分析化学

YANGTZE NORMAL UNIVERSITY

重庆市精品课程

分析化学分析化学分析化学分析化学主讲：江虹主讲：江虹主讲：江虹主讲：江虹

[email protected]@[email protected]@163.com化学化工学院化学化工学院化学化工学院化学化工学院



第第 1111 章章常用的分常用的分离和富集离和富集

方法方法

第第 1111 章章常用的分常用的分离和富集离和富集

方法方法

要求：要求：1.1. 理解沉淀分离法的原理及其理解沉淀分离法的原理及其应用；应用；2.2. 掌握溶剂萃取分离法的基本掌握溶剂萃取分离法的基本原理和方法原理和方法 ,, 分配系数分配系数 KKDD 、、分分配比配比 DD 的物理意义和萃取百的物理意义和萃取百分率（分率（ E%E% ）的计算；）的计算；

要求：要求：1.1. 理解沉淀分离法的原理及其理解沉淀分离法的原理及其应用；应用；2.2. 掌握溶剂萃取分离法的基本掌握溶剂萃取分离法的基本原理和方法原理和方法 ,, 分配系数分配系数 KKDD 、、分分配比配比 DD 的物理意义和萃取百的物理意义和萃取百分率（分率（ E%E% ）的计算；）的计算；



要求：要求：3.3. 掌握离子交换分离法的原理掌握离子交换分离法的原理及其应用及其应用 ,, 离子交换树脂的交离子交换树脂的交换平衡与亲和力；换平衡与亲和力；4.4. 了解液相色谱分离法的原理了解液相色谱分离法的原理与分类；了解比移值与分类；了解比移值 RRff 的物的物理意义和测定方法。理意义和测定方法。

要求：要求：3.3. 掌握离子交换分离法的原理掌握离子交换分离法的原理及其应用及其应用 ,, 离子交换树脂的交离子交换树脂的交换平衡与亲和力；换平衡与亲和力；4.4. 了解液相色谱分离法的原理了解液相色谱分离法的原理与分类；了解比移值与分类；了解比移值 RRff 的物的物理意义和测定方法。理意义和测定方法。

第第 1111 章章常用的分常用的分

离和富集离和富集方法方法

第第 1111 章章常用的分常用的分

离和富集离和富集方法方法



• 本章主要讨论以下问题：本章主要讨论以下问题：• 一、概述一、概述• 二、沉淀分离法二、沉淀分离法• 三、溶剂萃取分离法三、溶剂萃取分离法• 四、离子交换分离法四、离子交换分离法• 五、液相色谱法五、液相色谱法

• 本章主要讨论以下问题：本章主要讨论以下问题：• 一、概述一、概述• 二、沉淀分离法二、沉淀分离法• 三、溶剂萃取分离法三、溶剂萃取分离法• 四、离子交换分离法四、离子交换分离法• 五、液相色谱法五、液相色谱法



§11-1 §11-1 概述概述• 对分离的要求：对分离的要求：• （（ 11 ）干扰组分应减少至不再干扰被测组分）干扰组分应减少至不再干扰被测组分 • 的测定；的测定；• （（ 22 ）被测组分在分离过程中的损失要小到）被测组分在分离过程中的损失要小到• 可忽略不计。可忽略不计。• 分离效果的衡量：分离效果的衡量：• （（ 11 ）回收因数（）回收因数（ RRAA ））• 某物质某物质 AA 被分离的量被分离的量 QQAA 与其在试样中总量与其在试样中总量

QQAA00 之比就是回收因数。之比就是回收因数。

§11-1 §11-1 概述概述• 对分离的要求：对分离的要求：• （（ 11 ）干扰组分应减少至不再干扰被测组分）干扰组分应减少至不再干扰被测组分 • 的测定；的测定；• （（ 22 ）被测组分在分离过程中的损失要小到）被测组分在分离过程中的损失要小到• 可忽略不计。可忽略不计。• 分离效果的衡量：分离效果的衡量：• （（ 11 ）回收因数（）回收因数（ RRAA ））• 某物质某物质 AA 被分离的量被分离的量 QQAA 与其在试样中总量与其在试样中总量

QQAA00 之比就是回收因数。之比就是回收因数。

0A

AA Q

QR



对常量组分的分析，要求回收率≥对常量组分的分析，要求回收率≥ 99.9%99.9%

对微量组分的分析，要求回收率≥对微量组分的分析，要求回收率≥ 99%99%

对痕量组分的分析，要求回收率≥对痕量组分的分析，要求回收率≥ 95%95%• （（ 22 ）分离因数（）分离因数（ SSB/AB/A ））• AA 、、 BB 两种物质的回收因数之比，称为两种物质的回收因数之比，称为

分离因数。分离因数。

对常量组分的分析，要求回收率≥对常量组分的分析，要求回收率≥ 99.9%99.9%

对微量组分的分析，要求回收率≥对微量组分的分析，要求回收率≥ 99%99%

对痕量组分的分析，要求回收率≥对痕量组分的分析，要求回收率≥ 95%95%• （（ 22 ）分离因数（）分离因数（ SSB/AB/A ））• AA 、、 BB 两种物质的回收因数之比，称为两种物质的回收因数之比，称为

分离因数。分离因数。0A

0B

AB

A

BB/A /QQ

/QQ

R

RS

100%Q

Q100%R%

0A

AA 回收率

用百分率表示的回收因数就称为回收率。用百分率表示的回收因数就称为回收率。用百分率表示的回收因数就称为回收率。用百分率表示的回收因数就称为回收率。



• §11-2 §11-2 沉淀分离法沉淀分离法• 利用沉淀反应使被测离子与干扰离子分离的方法利用沉淀反应使被测离子与干扰离子分离的方法

就是沉淀分离法。就是沉淀分离法。• 一、常量组分的沉淀分离一、常量组分的沉淀分离• 氢氧化物沉淀分离法、硫化物沉淀分离法。氢氧化物沉淀分离法、硫化物沉淀分离法。• 二、微量组分的共沉淀分离和富集二、微量组分的共沉淀分离和富集• 共沉淀分离法是在试液中加入一种试剂，使其产共沉淀分离法是在试液中加入一种试剂，使其产

生一种共沉淀剂（载体），使被测定的元素因共沉生一种共沉淀剂（载体），使被测定的元素因共沉淀作用而与沉淀剂一同析出，以达到分离与富集的淀作用而与沉淀剂一同析出，以达到分离与富集的目的。目的。

• §11-2 §11-2 沉淀分离法沉淀分离法• 利用沉淀反应使被测离子与干扰离子分离的方法利用沉淀反应使被测离子与干扰离子分离的方法

就是沉淀分离法。就是沉淀分离法。• 一、常量组分的沉淀分离一、常量组分的沉淀分离• 氢氧化物沉淀分离法、硫化物沉淀分离法。氢氧化物沉淀分离法、硫化物沉淀分离法。• 二、微量组分的共沉淀分离和富集二、微量组分的共沉淀分离和富集• 共沉淀分离法是在试液中加入一种试剂，使其产共沉淀分离法是在试液中加入一种试剂，使其产

生一种共沉淀剂（载体），使被测定的元素因共沉生一种共沉淀剂（载体），使被测定的元素因共沉淀作用而与沉淀剂一同析出，以达到分离与富集的淀作用而与沉淀剂一同析出，以达到分离与富集的目的。目的。



例如：自来水中微量例如：自来水中微量 PbPb 的测定，测定前需要预的测定，测定前需要预富集。富集。• 用共沉淀分离并富集的方法则较合适用共沉淀分离并富集的方法则较合适 ::

• 往大量自来水中加入往大量自来水中加入 NaNa22COCO33 ，使水中的，使水中的 CC

aa2+2+ 转化为转化为 CaCOCaCO33 沉淀，水中的痕量沉淀，水中的痕量 PbPb2+2+ 就会被就会被CaCOCaCO33 沉淀载带下来。将所得沉淀用尽量少的沉淀载带下来。将所得沉淀用尽量少的酸溶解，酸溶解， PbPb2+2+ 浓度可大为提高，从而使痕量的浓度可大为提高，从而使痕量的PbPb2+2+ 富集，并与其它元素分离。富集，并与其它元素分离。

例如：自来水中微量例如：自来水中微量 PbPb 的测定，测定前需要预的测定，测定前需要预富集。富集。• 用共沉淀分离并富集的方法则较合适用共沉淀分离并富集的方法则较合适 ::

• 往大量自来水中加入往大量自来水中加入 NaNa22COCO33 ，使水中的，使水中的 CC

aa2+2+ 转化为转化为 CaCOCaCO33 沉淀，水中的痕量沉淀，水中的痕量 PbPb2+2+ 就会被就会被CaCOCaCO33 沉淀载带下来。将所得沉淀用尽量少的沉淀载带下来。将所得沉淀用尽量少的酸溶解，酸溶解， PbPb2+2+ 浓度可大为提高，从而使痕量的浓度可大为提高，从而使痕量的PbPb2+2+ 富集，并与其它元素分离。富集，并与其它元素分离。



•（一）无机共沉淀剂（一）无机共沉淀剂• 无机共沉淀剂的作用主要是对痕量无机共沉淀剂的作用主要是对痕量

元素的表面吸附、吸留或与痕量元素元素的表面吸附、吸留或与痕量元素形成混晶，而把微量组分载带下来。形成混晶，而把微量组分载带下来。

•1.1. 吸附或吸留作用的共沉淀剂吸附或吸留作用的共沉淀剂•例如：欲从金属铜中分离出微量铝。例如：欲从金属铜中分离出微量铝。

•（一）无机共沉淀剂（一）无机共沉淀剂• 无机共沉淀剂的作用主要是对痕量无机共沉淀剂的作用主要是对痕量

元素的表面吸附、吸留或与痕量元素元素的表面吸附、吸留或与痕量元素形成混晶，而把微量组分载带下来。形成混晶，而把微量组分载带下来。

•1.1. 吸附或吸留作用的共沉淀剂吸附或吸留作用的共沉淀剂•例如：欲从金属铜中分离出微量铝。例如：欲从金属铜中分离出微量铝。



过量氨水溶解试样后

3

2

Al

Cu

或沉淀不完全难以形成

留在溶液中

3

2

43

OHAl

NHCu



过量氨水试液 3

3

2

FeAl

Cu

后测定全部共沉淀出来便于以使微量进一步吸附

表面吸附了一层

留在溶液中

Al

Al

OHOHFe

NHCu

3

3

2

43



• 2.2. 混晶作用的共沉淀剂混晶作用的共沉淀剂• 如果两种金属离子生成沉淀时，具有相似的如果两种金属离子生成沉淀时，具有相似的

晶格，就能生成混晶而共同析出。晶格，就能生成混晶而共同析出。• 如：如： BaSOBaSO44 和和 RaSORaSO4 4 PbSOPbSO44 和和 SrSOSrSO44

• 3.3. 形成晶核的共沉淀剂形成晶核的共沉淀剂• 有些痕量元素由于含量实在太少，即使转化有些痕量元素由于含量实在太少，即使转化

成难溶物质，也无法沉淀出来。但可把它作为晶成难溶物质，也无法沉淀出来。但可把它作为晶核，使另一种物质聚集在该晶核上，使晶核长大核，使另一种物质聚集在该晶核上，使晶核长大成沉淀而一起沉淀下来。成沉淀而一起沉淀下来。

• 2.2. 混晶作用的共沉淀剂混晶作用的共沉淀剂• 如果两种金属离子生成沉淀时，具有相似的如果两种金属离子生成沉淀时，具有相似的

晶格，就能生成混晶而共同析出。晶格，就能生成混晶而共同析出。• 如：如： BaSOBaSO44 和和 RaSORaSO4 4 PbSOPbSO44 和和 SrSOSrSO44

• 3.3. 形成晶核的共沉淀剂形成晶核的共沉淀剂• 有些痕量元素由于含量实在太少，即使转化有些痕量元素由于含量实在太少，即使转化

成难溶物质，也无法沉淀出来。但可把它作为晶成难溶物质，也无法沉淀出来。但可把它作为晶核，使另一种物质聚集在该晶核上，使晶核长大核，使另一种物质聚集在该晶核上，使晶核长大成沉淀而一起沉淀下来。成沉淀而一起沉淀下来。



• （二）有机共沉淀剂（二）有机共沉淀剂• 特点：富集效率较高；选择性较好；有机载体特点：富集效率较高；选择性较好；有机载体

容易通过高温灼烧除去，从而获得无载体的被共容易通过高温灼烧除去，从而获得无载体的被共沉淀的元素，这样不致干扰微量元素的测定。沉淀的元素，这样不致干扰微量元素的测定。

• 1.1. 利用胶体的凝聚作用利用胶体的凝聚作用• 利用带不同电荷的胶体的凝聚作用，使被测元利用带不同电荷的胶体的凝聚作用，使被测元

素的化合物胶体与共沉淀剂的胶体带有不同性质素的化合物胶体与共沉淀剂的胶体带有不同性质的电荷，彼此结合而沉淀下来。的电荷，彼此结合而沉淀下来。

• 例如：欲分离富集试液中微量的例如：欲分离富集试液中微量的 HH22WOWO44 。。

• （二）有机共沉淀剂（二）有机共沉淀剂• 特点：富集效率较高；选择性较好；有机载体特点：富集效率较高；选择性较好；有机载体

容易通过高温灼烧除去，从而获得无载体的被共容易通过高温灼烧除去，从而获得无载体的被共沉淀的元素，这样不致干扰微量元素的测定。沉淀的元素，这样不致干扰微量元素的测定。

• 1.1. 利用胶体的凝聚作用利用胶体的凝聚作用• 利用带不同电荷的胶体的凝聚作用，使被测元利用带不同电荷的胶体的凝聚作用，使被测元

素的化合物胶体与共沉淀剂的胶体带有不同性质素的化合物胶体与共沉淀剂的胶体带有不同性质的电荷，彼此结合而沉淀下来。的电荷，彼此结合而沉淀下来。

• 例如：欲分离富集试液中微量的例如：欲分离富集试液中微量的 HH22WOWO44 。。



• 2. 2. 利用形成离子缔合物利用形成离子缔合物• 缔合物：阴离子和阳离子以较强的静缔合物：阴离子和阳离子以较强的静电引力相结合而形成的化合物叫做缔合物。电引力相结合而形成的化合物叫做缔合物。

• 例如：欲分离富集试液中微量的例如：欲分离富集试液中微量的 ZnZn2+2+

• 2. 2. 利用形成离子缔合物利用形成离子缔合物• 缔合物：阴离子和阳离子以较强的静缔合物：阴离子和阳离子以较强的静电引力相结合而形成的化合物叫做缔合物。电引力相结合而形成的化合物叫做缔合物。

• 例如：欲分离富集试液中微量的例如：欲分离富集试液中微量的 ZnZn2+2+



24

2 Zn(SCN)4SCNZn])(MVH[Zn(SCN)Zn(SCN)2MVH 2

24

24

]SCN[MVH])(MVH[Zn(SCN) 224

与

.富集于沉淀之中因而将痕量的,发生共沉淀 2Zn

形成载体 ]SCN[MVHSCNMVH

( )形成缔合物



• 3.3. 利用惰性共沉淀剂利用惰性共沉淀剂• 加入一种有机试剂与被测金属离子生成螯加入一种有机试剂与被测金属离子生成螯

合物或离子缔合物，同时再使溶液中形成一合物或离子缔合物，同时再使溶液中形成一种含有相同有机结构的固体萃取剂，两者结种含有相同有机结构的固体萃取剂，两者结合发生共沉淀作用。合发生共沉淀作用。

