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1、Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院第八章第八章 Methods for Separation and Enrichment(Concentrate)1Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.1 8.1 8.1 8.1 概论概论概论概论8.2.1 8.2.1 8.2.1 8.2.1 常量组分的沉淀分离常量组分的沉淀分离常量组分的沉淀分离常量组分的沉淀分离8.2.2 8.2.2 8.2.2 8.2.2 微量组分的共沉淀分离与富集微量组分的共沉淀分离与富集微量组分的共沉淀分离与富集微量组
2、分的共沉淀分离与富集8.2 8.2 8.2 8.2 沉淀分离法沉淀分离法沉淀分离法沉淀分离法8.3 8.3 8.3 8.3 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法8.3.1 8.3.1 8.3.1 8.3.1 萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 萃取分离的类型及条件萃取分离的类型及条件萃取分离的类型及条件萃取分离的类型及条件8.3.3 8.3.3 8.3.3 8.3.3 萃取分离的实验方法萃取分离的实验方法萃取分离的实验方法萃取分离的实验方法8.3.4 8.3.4 8.3.4 8.3.4 萃取
3、分离在分析化学中的应用萃取分离在分析化学中的应用萃取分离在分析化学中的应用萃取分离在分析化学中的应用8.3.5 8.3.5 8.3.5 8.3.5 萃取分离技术的发展萃取分离技术的发展萃取分离技术的发展萃取分离技术的发展（自主研究学习）（自主研究学习）（自主研究学习）（自主研究学习）2Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.1 8.1 8.1 8.1 概论概论概论概论问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出实际样品的复杂性实际样品的复杂性实际样品的复杂性实际样品的复杂性干扰的消除干扰的消除干扰的消除干扰的消除控制实验条件控制实验条件控制实
4、验条件控制实验条件使用掩蔽剂使用掩蔽剂使用掩蔽剂使用掩蔽剂分离分离分离分离 separation separation分析方法灵敏度的分析方法灵敏度的分析方法灵敏度的分析方法灵敏度的局限性局限性局限性局限性满足对灵敏满足对灵敏满足对灵敏满足对灵敏度的要求度的要求度的要求度的要求选择灵敏度高选择灵敏度高选择灵敏度高选择灵敏度高的方法的方法的方法的方法富集富集富集富集enrichment enrichment 例：例：例：例：海水中海水中海水中海水中 U U（IV)IV)的测定的测定的测定的测定C C=1 3 =1 3 g/Lg/L难以测定难以测定难以测定难以测定富集为富集为富集为富集为 C C=
5、100 200 =100 200 g/Lg/L可以测定可以测定可以测定可以测定3Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院分离效果分离效果分离效果分离效果干扰成分减少至不再干扰干扰成分减少至不再干扰干扰成分减少至不再干扰干扰成分减少至不再干扰待测组分有效回收待测组分有效回收待测组分有效回收待测组分有效回收质量分数质量分数质量分数质量分数 1%1%，回收率回收率回收率回收率 99.9%99.9%以上以上以上以上质量分数质量分数质量分数质量分数 0.01%95%95%或更低或更低或更低或更低质量分数质量分数质量分数质量分数 0.01%1%0.01%
6、1%回收率回收率回收率回收率 99%99%样品中的待测组样品中的待测组样品中的待测组样品中的待测组分含量是未知的分含量是未知的分含量是未知的分含量是未知的如何测量回收率如何测量回收率如何测量回收率如何测量回收率？RecoveryRecovery4Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院常用分离方法常用分离方法常用分离方法常用分离方法沉淀分离法沉淀分离法沉淀分离法沉淀分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法离子交换分离法离子交换分离法离子交换分离法离子交换分离法色谱分离法色谱分离法色谱分离法色谱分离法挥发和蒸馏分离法挥发和
7、蒸馏分离法挥发和蒸馏分离法挥发和蒸馏分离法PrecipitationPrecipitationSolvent extractionSolvent extractionIon exchangeIon exchangeChromatographyChromatographyVolatilization Volatilization and distillationand distillation5Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院沉淀分离与富集沉淀分离与富集沉淀分离与富集沉淀分离与富集依据溶度积分步沉淀原理依据溶度积分步沉淀原理依据溶度积分
