2沉淀分离技术
沉淀分离技术
沉淀分离技术第⼆讲沉淀分离技术2学时※、通过本章学习应掌握的内容1、什么是沉析2、沉析法纯化蛋⽩质的优点有哪些3、沉析的⼀般操作步骤是什么4、何谓盐析其原理是什么5、盐析操作时常⽤的盐是什么6、影响盐析的主要因素有哪些7、有机溶剂沉析法的原理是什么8、影响有机溶剂沉析的主要因素有哪些9、等电点沉析的⼯作原理是什么10、其它常⽤的沉析⽅法有哪些⼀、沉淀分离的⽬的及其⽅法沉淀分离技术是经典的化学分离技术。
沉淀的概念是指溶液中的介质在适当条件下由液相变成固相⽽析出的过程。
沉淀技术的⽬的包括两个：⑴通过沉淀使⽬标成分达到浓缩和去杂质的⽬的。
当⽬标成分是以固相形式回收时，固液分离可除去留在溶液中的⾮必要成分；如果⽬标成分是以液相形式回收时，固液分离可使不必要的成分以沉淀形式去除。
⑵通过沉淀可使已纯化的产品由液态变成固态，有利于保存和进⼀步的加⼯处理。
沉淀分离技术通常包括下列各种沉淀⽅法：⑴⽆机沉淀剂沉淀分离法：通常是以盐类作为沉淀剂的⼀类沉淀⽅法，如盐析法，多⽤于各种蛋⽩质和酶类的分离纯化，以及某些⾦属离⼦的去除。
常⽤的沉淀剂有：硫酸铵、硫酸钠、柠檬酸钠、氯化纳等。
⑵有机沉淀剂沉淀分离法：以有机溶剂作为沉淀剂的⼀种沉淀分离⽅法，多⽤于⽣物⼩分⼦、多糖及核酸类产品的分离；有时也⽤于蛋⽩质的沉淀和⾦属离⼦的去除；⽤于酶的沉淀分离时，易导致酶的失活。
常⽤到的沉淀剂有：丙酮、⼄醇、甲醇等。
⑶⾮离⼦多聚体沉淀剂沉淀分离法：采⽤⾮离⼦型的多聚体作为⽬标成分的沉淀剂，适⽤于⽣物⼤分⼦的沉淀分离，如酶、核酸、蛋⽩质、病毒、细菌等。
典型的⾮离⼦型多聚体是聚⼄⼆醇（PEG），根据其相对分⼦量的⼤⼩，有PEG600、PEG4000、PEG20000等型号。
⑷等电点沉淀法：主要是利⽤两性电解质在等电点状态下的溶解度最低⽽沉淀析出的原理。
适⽤于氨基酸、蛋⽩质及其它属于两性电解质组分的沉淀分离，如⼤⾖蛋⽩“碱提酸沉”的提取⽅法。
⑸共沉淀分离法：⼜可称为⽣物盐复合物沉淀法，⽤于多种化合物特别是⼀些⼩分⼦物质的沉淀。
2沉淀分离法
• 沉淀为硫酸盐 大多数硫酸盐都易溶于水，只有Ca，Sr，Ba，Ra 和Pb的硫酸盐难溶，利用这一性质，可从复杂样 品中将其分离出来。
容易和主沉淀共沉淀的物质见下表
2.6 均相沉淀
• 定义：如果通过适当化学反应，能在试料溶液内 均匀缓慢地生成沉淀剂，这就是均相沉淀法。
按反应类型分类： （1）pH上升及下降法。最常用的是尿素水解法。试料溶液 中加入尿素之后加热，尿素水解生成氨。
pH慢慢均匀上升。这时pH 的上升速度和数值，易由加 热速度、共存盐种类、浓度加以调节。已用于Al，Fe， Ga，Sn，Ti 等的氢氧化物、碱式盐的定量分离中。
表 8-1 氢氧化物沉淀剂 适用性与沉淀的离子 备注 (1) 主要用于两性元素与非两性元素分离。 (2) Mg2+ 、Fe3+、稀土、Th（IV） 、Zr（IV） 、 Hf（IV） 、Cu2+、Cd2+、Ag+、Hg2+、Bi3+、Co2+ 、 Mn2+、Ni2+ (1) 使高价金属离子(如 Fe3+，A13+ 等)与大部 分一、二价金属离子分离 (2) Be2+ 、Al3+、Fe3+、Cr2+、稀土、Ti（IV） 、 Zr（IV） 、Hf（IV） 、Th（IV） 、Nb（IV） 、Ta （IV） 、Sn（IV） 部分沉淀：Fe2+、Mn2+ 、 、 Mg2+ (pH=12—12.5)、 (1) 通过控制值使金属离子分离 (2) Ti（IV） 、Zr（IV） 、Th（IV） 、Cr3+、Al3+、 Sn（IV） 、Sn2+、Fe3+、Bi3+ 、Sb（III） 、Sb （V） Zn2+ 不干 扰测 定为 前提
实验二 沉淀试验
（一）炭疽环状沉淀试验
方法与步骤:
① 取3支口径0.4cm的小试管，在其底部各加约 0.1ml的炭疽沉淀血清。 ② 取其1支，用毛细管将待检抗原沿着管壁重 叠在炭疽沉淀血清之上，上下两液间有整齐 的界面，注意勿产生气泡。 ③ 另2支小试管，一支加炭疽阳性抗原，另一 支加生理盐水，作为对照。（如图）
实验二
沉淀试验
目的要求 1、掌握炭疽杆菌环状沉淀试验的操作技 术和结果观察。 2、掌握炭疽杆菌琼脂扩散试验的基本操 作技术和结果观察。
沉淀试验： 可溶性抗原（如细菌的外毒素、内毒素、 菌体裂解液、病毒、组织浸出液等）与相 应的抗体结合后，在适量电解质存在下， 形成肉眼可见的白色沉淀，称为沉淀试验
炭疽琼脂扩散试验加样式意图
④ 作用 将琼脂凝胶板放置湿盒中，于37℃扩散24～
72h，每天观察结果，观察三天。
⑤ 结果观察 抗原抗体扩散时，在两孔间比例最合适的位 置出现白色沉淀线，出现白色沉淀线即为阳 性反应，不出现白色沉淀线为阴性反应。
炭疽琼脂扩散试验结果
抗原——沉淀原 抗体——沉淀素
沉淀试验的类型： 液相沉淀试验 环状沉淀试验 絮状沉淀试验 固相沉淀试验 琼脂凝胶扩散试验 免疫电泳技术
实验材料
1、炭疽沉淀血清 由兽医生物药品厂生产供应。该血清是由免 疫的马血清分离。首免用炭疽芽孢苗，再以 炭疽强毒的死菌按3～4d的间隔，进行3～4次 加强免疫，抗体效价达到要求时，采血分离 血清。 2、炭疽沉淀抗原 由兽医生物药品厂生产供应。