• 例如：欲分离富集试液中微量的例如：欲分离富集试液中微量的 NiNi2+2+ 。。

• 3.3. 利用惰性共沉淀剂利用惰性共沉淀剂• 加入一种有机试剂与被测金属离子生成螯加入一种有机试剂与被测金属离子生成螯

合物或离子缔合物，同时再使溶液中形成一合物或离子缔合物，同时再使溶液中形成一种含有相同有机结构的固体萃取剂，两者结种含有相同有机结构的固体萃取剂，两者结合发生共沉淀作用。合发生共沉淀作用。

• 例如：欲分离富集试液中微量的例如：欲分离富集试液中微量的 NiNi2+2+ 。。



•§11-3 §11-3 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法•§11-3 §11-3 溶剂萃取分离法溶剂萃取分离法

液萃取气液萃取固

又称溶剂萃取分离法液萃取液萃取分离法

如果被萃取组分是有色化合物，就可如果被萃取组分是有色化合物，就可以用比色法或分光光度法测定，这种方法以用比色法或分光光度法测定，这种方法称为萃取比色法或萃取光度法。称为萃取比色法或萃取光度法。

如果被萃取组分是有色化合物，就可如果被萃取组分是有色化合物，就可以用比色法或分光光度法测定，这种方法以用比色法或分光光度法测定，这种方法称为萃取比色法或萃取光度法。称为萃取比色法或萃取光度法。



萃取：萃取：在一定的条件下，利用有机溶剂在一定的条件下，利用有机溶剂将无机组分从水溶液中分离出来就叫做萃将无机组分从水溶液中分离出来就叫做萃取。取。

• 一、萃取分离的基本原理一、萃取分离的基本原理• （一）萃取过程的本质（一）萃取过程的本质• 无机盐无机盐如：如： CaClCaCl22 、、 La(NOLa(NO33))3 3 具有亲水具有亲水

性。性。•

萃取：萃取：在一定的条件下，利用有机溶剂在一定的条件下，利用有机溶剂将无机组分从水溶液中分离出来就叫做萃将无机组分从水溶液中分离出来就叫做萃取。取。

• 一、萃取分离的基本原理一、萃取分离的基本原理• （一）萃取过程的本质（一）萃取过程的本质• 无机盐无机盐如：如： CaClCaCl22 、、 La(NOLa(NO33))3 3 具有亲水具有亲水

性。性。•



• 有机化合物有机化合物如：酚酞、如：酚酞、 PANPAN指示指示剂及常用的有机溶剂，剂及常用的有机溶剂，具有疏水性。具有疏水性。

• 萃取分离就是利用物质溶解性质萃取分离就是利用物质溶解性质的上述差异，用与水不相混溶的有机的上述差异，用与水不相混溶的有机溶剂，从水溶液中把无机离子萃取到溶剂，从水溶液中把无机离子萃取到有机相中，以实现分离的目的。有机相中，以实现分离的目的。

• 有机化合物有机化合物如：酚酞、如：酚酞、 PANPAN指示指示剂及常用的有机溶剂，剂及常用的有机溶剂，具有疏水性。具有疏水性。

• 萃取分离就是利用物质溶解性质萃取分离就是利用物质溶解性质的上述差异，用与水不相混溶的有机的上述差异，用与水不相混溶的有机溶剂，从水溶液中把无机离子萃取到溶剂，从水溶液中把无机离子萃取到有机相中，以实现分离的目的。有机相中，以实现分离的目的。



• 例如：镍的萃取例如：镍的萃取• 在氨性溶液（在氨性溶液（ pH≈9pH≈9 ）中，加入丁二酮）中，加入丁二酮肟，使其与肟，使其与 NiNi2+2+ 形成螯合物：形成螯合物：

• 例如：镍的萃取例如：镍的萃取• 在氨性溶液（在氨性溶液（ pH≈9pH≈9 ）中，加入丁二酮）中，加入丁二酮肟，使其与肟，使其与 NiNi2+2+ 形成螯合物：形成螯合物：

鲜红色螯合物鲜红色螯合物鲜红色螯合物鲜红色螯合物

+2OH

NiC N3CH CH3 NC

CH3 NC OH2+

C N3CH

CN3CH

NiCH3

N C

H

H

O

O O

O

+ 2H+

丁二酮肟丁二酮肟丁二酮肟丁二酮肟



• ((二二 ))分配系数分配系数• 当某一溶质当某一溶质 AA同时接触到两种互不混溶同时接触到两种互不混溶

的溶剂时，溶质的溶剂时，溶质 AA就分配在这两种溶剂中：就分配在这两种溶剂中：AA 水水 AA 有有

• ((二二 ))分配系数分配系数• 当某一溶质当某一溶质 AA同时接触到两种互不混溶同时接触到两种互不混溶

的溶剂时，溶质的溶剂时，溶质 AA就分配在这两种溶剂中：就分配在这两种溶剂中：AA 水水 AA 有有

水

有D [A]

[A]K

分配定分配定律律

分配定分配定律律

分配分配系数系数分配分配系数系数

水

有D

水水

有有

A水

A有D r

rK

r[A]

r[A]

a

aP

活度比活度比活度比活度比



• 例：例：含有含有 0.120g0.120g 碘的水溶液碘的水溶液 100mL100mL ，，25℃25℃时用时用 25.0mL25.0mL 四氯化碳与之一起四氯化碳与之一起振摇，假设碘在四氯化碳和在碘化钾振摇，假设碘在四氯化碳和在碘化钾溶液之间的分配达到平衡后，在水中溶液之间的分配达到平衡后，在水中测得有测得有 0.00539g0.00539g 碘，试计算碘的分碘，试计算碘的分配系数。配系数。

• 例：例：含有含有 0.120g0.120g 碘的水溶液碘的水溶液 100mL100mL ，，25℃25℃时用时用 25.0mL25.0mL 四氯化碳与之一起四氯化碳与之一起振摇，假设碘在四氯化碳和在碘化钾振摇，假设碘在四氯化碳和在碘化钾溶液之间的分配达到平衡后，在水中溶液之间的分配达到平衡后，在水中测得有测得有 0.00539g0.00539g 碘，试计算碘的分碘，试计算碘的分配系数。配系数。



• 解：解： 0.00539g0.00539g碘存在水中，则有碘存在水中，则有• 0.120-0.00539=0.115g0.120-0.00539=0.115g碘进入碘进入 CClCCl44 中，中，• ∴ ∴

• 解：解： 0.00539g0.00539g碘存在水中，则有碘存在水中，则有• 0.120-0.00539=0.115g0.120-0.00539=0.115g碘进入碘进入 CClCCl44 中，中，• ∴ ∴

85

1000.00539

25.00.115

][I

][IK

2

2D

水

有

故碘的分配系数为故碘的分配系数为 8585 。。故碘的分配系数为故碘的分配系数为 8585 。。



• （三）分配比（三）分配比• 表示溶质表示溶质 AA在两相中以各种型体存在的在两相中以各种型体存在的

总浓度的比值，就是分配比，用总浓度的比值，就是分配比，用 DD 表示。表示。

• （三）分配比（三）分配比• 表示溶质表示溶质 AA在两相中以各种型体存在的在两相中以各种型体存在的

总浓度的比值，就是分配比，用总浓度的比值，就是分配比，用 DD 表示。表示。

在水相中的总浓度溶质在有机相中的总浓度溶质A

AD

水

有

水总

有总

[A]

[A]

][A

][A



只有在简单体系中，溶质在两相中的只有在简单体系中，溶质在两相中的存在形式相同时，分配比存在形式相同时，分配比 DD才等于分配系才等于分配系数数 KKDD 。。

只有在简单体系中，溶质在两相中的只有在简单体系中，溶质在两相中的存在形式相同时，分配比存在形式相同时，分配比 DD才等于分配系才等于分配系数数 KKDD 。。

DKD 例如：碘在四氯化碳和水中的分配过程，例如：碘在四氯化碳和水中的分配过程，是溶剂萃取最典型的简单示例。如果水溶是溶剂萃取最典型的简单示例。如果水溶液中有液中有 II-- 存在，存在， II22 和和 II-- 形成络离子形成络离子 II33-- ：：

例如：碘在四氯化碳和水中的分配过程，例如：碘在四氯化碳和水中的分配过程，是溶剂萃取最典型的简单示例。如果水溶是溶剂萃取最典型的简单示例。如果水溶液中有液中有 II-- 存在，存在， II22 和和 II-- 形成络离子形成络离子 II33-- ：：

II22 + I + I-- I I33--II22 + I + I-- I I33--

]][I[I

][IK

2

3f

稳定常数



• II22 分配在两种溶剂中：分配在两种溶剂中：• II22 水水 II22 有有

• II22 分配在两种溶剂中：分配在两种溶剂中：• II22 水水 II22 有有

水2

有2D ][I

][IK

][IK1

K

][I][I

][I

][I

][I

][I

][I][I

][ID

f

D

水2

3

水2

水2

水2

有2

3水2

有2



• 当当 [I[I--]=0]=0 时，时， D=KD=KDD ；；• 当当 [I[I--]]渐渐增加，渐渐增加， DD 值渐渐下降；值渐渐下降；• 当当 KKff×[I×[I--]]＞＞＞＞ 11 时，上式可以简写为：时，上式可以简写为：

• 当当 [I[I--]=0]=0 时，时， D=KD=KDD ；；• 当当 [I[I--]]渐渐增加，渐渐增加， DD 值渐渐下降；值渐渐下降；• 当当 KKff×[I×[I--]]＞＞＞＞ 11 时，上式可以简写为：时，上式可以简写为：

][I

1K

][IK

KD

f

D

随着随着 [I[I--]] 增加，增加，DD 值按比例下值按比例下降。降。

随着随着 [I[I--]] 增加，增加，DD 值按比例下值按比例下降。降。



• 又如：醋酸在苯和水中的分配过程：又如：醋酸在苯和水中的分配过程：• CHCH33COOHCOOH 水水 CHCH33COOHCOOH 有有

• 又如：醋酸在苯和水中的分配过程：又如：醋酸在苯和水中的分配过程：• CHCH33COOHCOOH 水水 CHCH33COOHCOOH 有有

水3

有3D COOH][CH

COOH][CHK

醋酸在水溶液中存在着电离过程：醋酸在水溶液中存在着电离过程：醋酸在水溶液中存在着电离过程：醋酸在水溶液中存在着电离过程：CHCH33COOHCOOH 水水 CHCH33COOCOO-- + H + H++CHCH33COOHCOOH 水水 CHCH33COOCOO-- + H + H++

水3

3a COOH][CH

]COO][CH[HK

(1)(1)(1)(1)

(2)(2)(2)(2)



醋酸在苯中部分地聚合成二聚体：醋酸在苯中部分地聚合成二聚体：

2CH2CH33COOHCOOH 有有 (CH(CH33COOH)COOH)22 有有

醋酸在苯中部分地聚合成二聚体：醋酸在苯中部分地聚合成二聚体：

2CH2CH33COOHCOOH 有有 (CH(CH33COOH)COOH)22 有有

23

23p COOH][CH

]COOH)[(CHK

有

有 (3)(3)



• 醋酸在两相间的分配比醋酸在两相间的分配比 DD 为：为：• 醋酸在两相间的分配比醋酸在两相间的分配比 DD 为：为：

水3水3

有23有3

]COO[CHCOOH][CH

]COOH)2[(CHCOOH][CHD

（（ 44

））（（ 44））

将（将（ 11 ）、（）、（ 22 ）、（）、（ 33 ）式代入（）式代入（ 44 ））式：式：将（将（ 11 ）、（）、（ 22 ）、（）、（ 33 ）式代入（）式代入（ 44 ））式：式：

]/[HK1

)COOH][CH2K(1KD

a

有3PD

从上式可看出，在即发生电离、聚合从上式可看出，在即发生电离、聚合的情况下，分配比随着溶液中溶质的浓度的情况下，分配比随着溶液中溶质的浓度和酸度而改变。和酸度而改变。

从上式可看出，在即发生电离、聚合从上式可看出，在即发生电离、聚合的情况下，分配比随着溶液中溶质的浓度的情况下，分配比随着溶液中溶质的浓度和酸度而改变。和酸度而改变。



• （四）萃取率（四）萃取率• 萃取率表示物质萃取到有机相中的程度。萃取率表示物质萃取到有机相中的程度。• （四）萃取率（四）萃取率• 萃取率表示物质萃取到有机相中的程度。萃取率表示物质萃取到有机相中的程度。

100%E% 被萃取物质的总量

的总量被萃取物质在有机相中

100%A

AE%

在两相中的总量在有机相中的总量

100%VV

V

水水有有

有有

cc

c



• 分子分母同除以分子分母同除以 cc 水水 VV 有有，则得：，则得：• 分子分母同除以分子分母同除以 cc 水水 VV 有有，则得：，则得：

100%/VV/

/E%

有水水有

水有

cc

cc

100%/VVD

D

有水



当当 VV 有有 =V=V 水水时时，， 100%1D

DE%

当当 D=1000D=1000 时，时， E=99.9%E=99.9% ，可认为一次，可认为一次萃取即可完全；萃取即可完全；当当 D=100D=100 时，时， E=99.5%E=99.5% ，一次萃取不，一次萃取不能定量完全，一般要求连续萃取能定量完全，一般要求连续萃取 22次；次；当当 D=10D=10 时，时， E=90%E=90% ，需要连续萃取，需要连续萃取数次才能完全；数次才能完全；当当 D=1D=1 时，时， E=50%E=50% ，萃取完全比较困，萃取完全比较困难。难。

当当 D=1000D=1000 时，时， E=99.9%E=99.9% ，可认为一次，可认为一次萃取即可完全；萃取即可完全；当当 D=100D=100 时，时， E=99.5%E=99.5% ，一次萃取不，一次萃取不能定量完全，一般要求连续萃取能定量完全，一般要求连续萃取 22次；次；当当 D=10D=10 时，时， E=90%E=90% ，需要连续萃取，需要连续萃取数次才能完全；数次才能完全；当当 D=1D=1 时，时， E=50%E=50% ，萃取完全比较困，萃取完全比较困难。难。



• 若连续萃取，萃取百分率可推导如下：若连续萃取，萃取百分率可推导如下：• 假设用假设用 VV 有有（（ mLmL ）溶剂萃取，）溶剂萃取， VV 水水（（ mm

LL ）试液中含有溶质）试液中含有溶质 AA 为为 mm00 （（ gg ），一次萃），一次萃取后水相中剩余溶质取后水相中剩余溶质 AA 为为 mm11 （（ gg ），则进入），则进入有机相的量为（有机相的量为（ mm00-m-m11 ）） gg ，这时分配比，这时分配比 DD 为：为：

• 若连续萃取，萃取百分率可推导如下：若连续萃取，萃取百分率可推导如下：• 假设用假设用 VV 有有（（ mLmL ）溶剂萃取，）溶剂萃取， VV 水水（（ mm

LL ）试液中含有溶质）试液中含有溶质 AA 为为 mm00 （（ gg ），一次萃），一次萃取后水相中剩余溶质取后水相中剩余溶质 AA 为为 mm11 （（ gg ），则进入），则进入有机相的量为（有机相的量为（ mm00-m-m11 ）） gg ，这时分配比，这时分配比 DD 为：为：

