互溶的溶剂组成，其中一种较易溶 解待结晶的物质，另一种较难溶解。一般常用的混合溶剂有乙醇与 水，乙醇与乙醚，乙醇与丙酮，乙醇与氯仿，二氧六环与水。乙醚 与石油醚等。
沉淀分离的三种方法
沉淀分离的三种方法
沉淀分离是一种常见的实验技术，主要通过将化学混合物中的沉淀与上清液分离开来，从而得到目标物质。
以下是三种常用的沉淀分离方法：
1. 重力沉淀法：该方法主要根据沉淀和上清液的比重差异进行分离。
将混合物放置一段时间后，较重的沉淀会沉到容器底部，上清液则漂浮在沉淀上方，通过倾斜容器或吸取器取出上清液即可。
2. 离心沉淀法：该方法使用离心机对混合物进行离心，通过离心力将沉淀与上清液分离。
该方法适用于沉淀量较小的混合物。
离心后，将离心管中的上清液倒出即可。
3. 过滤法：该方法主要利用过滤器对混合物进行过滤，将沉淀与上清液分离。
选用的过滤器要根据沉淀的性质和大小来选择。
过滤后，将上清液从过滤器中收集即可。
以上是三种常用的沉淀分离方法，不同的方法适用于不同的混合物，选择合适的方法能够提高实验效率和准确性。
- 1 -。
沉淀分离法
沉淀分离法沉淀分离法是分离纯化生命大分子物质常用的一种经典方法。
一、沉淀分离法的基本原理概述沉淀法也称溶解度法，其纯化生物大分子的原理是根据物质的结构差异（如蛋白质分子表面疏水基团和亲水基团比例的差异）来改变溶液的某些性质（如pH值、极性、离子强度、金属离子等），使抽提液中有效成份的溶解度发生变化，使所需有效成分出现最大溶解度，而杂质出现最小溶解度；或者相反，然后溶解度小者以沉淀的形式析出，从而达到从抽提液中分离有效成份的目的。
二、沉淀分离法中沉淀生成的过程（1）形成过饱和溶液与核的形成溶液达到过饱和状态时，首先有几个阴阳离子相聚形成结晶核，进一步在其周围聚集了阴阳离子、胶体粒子，成长为肉眼可见的粒子。
过饱和度浓度越大，核的形成速度越快，数目越多。
一旦有核产生，就开始形成沉淀，过饱和状态开始解体。
（2）沉淀的生长溶液中阴阳离子、胶体粒子等向晶核运动并在其表面上沉积下来，使核慢慢生长为沉淀。
沉淀分离法中对沉淀形式有几点要求：○1沉淀的溶解度要小，以保证被测组分能沉淀完全；○2沉淀要纯净，不应带入沉淀剂和其他杂质；○3沉淀易于过滤和洗涤，以便于操作和提高沉淀的纯度；○4沉淀易于转化为称量形式，同时，称量形式的分子量应具有确定的化学组成、应具有足够的化学稳定性、应尽可能大，这样可使称量的物质质量较大，从而减小称量误差，提高方法的准确度。
（3）陈化陈化，是使沉淀粒子变得粗大的一种有效方法。
生成的沉淀不马上过滤，将其与母液一起放置一段时间，使沉淀粒子再长大。
加热和搅拌可缩短陈化时间。
三、沉淀分离法的分类及其特点根据沉淀剂的不同，沉淀分离法也可以分成用无机沉淀剂（氢氧化物、硫化物、其它无机沉淀剂）的分离法、用有机沉淀剂（草酸、铜试剂、铜铁试）的分离法和共沉淀分离富集法。
沉淀分离法和共沉淀分离法的区别主要是：沉淀分离法主要使用于常量组分的分离（毫克量级以上）；而共沉淀分离法主要使用于痕量组分的分离（小于1mg/mL）。
