吸附与离子交换分离

迎头法 顶替法 洗脱法
样品液 大量、连续 适量
极少量
“流动相” 样品液
顶替剂
流动相
分离结果 纯溶剂 一个纯组分 n个纯组分
吸附与离子交换分离
常见吸附分离（吸附剂）
● 活性炭和分子筛 ● 巯基棉纤维和泡沫塑料 ● 大孔性吸附树脂 ● 硅胶、氧化铝等吸附剂 ● 纳米材料 ● 壳聚糖 ● 磁微球等
吸附与离子交换分离
吸附与离子交换分离
聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料对Au、Tl的吸附
聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料由于含有聚醚氧结构，适 宜于接受1，2价络阴离子，它的吸附类似于阴离子交 换树脂的行为，有较好的选择性。等以离子形式存在 时，几乎不被泡塑吸附，只有以（MeX4）-型络离子 时，泡塑吸附才有可能。
环境样物质的吸附和脱 附作用的差异。
离子交换分离法是利用溶液中离子与离 子交换剂发生交换反应进行分离的方法。
在分析测试中，离子交换分离技术是最有 实用价值的前处理方法。
吸附与离子交换分离
6.1 分离操作方式
1) 分批操作法
2) 吸附剂片过滤吸附法
3) 柱式法
吸附与离子交换分离
样品液
过分离柱，开始各组分被留在
柱上，待饱和后就流出分离柱。
开始出现的是亲和力最小的，
分离柱
各得到一部分纯物质。然后各
组分依亲和力逐步增加的顺序
出现，最终各组分的浓度与样
品中相同。
迎头法可用于吸附那与离些子交分换分离离场合？
穿透曲线与穿透量（break-through capacity）
C = C0
交界层
C=0
L
0
1.0
C/C0
吸附与离子交换分离
影响柱分析容量的因素：
➢ 填料的特性：交换容量、比表面大小 ➢ 装填情况： ➢ 操作条件：流速
l 迎头分析：测定吸附剂的吸附特性等 物化研究。
l 净化分离：如气体净化、去离子水制 备等；在分析上可用来吸附基体成分或 痕量待测组分。吸附与离子交换分离
2）顶替法（displacement development）
吸附与离子交换分离
活性炭的预处理
分别用48 % HF，12M HCl洗涤，除去杂 质。定量分离时应做空白实验。
应用举例 I 精制有机物常用活性炭脱色
用量？ 操作？ II 高纯金属微量杂质的分离分析
吸附与离子交换分离
分子筛分离
分子筛是一种晶态的金属硅铝酸盐矿物。它 具有高度选择性吸附性能，是由于其结构形成 许多与外部相通的均一微孔。凡是比分子筛孔 径小的分子可通入孔道中，而较大者则留在孔 外，借此筛分各种分子大小不同的混合物。
吸附与离子交换分离
巯基纤维素的制备
巯基棉纤维是将巯基(HS-)连接在棉花的大 分子链上而制成。它的吸附性能取决于棉花 纤维比表面上巯基的数量。
制备方法：20ml硫代乙醇加上14ml乙酸， 混匀，低加2滴浓硫酸，混匀并冷至室温，在 加上4脱脂棉浸湿，并于室温( 25℃)下放置 24小时，分别用自来水、蒸馏水洗至中性， 挤干水，放入37-38 ℃烘箱中晾干，密闭、 避光和低温下保存。
巯基棉对碱金属、碱土金属无亲和性；而对亲硫 元素吸附性能好。各种亲硫的金属成分可与较高浓 度 的 K ＋ 、 Na ＋ 、 Mg2 ＋ 、 Ca2 ＋ 、 Sr2 ＋ 、 Fe3 ＋ 、 Mn2＋、Cr3＋分离。
吸附与离子交换分离
应用
➢ 水、粮食和土壤中W的测定
微分脉冲极谱催化波法，Mo有干扰。控制pH27试液流过巯基棉，W被定量吸附，用6 N HNO3 洗脱后测定。
聚氨酯类泡沫可用于富集痕量有机污染物，如空气 中PAHs，或水中的PAHs、有机杀虫剂和苯酚等。
➢ 化学发光测定水、血液和矿石中Co
Hg（Ⅱ）、Bi（Ⅲ）、 Pb（Ⅱ）、 Cu（Ⅱ） 干扰Co的化学发光测定。在pH4条件下，让试液 流过巯基棉，干扰离子被吸附，流出液可直接测定。
吸附与离子交换分离
聚氨酯泡沫塑料
泡沫塑料广泛用于各种介质中痕量无机及 有机化合物的富集分离，即它们可在稀溶液 中选择吸附多种有机和无机化合物，如油、 苯、三氯甲烷、苯酚以及I2、Hg（Ⅱ）、Au （Ⅲ）、Fe（Ⅲ）、Sb（Ⅴ）、Tl（Ⅲ）、 Re（Ⅲ）、Mo（Ⅵ）、U（Ⅵ）等。
分子筛主要用于气态物的分离和有机溶剂痕 量水的除去。实验室一般采用4-5A的分子筛。
吸附与离子交换分离
球基棉纤维分离
巯基棉可以定量吸附水溶液中多种微量重 金属离子和某些非金属离子，具有富集倍数 大、吸附效率高、吸附速度快、选择性强、 解脱性能好、制备简单、操作简便和易于推 广等优点。
nR M S n H e [R ] S M ne H n
静态操作法 动态操作法
静态操作法
试液中待测低含量组分在适 当的容器里不断被外加的固定 相所吸附(或交换)。为了能尽 快地达到吸附平衡，可将溶液 进行机械搅拌、振荡或超声波 处理。然后用倾斜法或过滤法 将固定相与溶液分离。
吸附与离子交换分离
1）迎头法（frontal method）
让待分离的混合物连续地通
活性炭分离
活性炭是常用的吸附剂，表面积约100 ~ 1000 m2 /g ，粒度< 90 m 应占97%以上。 活性炭是一种非极性吸附剂，较易吸附极性 较小的分子。
在分析上，活性炭可用来吸附、气体有机物， 也可以在多元素富集中作为痕量载体应用。 活性炭的吸附速度一般较快，通常只要把活 性炭与试液共振荡3-5分钟，接着用滤纸过滤， 即可定量吸附待测成分。
混合样
加样
顶替剂
分离结果
将混合物样品加到分离柱后，然后用亲和力大的顶替剂流
过分离柱，试样中的各组分按亲和力由小到大顺序依次被顶
替出分离柱。
吸附与离子交换分离
色谱带 与
色谱图
洗脱法
顶替法 迎头法 吸附与离子交换分离
3）洗脱法（elution method）
最常见的色谱方法（后续课程详细介绍) 洗脱法与迎头法和顶替法的差异？
吸附与离子交换分离
巯基纤维素的吸附性能
巯基棉纤维对各种金属元素的结合能力有着明显 的差异，其强弱顺序基本上符合软硬酸碱原则：
Pt （ Ⅱ ） -Pd （ Ⅱ ） >Au （ Ⅲ ） -Se （ Ⅳ ） >Te （Ⅳ）>As（Ⅲ）>Hg（Ⅱ）-Ag（Ⅰ）>Sb（Ⅲ） >Bi （ Ⅲ ） >Sn （ Ⅱ ） >CH3Hg ＋ >In（ Ⅲ） -Pb （Ⅱ）>Cd（Ⅱ）>Zn（Ⅱ）