水A

有ADc

c

水1

有10

A水1

A有10

/Vm

/Vmm

MV/m

MV/mm



11

0 mV

mVDm

水

有

水有

水01 VVD

Vmm

水

水有1

水

有1 V

VVDm1

V

VDm



若再用若再用 VV 有有 mLmL新鲜有机溶剂萃取一次，新鲜有机溶剂萃取一次，并用并用 WW22 表示第表示第 22次萃取后剩留在水相中被次萃取后剩留在水相中被萃取物质的克数，则可推得：萃取物质的克数，则可推得：

若再用若再用 VV 有有 mLmL新鲜有机溶剂萃取一次，新鲜有机溶剂萃取一次，并用并用 WW22 表示第表示第 22次萃取后剩留在水相中被次萃取后剩留在水相中被萃取物质的克数，则可推得：萃取物质的克数，则可推得：

100%m

mm%E

0

101

100%VVD

V1

水有

水



2

水有

水0

水有

水12 VVD

Vm

VVD

Vmm

100%)VVD

V(1%E 2

水有

水2



当用当用 VV 有有 mLmL 有机溶剂萃取有机溶剂萃取 nn次时，水相剩余溶次时，水相剩余溶质质 AA 为为 mmnn克，则克，则当用当用 VV 有有 mLmL 有机溶剂萃取有机溶剂萃取 nn次时，水相剩余溶次时，水相剩余溶

质质 AA 为为 mmnn克，则克，则

n

水有

水0n VVD

Vmm

100%)VVD

V(1%E n

n

水有

水(2(2))(2(2))



• 如果用连续萃取数次的办法，只需用较少如果用连续萃取数次的办法，只需用较少量的有机溶剂就可达到同样的萃取百分率。量的有机溶剂就可达到同样的萃取百分率。

• 如：已知如：已知 D=10D=10 ，在原来水溶液中溶质，在原来水溶液中溶质 AA 的的总浓度为总浓度为 cc00 ，溶液的体积为，溶液的体积为 VV 水。用水。用 VV 有有 mLmL

有机溶剂萃取之，达到平衡后，水溶液中及溶有机溶剂萃取之，达到平衡后，水溶液中及溶剂层中剂层中 AA 的总浓度分别等于的总浓度分别等于 cc11 及及 cc11′′ 。当。当 VV 水水 ==

VV 有有时，在萃取时，在萃取 11 次后水溶液中次后水溶液中 AA 的总浓度的总浓度 cc11

可以计算如下：可以计算如下：

• 如果用连续萃取数次的办法，只需用较少如果用连续萃取数次的办法，只需用较少量的有机溶剂就可达到同样的萃取百分率。量的有机溶剂就可达到同样的萃取百分率。

• 如：已知如：已知 D=10D=10 ，在原来水溶液中溶质，在原来水溶液中溶质 AA 的的总浓度为总浓度为 cc00 ，溶液的体积为，溶液的体积为 VV 水。用水。用 VV 有有 mLmL

有机溶剂萃取之，达到平衡后，水溶液中及溶有机溶剂萃取之，达到平衡后，水溶液中及溶剂层中剂层中 AA 的总浓度分别等于的总浓度分别等于 cc11 及及 cc11′′ 。当。当 VV 水水 ==

VV 有有时，在萃取时，在萃取 11 次后水溶液中次后水溶液中 AA 的总浓度的总浓度 cc11

可以计算如下：可以计算如下：



有1水1有1水1水0 DVVVVV ccccc

11

1

D1D/VV

/VV

DVV

V0

0

有水

有水0

有水

水01 c

cccc

萃取两次后，水相中萃取两次后，水相中 AA 的总浓度的总浓度 cc22 可按可按同样方法计算：同样方法计算：萃取两次后，水相中萃取两次后，水相中 AA 的总浓度的总浓度 cc22 可按可按同样方法计算：同样方法计算：

121

1

D1

1

D1

10

2

012 cccc

第第 33次萃取后，水相中次萃取后，水相中 AA 的总浓度的总浓度 cc33 为：为：第第 33次萃取后，水相中次萃取后，水相中 AA 的总浓度的总浓度 cc33 为：为：



• 连续萃取连续萃取 33 次，用有机溶剂的体积为次，用有机溶剂的体积为 3V3V 水水时，时，萃取已定量完全。萃取已定量完全。

• 对于分配比较小的物质，为了萃取完全，对于分配比较小的物质，为了萃取完全，应采用连续萃取数次的办法。应采用连续萃取数次的办法。

• 连续萃取连续萃取 33 次，用有机溶剂的体积为次，用有机溶剂的体积为 3V3V 水水时，时，萃取已定量完全。萃取已定量完全。

• 对于分配比较小的物质，为了萃取完全，对于分配比较小的物质，为了萃取完全，应采用连续萃取数次的办法。应采用连续萃取数次的办法。

1331

1

D1

1

D1

10

3

023 cccc



100%1D

DE%

• 例：在盐酸介质中，用乙醚萃取镓时，分例：在盐酸介质中，用乙醚萃取镓时，分配比等于配比等于 1818 ，若萃取时乙醚的体积与试液，若萃取时乙醚的体积与试液相等，求镓的萃取百分率。相等，求镓的萃取百分率。

• 解：已知解：已知 D=18D=18 ，， VV 水水 =V=V 有有

• 例：在盐酸介质中，用乙醚萃取镓时，分例：在盐酸介质中，用乙醚萃取镓时，分配比等于配比等于 1818 ，若萃取时乙醚的体积与试液，若萃取时乙醚的体积与试液相等，求镓的萃取百分率。相等，求镓的萃取百分率。

• 解：已知解：已知 D=18D=18 ，， VV 水水 =V=V 有有

94.7%100%118

18



例：例：用用 8-8- 羟基喹啉氯仿溶液于羟基喹啉氯仿溶液于 pH=7.0pH=7.0 时，从水时，从水溶液中萃取溶液中萃取 LaLa3+3+ 。已知它在两相中的分配比。已知它在两相中的分配比 D=4D=4

33 ，今取含，今取含 LaLa3+3+ 的水溶液的水溶液 (1.0mg/mL) 20.0mL(1.0mg/mL) 20.0mL ，，计算用萃取液计算用萃取液 10.0mL 10.0mL 一次萃取和用同量萃取液一次萃取和用同量萃取液分两次萃取的萃取率。分两次萃取的萃取率。

例：例：用用 8-8- 羟基喹啉氯仿溶液于羟基喹啉氯仿溶液于 pH=7.0pH=7.0 时，从水时，从水溶液中萃取溶液中萃取 LaLa3+3+ 。已知它在两相中的分配比。已知它在两相中的分配比 D=4D=4

33 ，今取含，今取含 LaLa3+3+ 的水溶液的水溶液 (1.0mg/mL) 20.0mL(1.0mg/mL) 20.0mL ，，计算用萃取液计算用萃取液 10.0mL 10.0mL 一次萃取和用同量萃取液一次萃取和用同量萃取液分两次萃取的萃取率。分两次萃取的萃取率。解：已知解：已知 mm00=20.0mg, V=20.0mg, V 水水 =20.0mL , =20.0mL ,

VV 有有 =10.0mL, D=43 =10.0mL, D=43

解：已知解：已知 mm00=20.0mg, V=20.0mg, V 水水 =20.0mL , =20.0mL ,

VV 有有 =10.0mL, D=43 =10.0mL, D=43 用用 10.0mL10.0mL 萃取液一次萃取时：萃取液一次萃取时：用用 10.0mL10.0mL 萃取液一次萃取时：萃取液一次萃取时：

0.89(mg)20.010.043

20.020.0

VVD

Vmm

水有

水01



95.6%100%20.0

0.8920.0100%

m

mmE%

0

10

100%)VVD

V(1E% n

水有

水

或或或或

100%)20.010.043

20.0(1

95.6%



每次用每次用 5.0mL5.0mL 萃取液连续萃取两次时：萃取液连续萃取两次时：每次用每次用 5.0mL5.0mL 萃取液连续萃取两次时：萃取液连续萃取两次时：2

水有

水02 VVD

Vmm

100%m

mmE%

0

20

0.145(mg)20.05.043

20.020.0

2

99.3%100%20.0

0.14520.0



或或或或 100%)VVD

V(1E% n

水有

水

100%)20.05.043

20.0(1 2

99.3%



例：例： P.310P.310 ，例，例 11-1 11-1 题略题略解：（解：（ 11 ）已知）已知 VV 水水 =100mL =100mL ，， VV 有有 =90mL =90mL ，，

D=85 D=85 ，， mm00=10mg=10mg

全量一次萃取时：全量一次萃取时：

例：例： P.310P.310 ，例，例 11-1 11-1 题略题略解：（解：（ 11 ）已知）已知 VV 水水 =100mL =100mL ，， VV 有有 =90mL =90mL ，，

D=85 D=85 ，， mm00=10mg=10mg

全量一次萃取时：全量一次萃取时：

100%/VVD

DE%

有水

98.7%100%100/9085

85



•（（ 22 ）每次用）每次用 30mL30mL 分分 33次萃取时：次萃取时：•（（ 22 ）每次用）每次用 30mL30mL 分分 33次萃取时：次萃取时：

100%)VVD

V(1E% n

水有

水

100%)1003085

100(1 3

99.99%



• 例：例： P.310, P.310, 例例 11-2 11-2 略略• 例：某溶液含例：某溶液含 FeFe3+3+10mg10mg ，将它萃取于某有机溶，将它萃取于某有机溶

剂中，分配比剂中，分配比 D=99D=99 ，问用等体积溶剂萃取，问用等体积溶剂萃取 11 次、次、22 次各剩余次各剩余 FeFe3+3+多少？萃取百分率各为多少？多少？萃取百分率各为多少？

• 解：已知解：已知 mm00=10mg =10mg ，， D=99 D=99 ，， VV 有有 =V=V 水水，则，则

• 例：例： P.310, P.310, 例例 11-2 11-2 略略• 例：某溶液含例：某溶液含 FeFe3+3+10mg10mg ，将它萃取于某有机溶，将它萃取于某有机溶

剂中，分配比剂中，分配比 D=99D=99 ，问用等体积溶剂萃取，问用等体积溶剂萃取 11 次、次、22 次各剩余次各剩余 FeFe3+3+多少？萃取百分率各为多少？多少？萃取百分率各为多少？

• 解：已知解：已知 mm00=10mg =10mg ，， D=99 D=99 ，， VV 有有 =V=V 水水，则，则n

0

n

0n 1D

1m

VVD

Vmm

水有

水



（（ 11 ）萃取）萃取 11次，次， n=1n=1 ，剩余，剩余 FeFe3+3+ 的量等于：的量等于：（（ 11 ）萃取）萃取 11次，次， n=1n=1 ，剩余，剩余 FeFe3+3+ 的量等于：的量等于：

100%)VVD

V(1E% n

水有

水

0.1(mg)199

110

1D

1mm 01

100%)1D

1(1 n



0.001(mg)199

110

1D

1mm

22

02

（（ 22 ）萃取）萃取 22次，次， n=2n=2 ，剩余，剩余 FeFe3+3+ 的量等于：的量等于：（（ 22 ）萃取）萃取 22次，次， n=2n=2 ，剩余，剩余 FeFe3+3+ 的量等于：的量等于：

萃取百分率为：萃取百分率为：萃取百分率为：萃取百分率为：

100%)1D

1(1%E1

99%100%199

11



萃取百分率为：萃取百分率为：萃取百分率为：萃取百分率为：

100%)1D

1(1%E 2

2

99.99%

100%)199

1(1 2



• 例：将一种螯合剂例：将一种螯合剂 HLHL 溶解在有机溶剂中，按下溶解在有机溶剂中，按下面反应从水溶液中萃取金属离子面反应从水溶液中萃取金属离子 MM2+2+ 。。

• 反应平衡常数反应平衡常数 K=0.010K=0.010 。设取。设取 10.0mL10.0mL 水溶液，水溶液，加加 10.0mL10.0mL 含含 HL0.010mol/L HL0.010mol/L 的有机溶剂萃取的有机溶剂萃取 MM2+2+(( 水相中的水相中的 HLHL 和有机相中的和有机相中的 MM2+2+ 可以忽略不可以忽略不计计 )) 。计算（。计算（ 11 ）当水溶液的）当水溶液的 pH=3pH=3 时的萃取百时的萃取百分率等于多少？（分率等于多少？（ 22 ）如果要求）如果要求 MM2+2+ 的萃取百分的萃取百分率为率为 99.9%99.9% 时，水溶液的时，水溶液的 pHpH 应调至多大？应调至多大？

• 例：将一种螯合剂例：将一种螯合剂 HLHL 溶解在有机溶剂中，按下溶解在有机溶剂中，按下面反应从水溶液中萃取金属离子面反应从水溶液中萃取金属离子 MM2+2+ 。。

• 反应平衡常数反应平衡常数 K=0.010K=0.010 。设取。设取 10.0mL10.0mL 水溶液，水溶液，加加 10.0mL10.0mL 含含 HL0.010mol/L HL0.010mol/L 的有机溶剂萃取的有机溶剂萃取 MM2+2+(( 水相中的水相中的 HLHL 和有机相中的和有机相中的 MM2+2+ 可以忽略不可以忽略不计计 )) 。计算（。计算（ 11 ）当水溶液的）当水溶液的 pH=3pH=3 时的萃取百时的萃取百分率等于多少？（分率等于多少？（ 22 ）如果要求）如果要求 MM2+2+ 的萃取百分的萃取百分率为率为 99.9%99.9% 时，水溶液的时，水溶液的 pHpH 应调至多大？应调至多大？

( )有( )水 2HLM2 水)有(2 2HMR



• 解：解：（（ 11 ）计算）计算 pH=3.00pH=3.00 时分配比时分配比 DD 。。• 由反应式得：由反应式得：

• 解：解：（（ 11 ）计算）计算 pH=3.00pH=3.00 时分配比时分配比 DD 。。• 由反应式得：由反应式得：

2有水

2

2水有2

[HL]][M

][H][MLK

2水

2有

水2

有2

][H

[HL]K

][M

][MLD

萃取百分率为：萃取百分率为：萃取百分率为：萃取百分率为：100%

/VVD

DE%

有水

1.0)10(1.0

(0.010)0.010

23

2

50%100%10/101.0

1.0



100%10/10D

D99.9%

:得][H

[HL]KD由

2水

2有

D

K[HL]

D

[HL]K][H 有

2有

（（ 22 ）当）当 E=99.9%E=99.9% 时，计算分配比时，计算分配比 DD ：：（（ 22 ）当）当 E=99.9%E=99.9% 时，计算分配比时，计算分配比 DD ：：D=999D=999

(mol/L)103.2999

0.0100.010 5

pH=4.5pH=4.5pH=4.5pH=4.5



（五）分离系数（五）分离系数分离系数是用来表示分离系数是用来表示 AA 、、 BB 两组分在萃取两组分在萃取

中分离效果的好坏。中分离效果的好坏。分离系数又称分离因数，它是两种不同组分离系数又称分离因数，它是两种不同组

分分配比的比值。分分配比的比值。

（五）分离系数（五）分离系数分离系数是用来表示分离系数是用来表示 AA 、、 BB 两组分在萃取两组分在萃取

中分离效果的好坏。中分离效果的好坏。分离系数又称分离因数，它是两种不同组分离系数又称分离因数，它是两种不同组

分分配比的比值。分分配比的比值。

水水

有有

水有

水有

B

AA/B /[B][A]