分离分析化学沉淀分离法
分离分析化学沉淀分离法的定义
定义
化学沉淀分离法是一种基于化学反应 的分离方法，通过向溶液中加入沉淀 剂，使目标离子或物质形成不溶性的 沉淀物，再通过固液分离手段，将沉 淀物从溶液中分离出来。
特点
化学沉淀分离法具有操作简便、分离 效果好、适用范围广等优点。同时， 该方法也存在一些局限性，如可能会 引入杂质离子、沉淀剂的用量难以控 制等。
02
沉淀分离的原理主要包括离心分 离、过滤、倾析等，不同的沉淀 分离方法适用于不同的情况和需 求。
沉淀洗涤的原理
沉淀洗涤是指将洗涤剂添加到沉淀物中，通过洗涤剂的作用将沉淀物表面的杂质 或不需要的物质去除，提高纯度的过程。
洗涤剂的选择和用量需要根据实际情况而定，不同的洗涤剂适用于不同的情况和 需求。
洗涤
用适当的溶剂洗涤沉淀， 以去除吸附在沉淀表面的 杂质和离子。
干燥
将洗涤后的沉淀进行干燥 处理，以便后续分析。
沉淀洗涤
洗涤目的
洗涤方式
去除吸附在沉淀表面的杂质和离子， 提高分离纯度。
采用多次洗涤的方式，确保沉淀表面 的杂质和离子被充分去除。
洗涤溶剂选择
根据待分离物质和杂质的性质，选择 合适的洗涤溶剂。
02
原理
沉淀反应的原理
沉淀反应是指两种或多种化学物质在 一定条件下发生化学反应，生成难溶 于水或不易溶于水的物质，从溶液中 析出形成沉淀的现象。
沉淀反应的发生需要满足一定的反应 条件，如浓度、温度、pH值等，不同 的沉淀反应有不同的反应条件和机理 。
沉淀分离的原理
01
沉淀分离是指通过物理或化学方 法将溶液中的沉淀物与溶液分离 ，提取出所需物质的过程。
在药物分析中的应用
化学沉淀分离法在药物分析中主要用 于药物的分离、纯化和鉴定。通过向 药物样品中加入沉淀剂，使目标药物 与沉淀剂反应生成难溶性的沉淀物， 再通过固液分离技术将沉淀物从药物 溶液中分离出来，从而实现药物的纯 化或富集。
生物分离工程第四章沉淀分离法
3、特点
• 沉淀效果很好； • 选择性好 • 容易使生物分子变性 • 复合物难分解
• 丙酮（浓度40-50%） ：沉析作用更强，用量省，但毒 性大，应用范围不广；
• 特点：
– 介电常数小， 60%乙醇的介电常数是48
– 容易获取
40-50%丙酮的介电常数是22
4.有机溶剂沉淀的特点
• 分辨率高； • 溶剂容易分离，并可回收使用； • 产品洁净（有机溶剂易祛除）； • 容易使蛋白质等生物大分子变性失活； • 应注意在低温下操作； • 成本高
沉淀法分离蛋白质的特点有：
1 在生产的前期就可使原料液体积很快地减小10～50 倍，,从而简化生产工艺、降低生产费用；
2 使中间产物保持在一个中性温和的环境；
3 可及早地将目标蛋白从其与蛋白水解酶混合的溶液中 分离出来、避免蛋白质的降解，提高产物稳定性；
4 用蛋白质沉淀法作为色谱分离的前处理技术，可使色 谱分离使用的限制因素降到最低。
（七）选择性变性沉淀法
• 选择一定的条件使溶液中存在的某些杂质蛋白 变性沉淀下来，而与目的物分开，这种分离方 法就称为选择性变性沉淀法