炭疽环状沉淀试验加样式意图
④结果判定 5～10min内判定结果，上下重叠两液界面 上出现乳白色环者，为炭疽阳性。对照组 中，加炭疽阳性抗原者应出现白环，而加 生理盐水者应不出现白环。
（二）炭疽琼脂扩散试验
化学实验题目溶液的沉淀反应与分离
化学实验题目溶液的沉淀反应与分离化学实验题目—溶液的沉淀反应与分离一、实验概述本实验旨在通过溶液的沉淀反应及分离技术，探索不同物质间的化学反应性质以及分离方法的应用。
具体实验包含：溶液的沉淀反应、溶液的过滤与分离、沉淀物的洗涤与干燥等内容。
二、实验步骤1. 溶液的沉淀反应首先，准备两种盐溶液，分别标记为A和B。
将A溶液缓慢地滴加到B溶液中，同时用玻璃杯或烧杯观察反应，记录下观察到的现象。
2. 沉淀物的过滤与分离观察完沉淀反应后，使用滤纸漏斗将产生的沉淀物与溶液分离。
将滤纸漏斗置于一个装有容器的架子上，将溶液小心地倒入漏斗中，让溶液中的部分通过滤纸漏斗，沉淀物滞留在滤纸上。
3. 沉淀物的洗涤与干燥将沉淀物置于容器中，用去离子水缓慢地洗涤至沉淀物洗净。
然后，使用实验室内的离心机将洗净的沉淀物离心，去除多余的水分。
最后，将离心干燥后的沉淀物转移到干净的烧杯中，进行称量。
三、实验结果与讨论根据实验步骤，记录下观察到的现象并进行分析。
同时，通过称量干燥后的沉淀物质量，计算出反应产生的沉淀物的质量。
根据实验结果，可以研究不同物质间的化学反应规律以及沉淀物的形成与分离机制。
四、实验安全注意事项1. 在实验过程中，佩戴实验室所需的个人防护装备，如实验手套、实验眼镜等。
预防化学物质对皮肤和眼睛的刺激。
2. 注意化学试剂的正确使用和储存方法，避免发生意外事故。
3. 在进行溶液的沉淀反应时，操作要缓慢、稳定，以避免溶液溅出。
4. 清洗使用过的实验器皿，尽量使用纯净水进行清洗。
五、实验结论通过本实验，我们学习了溶液的沉淀反应与分离技术。
实验结果表明，在合适的反应条件下，不同盐溶液之间可以发生沉淀反应，产生固态沉淀物。
通过过滤与分离技术，我们能够将沉淀物与溶液有效地分离。
此外，通过洗涤与干燥等步骤，我们可以得到纯净的沉淀物，并进行质量的测定。
通过本实验的学习，我们不仅加深了对化学反应和分离技术的理论认识，也掌握了实验操作技能。
分离工程
分离工程第一章分离技术的分类及特点分类：机械分离传质分离机械分离处理的是两相或两相以上的混合物，其目的的简单的将各相加以分离，过程中不涉及传质过程。
如：过滤，沉淀，离心分离，旋风分离传质过程的特点就是过程中间有传质现象发生。
传质技术处理的物料可以是均相体系，也可以是非均相体系。
传质分离过程包括平衡分离过程和速率控制分离过程。
按分离性质分类：①物理分离法②化学分离法③物理化学分离法第二章沉淀分离技术⒈沉淀分离的概念：在适当条件下，使溶液中的溶质由液相变为固相而析出，达到分离的目的的过程。
⒉沉淀分离的目的：①使目标组分达到浓缩和去除杂质的目的②将产品由固态变成液态，有利于保存和进一步的加工处理。
⒊常见沉淀方法：①有机沉淀剂沉淀分离法②无极沉淀剂沉淀分离法③非离子多聚体沉淀剂沉淀分离法④等电点沉淀法⑤共沉淀分离法⑥变性沉淀分离法。
⒋盐溶：在低盐浓度下，蛋白质和酶类的溶解度随盐浓度的提高而增大，这个过程称为盐溶。
⒌盐析：当盐的浓度增大到一定程度时，在盐离子的作用下，水活度大大降低，同时蛋白质表面的电荷被大量中和，蛋白质分子外表的水化膜被破坏，蛋白质分子相互聚集而沉淀析出，这就是盐析。
⒍影响盐析效果的因素：①蛋白质浓度②离子强度和离子类型③不同离子类型对盐析效果的影响④PH对盐析效果的影响⑤温度的影响。
⒎有机沉淀剂的原理：有机沉淀剂降低了溶液的介质常数，增加了溶质分子间的静电作用；再由于有机溶剂必须溶解在水溶液中，这样就减少了溶质与水的作用，因而使溶质脱水而相互聚集沉淀。
⒏影响有机沉淀剂沉淀效果的因素①金属离子的影响②盐浓度的影响③溶质相对分子质量与有机溶剂用量的影响④温度的影响⑤PH的影响。
⒐等电点沉淀分离的基本原理：等电点沉淀分离法主要是利用两性电解质分子在点中性时溶解度最低，不同的两性电解质具有不同的等电点而进行分离的一种方法。
⒑变性沉淀分离原理：利用生物大分子对物理、化学等外部因素敏感性的差异而选择性的使一种组分发生变性而形成沉淀，而让另一些组分保持不变性，这样就可以达到分离和除杂的目的。
沉底分离法
• 溶剂的种类及浓度
• 离子强度
• 金属离子
（1）溶液pH值
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。 在控制时要避免溶液中的目的物与其它生物分子带相 反的电荷，这会加剧共沉淀现象，造成分离困难。
（2）温度
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，因此低温下沉淀得完全，有机溶剂用量可减 少。温度过高会使蛋白质变性而失活。
沉淀分离法
组员：李纳 林海棠 朱仲琳 刘钰 李琪
4.1 概述
沉淀分离：是一种经典的分离方法，沉淀分离法就是采 用适当的措施改变溶液的理化参数，调控溶液中各种成 分的溶解度，从而实目标产物于其他物质分离的技术。