/[B][A]

/[B][B]

/[A][A]

D

Dβ



• 分离系数分离系数 ββ 表明了两种溶质在有机表明了两种溶质在有机相中的平衡浓度之比与在水相中平衡浓相中的平衡浓度之比与在水相中平衡浓度之比相差的倍数。它表征两种溶质的度之比相差的倍数。它表征两种溶质的分离效率。分离效率。

• 分离系数分离系数 ββ 表明了两种溶质在有机表明了两种溶质在有机相中的平衡浓度之比与在水相中平衡浓相中的平衡浓度之比与在水相中平衡浓度之比相差的倍数。它表征两种溶质的度之比相差的倍数。它表征两种溶质的分离效率。分离效率。



• 若若 AA 物质的萃取百分率物质的萃取百分率 E%>99E%>99 ，而，而BB 物质的物质的 E%<1E%<1 ，则，则

• 若若 AA 物质的萃取百分率物质的萃取百分率 E%>99E%>99 ，而，而BB 物质的物质的 E%<1E%<1 ，则，则

42

2

B

A 1010

10

D

D A/Bβ



• 二、重要萃取体系二、重要萃取体系• （一）金属螯合物萃取体系（一）金属螯合物萃取体系• 1. 1. 常用的螯合剂常用的螯合剂• （（ 11 ）） 8-8-羟基喹啉羟基喹啉• （（ 22 ）双硫腙）双硫腙• （（ 33 ）铜铁试剂（又称铜铁灵））铜铁试剂（又称铜铁灵）• （（ 44 ）乙酰基丙酮）乙酰基丙酮• （（ 55 ）二乙基胺二硫代甲酸钠（又称铜试剂））二乙基胺二硫代甲酸钠（又称铜试剂）• 2. 2. 金属螯合物的萃取平衡金属螯合物的萃取平衡

• 二、重要萃取体系二、重要萃取体系• （一）金属螯合物萃取体系（一）金属螯合物萃取体系• 1. 1. 常用的螯合剂常用的螯合剂• （（ 11 ）） 8-8-羟基喹啉羟基喹啉• （（ 22 ）双硫腙）双硫腙• （（ 33 ）铜铁试剂（又称铜铁灵））铜铁试剂（又称铜铁灵）• （（ 44 ）乙酰基丙酮）乙酰基丙酮• （（ 55 ）二乙基胺二硫代甲酸钠（又称铜试剂））二乙基胺二硫代甲酸钠（又称铜试剂）• 2. 2. 金属螯合物的萃取平衡金属螯合物的萃取平衡



•包括四个平衡过程：包括四个平衡过程：• 萃取剂在水相和有机相中的分配平衡；萃取剂在水相和有机相中的分配平衡；

萃取剂在水相中的电离平衡；被萃取离子萃取剂在水相中的电离平衡；被萃取离子和萃取剂的络合平衡；生成的内络盐在水和萃取剂的络合平衡；生成的内络盐在水相和有机相中的分配平衡。相和有机相中的分配平衡。

•包括四个平衡过程：包括四个平衡过程：• 萃取剂在水相和有机相中的分配平衡；萃取剂在水相和有机相中的分配平衡；

萃取剂在水相中的电离平衡；被萃取离子萃取剂在水相中的电离平衡；被萃取离子和萃取剂的络合平衡；生成的内络盐在水和萃取剂的络合平衡；生成的内络盐在水相和有机相中的分配平衡。相和有机相中的分配平衡。

有n水 nHRM 水n有 nHMR



HR RH（（ 22））

水相水相 HR MHR Mn+n+ + nR + nR- - MRMRnn

（ 3）

有机相有机相 HR MRHR MRnn

（ 1）

（（ 44））



水

有DR [HR]

[HR]K （（ 11 ））（（ 11 ））

水a [HR]

]][R[HK

（（ 22 ））（（ 22 ））

nn水n

f ]][R[M

][MRK （（ 33

））（（ 33））

水n

有nDX ][MR

][MRK （（ 44 ））（（ 44 ））



水nn

有nn

n

][MR][M

][MR

M

MD

的总浓度水溶液中总浓度有机溶剂中

（（ 55））（（ 55））

分子分母同乘以分子分母同乘以 [R[R--]]nn ，同时除以，同时除以[MR[MRnn]] 水水，并把（，并把（ 33 ）、（）、（ 44 ）两式代入，）两式代入，则得：则得：

分子分母同乘以分子分母同乘以 [R[R--]]nn ，同时除以，同时除以[MR[MRnn]] 水水，并把（，并把（ 33 ）、（）、（ 44 ）两式代入，）两式代入，则得：则得：

fn

nfDX

K][R1

][RKKD

（（ 66 ））（（ 66 ））



由（由（ 22 ）式得：）式得：由（由（ 22 ）式得：）式得：][H

[HR]K][R 水

a

代入（代入（ 66）式则得：）式则得：代入（代入（ 66）式则得：）式则得：

fnan

水

n

nafDX

fn

n水n

a

n

n水n

afDX

KK[HR]

][H

KKK

K][H

[HR]K1

][H

[HR]KKK

D

（（ 77））（（ 77））

由（由（ 11 ）式得：）式得：由（由（ 11 ）式得：）式得：DRK

[HR][HR] 有

水



fnan

nDR

n

nafDX

KK[HR]

K][H

KKKD

有

（（ 88））（（ 88））

•代入（代入（ 77）式得：）式得：•代入（代入（ 77）式得：）式得：

由于所形成的内络盐在水中的溶解度很小，由于所形成的内络盐在水中的溶解度很小，在（在（ 55 ）式的分母中）式的分母中 [M[Mn+n+]]＞＞＞＞ [MR[MRnn]] 水水，，相应地在（相应地在（ 88 ）式中：）式中：

由于所形成的内络盐在水中的溶解度很小，由于所形成的内络盐在水中的溶解度很小，在（在（ 55 ）式的分母中）式的分母中 [M[Mn+n+]]＞＞＞＞ [MR[MRnn]] 水水，，相应地在（相应地在（ 88 ）式中：）式中：

1

nDR

naf

n有

n

nDR

nafDX

K

KK

[HR]

[H]

K

KKK



n

有nDR

nafDX

][H

[HR]

K

KKKD

（（ 99））（（ 99））

n

*

][H

[HR]KD

有（ 10 ）

n* ][HKD （ 11 ）

nDR

naf

n有

n

K

KK

[HR]

][H



• 3. 3. 萃取条件的选择萃取条件的选择• （（ 11 ）螯合剂的选择）螯合剂的选择• 选择的螯合剂应与被萃取金属离子形成稳定的选择的螯合剂应与被萃取金属离子形成稳定的螯合物。螯合物。

• （（ 22 ）酸度的控制）酸度的控制• （（ 33 ）萃取溶剂的选择）萃取溶剂的选择• 根据螯合物的组成和结构，按照“相似相溶”根据螯合物的组成和结构，按照“相似相溶”规则选择合适的有机溶剂。规则选择合适的有机溶剂。

• （（ 44 ）干扰离子的消除）干扰离子的消除•

• 3. 3. 萃取条件的选择萃取条件的选择• （（ 11 ）螯合剂的选择）螯合剂的选择• 选择的螯合剂应与被萃取金属离子形成稳定的选择的螯合剂应与被萃取金属离子形成稳定的螯合物。螯合物。

• （（ 22 ）酸度的控制）酸度的控制• （（ 33 ）萃取溶剂的选择）萃取溶剂的选择• 根据螯合物的组成和结构，按照“相似相溶”根据螯合物的组成和结构，按照“相似相溶”规则选择合适的有机溶剂。规则选择合适的有机溶剂。

• （（ 44 ）干扰离子的消除）干扰离子的消除•



• （二）离子缔合物萃取体系（二）离子缔合物萃取体系• 1. 1. 缔合物的分类缔合物的分类• （（ 11 ）金属阳离子的离子缔合物）金属阳离子的离子缔合物• 金属阳离子与大体积的络合剂作用，金属阳离子与大体积的络合剂作用，

形成没有或很少配位水分子的络阳离子，形成没有或很少配位水分子的络阳离子，然后与适当的阴离子缔合，形成疏水性的然后与适当的阴离子缔合，形成疏水性的离子缔合物。离子缔合物。

• （（ 22 ）金属络阴离子的离子缔合物）金属络阴离子的离子缔合物

• （二）离子缔合物萃取体系（二）离子缔合物萃取体系• 1. 1. 缔合物的分类缔合物的分类• （（ 11 ）金属阳离子的离子缔合物）金属阳离子的离子缔合物• 金属阳离子与大体积的络合剂作用，金属阳离子与大体积的络合剂作用，

形成没有或很少配位水分子的络阳离子，形成没有或很少配位水分子的络阳离子，然后与适当的阴离子缔合，形成疏水性的然后与适当的阴离子缔合，形成疏水性的离子缔合物。离子缔合物。

• （（ 22 ）金属络阴离子的离子缔合物）金属络阴离子的离子缔合物



• 金属离子与溶液中简单配位阴离子形成络阴金属离子与溶液中简单配位阴离子形成络阴离子，然后与大体积的有机阳离子形成疏水性离子，然后与大体积的有机阳离子形成疏水性的离子缔合物。的离子缔合物。

• （（ 33 ）形成）形成 YangYang 盐的缔合物盐的缔合物• 含氧的有机溶剂中的氧原子提供孤对电子，含氧的有机溶剂中的氧原子提供孤对电子，

与与 HH++ 或其它阳离子形成络离子，称为或其它阳离子形成络离子，称为 YangYang 离离子。子。 YangYang 离子是一类大阳离子，带正电荷，离子是一类大阳离子，带正电荷，故易于同带负电荷的金属络离子结合形成电中故易于同带负电荷的金属络离子结合形成电中性的性的 YangYang 盐。盐。 YangYang 盐不带电荷，又含疏水盐不带电荷，又含疏水基，故易溶于有机溶剂。基，故易溶于有机溶剂。

• 金属离子与溶液中简单配位阴离子形成络阴金属离子与溶液中简单配位阴离子形成络阴离子，然后与大体积的有机阳离子形成疏水性离子，然后与大体积的有机阳离子形成疏水性的离子缔合物。的离子缔合物。

• （（ 33 ）形成）形成 YangYang 盐的缔合物盐的缔合物• 含氧的有机溶剂中的氧原子提供孤对电子，含氧的有机溶剂中的氧原子提供孤对电子，

与与 HH++ 或其它阳离子形成络离子，称为或其它阳离子形成络离子，称为 YangYang 离离子。子。 YangYang 离子是一类大阳离子，带正电荷，离子是一类大阳离子，带正电荷，故易于同带负电荷的金属络离子结合形成电中故易于同带负电荷的金属络离子结合形成电中性的性的 YangYang 盐。盐。 YangYang 盐不带电荷，又含疏水盐不带电荷，又含疏水基，故易溶于有机溶剂。基，故易溶于有机溶剂。



• 例如：例如：在在 HClHCl 溶液中，用乙醚萃取溶液中，用乙醚萃取 FeFe3+3+ 。溶剂。溶剂乙醚与乙醚与 HH++键合生成键合生成 YangYang 离子离子 (CH(CH33CHCH22))22OHOH++,,

该该 YangYang 离子与铁的络阴离子离子与铁的络阴离子 FeClFeCl44--缔合成为缔合成为

YangYang 盐的中性分子，可被有机溶剂萃取。盐的中性分子，可被有机溶剂萃取。

• 例如：例如：在在 HClHCl 溶液中，用乙醚萃取溶液中，用乙醚萃取 FeFe3+3+ 。溶剂。溶剂乙醚与乙醚与 HH++键合生成键合生成 YangYang 离子离子 (CH(CH33CHCH22))22OHOH++,,

该该 YangYang 离子与铁的络阴离子离子与铁的络阴离子 FeClFeCl44--缔合成为缔合成为

YangYang 盐的中性分子，可被有机溶剂萃取。盐的中性分子，可被有机溶剂萃取。

C H O H2 5+

52C H

+

H

52C H52C H O+

FeFe3+3+ + 4Cl + 4Cl-- = FeCl = FeCl44--FeFe3+3+ + 4Cl + 4Cl-- = FeCl = FeCl44--



含氧有机溶剂形成含氧有机溶剂形成 YangYang 离子的能力按下列次序增离子的能力按下列次序增强：强：

• RR22OO＜＜ ROHROH＜＜ RCOOHRCOOH＜＜ RCOORRCOOR＜＜ RCORRCOR

含氧有机溶剂形成含氧有机溶剂形成 YangYang 离子的能力按下列次序增离子的能力按下列次序增强：强：

• RR22OO＜＜ ROHROH＜＜ RCOOHRCOOH＜＜ RCOORRCOOR＜＜ RCORRCOR

++

52C H

C H CH

OH FeCl [FeCl ]3 2

4 4-+

23C H CH

23C H CH

23C H CHOH

YangYang 离子离子 YangYang 离子离子离子缔合物离子缔合物离子缔合物离子缔合物



• （（ 44 ）形成铵盐的缔合物）形成铵盐的缔合物• 含氮有机物中的含氮有机物中的 NN原子可提供孤对电原子可提供孤对电

子与子与 HH++结合形成带正电荷的铵离子型结合形成带正电荷的铵离子型的大阳离子，进而与带负电荷的络离子的大阳离子，进而与带负电荷的络离子形成电中性的铵盐型缔合物。这类大分形成电中性的铵盐型缔合物。这类大分子缔合物难溶于水，易溶于有机溶剂。子缔合物难溶于水，易溶于有机溶剂。

• （（ 55）形成其它离子缔合物）形成其它离子缔合物

• （（ 44 ）形成铵盐的缔合物）形成铵盐的缔合物• 含氮有机物中的含氮有机物中的 NN原子可提供孤对电原子可提供孤对电

子与子与 HH++结合形成带正电荷的铵离子型结合形成带正电荷的铵离子型的大阳离子，进而与带负电荷的络离子的大阳离子，进而与带负电荷的络离子形成电中性的铵盐型缔合物。这类大分形成电中性的铵盐型缔合物。这类大分子缔合物难溶于水，易溶于有机溶剂。子缔合物难溶于水，易溶于有机溶剂。

• （（ 55）形成其它离子缔合物）形成其它离子缔合物



• 2. 2. 离子缔合物萃取条件的选择离子缔合物萃取条件的选择• （（ 11 ）萃取剂和有机溶剂的选择）萃取剂和有机溶剂的选择• （（ 22 ）酸度）酸度• （（ 33 ）加入盐析剂）加入盐析剂• 加入某些与被萃取化合物具有相同加入某些与被萃取化合物具有相同

的阴离子盐类，有助于提高萃取效率，的阴离子盐类，有助于提高萃取效率，这种作用称为这种作用称为盐析作用盐析作用。。

• 2. 2. 离子缔合物萃取条件的选择离子缔合物萃取条件的选择• （（ 11 ）萃取剂和有机溶剂的选择）萃取剂和有机溶剂的选择• （（ 22 ）酸度）酸度• （（ 33 ）加入盐析剂）加入盐析剂• 加入某些与被萃取化合物具有相同加入某些与被萃取化合物具有相同