• 在操作之前要对欲分离的物质中的杂蛋白等杂 质的种类、含量及其物理化学性质等有比较全 面的了解。
使用时需慎重！！！！
选择性变性的方法
• 选择性热变性：对于α-淀粉酶等热稳定性好 的酶，可以通过加热进行热处理，使大多数杂 蛋白受热变性沉淀而被除去。
沉淀的分离的方法
沉淀的分离的方法沉淀的分离方法是一种物质分离和纯化的常用技术。
它基于物质在溶液中形成团块或沉淀的特性，通过将沉淀与溶液分离来实现纯化的目的。
在化学实验、工业生产以及环境保护等领域中，沉淀的分离方法被广泛应用。
沉淀的形成是由于溶液中的物质之间发生化学反应或物理变化，导致产生不溶于溶液中的固态产物。
这些固态产物随着时间的推移逐渐沉淀到容器底部，形成一个可分离的沉淀物。
接下来，就是利用各种分离技术将沉淀与溶液进行分离。
常见的沉淀分离方法包括：离心、过滤和沉淀剂法。
离心是最常见的沉淀分离技术之一。
离心机利用离心力的作用，使沉淀物通过离心作用向底部沉积，从而使其与溶液分离。
离心速度的选择取决于沉淀物的性质和大小。
常见的离心机有台式离心机、超高速离心机等。
过滤是利用孔径大小不同的滤纸或滤膜将溶液中的沉淀物从溶液中分离出来的方法。
过滤操作一般要结合真空抽滤或压力过滤设备来完成。
滤纸或滤膜的选择要考虑过滤速度和分离效果。
沉淀剂法是利用化学反应生成的沉淀剂与溶液中的物质反应，进而产生一个不溶于溶液的沉淀。
沉淀剂与溶液中的目标物质发生反应，生成的沉淀物具有较大的比重，在重力作用下会迅速沉淀。
沉淀剂法常见的应用场景包括金属离子沉淀、矿物分离等。
除了以上三种常见的沉淀分离方法外，还有一些其他的辅助方法可以实现效果更好的分离。
例如，振荡沉淀法利用振荡设备使沉淀物颗粒之间产生相互碰撞和摩擦，从而加速沉淀的形成和分离。
冷冻沉淀法通过在低温下降低晶体的溶解度，促使溶液中的固态物质迅速沉淀。
在实际应用中，选择合适的分离方法要考虑到沉淀物的性质、溶液的性质、分离效率和操作便捷性等因素。
如果不同的分离方法不能满足要求，也可以将它们组合使用，例如先利用离心将可离心的沉淀物分离出来，再通过过滤将细小颗粒的沉淀物分离出来。
总之，沉淀的分离方法是化学实验和工业生产中常用的分离技术。
通过离心、过滤、沉淀剂法以及其他辅助分离方法，可以有效地将沉淀物与溶液分离，实现物质的纯化和分离。
第四章 沉淀
第四章沉淀4-1 水和废水处理的主要单元方法沉淀是水中固体颗粒通过颗粒与水的密度差，在重力作用下与水分离的过程，是水和污水处理中一种常见的工艺。
沉淀所能去除的颗粒尺度在20~100μm以上，水中的胶体物质需先经混凝处理后才能经固液分离操作去除。
4.1.1 沉淀的功能及基本类型1、沉淀和澄清在水处理中的功能（1）给水处理沉淀分离经混凝过程产生的絮体，常采用澄清池以得到澄清的出水，是饮用水处理的一个重要环节，要求浊度<20°（2）城市污水处理一级处理的主要工艺（沉砂、初沉池），控制处理效果。
二级处理中：①作为预处理单元，减轻生物负荷。