8、步沉淀原理依据溶度积分步沉淀原理氢氧化物沉淀分离氢氧化物沉淀分离氢氧化物沉淀分离氢氧化物沉淀分离通过控制通过控制通过控制通过控制 OH OH-选择性沉淀分离选择性沉淀分离选择性沉淀分离选择性沉淀分离pH12pH12，NaOHNaOH分离两性离子：分离两性离子：分离两性离子：分离两性离子：Al,Zn,Cr,Sn,Pb,Sb Al,Zn,Cr,Sn,Pb,Sb 不沉淀不沉淀不沉淀不沉淀pH 89,NHpH 89,NH3 3分离络氨离子：分离络氨离子：分离络氨离子：分离络氨离子：Ag,Co,Ni,Zn,Cd,Cu,(Mg)Ag,Co,Ni,Zn,Cd,Cu,(Mg)不沉淀不沉淀不沉淀不沉淀pH 5
9、6,ZnOpH 5 6,ZnO悬浊悬浊悬浊悬浊液或有机碱液或有机碱液或有机碱液或有机碱沉淀：沉淀：沉淀：沉淀：Al,Fe(III),Ti(IV),Th(IV),Bi.Al,Fe(III),Ti(IV),Th(IV),Bi.例如常见阳离子的两酸两碱分离例如常见阳离子的两酸两碱分离例如常见阳离子的两酸两碱分离例如常见阳离子的两酸两碱分离分组分组分组分组组试剂组试剂组试剂组试剂HClHClH H2 2SOSO4 4NHNH4 4Cl-NHCl-NH3 3NaOHNaOH可溶组可溶组可溶组可溶组*沉淀出沉淀出沉淀出沉淀出的离子的离子的离子的离子Ag Ag Hg(I)Hg(I)(Pb)(Pb)Ca Ca
10、 SrSr Ba Ba Pb PbFe(III)Fe(III)Mn(II)Mn(II)Al Al Hg(II)Hg(II)Cr(III)Cr(III)CuCuMgMgCdCdCoCoNiNiNaNaK KZnZnNHNH4 4+有机（酸碱）小分子的分离？有机（酸碱）小分子的分离？有机（酸碱）小分子的分离？有机（酸碱）小分子的分离？6Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.3 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法萃取分离法萃取分离法萃取分离法萃取分离法在含有被分离物质的水溶液中，加入在含有被分离物质的水溶液中，加入在含有被分离物质的水溶液中，加入在
11、含有被分离物质的水溶液中，加入萃取剂和与水不相混溶的有机溶剂，萃取剂和与水不相混溶的有机溶剂，萃取剂和与水不相混溶的有机溶剂，萃取剂和与水不相混溶的有机溶剂，震荡，利用物质在两相中的分配不同震荡，利用物质在两相中的分配不同震荡，利用物质在两相中的分配不同震荡，利用物质在两相中的分配不同的性质，使一些组分进入有机相中，的性质，使一些组分进入有机相中，的性质，使一些组分进入有机相中，的性质，使一些组分进入有机相中，使另一些组分仍留在水相中，从而达使另一些组分仍留在水相中，从而达使另一些组分仍留在水相中，从而达使另一些组分仍留在水相中，从而达到分离的目的。到分离的目的。到分离的目的。到分离的目的。梨
12、形分液漏斗梨形分液漏斗梨形分液漏斗梨形分液漏斗 例：例：例：例：I I2 2的萃取的萃取的萃取的萃取7Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.3.1 8.3.1 萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理萃取分离的基本原理萃取分离的依据萃取分离的依据萃取分离的依据萃取分离的依据物质物质物质物质亲水性亲水性亲水性亲水性疏水性疏水性疏水性疏水性离子型化合物离子型化合物离子型化合物离子型化合物极性极性极性极性共价键化合物共价键化合物共价键化
13、合物共价键化合物弱极性或非极性弱极性或非极性弱极性或非极性弱极性或非极性相互转换相互转换相互转换相互转换萃取分离的实质萃取分离的实质萃取分离的实质萃取分离的实质将待萃取组分将待萃取组分将待萃取组分将待萃取组分由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中。例，例，8-羟基喹啉羟基喹啉-CHCl3对对Al 3+的萃取的萃取反萃取反萃取反萃取反萃取萃取的反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）萃取的反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）萃取的反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）萃取