的阴离子盐类，有助于提高萃取效率，的阴离子盐类，有助于提高萃取效率，这种作用称为这种作用称为盐析作用盐析作用。。



• 例如：例如：用甲基异丁酮萃取硝酸铀酰晶用甲基异丁酮萃取硝酸铀酰晶体（体（ UOUO22(NO(NO33))22 ）时，如果在溶液中）时，如果在溶液中加入硝酸盐，如加入硝酸盐，如 Mg(NOMg(NO33))2 2 ,, 则分配比则分配比就能始终保持相当大的数值，最后使就能始终保持相当大的数值，最后使萃取分离达到完全。这就是盐析作用，萃取分离达到完全。这就是盐析作用，加入的硝酸盐为加入的硝酸盐为盐析剂盐析剂。。

• 例如：例如：用甲基异丁酮萃取硝酸铀酰晶用甲基异丁酮萃取硝酸铀酰晶体（体（ UOUO22(NO(NO33))22 ）时，如果在溶液中）时，如果在溶液中加入硝酸盐，如加入硝酸盐，如 Mg(NOMg(NO33))2 2 ,, 则分配比则分配比就能始终保持相当大的数值，最后使就能始终保持相当大的数值，最后使萃取分离达到完全。这就是盐析作用，萃取分离达到完全。这就是盐析作用，加入的硝酸盐为加入的硝酸盐为盐析剂盐析剂。。



•作为盐析剂，必须满足以下几个条件：作为盐析剂，必须满足以下几个条件：• ① ①盐析剂要易溶于水，而不溶于有盐析剂要易溶于水，而不溶于有

机溶剂；机溶剂；• ② ②盐析剂与被萃取物及共存的其它盐析剂与被萃取物及共存的其它盐类应不发生化学反应；盐类应不发生化学反应；

• ③ ③加入的盐析剂要对以后的分析没加入的盐析剂要对以后的分析没有妨碍。有妨碍。

•作为盐析剂，必须满足以下几个条件：作为盐析剂，必须满足以下几个条件：• ① ①盐析剂要易溶于水，而不溶于有盐析剂要易溶于水，而不溶于有

机溶剂；机溶剂；• ② ②盐析剂与被萃取物及共存的其它盐析剂与被萃取物及共存的其它盐类应不发生化学反应；盐类应不发生化学反应；

• ③ ③加入的盐析剂要对以后的分析没加入的盐析剂要对以后的分析没有妨碍。有妨碍。



• （（ 44 ）加入适当的配位剂）加入适当的配位剂• 使金属离子先形成亲水性小的络阴离子，使金属离子先形成亲水性小的络阴离子，然后才能与羊离子或铵离子形成离子缔合物。然后才能与羊离子或铵离子形成离子缔合物。

• （三）无机共价化合物萃取体系（三）无机共价化合物萃取体系• 某些稳定的无机共价化合物，在水中以分某些稳定的无机共价化合物，在水中以分

子形式存在，不带电荷，没有极性或极性很小。子形式存在，不带电荷，没有极性或极性很小。由于它们在水中的溶解度较小，而易溶于某些由于它们在水中的溶解度较小，而易溶于某些有机溶剂中，可以利用有机溶剂中，可以利用 CClCCl44 、、 CHClCHCl33 或苯等进或苯等进行萃取。行萃取。

• （（ 44 ）加入适当的配位剂）加入适当的配位剂• 使金属离子先形成亲水性小的络阴离子，使金属离子先形成亲水性小的络阴离子，然后才能与羊离子或铵离子形成离子缔合物。然后才能与羊离子或铵离子形成离子缔合物。

• （三）无机共价化合物萃取体系（三）无机共价化合物萃取体系• 某些稳定的无机共价化合物，在水中以分某些稳定的无机共价化合物，在水中以分

子形式存在，不带电荷，没有极性或极性很小。子形式存在，不带电荷，没有极性或极性很小。由于它们在水中的溶解度较小，而易溶于某些由于它们在水中的溶解度较小，而易溶于某些有机溶剂中，可以利用有机溶剂中，可以利用 CClCCl44 、、 CHClCHCl33 或苯等进或苯等进行萃取。行萃取。



• 三、萃取操作方法三、萃取操作方法• 常用的萃取操作有三种：间歇萃取法、连常用的萃取操作有三种：间歇萃取法、连续萃取法和逆流萃取法。续萃取法和逆流萃取法。

• 分配比分配比 DD 足够大时，可采用间歇萃取法。足够大时，可采用间歇萃取法。• 分配比较小的体系，应采用连续萃取法。分配比较小的体系，应采用连续萃取法。• 四、溶剂萃取在分析化学中的应用四、溶剂萃取在分析化学中的应用• （（ 11 ）萃取分离）萃取分离• （（ 22 ）萃取富集）萃取富集• （（ 33 ）萃取比色）萃取比色

• 三、萃取操作方法三、萃取操作方法• 常用的萃取操作有三种：间歇萃取法、连常用的萃取操作有三种：间歇萃取法、连续萃取法和逆流萃取法。续萃取法和逆流萃取法。

• 分配比分配比 DD 足够大时，可采用间歇萃取法。足够大时，可采用间歇萃取法。• 分配比较小的体系，应采用连续萃取法。分配比较小的体系，应采用连续萃取法。• 四、溶剂萃取在分析化学中的应用四、溶剂萃取在分析化学中的应用• （（ 11 ）萃取分离）萃取分离• （（ 22 ）萃取富集）萃取富集• （（ 33 ）萃取比色）萃取比色



• §11-4 §11-4 离子交换分离法离子交换分离法• 利用离子交换剂与溶液中的离子发利用离子交换剂与溶液中的离子发

生交换作用，而使离子分离的方法，称生交换作用，而使离子分离的方法，称为离子交换分离法。为离子交换分离法。

• 1919世纪泡沸石软水剂世纪泡沸石软水剂• CaCa2+2+ + Na + Na22Z 2NaZ 2Na++ + CaZ + CaZ

• §11-4 §11-4 离子交换分离法离子交换分离法• 利用离子交换剂与溶液中的离子发利用离子交换剂与溶液中的离子发

生交换作用，而使离子分离的方法，称生交换作用，而使离子分离的方法，称为离子交换分离法。为离子交换分离法。

• 1919世纪泡沸石软水剂世纪泡沸石软水剂• CaCa2+2+ + Na + Na22Z 2NaZ 2Na++ + CaZ + CaZ

交换交换交换交换

再生或洗脱再生或洗脱再生或洗脱再生或洗脱

测定尿中氨含量测定尿中氨含量测定尿中氨含量测定尿中氨含量

2020 世纪人工合成有机离子交换树脂（称世纪人工合成有机离子交换树脂（称离子交换树脂）离子交换树脂）2020 世纪人工合成有机离子交换树脂（称世纪人工合成有机离子交换树脂（称离子交换树脂）离子交换树脂）



一、离子交换树脂的结构和性质一、离子交换树脂的结构和性质

（一）结构（一）结构

离子交换树脂是具有网状结构的复杂的离子交换树脂是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分一般十分稳定，对于酸、碱、某些有机溶一般十分稳定，对于酸、碱、某些有机溶剂和一般的弱氧化剂都不起作用，对热也剂和一般的弱氧化剂都不起作用，对热也比较稳定。比较稳定。

一、离子交换树脂的结构和性质一、离子交换树脂的结构和性质

（一）结构（一）结构

离子交换树脂是具有网状结构的复杂的离子交换树脂是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分一般十分稳定，对于酸、碱、某些有机溶一般十分稳定，对于酸、碱、某些有机溶剂和一般的弱氧化剂都不起作用，对热也剂和一般的弱氧化剂都不起作用，对热也比较稳定。比较稳定。



• 1. 1. 阳离子交换树脂阳离子交换树脂• 能交换阳离子的树脂，称为阳能交换阳离子的树脂，称为阳

离子交换树脂。离子交换树脂。• 磺酸型离子交换树脂是一种阳磺酸型离子交换树脂是一种阳

离子交换树脂，其中离子交换树脂，其中不能交换的离不能交换的离子称为固定离子子称为固定离子，，可交换的离子称可交换的离子称为平衡离子为平衡离子。。

• 1. 1. 阳离子交换树脂阳离子交换树脂• 能交换阳离子的树脂，称为阳能交换阳离子的树脂，称为阳

离子交换树脂。离子交换树脂。• 磺酸型离子交换树脂是一种阳磺酸型离子交换树脂是一种阳

离子交换树脂，其中离子交换树脂，其中不能交换的离不能交换的离子称为固定离子子称为固定离子，，可交换的离子称可交换的离子称为平衡离子为平衡离子。。



• 能交换阳离子的活泼基团：能交换阳离子的活泼基团：• — —SOSO33H —CHH —CH22SOSO33H —POH —PO33HH2 2

• ——COOHCOOH —OH—OH

• 能交换阳离子的活泼基团：能交换阳离子的活泼基团：• — —SOSO33H —CHH —CH22SOSO33H —POH —PO33HH2 2

• ——COOHCOOH —OH—OH

——SOSO33H —COOH —N(CHH —COOH —N(CH33))33——SOSO33H —COOH —N(CHH —COOH —N(CH33))33

强酸性强酸性中等酸性中等酸性中等酸性中等酸性

RSO H

ROH

CH SO HR P OHOHO

R COOHROH

3

3

23SO H

R

弱酸性弱酸性弱酸性弱酸性



• （（ 11 ）强酸性阳离子交换树脂）强酸性阳离子交换树脂

酚醛型阳离子交换树脂

树脂聚苯乙烯型阳离子交换

（（ 22 ）弱酸性阳离子交换树脂）弱酸性阳离子交换树脂2.2. 阴离子交换树脂阴离子交换树脂能交换阴离子的树脂称为阴离子交换树能交换阴离子的树脂称为阴离子交换树脂。含有一个可以交换的阴离子和一个不脂。含有一个可以交换的阴离子和一个不能交换的阳离子。能交换的阳离子。

（（ 22 ）弱酸性阳离子交换树脂）弱酸性阳离子交换树脂2.2. 阴离子交换树脂阴离子交换树脂能交换阴离子的树脂称为阴离子交换树能交换阴离子的树脂称为阴离子交换树脂。含有一个可以交换的阴离子和一个不脂。含有一个可以交换的阴离子和一个不能交换的阳离子。能交换的阳离子。



• （（ 11 ）强碱性阴离子交换树脂）强碱性阴离子交换树脂• 具有强碱性的活泼基团季胺基—具有强碱性的活泼基团季胺基— N(CHN(CH33))3 3 。。• （（ 22 ）弱碱性阴离子交换树脂）弱碱性阴离子交换树脂• 具有伯胺基具有伯胺基 R—NHR—NH22 、仲胺基、仲胺基 R—NH(CR—NH(C

HH33)) 及叔胺基及叔胺基 R—N(CHR—N(CH33))22 的树脂为弱碱性的树脂为弱碱性阴离子交换树脂。阴离子交换树脂。

• （（ 11 ）强碱性阴离子交换树脂）强碱性阴离子交换树脂• 具有强碱性的活泼基团季胺基—具有强碱性的活泼基团季胺基— N(CHN(CH33))3 3 。。• （（ 22 ）弱碱性阴离子交换树脂）弱碱性阴离子交换树脂• 具有伯胺基具有伯胺基 R—NHR—NH22 、仲胺基、仲胺基 R—NH(CR—NH(C

HH33)) 及叔胺基及叔胺基 R—N(CHR—N(CH33))22 的树脂为弱碱性的树脂为弱碱性阴离子交换树脂。阴离子交换树脂。



• 3.3. 特殊的离子交换树脂特殊的离子交换树脂• （（ 11 ）具有高选择性的离子交换树脂）具有高选择性的离子交换树脂• （（ 22 ）螯合树脂）螯合树脂• （（ 33 ）电子交换树脂）电子交换树脂• 能使离子发生氧化还原反应的离子交能使离子发生氧化还原反应的离子交

换树脂称为电子交换树脂（称为氧化还换树脂称为电子交换树脂（称为氧化还原树脂更为合适）。原树脂更为合适）。

• 3.3. 特殊的离子交换树脂特殊的离子交换树脂• （（ 11 ）具有高选择性的离子交换树脂）具有高选择性的离子交换树脂• （（ 22 ）螯合树脂）螯合树脂• （（ 33 ）电子交换树脂）电子交换树脂• 能使离子发生氧化还原反应的离子交能使离子发生氧化还原反应的离子交

换树脂称为电子交换树脂（称为氧化还换树脂称为电子交换树脂（称为氧化还原树脂更为合适）。原树脂更为合适）。



• （二）性质（二）性质• 1.1. 交联度交联度• 在合成离子交换树脂的过程中，将链状聚合物分在合成离子交换树脂的过程中，将链状聚合物分

子相互连接而形成网状结构的过程称为交联。子相互连接而形成网状结构的过程称为交联。树脂树脂中交联剂所占的质量百分数称为树脂的交联度中交联剂所占的质量百分数称为树脂的交联度：：

• （二）性质（二）性质• 1.1. 交联度交联度• 在合成离子交换树脂的过程中，将链状聚合物分在合成离子交换树脂的过程中，将链状聚合物分

子相互连接而形成网状结构的过程称为交联。子相互连接而形成网状结构的过程称为交联。树脂树脂中交联剂所占的质量百分数称为树脂的交联度中交联剂所占的质量百分数称为树脂的交联度：：

100%干树脂总质量交联剂质量

交联度

例如：用例如：用 9090 份苯乙烯和份苯乙烯和 1010 份二乙烯苯合份二乙烯苯合成制得的树脂。成制得的树脂。交联度为交联度为 10%10%



交联度交联度大大小小磺化反应磺化反应困难困难容易容易

离子交换反应速度离子交换反应速度慢慢快快大离子及水化半径大的大离子及水化半径大的

离子进入树脂离子进入树脂难难易易

离子交换的选择性离子交换的选择性好好差差溶胀程度溶胀程度小小大大

交联度大小对离子交换树脂性能的影响交联度大小对离子交换树脂性能的影响交联度大小对离子交换树脂性能的影响交联度大小对离子交换树脂性能的影响



• 2.2. 交换容量交换容量• 交换容量通常以每克干树脂或每毫升溶交换容量通常以每克干树脂或每毫升溶胀后的树脂能交换的相当于一价离子的物胀后的树脂能交换的相当于一价离子的物质的量来表示。质的量来表示。是表征树脂交换能力大小是表征树脂交换能力大小的特征参数。的特征参数。

• 2.2. 交换容量交换容量• 交换容量通常以每克干树脂或每毫升溶交换容量通常以每克干树脂或每毫升溶胀后的树脂能交换的相当于一价离子的物胀后的树脂能交换的相当于一价离子的物质的量来表示。质的量来表示。是表征树脂交换能力大小是表征树脂交换能力大小的特征参数。的特征参数。

NaHRSO3HNaRSO3

交换过程交换过程

洗脱或再生过程洗脱或再生过程

(g)

(mmol)