②作为二沉池，分离生物处理过程产生的污泥，得到澄清出水③作为浓缩池，降低污泥的含水率，减小其体积，以便于进一步处理处置。
（3）工业废水中作用多样，预处理，中间处理及最终处理均可采用。
一般与混凝工艺联用。
（4）在污水灌溉和氧化塘处理之前——去除粗大悬浮颗粒，稳定水质。
——去除寄生虫卵和堵塞土壤孔隙的物质。
2、沉淀的类型根据沉淀物质的性质、絮凝性、浓度分为四类。
（1）自由沉淀（discrete settling）颗粒在沉淀过程中呈离散状态，其尺寸、质量、形状均不改变，下沉不受干扰。
非絮凝性颗粒、浓度低、颗粒间无絮凝。
颗粒独立完成沉淀过程，其物理性质（形状、大小、比重）不发生变化→颗粒沉速不变。
发生在沉砂池及沉淀池的前期沉淀过程（2）絮凝沉淀（flocculation settling）沉淀过程中，颗粒的尺寸、质量随深度增加而增大，沉速相应提高。
絮凝性颗粒、浓度较低、颗粒间发生絮凝；沉淀过程中其物理性质发生变化→颗粒沉速度加快；发生在水处理沉淀池、污水处理初沉池后期及二沉池的前期沉淀过程。
（3）成层沉淀（zone settling ）又叫拥挤沉淀。
颗粒在水中的浓度较大，下沉过程中彼此干扰，形成清水与浑水的明显界面并逐渐下移。
絮凝性颗粒、浓度较高（矾花浓度≥ 2~3g/L 、活性污泥浓度≥1g/L ）、颗粒间发生絮凝；沉淀过程中颗粒间相互干扰并形成网格状绒体共同下沉→形成清水浑水界面（界面的沉降）；发生在沉淀池后期沉淀过程。
沉淀分离法
4.1.3形成晶核沉淀共沉淀分离法
有些痕量组分由于含量是在太少,但可把它 作为晶核使另一种物质聚集在其上,使晶核长大成沉 淀而一起沉淀下来。例如在含有痕量Ag、Au、Hg、 pd、pt的离子溶液中,应加入少量的亚碲酸钠Sncl2。 无机沉淀剂有强烈的吸附性但选择性差,而且极少数 可以经灼烧挥发出去,在大数情况下还需要将加入的 载体元素与衡量组分进一步分离。下表列出了一些 共沉淀的离子、化合物和其沉淀需要的载体。
2）NH3NH4Cl溶液 这一溶液体系实际上是一个缓冲体系，可 控制溶液的PH在8~10，金属离子极易与NH3配位， 碱金属和碱土金属留在溶液中，利用大量的铵根离 子作平衡离子，减少沉淀对其他离子的吸附。 NH4Cl电解质可以中和带负电的氢氧化物交替离子， 促使胶体沉淀凝聚 ，易于过滤。 3）ZnO悬浊液 当锌离子浓度改变时，PH值改变极其缓慢， pH值应控制在5.5~6.5，以便沉淀金属离子。除ZnO 以外，BaCO3 、MgO、CaCO3等的原理也一样， 但控制的范围不同。
化学分离法 chemical separation
组员：
xxx
第三章
沉淀分离法
本章内容： • 无机沉淀剂分离法 • 有机沉淀剂沉淀分离法 • 均相沉淀分离法 • 共沉淀分离法 • 新型沉淀分离法及其应用
沉淀分离法
沉淀分离法是以沉淀反应为基础、选 用合适的沉淀剂有选择性地沉淀某些离子， 使欲分离的组分与其它组分分离。 沉淀分离法包括常规沉淀分离法、均 相沉淀分离法和共沉淀分离法，他们之间也 有区别，前面两个主要应用在常量和微量组 分的分离，后者则主要应用在痕量组分的分 离富集。