14、的反过程（将组分从有机溶液中萃取到水溶液中）hydrophilichydrophilichydrophobichydrophobicBack extractionBack extraction9Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院例，例，例，例，8-8-羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉-CHCl-CHCl3 3对对对对Al Al 3+3+的萃取的萃取的萃取的萃取3亲水亲水亲水亲水疏水疏水疏水疏水溶于溶于CHCl38-8-羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉羟基喹啉CHClCHCl3 3萃取剂萃取剂萃取剂萃取剂溶剂溶剂溶剂溶剂水合离子的正电性被中水合离
15、子的正电性被中水合离子的正电性被中水合离子的正电性被中和，亲水的水分子被疏和，亲水的水分子被疏和，亲水的水分子被疏和，亲水的水分子被疏水有机大分子取代水有机大分子取代水有机大分子取代水有机大分子取代10Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院分配系数与分配比分配系数与分配比分配系数与分配比分配系数与分配比分配系数分配系数分配系数分配系数 partition coefficient partition coefficientHA(w)HA HA(w)HA(o)(o)萃取平衡萃取平衡萃取平衡萃取平衡分配定律分配定律分配定律分配定律Water Wa
16、ter 在水相中在水相中在水相中在水相中Organic Organic 在有机相中在有机相中在有机相中在有机相中下标下标下标下标K KD D分配系数分配系数分配系数分配系数热力学常数热力学常数热力学常数热力学常数分配比分配比分配比分配比 distribution ratio distribution ratio条件分配系数条件分配系数条件分配系数条件分配系数HA(w)HA HA(w)HA(o)(o)K Ka aA A(HA)(HA)i i缔合缔合缔合缔合醋酸在苯和水中的分配醋酸在苯和水中的分配醋酸在苯和水中的分配醋酸在苯和水中的分配D D分配比分配比分配比分配比条件常数条件常数条件常数条件常数
17、11Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院萃取率萃取率萃取率萃取率 The percent extracted The percent extracted称为相比称为相比称为相比称为相比R R R R 可近似地反映溶质浓缩的效率可近似地反映溶质浓缩的效率可近似地反映溶质浓缩的效率可近似地反映溶质浓缩的效率当当当当 R=1 R=1 时，时，时，时，其中其中其中其中DE%1001.00.01100500D D1 1101010010010001000E%E%50509191999999.999.9增大萃取率增大萃取率增大萃取率增大萃取率减小相比
18、减小相比减小相比减小相比增加萃取次数增加萃取次数增加萃取次数增加萃取次数12Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院多次萃取多次萃取多次萃取多次萃取设用设用 Vo mL 有机溶剂萃取有机溶剂萃取 Vw mL中含量为中含量为 m0 的的 A 物质，物质，一次萃取后剩余的一次萃取后剩余的 A 物质的量为物质的量为 m1 g据分配据分配比定义比定义整理，整理，得得萃取萃取 n 次，同理可得次，同理可得n 次萃取的萃取率次萃取的萃取率 例：用例：用例：用例：用 CCl CCl4 4 萃取萃取萃取萃取 I I2 2 (R=1)(R=1)Vo=100 m
19、L，m0=0.20 g，D=851)1)、萃取一次、萃取一次、萃取一次、萃取一次 ，mm1 1=0.0023 g =0.0023 g，E%=98.8E%=98.82)2)、分两次萃取，每次用、分两次萃取，每次用、分两次萃取，每次用、分两次萃取，每次用50 mL 50 mL 有机溶剂有机溶剂有机溶剂有机溶剂 mm2 2=0.00016 g =0.00016 g，E%=99.9E%=99.9结论结论结论结论13Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院1 1 1 1）用同样量的萃取剂，分多次萃取比一次萃取用同样量的萃取剂，分多次萃取比一次萃取用同样
20、量的萃取剂，分多次萃取比一次萃取用同样量的萃取剂，分多次萃取比一次萃取的效率高的效率高的效率高的效率高结论：结论：结论：结论：2 2 2 2）萃取原则：少量多次）萃取原则：少量多次）萃取原则：少量多次）萃取原则：少量多次N N?14Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 萃取分离的类型与条件萃取分离的类型与条件萃取分离的类型与条件萃取分离的类型与条件萃取类型萃取类型萃取类型萃取类型螯合物萃取螯合物萃取螯合物萃取螯合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取简单分子萃取简单分子