干树脂质量被交换离子的物质的量

交换容量



.也称有效交换容量,量

称为工作交换容,实际测得的交换容量

,在一定的操作条件下:工作交换容量.不随实验条件变化,特征常数

它是树脂的,量发生交换称为全交换容

部树脂所含可交换离子全:全交换容量

交换容量



• 例：例：称取称取 0.5000g0.5000g 氢型阳离子交换树脂，氢型阳离子交换树脂，装入交换柱中，用装入交换柱中，用 NaClNaCl 溶液冲洗，至溶液冲洗，至流出液使甲基橙呈橙色为止。收集全部流出液使甲基橙呈橙色为止。收集全部洗出液，用甲基橙作指示剂，以洗出液，用甲基橙作指示剂，以 0.1000 0.1000

mol/L NaOHmol/L NaOH标准溶液滴定，用去标准溶液滴定，用去 24.5124.51

mLmL ，计算树脂的交换容量。，计算树脂的交换容量。

• 例：例：称取称取 0.5000g0.5000g 氢型阳离子交换树脂，氢型阳离子交换树脂，装入交换柱中，用装入交换柱中，用 NaClNaCl 溶液冲洗，至溶液冲洗，至流出液使甲基橙呈橙色为止。收集全部流出液使甲基橙呈橙色为止。收集全部洗出液，用甲基橙作指示剂，以洗出液，用甲基橙作指示剂，以 0.1000 0.1000

mol/L NaOHmol/L NaOH标准溶液滴定，用去标准溶液滴定，用去 24.5124.51

mLmL ，计算树脂的交换容量。，计算树脂的交换容量。



• 解：用去解：用去 NaOHNaOH 溶液的物质的量等于被溶液的物质的量等于被交换到树脂上交换到树脂上 NaNa++ 的物质的量，也等于的物质的量，也等于树脂上被交换下来的树脂上被交换下来的 HH++ 的物质的量。的物质的量。

• 解：用去解：用去 NaOHNaOH 溶液的物质的量等于被溶液的物质的量等于被交换到树脂上交换到树脂上 NaNa++ 的物质的量，也等于的物质的量，也等于树脂上被交换下来的树脂上被交换下来的 HH++ 的物质的量。的物质的量。

干树脂重

交换容量G

VNaOHNaOH c

/g)4.902(mmol0.5000

24.510.1000



• 测定阳离子交换容量：测定阳离子交换容量：• 称取干燥的氢式阳离子树脂约称取干燥的氢式阳离子树脂约 1.0g1.0g

（称准至（称准至 mgmg 附近）放入附近）放入 250mL250mL 干燥的锥干燥的锥形瓶中。于锥形瓶中准确放入形瓶中。于锥形瓶中准确放入 100.0mL 0.1100.0mL 0.1000mol/L NaOH000mol/L NaOH标准溶液，其中含标准溶液，其中含 5% Na5% NaClCl ，密闭，静置过夜，取出清液，密闭，静置过夜，取出清液 25.00mL25.00mL ，，用用 0.1000 mol/L HCl0.1000 mol/L HCl标准溶液滴定到酚酞标准溶液滴定到酚酞变色。阳离子交换容量根据下式计算：变色。阳离子交换容量根据下式计算：

• 测定阳离子交换容量：测定阳离子交换容量：• 称取干燥的氢式阳离子树脂约称取干燥的氢式阳离子树脂约 1.0g1.0g

（称准至（称准至 mgmg 附近）放入附近）放入 250mL250mL 干燥的锥干燥的锥形瓶中。于锥形瓶中准确放入形瓶中。于锥形瓶中准确放入 100.0mL 0.1100.0mL 0.1000mol/L NaOH000mol/L NaOH标准溶液，其中含标准溶液，其中含 5% Na5% NaClCl ，密闭，静置过夜，取出清液，密闭，静置过夜，取出清液 25.00mL25.00mL ，，用用 0.1000 mol/L HCl0.1000 mol/L HCl标准溶液滴定到酚酞标准溶液滴定到酚酞变色。阳离子交换容量根据下式计算：变色。阳离子交换容量根据下式计算：

(mmol/g)G

V4V HClHClNaOHNaOH cc 交换容量



?该树脂交换容量是多少,溶液用去,色溶液滴定至溶液呈橙红

用,入甲基橙数滴加,液.放置过夜移取上层清

,密闭,溶液加入,中树脂放入干燥的锥形瓶

干燥羟式阴离子交换称取:例

48.00mL

NaOH

LNaOH0.1010mol/

50.00mL

200.00mLLHCl0.1242mol/

1.000g



G

V4V NaOHNaOHHClHCl cc 交换容量:解

1.000

48.000.101040.1242200.00

g)5.45(mmol/



• 二、离子交换亲和力二、离子交换亲和力• 二、离子交换亲和力二、离子交换亲和力 BRA ARB

:达到平衡时

][B][A

][A][BK

r

rB/A

交换交换平衡平衡常数常数

离子在离离子在离子交换树子交换树脂上的交脂上的交换能力，换能力，称为离子称为离子交换树脂交换树脂对离子的对离子的亲和力。亲和力。当当 KKB/AB/A ＞＞ 11 时，树脂对时，树脂对 BB++ 的亲和力大于的亲和力大于 AA ；；

当当 KKB/AB/A ＜＜ 11 时，树脂对时，树脂对 BB++ 的亲和力小于的亲和力小于 A.A.

当当 KKB/AB/A ＞＞ 11 时，树脂对时，树脂对 BB++ 的亲和力大于的亲和力大于 AA ；；

当当 KKB/AB/A ＜＜ 11 时，树脂对时，树脂对 BB++ 的亲和力小于的亲和力小于 A.A.



Br D][B

][B

Ar D][A

][A

A

BB/A D

DK

∵∵

∴



• 例：例：称取称取 1.0g1.0g 氢型阳离子交换树脂，加入氢型阳离子交换树脂，加入 100mL 0.100mL 0.

010 mol/L010 mol/L 的的 HNOHNO33 溶液（其中含有溶液（其中含有 1.0×101.0×10-4 -4 mol/Lmol/L

的的 AgNOAgNO33 ）中，使交换达到平衡。计算银的分配）中，使交换达到平衡。计算银的分配系数和银被交换到树脂上的百分率各为多少？已知系数和银被交换到树脂上的百分率各为多少？已知KKAg/HAg/H=6.7=6.7 ；树脂的交换容量为；树脂的交换容量为 5.0mmol/g5.0mmol/g 。。

• 解：解：

• 例：例：称取称取 1.0g1.0g 氢型阳离子交换树脂，加入氢型阳离子交换树脂，加入 100mL 0.100mL 0.

010 mol/L010 mol/L 的的 HNOHNO33 溶液（其中含有溶液（其中含有 1.0×101.0×10-4 -4 mol/Lmol/L

的的 AgNOAgNO33 ）中，使交换达到平衡。计算银的分配）中，使交换达到平衡。计算银的分配系数和银被交换到树脂上的百分率各为多少？已知系数和银被交换到树脂上的百分率各为多少？已知KKAg/HAg/H=6.7=6.7 ；树脂的交换容量为；树脂的交换容量为 5.0mmol/g5.0mmol/g 。。

• 解：解： AgRH HRAg

r

rAg/H ]][H[Ag

][H][AgK



][H

][HK

][Ag

][AgD r

Ag/Hr

Ag

AgAg++ 的分配系数为：的分配系数为：AgAg++ 的分配系数为：的分配系数为：

• 已知已知 KKAg/HAg/H=6.7=6.7 ，达平衡时：，达平衡时：• 已知已知 KKAg/HAg/H=6.7=6.7 ，达平衡时：，达平衡时：



1.0

100101.01.05.0][H

4

r

4101.00.010][H

][H

][HK

][Ag

][AgD r

Ag/Hr

Ag

mL0.010mmol/mol/L0.01 0

g)4.99(mmol/

3103.340.010

4.996.7



∴∴ 33.41001

1.0103.34

Ag

Ag 3

溶液中的树脂中的

银被交换的百分率为：银被交换的百分率为：银被交换的百分率为：银被交换的百分率为：

97.1%100%133.4

33.4Ag%

例：例： P.318 P.318 例例 11-3 11-3 略略例：例： P.318 P.318 例例 11-3 11-3 略略



• 离子交换树脂对不同离子亲和力的大离子交换树脂对不同离子亲和力的大小与离子所带电荷及它的水化半径有关。小与离子所带电荷及它的水化半径有关。一般为：一般为：

• 不同价态的离子，电荷越高，亲和力不同价态的离子，电荷越高，亲和力越大；相同价态的离子，水化半径越小越大；相同价态的离子，水化半径越小（对阳离子而言，原子序数越大），树（对阳离子而言，原子序数越大），树脂对它们的亲和力就越大。脂对它们的亲和力就越大。

• 离子交换树脂对不同离子亲和力的大离子交换树脂对不同离子亲和力的大小与离子所带电荷及它的水化半径有关。小与离子所带电荷及它的水化半径有关。一般为：一般为：

• 不同价态的离子，电荷越高，亲和力不同价态的离子，电荷越高，亲和力越大；相同价态的离子，水化半径越小越大；相同价态的离子，水化半径越小（对阳离子而言，原子序数越大），树（对阳离子而言，原子序数越大），树脂对它们的亲和力就越大。脂对它们的亲和力就越大。



• 三、离子交换色谱法三、离子交换色谱法• 因离子交换分离法类似于色谱分离过程，因离子交换分离法类似于色谱分离过程，故又称为离子交换色谱法。故又称为离子交换色谱法。

• 以强酸性阳离子交换树脂分离以强酸性阳离子交换树脂分离 KK++ 和和 NaNa++

为例。（为例。（ P.320,P.320, 图图 11-311-3 ））• 交换反应：交换反应： RHRH+ + + K+ K+ + RK RK++ + H + H++

• RHRH++ + Na + Na++ RNa RNa++ + H + H++

• 三、离子交换色谱法三、离子交换色谱法• 因离子交换分离法类似于色谱分离过程，因离子交换分离法类似于色谱分离过程，故又称为离子交换色谱法。故又称为离子交换色谱法。

• 以强酸性阳离子交换树脂分离以强酸性阳离子交换树脂分离 KK++ 和和 NaNa++

为例。（为例。（ P.320,P.320, 图图 11-311-3 ））• 交换反应：交换反应： RHRH+ + + K+ K+ + RK RK++ + H + H++

• RHRH++ + Na + Na++ RNa RNa++ + H + H++

洗脱反应：洗脱反应： RNaRNa+ + +H+H+ + RH RH+ + + Na+ Na++

• RKRK++ + H + H++ RH RH++ + K + K++ 洗脱反应：洗脱反应： RNaRNa+ + +H+H+ + RH RH+ + + Na+ Na++

• RKRK++ + H + H++ RH RH++ + K + K++



• 四、离子交换分离法的操作四、离子交换分离法的操作• （一）树脂的选择和处理（一）树脂的选择和处理• 1. 1. 选择选择• 例如：例如： CaCa2+2+ 、、 MgMg2+2+ 的测定，的测定， POPO44

3-3- 有干扰。有干扰。• 通过通过 Cl-Cl-型强碱性阴离子交换树脂，型强碱性阴离子交换树脂，

交换除去交换除去 POPO443-3-

，，则则 CaCa2+2+ 、、 MgMg2+2+ 就能顺利就能顺利地测定。地测定。

• 四、离子交换分离法的操作四、离子交换分离法的操作• （一）树脂的选择和处理（一）树脂的选择和处理• 1. 1. 选择选择• 例如：例如： CaCa2+2+ 、、 MgMg2+2+ 的测定，的测定， POPO44

3-3- 有干扰。有干扰。• 通过通过 Cl-Cl-型强碱性阴离子交换树脂，型强碱性阴离子交换树脂，

交换除去交换除去 POPO443-3-

，，则则 CaCa2+2+ 、、 MgMg2+2+ 就能顺利就能顺利地测定。地测定。



用途用途筛孔筛孔制备分离制备分离 1010～～ 100100目目

分析中离子交换分离分析中离子交换分离 8080～～ 100100目目分析中离子交换分离分析中离子交换分离 100100～～ 120120目目

离子交换层析法分离常量元素离子交换层析法分离常量元素 100100～～ 200200目目

离子交换层析法分离微量元素离子交换层析法分离微量元素 200200～～ 400400目目

交换树脂粒度选择表交换树脂粒度选择表交换树脂粒度选择表交换树脂粒度选择表



分析用阳离子交换树脂交联度一般为：分析用阳离子交换树脂交联度一般为： 8%8% ；；阴离子交换树脂一般用阴离子交换树脂一般用 4%4% 左右。左右。• 2.2. 处理处理• 处理过程包括：研磨、过筛和浸泡、净化等。处理过程包括：研磨、过筛和浸泡、净化等。• （二）装柱（二）装柱• 装柱前树脂需经净化处理和浸泡溶胀。否则装柱前树脂需经净化处理和浸泡溶胀。否则

干燥的树脂将在交换柱中吸收水分而溶胀，使干燥的树脂将在交换柱中吸收水分而溶胀，使交换柱堵塞。交换柱堵塞。

分析用阳离子交换树脂交联度一般为：分析用阳离子交换树脂交联度一般为： 8%8% ；；阴离子交换树脂一般用阴离子交换树脂一般用 4%4% 左右。左右。• 2.2. 处理处理• 处理过程包括：研磨、过筛和浸泡、净化等。处理过程包括：研磨、过筛和浸泡、净化等。• （二）装柱（二）装柱• 装柱前树脂需经净化处理和浸泡溶胀。否则装柱前树脂需经净化处理和浸泡溶胀。否则

干燥的树脂将在交换柱中吸收水分而溶胀，使干燥的树脂将在交换柱中吸收水分而溶胀，使交换柱堵塞。交换柱堵塞。



• （三）交换（三）交换• 1. 1. 柱上操作柱上操作• 以以 CaCa2+2+ 在在 HH++--型强酸性阳离子交换树型强酸性阳离子交换树

脂上的交换反应为例：脂上的交换反应为例：• 2R—SO2R—SO33HH++ + Ca + Ca2+2+ 　　　　　　　　

• 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (RSO(RSO33))22CaCa2+ 2+ ++ 2H2H++

• （三）交换（三）交换• 1. 1. 柱上操作柱上操作• 以以 CaCa2+2+ 在在 HH++--型强酸性阳离子交换树型强酸性阳离子交换树

脂上的交换反应为例：脂上的交换反应为例：• 2R—SO2R—SO33HH++ + Ca + Ca2+2+ 　　　　　　　　

• 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (RSO(RSO33))22CaCa2+ 2+ ++ 2H2H++交换过程交换过程

洗脱或再生过程洗脱或再生过程



•2. 2. 交换过程及交换条件的选择交换过程及交换条件的选择•2. 2. 交换过程及交换条件的选择交换过程及交换条件的选择+ + + + + + + + + + + + + + + + o + + o + o o + o + o o + o + o o o o + o + o o o o o o o o o o o o o o o o o o

+ + + + + + + + + + + + + + + + o + + o + o o + o + o o + o + o o o o + o + o o o o o o o o o o o o o o o o o o

交换过程交换过程交换过程交换过程洗脱过程洗脱过程洗脱过程洗脱过程

在流出液中开始出现在流出液中开始出现未被交换的阳离子未被交换的阳离子

（或阴离子）的这一（或阴离子）的这一点，称为“始漏点”点，称为“始漏点”或“流穿点”。或“流穿点”。到达到达始漏点为止，交换柱始漏点为止，交换柱的交换容量称为“始的交换容量称为“始漏量”或“工作交换漏量”或“工作交换容量”。容量”。柱中树脂的柱中树脂的全部交换容量称为全部交换容量称为“总交换容量”或“总交换容量”或“全交换容量”。“全交换容量”。