4.2.1分子胶体共沉淀法
当胶体溶液难以聚集时加入有机共沉淀 剂促使其凝聚析出的方法称为胶体凝聚法。 4.2.2形成离子缔合物共沉淀分离 有机沉淀剂和某种配体形成沉淀作为载 体,被富集痕量元素离子与载体中的配体络合 而与带相反电荷的有机沉淀缔合成难溶盐,这 两者具有相似故两者生成共溶体而一起沉淀 下来. 形成缔合物的沉淀剂
沉淀分离法
沉淀分离法
沉淀分离法是根据溶度积原理、利用沉淀反应进行分离的方法。
在待分离试液中，加入适当的沉淀剂，在一定条件下，使预测组分沉淀出来，或者将干扰组分析出沉淀，以达到除去干扰的目的。
沉淀分离法包括沉淀、共沉淀两种方法。
基本简介：
沉淀法分离是最古老、经典的化学分离方法。
在分析化学中常常通过沉淀反应把欲测组分分离出来；或者把共存的组分沉淀下来，以消除它们对欲测组分的干扰。
虽然，沉淀分离需经过过滤、洗涤等手续，操作较繁琐费时;
沉淀法也称溶解度法。
其纯化生命大分子物质的基本原理是根据各种物质的结构差异性来改变溶液的某些性质，进而导致有效成分的溶解度发生变化。
1、盐析法
盐析法的根据是蛋白质在稀盐溶液中，溶解度会随盐浓度的增高而上升，但当盐浓度增高到一定数值时，使水活度降低，进而导致蛋白质分子表面电荷逐渐被中和，水化膜逐渐被破坏，最终引起蛋白质分子间互相凝聚并从溶液中析出。
2、有机溶剂沉淀法
有机溶剂能降低蛋白质溶解度的原因有二：其一、破坏溶质周围形成的水化层，从而降低溶质溶解度；其二、有机溶剂的介电常数比水小，导致溶剂的极性减小。
3、蛋白质沉淀剂
蛋白质沉淀剂则仅对一类或一种蛋白质沉淀起作用，常见的有碱性蛋白质、凝集素和重金属等。
原理：使蛋白质产生变性沉淀。
4、聚乙二醇沉淀作用
聚乙二醇和右旋糖酐硫酸钠等水溶性非离子型聚合物可使蛋白质发生沉淀作用。
5、选择性沉淀法
根据各种蛋白质在不同物理化学因子作用下稳定性不同的特点沉淀法分离是最古老，用适当的选择性沉淀法，即可使杂蛋白变性沉淀，而欲分离的有效成分则存在于溶液中，从而达到纯化有效成分的目的。
生化分离技术 第四章 沉淀技术
第二节 蛋白质沉淀的基本方法 及沉淀技术的应用
2.有机溶剂沉淀法
(1)基本原理 有机溶剂对于许多蛋白质(酶),核酸,多糖和小 分子生化物质都能发生沉淀作用,是较早使用的沉淀方法之一.其沉淀 作用的原理主要是降低水溶液的介电常数,溶剂的极性与其介电常数密 切相关,极性越大,介电常数越大,如20℃时水的介电常数为80,而乙 醇和丙酮的介电常数分别是24和21.4,因而向溶液中加入有机溶剂能降 低溶液的介电常数,减小溶剂的极性,从而削弱了溶剂分子与蛋白质分 子间的相互作用力,增加了蛋白质分子间的相互作用,导致蛋白质溶解 度降低而沉淀.溶液介电常数的减少就意味着溶质分子异性电荷库仑引 力的增加,使带电溶质分子更易互相吸引而凝集,从而发生沉淀.另一 方面,由于使用的有机溶剂与水互溶,它们在溶解于水的同时从蛋白质 分子周围的水化层中夺走了水分子,破坏了蛋白质分子的水膜,因而发 生沉淀作用.