21、萃取简单分子萃取简单分子萃取溶剂配合萃取溶剂配合萃取溶剂配合萃取溶剂配合萃取螯合物萃取螯合物萃取螯合物萃取螯合物萃取 chelate extractionchelate extraction生成螯合物的萃取生成螯合物的萃取生成螯合物的萃取生成螯合物的萃取被三氯甲烷萃取被三氯甲烷萃取被三氯甲烷萃取被三氯甲烷萃取15Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院离子缔合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取离子缔合物萃取 ion association extraction ion association extraction阳离子和阴离子通过静电引力相结
22、合形成电中性疏水化合阳离子和阴离子通过静电引力相结合形成电中性疏水化合阳离子和阴离子通过静电引力相结合形成电中性疏水化合阳离子和阴离子通过静电引力相结合形成电中性疏水化合物而被有机溶剂萃取。物而被有机溶剂萃取。物而被有机溶剂萃取。物而被有机溶剂萃取。MM+(w w)+A)+A-(w w)=M)=M+A A-(o)(o)例：例：例：例：HCl HCl 介质中乙醚萃取介质中乙醚萃取介质中乙醚萃取介质中乙醚萃取FeClFeCl4 4-(CH(CH3 3CHCH2 2)2 2O +HO +H+=(CH =(CH3 3CHCH2 2)2 2OO+HH(CH(CH3 3CHCH2 2)2 2OO+H +F
23、eClH +FeCl4 4-=(CH =(CH3 3CHCH2 2)2 2OH OH+FeClFeCl4 4 -被被 (CH3CH2)2O 萃取萃取例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子+BF4-次甲基蓝阳离子次甲基蓝阳离子次甲基蓝阳离子次甲基蓝阳离子被苯、甲被苯、甲被苯、甲被苯、甲苯等惰性苯等惰性苯等惰性苯等惰性溶剂萃取溶剂萃取溶剂萃取溶剂萃取通常在酸性介质中进行通常在酸性介质中进行通常在酸性介质中进行通常在酸性介质中进行16Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析
24、化学分析化学 佛山科学技术学院连续萃取法连续萃取法连续萃取法连续萃取法Higher-density Higher-density solvent extractionsolvent extractionLow-density Low-density solution solution being being extractedextractedExtraction Extraction solventsolventVaporVaporBoiling flask containing Boiling flask containing high-density extracting high-de
25、nsity extracting solvent and extracted solvent and extracted solutesoluteDiverter for drops of Diverter for drops of condensate of high-condensate of high-density solventdensity solventCondensateCondensateReflux condenserReflux condenserHeatHeat返回17Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院Lower
26、-density Lower-density solvent extractionsolvent extractionHeatHeatHigh-density High-density solution being solution being extractedextractedExtracting Extracting solventsolventCondensateCondensateReflux condenserReflux condenserVaporVaporFlask containing Flask containing low-density low-density ext
27、racting solvent extracting solvent and extracted soluteand extracted solute连续萃取法连续萃取法连续萃取法连续萃取法返回18Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 佛山科学技术学院8.3.5 8.3.5 萃取分离技术的发展萃取分离技术的发展萃取分离技术的发展萃取分离技术的发展uu 固相萃取固相萃取固相萃取固相萃取液固萃取液固萃取液固萃取液固萃取uu超临界流体萃取超临界流体萃取超临界流体萃取超临界流体萃取 超临界流体超临界流体超临界流体超临界流体低粘度，低表面张力，类似于气体的穿透低粘度，低表面张力，类似于气体的穿透低粘度，低表面张力，类似于气体的穿透低粘度，低表面张力，类似于气体的穿透力，易溶于有机溶剂力，易溶于有机溶剂力，易溶于有机溶剂力，易溶于有机溶剂19