•影响始漏量的各种因素：影响始漏量的各种因素：• （（ 11 ）离子的种类）离子的种类• （（ 22 ）树脂颗粒的大小）树脂颗粒的大小• （（ 33 ）溶液的流速）溶液的流速• （（ 44 ）温度）温度• （（ 55）交换柱的形状）交换柱的形状• （（ 66）溶液的酸度）溶液的酸度

•影响始漏量的各种因素：影响始漏量的各种因素：• （（ 11 ）离子的种类）离子的种类• （（ 22 ）树脂颗粒的大小）树脂颗粒的大小• （（ 33 ）溶液的流速）溶液的流速• （（ 44 ）温度）温度• （（ 55）交换柱的形状）交换柱的形状• （（ 66）溶液的酸度）溶液的酸度



• （（四）洗脱及条件的选择四）洗脱及条件的选择•洗脱过程是交换过程的逆过程。洗脱过程是交换过程的逆过程。•洗脱情况与许多因素有关：洗脱情况与许多因素有关：• （（ 11 ）树脂颗粒的大小）树脂颗粒的大小• （（ 22 ）洗脱剂的浓度）洗脱剂的浓度• （（ 33 ）流速）流速

• （（四）洗脱及条件的选择四）洗脱及条件的选择•洗脱过程是交换过程的逆过程。洗脱过程是交换过程的逆过程。•洗脱情况与许多因素有关：洗脱情况与许多因素有关：• （（ 11 ）树脂颗粒的大小）树脂颗粒的大小• （（ 22 ）洗脱剂的浓度）洗脱剂的浓度• （（ 33 ）流速）流速



• 五、离子交换分离法的应用五、离子交换分离法的应用• （一）纯水的制备（一）纯水的制备• 自来水中常含有一些无机离子，在生产和自来水中常含有一些无机离子，在生产和科研中普遍采用离子交换分离法进行纯化，这科研中普遍采用离子交换分离法进行纯化，这样制得的纯水又叫做去离子水。纯度可以符合样制得的纯水又叫做去离子水。纯度可以符合一般分析工作的要求。一般分析工作的要求。

• 交换除去各种阳离子：交换除去各种阳离子：• MM++ + R—SO + R—SO33H R—SOH R—SO33M + HM + H++

• 五、离子交换分离法的应用五、离子交换分离法的应用• （一）纯水的制备（一）纯水的制备• 自来水中常含有一些无机离子，在生产和自来水中常含有一些无机离子，在生产和科研中普遍采用离子交换分离法进行纯化，这科研中普遍采用离子交换分离法进行纯化，这样制得的纯水又叫做去离子水。纯度可以符合样制得的纯水又叫做去离子水。纯度可以符合一般分析工作的要求。一般分析工作的要求。

• 交换除去各种阳离子：交换除去各种阳离子：• MM++ + R—SO + R—SO33H R—SOH R—SO33M + HM + H++



•如水中的如水中的 CaClCaCl22 ：：•如水中的如水中的 CaClCaCl22 ：：

交换除去阴离子：交换除去阴离子：交换除去阴离子：交换除去阴离子：HH++ + X + X- - + R—N(CH+ R—N(CH33))33OHOH--

R—N(CHR—N(CH33))33XX- - + H + H22OO

HH++ + X + X- - + R—N(CH+ R—N(CH33))33OHOH--

R—N(CHR—N(CH33))33XX- - + H + H22OO

ClCl-- + R—N(CH + R—N(CH33))33OH OH

R—N(CHR—N(CH33))33Cl + OHCl + OH--

ClCl-- + R—N(CH + R—N(CH33))33OH OH

R—N(CHR—N(CH33))33Cl + OHCl + OH--

CaCa2+2+ + 2R—SO + 2R—SO33H H

(R—SO(R—SO33))22Ca + 2HCa + 2H++

HH++ + OH + OH-- H H22OOHH++ + OH + OH-- H H22OO



• (( 二二 )) 干扰离子的分离干扰离子的分离• 1. 1. 阴阳离子的分离阴阳离子的分离• 例如：用重量法以例如：用重量法以 BaSOBaSO44 沉淀形式准确测定沉淀形式准确测定 SOSO

442-2- 时，时， FeFe3+3+ 、、 CaCa2+2+等阳离子存在时常常发生共沉淀等阳离子存在时常常发生共沉淀现象而产生误差。现象而产生误差。

• 为此，为此，在在 BaSOBaSO44 沉淀前先把试液中的阳离子交沉淀前先把试液中的阳离子交换除去，然后以换除去，然后以 BaClBaCl22 溶液为沉淀剂，用重量法测溶液为沉淀剂，用重量法测定流出液中的定流出液中的 SOSO44

2-2- 。。• 为了分离除去干扰的阳离子，也可使被测定的为了分离除去干扰的阳离子，也可使被测定的阳离子络合成络阴离子，而后通过阴离子交换树脂阳离子络合成络阴离子，而后通过阴离子交换树脂以分离除去。以分离除去。

• (( 二二 )) 干扰离子的分离干扰离子的分离• 1. 1. 阴阳离子的分离阴阳离子的分离• 例如：用重量法以例如：用重量法以 BaSOBaSO44 沉淀形式准确测定沉淀形式准确测定 SOSO

442-2- 时，时， FeFe3+3+ 、、 CaCa2+2+等阳离子存在时常常发生共沉淀等阳离子存在时常常发生共沉淀现象而产生误差。现象而产生误差。

• 为此，为此，在在 BaSOBaSO44 沉淀前先把试液中的阳离子交沉淀前先把试液中的阳离子交换除去，然后以换除去，然后以 BaClBaCl22 溶液为沉淀剂，用重量法测溶液为沉淀剂，用重量法测定流出液中的定流出液中的 SOSO44

2-2- 。。• 为了分离除去干扰的阳离子，也可使被测定的为了分离除去干扰的阳离子，也可使被测定的阳离子络合成络阴离子，而后通过阴离子交换树脂阳离子络合成络阴离子，而后通过阴离子交换树脂以分离除去。以分离除去。



• 2. 2. 同性电荷离子的分离同性电荷离子的分离• 例如：欲分离例如：欲分离 LiLi++ 、、 NaNa++

、、 KK++ 三种离子。三种离子。• 把此溶液通过把此溶液通过 HH++-- 型阳离子交换柱，三种离子均型阳离子交换柱，三种离子均

被交换在树脂上，然后用被交换在树脂上，然后用 1mol/L 1mol/L 稀稀 HClHCl 淋洗，淋洗，三种离子都被洗脱。三种离子都被洗脱。

• 当它们向下流动时，遇到新鲜的树脂层，又当它们向下流动时，遇到新鲜的树脂层，又被交换上去，接着又被被交换上去，接着又被 HClHCl 洗脱。如此反复地洗脱。如此反复地吸着、洗脱。由于树脂对吸着、洗脱。由于树脂对 LiLi++ 、、 NaNa++

、、 KK++ 的亲和的亲和力是力是 KK+ + ＞＞ NaNa++ ＞＞ LiLi++ ，因此，因此 LiLi++先被洗脱，然先被洗脱，然后是后是 NaNa++ ，最后是，最后是 KK++ 。将洗脱下来的。将洗脱下来的 LiLi++ 、、 NaNa++

、、

KK++ 分别用容器承接后进行测定。分别用容器承接后进行测定。

• 2. 2. 同性电荷离子的分离同性电荷离子的分离• 例如：欲分离例如：欲分离 LiLi++ 、、 NaNa++

、、 KK++ 三种离子。三种离子。• 把此溶液通过把此溶液通过 HH++-- 型阳离子交换柱，三种离子均型阳离子交换柱，三种离子均

被交换在树脂上，然后用被交换在树脂上，然后用 1mol/L 1mol/L 稀稀 HClHCl 淋洗，淋洗，三种离子都被洗脱。三种离子都被洗脱。

• 当它们向下流动时，遇到新鲜的树脂层，又当它们向下流动时，遇到新鲜的树脂层，又被交换上去，接着又被被交换上去，接着又被 HClHCl 洗脱。如此反复地洗脱。如此反复地吸着、洗脱。由于树脂对吸着、洗脱。由于树脂对 LiLi++ 、、 NaNa++

、、 KK++ 的亲和的亲和力是力是 KK+ + ＞＞ NaNa++ ＞＞ LiLi++ ，因此，因此 LiLi++先被洗脱，然先被洗脱，然后是后是 NaNa++ ，最后是，最后是 KK++ 。将洗脱下来的。将洗脱下来的 LiLi++ 、、 NaNa++

、、

KK++ 分别用容器承接后进行测定。分别用容器承接后进行测定。



• 蔗糖中金属离子的测定、饮用水中蔗糖中金属离子的测定、饮用水中碘（碘（ 131131 ）的测定、牛奶中锶（）的测定、牛奶中锶（ 9090））的测定，都可利用离子交换法预先进的测定，都可利用离子交换法预先进行富集。行富集。

• 蔗糖中金属离子的测定、饮用水中蔗糖中金属离子的测定、饮用水中碘（碘（ 131131 ）的测定、牛奶中锶（）的测定、牛奶中锶（ 9090））的测定，都可利用离子交换法预先进的测定，都可利用离子交换法预先进行富集。行富集。

• （三）微量组分的富集（三）微量组分的富集• 例如：测定天然水中例如：测定天然水中 KK++ 、、 NaNa++ 、、

CaCa2+2+ 、、 MgMg2+2+ 、、 SOSO442-2- 、、 ClCl--等组分。等组分。

• （三）微量组分的富集（三）微量组分的富集• 例如：测定天然水中例如：测定天然水中 KK++ 、、 NaNa++ 、、

CaCa2+2+ 、、 MgMg2+2+ 、、 SOSO442-2- 、、 ClCl--等组分。等组分。



•§11-5 §11-5 液相色谱分离法液相色谱分离法•一、色谱分离法简述一、色谱分离法简述• 色谱法又称层析法或色层分析法，色谱法又称层析法或色层分析法，

是一种物理化学分离方法。是一种物理化学分离方法。• 色层分析过程中总是由一种流动色层分析过程中总是由一种流动

相带着被分离的物质流经固定相，从相带着被分离的物质流经固定相，从而使试样中的各种组分分离。而使试样中的各种组分分离。

•§11-5 §11-5 液相色谱分离法液相色谱分离法•一、色谱分离法简述一、色谱分离法简述• 色谱法又称层析法或色层分析法，色谱法又称层析法或色层分析法，

是一种物理化学分离方法。是一种物理化学分离方法。• 色层分析过程中总是由一种流动色层分析过程中总是由一种流动

相带着被分离的物质流经固定相，从相带着被分离的物质流经固定相，从而使试样中的各种组分分离。而使试样中的各种组分分离。



流动相固定相色层分析法种类流动相固定相色层分析法种类流动相固定相色层分析法种类流动相固定相色层分析法种类

气体固体

液体

气固层析法

气液层析法( )气相色谱气相层析

液体固体

液体

液固层析法

液液层析法( )液相色谱液相层析



• 按层析分离的原理的不同，又可分为：按层析分离的原理的不同，又可分为：• 1.1. 吸附层析吸附层析• 2.2. 分配层析分配层析• 3.3. 离子交换层析离子交换层析• 4.4. 凝胶层析凝胶层析

• 按层析分离的原理的不同，又可分为：按层析分离的原理的不同，又可分为：• 1.1. 吸附层析吸附层析• 2.2. 分配层析分配层析• 3.3. 离子交换层析离子交换层析• 4.4. 凝胶层析凝胶层析



•按固定相所处的状态不同，色层分析按固定相所处的状态不同，色层分析可分为：可分为：

• 1.1. 柱层析柱层析• 2.2. 纸层析纸层析• 3.3. 薄层层析薄层层析

•按固定相所处的状态不同，色层分析按固定相所处的状态不同，色层分析可分为：可分为：

• 1.1. 柱层析柱层析• 2.2. 纸层析纸层析• 3.3. 薄层层析薄层层析



二、柱色谱（又叫柱层析）二、柱色谱（又叫柱层析）• （一）吸附柱层析（一）吸附柱层析• 所谓吸附是指物质在吸附剂表面上集中所谓吸附是指物质在吸附剂表面上集中

浓缩的现象。浓缩的现象。• 柱色谱法是把吸附剂如氧化铝、硅胶等柱色谱法是把吸附剂如氧化铝、硅胶等装在一支玻璃管内，作为固定相，叫做色装在一支玻璃管内，作为固定相，叫做色谱柱。谱柱。

二、柱色谱（又叫柱层析）二、柱色谱（又叫柱层析）• （一）吸附柱层析（一）吸附柱层析• 所谓吸附是指物质在吸附剂表面上集中所谓吸附是指物质在吸附剂表面上集中

浓缩的现象。浓缩的现象。• 柱色谱法是把吸附剂如氧化铝、硅胶等柱色谱法是把吸附剂如氧化铝、硅胶等装在一支玻璃管内，作为固定相，叫做色装在一支玻璃管内，作为固定相，叫做色谱柱。谱柱。



柱色谱法分离过程示意图柱色谱法分离过程示意图柱色谱法分离过程示意图柱色谱法分离过程示意图



• 色谱分离中，溶质在固定相和流动相中色谱分离中，溶质在固定相和流动相中差速迁移，它既能进入固定相，又能进入差速迁移，它既能进入固定相，又能进入流动相，这个过程称为分配过程。分配过流动相，这个过程称为分配过程。分配过程进行的程度可用分配系数程进行的程度可用分配系数 KKDD 表示。表示。

• 色谱分离中，溶质在固定相和流动相中色谱分离中，溶质在固定相和流动相中差速迁移，它既能进入固定相，又能进入差速迁移，它既能进入固定相，又能进入流动相，这个过程称为分配过程。分配过流动相，这个过程称为分配过程。分配过程进行的程度可用分配系数程进行的程度可用分配系数 KKDD 表示。表示。

m

sDK

c

c

溶质在流动相中的浓度溶质在固定相中的浓度



在低浓度和一定温度下在低浓度和一定温度下 KKDD 是一个常是一个常数。数。在低浓度和一定温度下在低浓度和一定温度下 KKDD 是一个常是一个常数。数。 KKDD 值大，表明该物质在柱内被吸附值大，表明该物质在柱内被吸附得牢固，移动的速度慢；得牢固，移动的速度慢； KKDD 值大，表明该物质在柱内被吸附值大，表明该物质在柱内被吸附得牢固，移动的速度慢；得牢固，移动的速度慢； KKDD 值小，表明该物质在柱内吸附得不值小，表明该物质在柱内吸附得不牢固，移动速度快；牢固，移动速度快； KKDD 值小，表明该物质在柱内吸附得不值小，表明该物质在柱内吸附得不牢固，移动速度快；牢固，移动速度快； KKDD=0=0 ，意味着该物质不进入固定相，即，意味着该物质不进入固定相，即该物质不被吸附，将随同流动相迅速流出。该物质不被吸附，将随同流动相迅速流出。 KKDD=0=0 ，意味着该物质不进入固定相，即，意味着该物质不进入固定相，即该物质不被吸附，将随同流动相迅速流出。该物质不被吸附，将随同流动相迅速流出。∴ ∴ 混合物各组分之间分配系数混合物各组分之间分配系数 KKDD 值相值相差越大，越容易分离，反之，则难分离。差越大，越容易分离，反之，则难分离。∴ ∴ 混合物各组分之间分配系数混合物各组分之间分配系数 KKDD 值相值相差越大，越容易分离，反之，则难分离。差越大，越容易分离，反之，则难分离。