第一节 蛋白质沉淀的基本原理
沉淀剂的性质和浓度,加入蛋白质溶液的方式,反应器 的几何形状和水力学特性都会影响沉淀过程的动力学和聚集 体的数量与大小.沉淀剂的加入可快可慢,可以溶液形式也 可以固体形式加入(如硫酸铵).在搅拌式反应器或管式反 应器或活塞式流动反应器中,它们的混合情况各不相同,因 此沉淀剂和蛋白质溶液之间的接触状况在这些反应器中很不 相同,得到的絮体或聚集体的性质也不相同. 搅拌强度在成核阶段是一个非常重要的因素,可以通过 混合速率来控制初始微粒的数量和大小.可以假定:初始微 粒是在非常小的液体穴内形成的(湍动的涡流),在此穴中 沉淀剂扩散很快.如果脱稳作用快于涡流存在的时间,则沉 淀物中所含的蛋白质多少和微粒的大小可以用涡流的大小和 蛋白质的含量(蛋白质浓度)来计算.
第二节 蛋白质沉淀的基本方法 及沉淀技术的应用
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
不同蛋白质沉淀时所需有机溶剂的浓度不同，
因此调节有机溶剂的浓度，可以使混合物中的蛋
白质分段析出，达到分离纯化的目的。
不仅适于蛋白质的分离纯化，还常用于酶、核
酸、多糖等的分离纯化。
（一）基本原理
1. 加入有机溶剂后，会使系统（水和有机溶剂的 混合液）的介电常数减小，而使溶质分子（如 蛋白质分子）之间的静电引力增加，从而促使 它们互相聚集，并沉淀出来。
两性物质在pH=pI时，分子表面净电荷为零，分
子间静电排斥作用减弱，因此吸引力增大，能相
互聚集，发生沉淀。
不同的两性物质，pI不同，如不同蛋白质。根
据这一特性，用依次改变溶液pH的方法可将不同
的蛋白质分别沉淀析出，达到分离纯化的目的。
只适用于水化程度不大、在pI时溶解度很低的 两性物质，如酪蛋白。 对于亲水性很强的两性物质，在pI及pI附近仍 有相当的溶解度，用该法沉淀不完全，而且许多 生物分子的pI很接近，因此很少单独使用。 往往与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀方 法结合起来。
采用该法时必须注意：
溶液pH不会影响到目的物质的稳定性。
等电点沉淀法可用于所需物质的提取，也可用 于沉淀除去杂蛋白及其他杂质，实际工作中普遍 采用该方法作为去杂手段。 如在工业上生产胰岛素时： 先调pH至8.0去除碱性杂蛋白，再调pH至3.0去 除酸性杂蛋白。粗酶液经过这样的处理后纯度大 大提高，有利于后面的操作。
阳离子对盐析效果的影响：
Al3+ > H+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Cs+ > Rb+ > NH4+ > K+ > Na+ > Li+
无机盐可按两种方式加入溶液中： 直接加入固体(NH4)2SO4粉末—工业生产
(分批加入，充分搅拌)
加入(NH4)2SO4饱和溶液—实验室和小规模生产
蛋白质盐析一般在室温下进行，某些温度
敏感性的蛋白质盐析最好在低温下进行。
4.pH的影响 蛋白质在pI时的溶解度最小，最容易从 溶液中析出，因此选择在被盐析的蛋白质 的pI附近。
耗盐少，蛋白质收率也高
5.操作方式的影响
固体， 间歇12h
10
5
饱和溶液， 连续12h 饱和溶液， 连续1.6min
酶活性 U/ml 2.5 饱和溶液， 间歇12h 1
（2）缺点：
① 沉淀物中含有大量盐析剂 ② 硫酸铵容易分解产生氨的恶臭味，产品不能 直接用于医药上
