Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 1 第八章 第八章 Methods for Separation and Enrichment (Concentrate) Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 2 8.1 概论 8.2.1 常量组分的沉淀分离 8.2.2 微量组分的共沉淀分离与富集 8.2 沉淀分离法 8.3 溶剂萃取分离法 8.3.1 萃取分离的基本原理 8.3.2 萃取分离的类型及条件 8.3.3 萃取分离的实验方法 8.3.4 萃取分离在分析化学中的应用 8.3.5 萃取分离技术的发展 （自主研究学习） Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 3 8.1 概论 问题的提出 实际样品的复杂性 干扰的消除 控制实验条件 使用掩蔽剂 分离 separation 分析方法灵敏度的 局限性 满足对灵敏 度的要求 选择灵敏度高 的方法 富集 enrichment 例： 海水中 U （ IV) 的测定 C = 1 3 g / L 难以测定 富集为 C = 100 200 g / L 可以测定 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 4 分离效果 干扰成分减少至不再干扰 待测组分有效回收 %100% 原始含量分离后测量值）回收率（ 质量分数 1%， 回收率 99.9 % 以上 质量分数 95 % 或更低 质量分数 0.01% 1% 回收率 99 % 样品中的待测组 分含量是未知的 如何测量回收率 ？ Recovery Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 5 常用分离方法 沉淀分离法 溶剂萃取分离法 离子交换分离法 色谱分离法 挥发和蒸馏分离法 Precipitation Solvent extraction Ion exchange Chromatography Volatilization and distillation Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 6 沉淀分离与富集 依据溶度积分步沉淀原理 氢氧化物沉淀分离 通过控制 OH- 选择性沉淀分离 pH12， NaOH 分离两性离子： Al, Zn, Cr, Sn, Pb, Sb 不沉淀 pH 89, NH3 分离络氨离子： Ag, Co, Ni, Zn, Cd, Cu,(Mg) 不沉淀 pH 5 6, ZnO悬浊 液或有机碱 沉淀： Al, Fe(III), Ti(IV), Th(IV), Bi . 例如常见阳离子的两酸两碱分离 分组 组试剂 HCl H2SO4 NH4Cl - NH3 NaOH 可溶组 * 沉淀出 的离子 Ag Hg (I) (Pb) Ca Sr Ba Pb Fe (III) Mn (II) Al Hg (II) Cr (III) Cu Mg Cd Co Ni Na K Zn NH4+ 有机（酸碱）小分子的分离？ Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 7 8.3 溶剂萃取分离法 萃取分离法 在含有被分离物质的水溶液中，加入 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 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 到分离的目的。
梨形分液漏斗 例： I2的萃取 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 8 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 9 8.3.1 萃取分离的基本原理 萃取分离的依据 物质 亲水性 疏水性 离子型化合物 极性 共价键化合物 弱极性或非极性 相互转换 萃取分离的实质 将待萃取组分 由亲水性转化为疏水性，使其萃入有机相中 例， 8-羟基喹啉 -CHCl3对 Al 3+ 的萃取 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） hydrophilic hydrophobic Back extraction Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 10 例， 8-羟基喹啉 -CHCl3对 Al 3+ 的萃取 A l ( H 2 O ) 6 3+ + 3 N O H Al N O + 3 H + + 6 H 2 O 3 亲水 疏水 溶于 CHCl3 8-羟基喹啉 CHCl3 萃取剂 溶剂 水合离子的正电性被中 和，亲水的水分子被疏 水有机大分子取代 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 11 分配系数与分配比 分配系数 partition coefficient HA (w) HA (o) 萃取平衡 wD K H A H A o 分配定律 Water 在水相中 Organic 在有机相中 下标 KD 分配系数 热力学常数 分配比 distribution ratio 条件分配系数 HA (w) HA (o) Ka A (HA)i 缔合 wCCD HA, oHA, wHAw oHA ,,oH A H A wHA oHADK ,, oHA,wHA, 醋酸在苯和水中的分配 D 分配比 条件常数 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 12 萃取率 The percent extracted 溶质的总量 溶质在有机相中的量E wo o mm m wwoo oo VcVc Vc owwo wo VVcc cc RD D o w V VR 称为相比 R 可近似地反映溶质浓缩的效率 当 R = 1 时， 1 D DE 其中 D E % 100 1.0 0.01 100 50 0 D 1 10 100 1000 E % 50 91 99 99.9 增大萃取率 减小相比 增加萃取次数 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 13 多次萃取 设用 Vo mL 有机溶剂萃取 Vw mL中含量为 m0 的 A 物质，一 次萃取后剩余的 A 物质的量为 m1 g 据分配 比定义 w o w o Vm Vmm C CD / /)( 1 10 整理， 得 wo w VDV Vmm 01 萃取 n 次，同理可得 n wo wn VDV Vmm )( 0 0 0 m mmE n n 次萃取的萃取率 例：用 CCl4 萃取 I2 (R=1) Vo =100 mL， m0 = 0.20 g， D = 85 1)、萃取一次 ， m1 = 0.0023 g ， E % = 98.8 2)、分两次萃取，每次用 50 mL 有机溶剂 m2 = 0.00016 g ， E % = 99.9 结论 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 14 1） 用同样量的萃取剂，分多次萃取比一次萃取 的效率高 结论： 2）萃取原则：少量多次 N ? Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 15 8.3.2 萃取分离的类型与条件 萃取类型 螯合物萃取 离子缔合物萃取 简单分子萃取 溶剂配合萃取 螯合物萃取 chelate extraction 生成螯合物的萃取 C H 3 C N O H C N O HC H 3 + Ni 2+ C H 3 C N O CC H 3 N O H C H 3CN O C C H 3N O H Ni + 2 H + 2 被三氯甲烷萃取 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 16 离子缔合物萃取 ion association extraction 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。
M+(w) + A-(w) = M+A-(o) 例： HCl 介质中乙醚萃取 FeCl4- (CH3CH2)2O + H+ = (CH3CH2)2O+H (CH3CH2)2O+H + FeCl4- = (CH3CH2)2OH +FeCl4 - 被 (CH3CH2)2O 萃取 例：碱性染料在酸性介质中萃取络阴离子 N S N ( C H 3 ) 2( C H 3 ) 2 N + BF4 - 次甲基蓝阳离子 被苯、甲 苯等惰性 溶剂萃取 通常在酸性介质中进行 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 17 连续萃取法 Higher-density solvent extraction Low-density solution being extracted Extraction solvent Vapor Boiling flask containing high-density extracting solvent and extracted solute Diverter for drops of condensate of high- density solvent Condensate Reflux condenser Heat 返回 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 18 Lower-density solvent extraction Heat High-density solution being extracted Extracting solvent Condensate Reflux condenser Vapor Flask containing low-density extracting solvent and extracted solute 连续萃取法 返回 Analytical Chemistry 分析化学 佛山科学技术学院 19 8.3.5 萃取分离技术的发展 固相萃取 液固萃取 超临界流体萃取 超临界流体 低粘度，低表面张力，类似于气体的穿透 力，易溶于有机溶剂 。