优点： 1.原料易得、流程简单、成本低廉、便于小批量生产。 2.产物浓度越高沉淀越有效，收率越高。 缺点：所得产品纯度较低。
般认为，PEG沉淀的主要机理是通过空间排斥，使溶质
蛋白质分子聚集在一起而引起沉淀的发生。
PEG沉淀法
优点： 1. 操作条件温和； 2. 可室温操作； 3. 不易引起蛋白质的变性或复性； 4. 沉淀效果强。 缺点： 1. PEG比其他沉淀剂更难从蛋白质溶液中除去，需用超滤 和液-液萃取解决； 2. 价格较昂贵。
大豆中含35%～ 40%的蛋白质,根据在超速离心力场中沉降系数的不同,可将大 豆主要蛋白分为四类,即15S、11S、7S、2S球蛋白,其中11S球蛋白(即大豆球蛋 白)和7S球蛋白(β-伴大豆球蛋白)是大豆蛋白中的两种主要组成成分大豆球蛋白 (Glycinin)是大豆中的重要过敏原,可引起人和动物的过敏反应。大豆球蛋白的 抗原性源于其组成亚基的抗原性。研究表明大豆球蛋白酸性亚基能引起人和动 物的过敏反应,过敏患者血清的IgE抗体能与大豆球蛋白的多种酸性亚基结合但 很少能与碱性亚基结合,表明大豆球蛋白的酸性亚基和碱性亚基的致敏性存在 差异根据等电点沉淀原理分离纯化大豆球蛋白酸性亚基和碱性亚基,为深入研 究大豆球蛋白的酸性亚基和碱性亚基的致敏性差异提供条件。 新鲜大豆种子低温粉碎,利用-20℃冷丙酮脱脂,风干后为脱脂大豆粉。将脱脂 大豆粉以Tris-HCl缓冲液(pH 8.5)室温提取1h(料液比为1∶15),离心(9 000r· min1,30min,4℃)后弃沉淀,上清液为大豆总蛋白提取液。在大豆总蛋白提取液中加 入亚硫酸氢钠至0.01mol· L,准确调pH至6.4,4℃沉淀过夜,离心(6 500r· min- 1,20 min,4℃),收集沉淀即为大豆球蛋白,调pH至中性,冷冻干燥后,- 20℃保存。 将大豆球蛋白重新溶于的Tris-HCl缓冲液(pH 8.5)中,加β-巯基乙醇至15mmol· L, 以1mol· L的盐酸调pH 8.0,90℃水浴30min,离心(10 000r· min- 1,20min,4℃),收 集上清液用于酸性亚基的分离纯化。收集沉淀(称为pH 8.0沉淀),调pH至中性, 冷冻干燥后,- 20℃保存 大豆球蛋白酸性亚基的分离纯化采用等电点沉淀法。收集除去碱性亚基的上清 液,准确调pH至5. 0,离心(6 500r· min- 1,20min,4℃)分离沉淀(称为pH 5.0沉淀), 调pH至中性,冷冻干燥,- 20℃保存
分离科学与技术第2章 沉淀分离法
第二章 沉淀分离法
2.2 沉淀的生成过程 2.2.5 分级沉淀 分级沉淀：两种难溶盐（阳离子或阴离子相同），若 其溶度积相差足够大时，可通过加入沉淀剂将其先后分 别沉淀出来加以分离。 溶度积小的难溶盐先沉淀，如 AgI 较 AgCl 先沉淀。
第二章 沉淀分离法
2.2 沉淀的生成过程 2.2.5 分级沉淀
第二章 沉淀分离法
2.2 沉淀的生成过程 2.2.4 晶形沉淀与胶体 内因： 沉淀的性质
生成沉淀类型 外因
沉淀的形成条件
沉淀的后处理
沉淀类型：晶形沉淀、无定形沉淀、凝乳状沉淀
几种类型沉淀的比较 特点 直径 晶形沉淀 0.1~1 m 凝乳状沉淀 0.02~0.1 m 无定形沉淀 < 0.02 m
[I ] [Cl ] 6 6 10 , 10 [Cl ] [I ]
Ksp,AgI = [Ag+][I] = 9.31017 Ksp,AgCl = [Ag+][Cl] = 1.81010 当 [Cl]/[I] < 106 时，只有 AgI 析出； 当 [Cl]/[I] > 106 时，AgCl 才开始析出。
第二章 沉淀分离法
2.1 沉淀生成的条件 2.1.3 氢离子浓度及配位剂的影响 配位剂的影响： 难溶盐沉淀 + 配位剂 溶解度增大（或完全溶解）
第二章 沉淀分离法
2.1 沉淀生成的条件 2.1.4 有机溶剂的影响 有机溶剂的影响： 难溶盐沉淀 + 有机溶剂 溶解度减小（溶剂化作用较 小，介电常数较低）。如 PbSO4: 100 mL H2O: 4.0 mg, 100 mL 20% 乙醇: 4.0/10 mg 100 mL 乙醇: 4.0/1500 mg
第二章 沉淀分离法
沉淀分离技术的原理及应用
沉淀分离技术的原理及应用1. 引言沉淀分离技术是一种利用颗粒物质的沉降速度差异进行物质分离的技术方法。
它广泛应用于实验室、工业生产和环境监测等领域。
本文将介绍沉淀分离技术的原理、操作步骤以及在不同领域的应用。
2. 原理沉淀分离技术是基于颗粒物质的沉降速度不同而实现分离的。
其原理基于斯托克斯定律，即颗粒在介质中的沉降速度与颗粒的直径和密度相关。
较大或较重的颗粒会比较小或较轻的颗粒沉降得更快。
因此，通过调整沉淀条件，可以实现不同颗粒的分离。
3. 操作步骤沉淀分离技术的操作步骤如下：1.准备样品：将待分离的混合物样品准备好，确保样品中含有需要分离的目标颗粒。
2.加入沉淀剂：向混合物中加入适量的沉淀剂，通过与目标颗粒的反应形成沉淀物。
3.混合搅拌：对混合物进行搅拌，以保证沉淀剂与目标颗粒充分反应。