盐析法可以作为初始的提取方法，再与多种精 制手段结合起来，如采用超滤、凝胶色谱、透析 等方法将无机盐去除，就可制得高纯度产品。
二、有机溶剂沉淀法
在蛋白质等生物大分子的水溶液中加入一定量 亲水性的有机溶剂，能显著降低蛋白质等生物大 分子的溶解度，使其沉淀析出。
无定形沉淀：无规则
条件缓慢变化时，溶质分子有足够时间排列， 有利于结晶形成； 条件变化剧烈，强迫快速析出，溶质分子来不 及排列就析出，形成无定形沉淀。
分 离 效 果
结晶法：高度的选择性（原因：只有同类分子 或离子才能排列成晶体）。 沉淀法：浓缩与分离，但所得的沉淀物聚集多 种物质，或含有盐类，或包裹着溶剂。
作图来表示：
8 dS –— dP 6 4 2 0 20 30
利用不同蛋白质盐析分布 曲线在横轴上的位置不同， 可采取先后加入不同量无 机盐的办法来分级沉淀蛋 白质。
40
50
60
70 P
蛋白质溶解度随(NH4)2SO4 饱和度而变化的速率
2.蛋白质浓度的影响
蛋白质浓度不同，沉淀所需无机盐用量也不同。 随浓度提高，盐用量减少。
(防止溶液局部过浓，但加量较多时溶液会被稀释)
（三）影响盐析的各种因素
无机盐的加入量 蛋白质的浓度 温度 pH 操作方式
1.无机盐加入量的影响
2.5 蛋白质溶解度 2.0 1.5 lgS 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 β S0 盐析
1 2 3 4 5 6 μ(离子强度)
蛋白质种类不同，盐析所用的无机盐量也不同 0.50 0 -0.50 -1.00 0 2 4 6 μ(离子强度) 8 10
廉价
(NH4)2SO4 原因
在水中溶解度大，且溶解度随温度变 化小，低温下仍具有较大的溶解度 对大多数蛋白质的活力无损害
常用盐析剂在水中的溶解度（g/100ml水）
中性盐 0 (NH4)2SO4 Na2SO4 20 70.6 75.4 4.9 -1.6 18.9 34.5 7.8 温度（oC） 40 60 80 100 103 42.2 70.8 101
3.无机盐的离子强度
少量的中性盐能够减少蛋白质变性。在有机溶
剂沉淀时中性盐浓度以0.01-0.05 mol/L为宜。 常用中性盐: 乙酸钠、乙酸铵、氯化钠 中性盐浓度较高时（0.2 mol/L以上），由于盐
溶作用会增大蛋白质的溶解度，此时需增加有机
溶剂的用量才能使沉淀析出。 对盐析后的上清液或沉淀物，如进一步用有机 溶剂沉淀法纯化，必须先脱盐。
81.0 88.0 95.3 48.3 45.3 43.3 44.4 54.6 63.6 54.1 82.6 93.8
MgSO4
NaH2PO4
盐析效果：阴离子 > 阳离子
尤其以高价阴离子更为明显。 常见阴离子的盐析作用顺序：
PO43- > SO42- > CH3COO > Cl > NO3 > ClO4 > I > SCN
固相析出分离技术
1.概念： 通过加入某种试剂或改变溶液条件，使生化产物以 固体形式从溶液中沉淀析出的分离纯化技术。
2.种类
结晶法：析出物为晶体 沉淀法：析出物为无定形固体
3.沉淀和结晶（晶体）的异同点 相同：在本质上同属一种过程（固相析出）
区别：
构成单位（原子、离子或 分子）的排列方式不同 晶体：有规则
4.金属离子
一些金属离子，如Ca2+、Zn2+能与蛋白质结合
形成复合物，使蛋白质溶解度大大降低而不影 响生物活性，有利于沉淀形成，并减少有机溶 剂用量。 使用时避免能与这些金属离子形成难溶盐的 阴离子存在（如磷酸根）。 常用的锌盐：醋酸锌或硫酸锌
5.有机溶剂沉淀法的优缺点