•柱色谱分离法对吸附剂的要求：柱色谱分离法对吸附剂的要求：•1.1. 应具有较大的吸附面积和足够大的吸附应具有较大的吸附面积和足够大的吸附

能力；能力；•2.2. 吸附剂应不与洗脱剂和样品起化学反应，吸附剂应不与洗脱剂和样品起化学反应，

在洗脱剂中不溶解；在洗脱剂中不溶解；•3.3. 吸附剂的颗粒要有一定的细度，并且粒吸附剂的颗粒要有一定的细度，并且粒

度要均匀。度要均匀。

•柱色谱分离法对吸附剂的要求：柱色谱分离法对吸附剂的要求：•1.1. 应具有较大的吸附面积和足够大的吸附应具有较大的吸附面积和足够大的吸附

能力；能力；•2.2. 吸附剂应不与洗脱剂和样品起化学反应，吸附剂应不与洗脱剂和样品起化学反应，

在洗脱剂中不溶解；在洗脱剂中不溶解；•3.3. 吸附剂的颗粒要有一定的细度，并且粒吸附剂的颗粒要有一定的细度，并且粒

度要均匀。度要均匀。



•柱色谱法对洗脱剂的要求：•1. 对样品组分的溶解度要大；•2.粘度小，易流动，不致洗脱太• 慢；•3. 对样品和吸附剂无化学作用；•4.纯度要合格。

•柱色谱法对洗脱剂的要求：•1. 对样品组分的溶解度要大；•2.粘度小，易流动，不致洗脱太• 慢；•3. 对样品和吸附剂无化学作用；•4.纯度要合格。



• （二）分配柱层析（二）分配柱层析• 分配层析是根据欲分离组分在两种互不分配层析是根据欲分离组分在两种互不

混溶（或部分混溶）溶剂间溶解度的差异混溶（或部分混溶）溶剂间溶解度的差异来实现的。来实现的。

• 这两种互不混溶的溶剂：一种是流动相；这两种互不混溶的溶剂：一种是流动相；另一种是吸收在载体或担体中的溶剂，这另一种是吸收在载体或担体中的溶剂，这种溶剂在层析过程中不流动，是固定相。种溶剂在层析过程中不流动，是固定相。

• （二）分配柱层析（二）分配柱层析• 分配层析是根据欲分离组分在两种互不分配层析是根据欲分离组分在两种互不

混溶（或部分混溶）溶剂间溶解度的差异混溶（或部分混溶）溶剂间溶解度的差异来实现的。来实现的。

• 这两种互不混溶的溶剂：一种是流动相；这两种互不混溶的溶剂：一种是流动相；另一种是吸收在载体或担体中的溶剂，这另一种是吸收在载体或担体中的溶剂，这种溶剂在层析过程中不流动，是固定相。种溶剂在层析过程中不流动，是固定相。



•分配柱层析中常用的担体有如下分配柱层析中常用的担体有如下几种：几种：

•1.1.硅胶硅胶• 2. 2. 纤维素纤维素• 3. 3. 硅藻土硅藻土

•分配柱层析中常用的担体有如下分配柱层析中常用的担体有如下几种：几种：

•1.1.硅胶硅胶• 2. 2. 纤维素纤维素• 3. 3. 硅藻土硅藻土



• 三、纸色谱三、纸色谱• 纸色谱法是以层析滤纸为载体的液相色纸色谱法是以层析滤纸为载体的液相色

谱法。适于微量组分的分析。谱法。适于微量组分的分析。• 在纸上萃取色谱分离法中，通常用比在纸上萃取色谱分离法中，通常用比

移值（移值（ RRff ）来衡量各组分分离情况。）来衡量各组分分离情况。

• 三、纸色谱三、纸色谱• 纸色谱法是以层析滤纸为载体的液相色纸色谱法是以层析滤纸为载体的液相色

谱法。适于微量组分的分析。谱法。适于微量组分的分析。• 在纸上萃取色谱分离法中，通常用比在纸上萃取色谱分离法中，通常用比

移值（移值（ RRff ）来衡量各组分分离情况。）来衡量各组分分离情况。

b

aR f

原点至溶剂前沿的距离原点至斑点中心的距离



•操作方法：操作方法：• 1.1. 色层滤纸的选择色层滤纸的选择• 要求：质地均匀、平整无折痕、边沿整要求：质地均匀、平整无折痕、边沿整齐；纸质纯净，杂质含量少（必要时加以齐；纸质纯净，杂质含量少（必要时加以纯化处置），无明显斑点；滤纸的纤维素纯化处置），无明显斑点；滤纸的纤维素要疏松适当、不易破裂；注意层析方向与要疏松适当、不易破裂；注意层析方向与纤维素方向垂直。纤维素方向垂直。

•操作方法：操作方法：• 1.1. 色层滤纸的选择色层滤纸的选择• 要求：质地均匀、平整无折痕、边沿整要求：质地均匀、平整无折痕、边沿整齐；纸质纯净，杂质含量少（必要时加以齐；纸质纯净，杂质含量少（必要时加以纯化处置），无明显斑点；滤纸的纤维素纯化处置），无明显斑点；滤纸的纤维素要疏松适当、不易破裂；注意层析方向与要疏松适当、不易破裂；注意层析方向与纤维素方向垂直。纤维素方向垂直。



• 2. 2. 点样点样• 先用铅笔在距离纸条一端先用铅笔在距离纸条一端 22 ～～ 3cm3cm 处划一处划一直线（起始线），并在线上隔一定距离划一直线（起始线），并在线上隔一定距离划一““ ×”×” 号表示点样位置。号表示点样位置。

• 点样时可用管口平整的玻璃毛细管或微量点样时可用管口平整的玻璃毛细管或微量注射器，吸取试液，轻轻接触滤纸的“注射器，吸取试液，轻轻接触滤纸的“ ×”×” 号处号处（一张滤纸条可并排点上数点试液，两点试液（一张滤纸条可并排点上数点试液，两点试液间应相距间应相距 2cm2cm ），原点愈小愈好，一般直径以），原点愈小愈好，一般直径以22 ～～ 3mm3mm 为宜。为宜。

• 2. 2. 点样点样• 先用铅笔在距离纸条一端先用铅笔在距离纸条一端 22 ～～ 3cm3cm 处划一处划一直线（起始线），并在线上隔一定距离划一直线（起始线），并在线上隔一定距离划一““ ×”×” 号表示点样位置。号表示点样位置。

• 点样时可用管口平整的玻璃毛细管或微量点样时可用管口平整的玻璃毛细管或微量注射器，吸取试液，轻轻接触滤纸的“注射器，吸取试液，轻轻接触滤纸的“ ×”×” 号处号处（一张滤纸条可并排点上数点试液，两点试液（一张滤纸条可并排点上数点试液，两点试液间应相距间应相距 2cm2cm ），原点愈小愈好，一般直径以），原点愈小愈好，一般直径以22 ～～ 3mm3mm 为宜。为宜。



• 3. 3. 展开剂展开剂• 一般用的展开剂是用有机溶剂、酸一般用的展开剂是用有机溶剂、酸

和水混合配制，根据分离组分的性质，和水混合配制，根据分离组分的性质，采用不同的有机溶剂。采用不同的有机溶剂。

• 4. 4. 展开方法展开方法• 上行展开法、下行展开法、二向展上行展开法、下行展开法、二向展开法和径向展开法等。开法和径向展开法等。

•

• 3. 3. 展开剂展开剂• 一般用的展开剂是用有机溶剂、酸一般用的展开剂是用有机溶剂、酸

和水混合配制，根据分离组分的性质，和水混合配制，根据分离组分的性质，采用不同的有机溶剂。采用不同的有机溶剂。

• 4. 4. 展开方法展开方法• 上行展开法、下行展开法、二向展上行展开法、下行展开法、二向展开法和径向展开法等。开法和径向展开法等。

•



•5.5.显色显色• 对于有色物质，展开后即可直接对于有色物质，展开后即可直接观察到各个色斑。观察到各个色斑。

• 对于无色物质，应用各种物理的对于无色物质，应用各种物理的和化学的方法使之显色。和化学的方法使之显色。

•

•5.5.显色显色• 对于有色物质，展开后即可直接对于有色物质，展开后即可直接观察到各个色斑。观察到各个色斑。

• 对于无色物质，应用各种物理的对于无色物质，应用各种物理的和化学的方法使之显色。和化学的方法使之显色。

•



•6.6. 比移值的测定比移值的测定• 斑点显色后，用米尺量出原点至斑点显色后，用米尺量出原点至斑点中心和原点至前沿的距离，计斑点中心和原点至前沿的距离，计算算 RRff 值。值。

•6.6. 比移值的测定比移值的测定• 斑点显色后，用米尺量出原点至斑点显色后，用米尺量出原点至斑点中心和原点至前沿的距离，计斑点中心和原点至前沿的距离，计算算 RRff 值。值。



•7.7. 定量测定定量测定• 纸上色谱分离法将各组分分开后，纸上色谱分离法将各组分分开后，

可在相同条件下，制一系列标准色，可在相同条件下，制一系列标准色，然后与待测斑点颜色相比较，测定然后与待测斑点颜色相比较，测定其含量。也可将斑点剪下，经灰化其含量。也可将斑点剪下，经灰化后，用适当溶剂溶解制成溶液后，后，用适当溶剂溶解制成溶液后，再用适当方法进行测定。再用适当方法进行测定。

•7.7. 定量测定定量测定• 纸上色谱分离法将各组分分开后，纸上色谱分离法将各组分分开后，

可在相同条件下，制一系列标准色，可在相同条件下，制一系列标准色，然后与待测斑点颜色相比较，测定然后与待测斑点颜色相比较，测定其含量。也可将斑点剪下，经灰化其含量。也可将斑点剪下，经灰化后，用适当溶剂溶解制成溶液后，后，用适当溶剂溶解制成溶液后，再用适当方法进行测定。再用适当方法进行测定。



•进行纸上萃取色谱分离法时应注意进行纸上萃取色谱分离法时应注意的几个问题：的几个问题：

•1.1.流动相应酸化，以防止金属离子流动相应酸化，以防止金属离子•　水解；　水解；•2.2.层析筒应密闭；层析筒应密闭；•3.3.滤纸应采用色谱法专用的滤纸；滤纸应采用色谱法专用的滤纸；

•进行纸上萃取色谱分离法时应注意进行纸上萃取色谱分离法时应注意的几个问题：的几个问题：

•1.1.流动相应酸化，以防止金属离子流动相应酸化，以防止金属离子•　水解；　水解；•2.2.层析筒应密闭；层析筒应密闭；•3.3.滤纸应采用色谱法专用的滤纸；滤纸应采用色谱法专用的滤纸；



•4.4. 对某些溶剂而言，应先将滤纸在对某些溶剂而言，应先将滤纸在盐类溶液中浸泡一下，再晾干后备用。盐类溶液中浸泡一下，再晾干后备用。其作用相当于某些液其作用相当于某些液 -- 液萃取体系中液萃取体系中的盐析作用，通常均采用铵盐或钠盐的盐析作用，通常均采用铵盐或钠盐作盐析剂。作盐析剂。

•5.5.流动相使用的次数应根据分离的流动相使用的次数应根据分离的效果而定。效果而定。

•4.4. 对某些溶剂而言，应先将滤纸在对某些溶剂而言，应先将滤纸在盐类溶液中浸泡一下，再晾干后备用。盐类溶液中浸泡一下，再晾干后备用。其作用相当于某些液其作用相当于某些液 -- 液萃取体系中液萃取体系中的盐析作用，通常均采用铵盐或钠盐的盐析作用，通常均采用铵盐或钠盐作盐析剂。作盐析剂。

•5.5.流动相使用的次数应根据分离的流动相使用的次数应根据分离的效果而定。效果而定。



•四、薄层色谱四、薄层色谱• 薄层色谱法是将柱色谱与纸色谱相薄层色谱法是将柱色谱与纸色谱相结合而发展起来的一种分离方法。结合而发展起来的一种分离方法。

• 薄层层析法是把固定相吸附剂（如薄层层析法是把固定相吸附剂（如中性氧化铝），铺在玻璃板上铺成均中性氧化铝），铺在玻璃板上铺成均匀的薄层，层析就在玻璃板上的薄层匀的薄层，层析就在玻璃板上的薄层中进行。中进行。

•四、薄层色谱四、薄层色谱• 薄层色谱法是将柱色谱与纸色谱相薄层色谱法是将柱色谱与纸色谱相结合而发展起来的一种分离方法。结合而发展起来的一种分离方法。

• 薄层层析法是把固定相吸附剂（如薄层层析法是把固定相吸附剂（如中性氧化铝），铺在玻璃板上铺成均中性氧化铝），铺在玻璃板上铺成均匀的薄层，层析就在玻璃板上的薄层匀的薄层，层析就在玻璃板上的薄层中进行。中进行。



• 把试液点在层析板的一端，离边缘一定距离把试液点在层析板的一端，离边缘一定距离处，试样中各组分就被吸附剂所吸附。把层析板处，试样中各组分就被吸附剂所吸附。把层析板放入层析筒中，使点有试样的一端，浸入流动相放入层析筒中，使点有试样的一端，浸入流动相展开剂中。由于薄层的毛细管作用，展开剂将沿展开剂中。由于薄层的毛细管作用，展开剂将沿着吸附剂薄层渐渐上升；于是试样中的各种组分着吸附剂薄层渐渐上升；于是试样中的各种组分就沿着薄层在固定相和流动相之间不断地发生溶就沿着薄层在固定相和流动相之间不断地发生溶解、吸附、再溶解、再吸附的分配过程。（其展解、吸附、再溶解、再吸附的分配过程。（其展开方法和原理与纸色谱相似）开方法和原理与纸色谱相似）

• 把试液点在层析板的一端，离边缘一定距离把试液点在层析板的一端，离边缘一定距离处，试样中各组分就被吸附剂所吸附。把层析板处，试样中各组分就被吸附剂所吸附。把层析板放入层析筒中，使点有试样的一端，浸入流动相放入层析筒中，使点有试样的一端，浸入流动相展开剂中。由于薄层的毛细管作用，展开剂将沿展开剂中。由于薄层的毛细管作用，展开剂将沿着吸附剂薄层渐渐上升；于是试样中的各种组分着吸附剂薄层渐渐上升；于是试样中的各种组分就沿着薄层在固定相和流动相之间不断地发生溶就沿着薄层在固定相和流动相之间不断地发生溶解、吸附、再溶解、再吸附的分配过程。（其展解、吸附、再溶解、再吸附的分配过程。（其展开方法和原理与纸色谱相似）开方法和原理与纸色谱相似）



•薄层层析法的优点：薄层层析法的优点：•1.1.快速快速•2.2. 分离效率高分离效率高•3.3.灵敏度高灵敏度高•4.4.层析后可以用各种方法显色层析后可以用各种方法显色•5.5. 应用面广应用面广

•薄层层析法的优点：薄层层析法的优点：•1.1.快速快速•2.2. 分离效率高分离效率高•3.3.灵敏度高灵敏度高•4.4.层析后可以用各种方法显色层析后可以用各种方法显色•5.5. 应用面广应用面广



作业：作业： P.327 P.327

1010 、、 1111 、、 1212 、、 1414 、、 1515

作业：作业： P.327 P.327

1010 、、 1111 、、 1212 、、 1414 、、 1515

分析化学

Documents