4.适当静置或离心：根据颗粒的沉降速度，适当静置一段时间或进行离心操作，使沉淀物与上清液分离。
5.分离沉淀物：将上清液与沉淀物分离，可通过倾倒上清液或使用分离装置进行分离。
6.洗涤和干燥：对分离得到的沉淀物进行洗涤和干燥处理，以去除杂质并得到纯净的沉淀物。
4. 应用领域4.1 实验室应用沉淀分离技术在实验室中被广泛应用于分离、纯化和浓缩目标物质。
它被用于制备实验用样品、纯化蛋白质等。
例如，在蛋白质分离中，可以使用氨硫酸盐沉淀法将蛋白质沉淀出来，然后进行洗涤和干燥，得到纯净的蛋白质。
4.2 工业生产沉淀分离技术在工业生产中也有着广泛的应用。
它可以用于废水处理、固液分离以及颗粒状物质的提取等。
例如，在废水处理中，可以使用化学沉淀法将废水中的悬浮颗粒物沉淀下来，从而达到净化水质的目的。
4.3 环境监测沉淀分离技术在环境监测中也有重要作用。
它可以用于土壤样品的预处理、大气颗粒物的采集与分析等。
例如，在土壤样品分析中，可以使用离心分离法将土壤中的颗粒物与溶液分离，然后对沉淀物进行进一步的化学分析。
5. 结论沉淀分离技术是一种简单有效的分离方法，它基于颗粒物质的沉降速度差异，可以实现对不同颗粒的分离。
第二章 沉淀分离法
Fe3+、Cr3+、Ce4+ 、 Be2+、Cu2+、 Ti4+、Zr4+、Hf4+、 Ag+、 Hg2+、 Bi3+、Sn4+、V (Ⅵ) Pb2+ 、 Sb3+、 U(Ⅳ) 、 Nb(Ⅴ) Sn2+、Mo (Ⅵ) Ta(Ⅴ) 、W(Ⅵ)等 V (Ⅴ) 、 U (Ⅵ) Au (Ⅲ) 、稀土等
化学与材料科学学院
二、沉淀分离法的特点
（characteristic of precipitation method）
三、沉淀的类型与形成条件
（types of precipitation and their formation conditions）
四、无机沉淀剂沉淀法
（inorganic precipitator ）
----使某些高价Mn+沉淀 其它微溶性碳酸盐或氧化物的悬浊液, 如:BaCO3、CaCO3、PbCO3、MgO的悬浊液具 有同样的功效，仅控制的pH范围各不相同而已。 HAc-NaAc也能达到同样的效果.
化学与材料科学学院
第一节 沉淀分离法
原理: ZnO + H2O Zn2+ +2OHZn(OH)2
因此，控制[H+]即可控制[S2-] 。
常见阳离子： 2+ Hg 2+ Pb + 3+ Ag Fe As(Ⅲ,Ⅴ) 3+ Bi 3+ Al Sb ( Ⅲ , Ⅴ ) 2+ Cu 2+ 3+ Hg2 Cr Sn( Ⅱ , Ⅳ ) 2+ Cd Ⅰ Ⅱ Ⅲ
0.3mol/L[H+] l硫化物沉淀
第二章 沉淀分离法
实验结果： Fe(OH)3沉淀完成时的pH值>4
计算值与实验值存在差异，因为 （1）沉淀的溶解度和析出的沉淀的形态、颗粒 大小等条件有关，也随陈化时间的不同而改变。
* 同一种沉淀，颗粒大溶解度小，某些沉淀的
形态，开始亚稳态，放臵后转变为稳定态，亚 稳态溶解度大，随着陈化时间的延长转变为溶 解度更小的变体。
2．沉淀为氟化物
Ca2+、Sr2+、Mg2+、Th4+、Sc3+、稀土等元素
3．沉淀为磷酸盐
Zr(IV)、Hf(IV)
4．还原为金属沉淀
铂族元素和其他元素分离时可使用该法（酸性溶液中Zn还原）
无机沉淀剂分离法特点
用无机沉淀剂虽然可以沉淀分离许多离 子，但总的讲，方法的选择性较差，沉淀大多 为胶体状，吸附共沉淀现象比较严重。
BaCO3、CaCO3、PbCO3和MgO的悬浊液： pH值6~8
注：只有悬浊液阳离子不干扰测定才可使用
二、沉淀为硫化物
能形成难溶硫化物沉淀的金属离子有40多 种，除碱金属和碱土金属的硫化物可溶于水， 重金属离子可分别在不同酸度下形成硫化物沉 淀。
硫化物沉淀分离法所用的主要沉淀剂为H2S
-H H2S Ka1
控制好溶液的pH值，即可控制 [M 2 ] 从而使不同溶解度的硫化物得以分离开
硫化物完全沉淀时酸度
硫化物
As2S3 HgS CuS Sb2S3 Bi2S3 SnS2 CdS
[H+]（mol/L）
12 7.5 7.0 3.7 2.5 2.3 0.7
硫化物
PbS SnS ZnS CoS NiS FeS MnS
pOH 11.8
pH 2.2
沉淀完全时，则通常需99.99%的物质被沉淀，此时 [Fe3+] = 10-6 mol.L-1
第2章 沉淀分离
2.2 有机沉淀剂沉淀分离
能形成配合物的有机试剂由于它们与金属离子反应具有 高的灵敏度和选择性，所以在分离分析中应用较普遍。 高的灵敏度和选择性，所以在分离分析中应用较普遍。有机 沉淀剂与金属离子形成的沉淀有三种类型：螯和物沉淀、 沉淀剂与金属离子形成的沉淀有三种类型：螯和物沉淀、缔 合物沉淀和三元配合物沉淀。 合物沉淀和三元配合物沉淀。
铜铁试剂
介质
沉淀
溶液 K+ 、Na+ 、Ca2+ 、 Sr2+ 、Ba2+ 、 Al3+ 、Co2+ 、 Cu2+ 、Mn2+ 、 Ni2+ 、PⅤ 、UⅥ 、 Mg2+