（1）优点： ① 乙醇等有机溶剂易挥发除去，不会残留于成 品中，产品更纯净（不需要脱盐处理）； ② 有机溶剂密度低，沉淀物与母液间的密度差 较大，分离容易，适于用离心分离收集沉淀物。
2. 水溶性有机溶剂的亲水性强，它会抢夺本来与 溶质结合的自由水，使其表面的水化层破坏， 导致溶质分子之间的相互作用增大而发生凝聚， 沉淀析出。
常用于生物大分子沉淀的有机溶剂： 甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等， 其中乙醇是工业上最常用的
（二）影响沉淀效果的因素
温度
pH
中性盐浓度
金属离子
1.温度的影响 有机溶剂存在下，多数蛋白质的溶解度随温度 降低而显著的减小，因此低温下（最好低于0oC） 沉淀得完全，有机溶剂用量可减少。 实际操作中： 有机溶剂与水混合时，会放出大量的热量，使
_ _ _ _ _ _ _ _ _
蛋白质的盐析机制示意图
蛋白质在水中的溶解度不仅与中性盐离子的浓 度有关，还与离子所带电荷数有关，高价离子影 响更显著。 通常用离子强度表示对盐析的影响。
2.5 蛋白质溶解度 2.0 1.5 lgS 1.0 0.5 0 起始蛋白 -0.5 浓度 -1.0 -1.5
50
60
70
饱和度（%）
操作方式对延胡索酸酶盐析的影响 采用间歇方式所需盐量比连续方式少； 间歇操作中，用饱和溶液的需盐量比用固体盐的高。
6.盐析法的优缺点 （1）优点：
① 室温下沉淀物在硫酸铵盐析溶液中长时间放 置不会失活，且无机盐不容易引起蛋白质变性失 活； ② 非蛋白的杂质很少被夹带沉淀； ③ 适用范围广，几乎所有蛋白质和酶都能采用 ④ 设备简单，操作方便。
低盐--盐溶(低盐情况下，随着中性盐离子强度的 增加，蛋白质溶解度增大)
高盐--盐析(高盐浓度时，蛋白质溶解度随之减小)
盐离子部分中和蛋白 质的电性，使分子间 排斥作用减弱
中性盐的亲水性比蛋白质大， 盐离子在水中发生水化作用 从而使蛋白质脱去水化膜， 暴露出疏水区域
_+ +_ H+ + + ++ _ + + +_ ++ + OH_ + ++ +
溶液的温度显著升高，从而增加对蛋白质的变性
作用。
整个操作过程应在低温下进行。 具体操作时： ① 将待分离溶液和有机溶剂分别进行预冷： 蛋白质溶液冷却到0oC左右， 有机溶剂预冷到-10oC以下 ② 为避免温度骤然升高损失蛋白质活力，操作 时应不断搅拌、少量多次加入。 ③ 使沉淀在低温下短时间处理后即进行过滤或 离心分离，接着真空抽去剩余溶液或将沉淀溶入 大量缓冲溶液中以稀释有机溶剂，旨在减少有机 溶剂与目的物的接触。
（2）缺点：
① 容易使蛋白质变性，操作需要在低温下进行，
使用上有一定的局限；
② 采用大量有机溶剂，成本较高。
为节省用量，通常将蛋白质溶液适当浓缩，并回
收溶剂。
③ 有机溶剂易燃易爆，工业生产上车间和设备 都应有防护措施。
三、其他沉淀方法
等电点沉淀法
成盐沉淀法
高分子聚合物沉淀
选择性变性沉淀法
1.等电点沉淀法
温度的控制应根据蛋白质的稳定性而不同，稳 定性较差的物质，冷却至低温是必要的；但对于 稳定性较好的物质，如淀粉酶，温度不需过低， 10-15oC。
2.pH的影响 在等电点时蛋白质溶解度最低，因此有机溶剂 沉淀时溶液pH多控制在蛋白质等电点附近。 pH的控制必须考虑蛋白质的稳定性： 某些酶的等电点在pH4-5之间，比其稳定的pH范 围低，因此pH应首先满足蛋白质稳定性的条件。 控制pH时应使大多数蛋白质分子带相同电荷， 不要让目的物与主要杂质分子带相反电荷，以免 共沉。