强酸 W Ⅵ 、Fe3+ 、 TiⅣ 、VⅤ 、 1%矿物胶 ZrⅣ 、Bi3+ 、 MoⅥ 、NbⅤ 、 TaⅤ 、Sn4+ 、 UⅣ 、Pd2+
常见阳离子： 常见阳离子： Hg2+ Pb2+ + Ag As(Ⅲ,Ⅴ) Fe3+ Bi3+ Sb (Ⅲ,Ⅴ) Al3+ 2+ 2+ Cu Hg2 Sn(Ⅱ,Ⅳ) Cr3+ Cd2+ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Fe2+
Mn2+ 2+ Sr2+ Zn Co2+ Ca2+ Ni2+ Ⅳ
Ba2+
Mg2+ K+ Na+ NH4+
2.2.3 形成三元配合物沉淀
这是泛指被沉淀的组分与两种不同的配 位体形成三元混配配合物和三元离子缔合 物。 形成三元配合物的沉淀反应不仅选择性 好、灵敏度高，而且生成的沉淀组成稳定、 灵敏度高，而且生成的沉淀组成稳定、 相对分子质量大， 相对分子质量大，作为重量分析的称量形 式也较合适， 式也较合适，因而近年来三元配合物的应 用发展较快。 用发展较快。三元配合物不仅应用于沉淀 分离中，也应用于分析化学的其它方面， 分离中，也应用于分析化学的其它方面， 如分光光度法等。 如分光光度法等。
沉淀分离法和共沉淀分离法
第一节 概述
第二节 沉淀分离法
第三节 溶剂萃取法
第四节 离子交换法
第五节 液相色谱分离法
第六节 现代分离技术简介
第一节 概 述
分离富集在分析化学中的作用
(1) 将被测组分从复杂体系中分离出来后测定 (2) 把对测定有干扰的组分分离除去
(3) 将性质相近的组分相互分开
(4) 把微量或痕量的待测组分通过分离达到富集的目的
阴离子交换树脂 离子交换反应是一可逆反应。 离子交换树脂使用后需要进行再生处理。
三.离子交换分离操作
树脂的选择、预处理和装柱
交换过程
洗涤过程
洗脱过程
树脂再生
（一）树脂的选择、预处理和装柱 1. 树脂的选择： 树脂的种类、粒度（80—100目）
2. 树脂的预处理
凝胶树“空白”试液或水。
（四）洗脱过程 洗脱(淋洗)过程：将交换到树脂上的离子，用洗脱剂 (或淋洗剂)置换下来的过程，是交换过程的逆过程。 洗脱曲线(淋洗曲线)：以流出液中该离子浓度为纵坐标 ，洗脱液体积为横坐标作图，可得到洗脱曲线。几种离子同
时被交换在柱上，洗脱过程也就是分离过程：亲和力小的离
子先被洗脱而亲和力最大的离子后被洗脱。
富集 或浓缩
提高待测组分的浓度
目的
分离 或掩蔽
消除共存干扰组分
二、常用的分离方法
解决常规分离技术（蒸馏、重结晶、萃取等）所不能解 决的分离问题；性质特别接近的物质分离。
1.沉淀分离法
传统分离方法，采用沉淀剂，形成液-固两相进行分离。
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；两溶剂互不相溶。
水相中，从而达到分离富集的目的。
第2章 沉淀分离法
（二）有机试剂沉淀分离法
特点： 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： 1. 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，可实现镁与碱金属及碱土金属的 分离； 2. 缔合物沉淀 痕量Zn2+的共沉淀； 3. 三元化合物 提高选择性和灵敏度的一条途径；
四、共沉淀分离法
a 定义：共沉淀分离法就是加入某种离子同沉淀剂 生成沉淀作为载体（沉淀剂，将痕量组分定量地沉淀 下来，然后将沉淀分离（溶解在少量溶剂中、灼烧等 方法），以达到分离和富集的目的的一种分析方法。 b 沉淀剂要求 （1）要求对欲富集的痕量组分回收率高。 （2）要求共沉淀剂不干扰待富集组分的测定。
3、形成晶核的共沉淀剂（极微量离子） 4、沉淀的转化作用（溶液中微量的Cu2+，CdS滤纸)
2、常用有机共沉淀剂
有机及生物化合物的分离
1. 溶剂沉淀
2. 盐析沉淀
3. 沉淀剂沉淀
1、溶剂沉淀
溶剂沉淀 在有机化合物 ( 如蛋白质、酶、多糖、核酸等 ) 水溶液中加入 有机溶剂 ( 如乙醇、丙酮等 ) 后 , 显著降低待分离物质的溶解度从而 将其沉淀析出的一种方法。 机 理 在于溶质 ( 待分离物质 ) 在溶液中化学势发生变化造成溶解度的
5). 离子强度的调节
低浓度的中性盐类增加蛋白质在有机溶剂
中的溶解度 , 并且对蛋白质具有保护作用, 防止
变性。要将蛋白质从低离子强度的溶液中沉淀 出来往往需要更高的溶剂浓度。
2. 盐析沉淀
在较低浓度的盐溶液中 , 酶和蛋白质的溶解度随 盐浓度升高而增大 , 这称之为盐溶; 当盐浓度增大至 一定程度后 , 酶和蛋白质的溶解度又开始下降直至沉 淀析出, 这称之为盐析。 原理在于中性盐离子对蛋白质分子表面活性基团 及水活度的影响结果。
常见的化学沉淀方法(二)
常见的化学沉淀方法（二）引言概述：化学沉淀方法是一种重要的实验技术，广泛应用于化学、生物、医药等领域。
本文将介绍常见的化学沉淀方法（二），包括溶剂沉淀法、浓缩沉淀法、逆向沉淀法、溶液沉淀法和光照沉淀法。
通过这些方法，可以有效地将溶液中的固体物质分离出来，为后续的实验或分析提供基础。
正文：一、溶剂沉淀法1. 选择适当的溶剂，溶解待沉淀的溶质。
2. 缓慢加入沉淀剂，形成沉淀颗粒。
3. 过滤沉淀颗粒，将固体沉淀与溶液分离。
4. 用洗涤溶剂洗涤沉淀，去除溶于沉淀中的杂质。
5. 干燥沉淀，得到纯净的固体产物。
二、浓缩沉淀法1. 将溶液经过加热或蒸发浓缩至临界浓度以上。
2. 根据溶质的溶解度曲线，在临界浓度以上的溶液中发生沉淀。
3. 过滤沉淀颗粒，与溶液分离。
4. 用洗涤剂洗涤沉淀，去除溶于沉淀中的杂质。
5. 干燥沉淀，得到纯净的固体产物。
三、逆向沉淀法1. 在溶剂中溶解待沉淀的溶质。
2. 添加沉淀剂与其逆向溶解的溶剂。
3. 沉淀剂与溶质结合形成沉淀颗粒。
4. 过滤沉淀颗粒，与溶液分离。
5. 干燥沉淀，得到纯净的固体产物。
四、溶液沉淀法1. 将待沉淀的溶质溶解在溶剂中。
2. 改变溶液的条件，如温度、pH值等，使溶质发生沉淀。
3. 过滤沉淀颗粒，与溶液分离。
4. 用洗涤溶剂洗涤沉淀，去除溶于沉淀中的杂质。
5. 干燥沉淀，得到纯净的固体产物。
五、光照沉淀法1. 选择对特定波长敏感的光源，照射溶液。
2. 光照引起溶质发生化学反应，生成沉淀颗粒。
3. 过滤沉淀颗粒，与溶液分离。
4. 用洗涤溶剂洗涤沉淀，去除溶于沉淀中的杂质。
5. 干燥沉淀，得到纯净的固体产物。
总结：常见的化学沉淀方法（二）包括溶剂沉淀法、浓缩沉淀法、逆向沉淀法、溶液沉淀法和光照沉淀法。
这些方法通过合理选择溶剂、改变溶液条件、加入沉淀剂或利用光照，能够将固体物质从溶液中分离出来，为后续的实验或分析提供了基础。
通过掌握这些方法的原理与步骤，可以在化学实验和工业应用中实现高效的沉淀分离。
生物化学实验技术(2)常用分离技术
二．硫酸铵的使用
硫酸铵中常含有少量的重金属离子， 硫酸铵中常含有少量的重金属离子，对蛋白质巯基 有敏感作用，使用前必须用H 处理： 有敏感作用，使用前必须用H2S处理：将硫酸铵配成浓 溶液，通入H 饱和，放置过夜， 溶液，通入H2S饱和，放置过夜，用滤纸除去重金属离 浓缩结晶，100℃烘干后使用 烘干后使用。 子，浓缩结晶，100℃烘干后使用。 另外，高浓度的硫酸铵溶液一般呈酸性（PH=5.0左 另外，高浓度的硫酸铵溶液一般呈酸性（PH=5.0左 ），使用前也需要用氨水或硫酸调节至所需PH。 使用前也需要用氨水或硫酸调节至所需PH 右），使用前也需要用氨水或硫酸调节至所需PH。
第三节 其他沉淀法一．Fra bibliotek电点沉淀法 二．生成盐复合物沉淀法 三． 选择性变性沉淀 四．非离子多聚物沉淀法
一．等电点沉淀法
两性电解质分子上的净电荷为零时溶解度最低， 两性电解质分子上的净电荷为零时溶解度最低，不同的 两性电解质具有不同的等电点，以此为基础可进行分离。 两性电解质具有不同的等电点，以此为基础可进行分离。 利用等电点除杂蛋白时必须了解制备物对酸碱的稳定性， 利用等电点除杂蛋白时必须了解制备物对酸碱的稳定性， 不然盲目使用十分危险。 不少蛋白质与金属离子结合后， 不然盲目使用十分危险。 不少蛋白质与金属离子结合后，等 电点会发生偏移，故溶液中含有金属离子时，必须注意调整PH 电点会发生偏移，故溶液中含有金属离子时，必须注意调整PH 值。 等电点法常与盐析法、 等电点法常与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀方法联 合使用，以提高其沉淀能力。 合使用，以提高其沉淀能力。
使用硫酸铵时： 使用硫酸铵时：
1）必须注意饱和度表中规定的温度，一般有0℃或室温两种， ）必须注意饱和度表中规定的温度，一般有 ℃或室温两种， 加入固体盐后体积的变化已考虑在表中； 加入固体盐后体积的变化已考虑在表中； 2）分段盐析中，应考虑每次分段后蛋白质浓度的变化。一种 ）分段盐析中，应考虑每次分段后蛋白质浓度的变化。 蛋白质如经二次透析，一般来说，第一次盐析分离范围（ 蛋白质如经二次透析，一般来说，第一次盐析分离范围（饱 和度范围）比较宽，第二次分离范围较窄。 和度范围）比较宽，第二次分离范围较窄。 3）盐析后一般放置半小时至一小时，待沉淀完全后才过滤或 ）盐析后一般放置半小时至一小时， 离心。过滤多用于高浓度硫酸铵溶液，因为此种情况下， 离心。过滤多用于高浓度硫酸铵溶液，因为此种情况下，硫 酸铵密度较大， 酸铵密度较大，若用离心法需要较高离心速度和长时间的离 心操作，耗时耗能。离心多用于低浓度硫酸铵溶液。 心操作，耗时耗能。离心多用于低浓度硫酸铵溶液。
- 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)。
第二讲沉淀分离技术 2 学时※、通过本章学习应掌握的内容1、什么是沉析？2、沉析法纯化蛋白质的优点有哪些？3、沉析的一般操作步骤是什么？4、何谓盐析？其原理是什么？5、盐析操作时常用的盐是什么？6、影响盐析的主要因素有哪些？7、有机溶剂沉析法的原理是什么？8、影响有机溶剂沉析的主要因素有哪些？9、等电点沉析的工作原理是什么？10、其它常用的沉析方法有哪些？、沉淀分离的目的及其方法沉淀分离技术是经典的化学分离技术。
沉淀的概念是指溶液中的介质在适当条件下由液相变成固相而析出的过程。
沉淀技术的目的包括两个：⑴通过沉淀使目标成分达到浓缩和去杂质的目的。
当目标成分是以固相形式回收时，固液分离可除去留在溶液中的非必要成分；如果目标成分是以液相形式回收时，固液分离可使不必要的成分以沉淀形式去除。
⑵通过沉淀可使已纯化的产品由液态变成固态，有利于保存和进一步的加工处理。
沉淀分离技术通常包括下列各种沉淀方法：⑴无机沉淀剂沉淀分离法：通常是以盐类作为沉淀剂的一类沉淀方法，如盐析法，多用于各种蛋白质和酶类的分离纯化，以及某些金属离子的去除。
常用的沉淀剂有：硫酸铵、硫酸钠、柠檬酸钠、氯化纳等。
⑵有机沉淀剂沉淀分离法：以有机溶剂作为沉淀剂的一种沉淀分离方法，多用于生物小分子、多糖及核酸类产品的分离；有时也用于蛋白质的沉淀和金属离子的去除；用于酶的沉淀分离时，易导致酶的失活。
常用到的沉淀剂有：丙酮、乙醇、甲醇等。
⑶非离子多聚体沉淀剂沉淀分离法：采用非离子型的多聚体作为目标成分的沉淀剂，适用于生物大分子的沉淀分离，如酶、核酸、蛋白质、病毒、细菌等。
典型的非离子型多聚体是聚乙二醇（PEG），根据其相对分子量的大小, 有PEG600、PEG4OO0 PEG20000等型号。
⑷等电点沉淀法：主要是利用两性电解质在等电点状态下的溶解度最低而沉淀析出的原理。
适用于氨基酸、蛋白质及其它属于两性电解质组分的沉淀分离，如大豆蛋白“碱提酸沉”的提取方法。
⑸共沉淀分离法：又可称为生物盐复合物沉淀法，用于多种化合物特别是一些小分子物质的沉淀。
它是利用沉淀的同时对其它待分离成份吸附共沉淀而达到除杂的目的⑹变性沉淀分离法：又称为选择性变性沉淀法，是利用特定条件使目标成分变性，导致其性质的改变如溶解度下降而得以分离。
适用于一些变性条件下差异较大的蛋白质和酶类的分离纯化。
采取的变性条件有pH 值、温度的改变以及添加剂、利用酶的作用等，腐竹的生产是利用大豆蛋白的热变性而进行分离的一个例子。
二、沉析的特点操作简单、经济、浓缩倍数高，但针对复杂体系而言，分离度不高、选择性不强。
三、沉析操作的一般过程1、在经过滤或离心后的样品中加入沉析剂；2、沉淀物的陈化，促进晶体生长；3、离心或过滤，收集沉淀物；四、无机沉淀剂沉淀分离法一些金属离子的各种盐类形式，如硫酸盐、碳酸盐、草酸盐等，其溶解度都很小。
所以，当添加适当的无机沉淀剂形成上述各种化合物时，便会形成沉淀，使金属离子得以分离；另外，大部分蛋白质等生物大分子都可以通过在溶液中加入中性盐而沉淀析出，这一过程称为“盐析” 。
这节重点介绍盐析法。
2.1 盐析法盐析分离法应用最早和最广泛的是在蛋白质和酶类的分离工作中，用盐析法分离蛋白质已有80多年的历史。
由于其它分离技术的出现，盐析法在选择性方面显得有些不足，但是在粗提纯阶段，盐析法至今仍普遍得到应用。
2.1.1盐析原理首先需要了解生物大分子在水溶液中的存在状态:(1)两性电解质，由于静电力的作用，分子间相互排斥，形成稳定的分散系(2)蛋白质周围形成水化膜，保护了蛋白质粒子，避免了相互碰撞3、盐析过程当中性盐加入蛋白质分散体系时可能出现以下两种情况：(1)盐溶”现象一在低盐浓度下，蛋白质和酶类的溶解度随着随着盐的浓度提高而增大，这个过程称为盐溶。
这主要是中性盐离子对蛋白质分子表面活性基团及水活度的影响：(a)无机盐离子在蛋白质表面上吸附，使颗粒带相同电荷而互相排斥。
（b）无机盐离子增加了蛋白质的亲水性，改善了与水膜的结合，增加了蛋白质分子与溶剂分子相互的作用力，使蛋白质的溶解度增加。
（2）“盐析”现象—高盐浓度下，蛋白质溶解度随之下降，原因如下：（a）无机离子与蛋白质表面电荷中和，形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间的排斥力减弱，从而能够相互靠拢；（b）中性盐的亲水性大，使蛋白质脱去水化膜，疏水区暴露，由于疏水区的相互作用导致沉淀；在盐析过程中，蛋白质的溶解度与溶液中盐的离子强度之间的关系可用Cohn 表达式表示：lg（S/S0） = - K s I或lgS = lgS0 - K s I式中：S o----蛋白质在纯水中（1=0）的溶解度；S -- 蛋白质在离子强度为I 的溶液中的溶解度；Ks --- 盐析常数；I -离子强度。
其中离子强度1=1/2习Mz2, M表示溶液中各种离子的物质的量浓度，z为各种离子的价数。
当温度一定时，对于某一溶质来说，其S o也是一常数，即IgS o =B （截距常数），所以有Igs =俟K s i值的大小取决于溶质的性质，与温度和pH 值有关。
K s 取决于盐的性质，并且与离子的价数、平均半径有关。
一般来说，溶质的K s值越大，盐析的效果越好；同一溶液中，两种溶质的K s值相差越大，则盐析的选择性就越好。
表2-1列举了一些蛋白质用不同的盐类进行盐析时的K s值。
一般来说，高价阴离子如硫酸根、磷酸根等有较高的K s 值，而高价阳离子如镁离子、钙离子等，则会有较低的K s值。
至于蛋白质的性质与K s值之间的关系，目前还没有明显的规律可寻，也没有适当的理论加以详述。
2.1.2 盐析分离中盐的选择在蛋白质的盐析中，以硫酸铵、硫酸钠应用最广。
虽然磷酸盐的盐析效果比硫酸铵好，但硫酸铵的最大优点是温度系数小，温度的变化引起溶液性质的改变不大，且其溶解度大，应用于许多蛋白质和酶的盐析时，对蛋白质和酶变性的影响较小，并且硫酸铵价格低廉。
硫酸铵用于蛋白质盐析时，最大的缺点是除了缓冲能力较小外，还由于含氮，影响蛋白质的定量分析，尤其是采用凯氏定氮法和双缩脲法进行测定时。
硫酸钠由于不含氮，因此不影响蛋白质的定量测定，但其缺点是在30C以下溶解度太低，需在30 C以上操作效果才好，不利于保持酶的活性。
磷酸盐、柠檬酸钠等也用于蛋白质的盐析，但由于溶解度低，或容易与其它金属离子产生沉淀，或因酸性过强，都不如硫酸铵的应用那样广泛。
4、离子强度对盐析过程的影响log S 心1Cohn经验公式S—蛋白质溶解度，mol/L;1 21 2 G乙I—离子强度c:离子浓度；Z:离子化合价B—盐浓度为0时，蛋白质溶解度的对数值。
与蛋白质种类、温度、pH值有关，与盐无关；Ks—盐析常数，与蛋白质和无机盐的种类有关，与温度、pH值无关。
Ks盐析法：在一定pH和温度下，改变体系离子强度进行盐析的方法；B盐析法：在一定离子强度下，改变pH和温度进行盐析；其中，Ks盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理。
而B盐析法由于溶质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的纯化。
5、盐析用盐的选择在相同离子强度下，盐的种类对蛋白质溶解度的影响有一定差异，一般的规律为：半径小的高价离子的盐析作用较强，半径大的低价离子作用较弱log S 心1(Ks)磷酸钾〉硫酸钠＞硫酸铵〉柠檬酸钠〉硫酸镁选用盐析用盐的几点考虑：（1）盐析作用要强（2）盐析用盐需有较大的溶解度（3）盐析用盐必须是惰性的（4）来源丰富、经济6、常用的盐析用盐#硫酸铵：溶解度大（767g/L）硫酸钠磷酸盐柠檬酸盐7、影响盐析的因素（1）溶质种类的影响：Ks和B值（2）溶质浓度的影响：蛋白质浓度大，盐的用量小，但共沉作用明显，分辨率低；蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高；（4）pH值：影响蛋白质表面净电荷的数量，通常调整体系pH值，使其在pI 附近；（5）盐析温度：大多数情况下，高盐浓度下，温度升高，其溶解度反而下降；⑴蛋白质浓度的影响对溶液中各种蛋白质进行分步分离时，各种蛋白质浓度不同，硫酸铵的用量差别也较大。
蛋白质浓度高时，盐的用量减少。
但如果各种蛋白质的Ks 值比较接近，则会发生比较严重的共沉作用，使盐析分离的选择性下降。
蛋白质浓度过低时，盐的用量增大，但共沉作用较小，选择性较好。
溶液中的蛋白质浓度为2.5%-3.0% 时进行盐析，效果比较好。
⑵离子强度和离子类型的影响对于同一类的蛋白质，随着溶液中离子的强度由低而高的变化，蛋白质也随之发生由盐溶而至盐析的变化过程。
对于不同类型的蛋白质，盐析时所要求的离子强度各有不同。
用盐析法分离多种蛋白质时，总是采用低的离子强度分离出一种蛋白质，然后再逐渐增加离子强度，分离出第二种、第三种乃至更多种蛋白质，这就是分步盐析法。
运用此法时，各种蛋白质的Ks 值差别越大，效果越好。
⑶不同离子类型对盐析效果的影响通常认为离子半径小、带较高电荷的离子盐析效果较好；离子半径大，带低电荷的离子盐析效果差。
如单价盐KCl、NaCl 的盐析效果就较差。
不同离子的这种差异，常用其对应于蛋白质的盐析常数Ks值的差别来表示，Ks值越大，盐析效果越好。
各种盐类的Ks 差别可用下列顺序表示：磷酸钾〉硫酸钠〉硫酸铵〉柠檬酸钠〉硫酸镁。
⑷pH值对盐析效果的影响属于两性电解质的分子，如蛋白质、酶及氨基酸等，其溶解度与所带的电荷有关。
当其分子所带的正负电荷为零时，分子处于等电状态，此时溶液的pH 值即为该分子的等电点。
处于等电点的两性分子，溶解度最小；偏离等电点的两性分子，溶解度较大。
因此在盐析时，一般选择在两性分子的等电点处的pH 值下进行，以获得最佳的盐析效果。
⑸温度的影响在低离子强度下，蛋白质的溶解度随着温度的升高而增大；在高离子强度下，则随着温度的升高而下降。
对于蛋白质来说，盐析对温度的要求不是很严格，通常是在常温下进行操作。
但是对于酶类，由于其大部分对温度都比较敏感，因此对于酶类盐析时应在较低温度下操作，以最大限度地保持酶的活性。
2.1.4 盐析后的脱盐处理常用的脱盐处理有：透析法、电渗析法和葡聚糖凝胶过滤法。
这里简单介绍一下透析技术。
广义地说，透析也是一种膜分离技术。
用于透析的膜是一种半透膜，即具有让小分子和水扩散而不断地通过，直到膜内外浓度达到平衡；而大分子则不能透过膜而被截留在膜内侧的一种膜。
生物的细胞膜、羊皮纸、火棉胶、玻璃纸以及赛璐玢等即属于半透膜。
用于透析的膜，必须具有如下特点：⑴只允许小分子溶质和溶剂通过，大分子不能通过；⑵具有化学惰性，与溶质不起化学作用，在水、盐、稀酸、碱中不溶解；⑶有一定的机械强度和良好的再生性能。
透析的方法比较简单。
实验室少量样品可放入做成的透析袋内，并留出一般左右的体积，然后扎紧袋口，悬挂于盛有纯净溶剂的大容器内，即可透析。