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分离技术

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导
书

重庆科技学院

实验一 钢中铬的测定
碳酸钠分离—二苯碳酰二肼光度法

一、方法提要
试样用酸溶解后，在硫酸溶液中以高锰酸钾氧化铬为六价.六价铬在0。025—0.1mol/L硫酸溶液中与二苯碳酰二肼生成紫红色配合物，于540nm处测量吸光度。
当共存200mg铁、60mg镍、2mg钼、铝、12mg钨时,经碳酸钠分离后,对测定1000ug铬不干扰。
适用范围：本法用于碳钢、低合金钢和精密合金仲裁和日常分析。
测定范围：0.025—0。500%
二、试剂
1。盐酸(密度1。19) 2.冰盐酸(密度1。05） 3。无水乙酸 4。硝酸（1+3）
5。。硫酸（1+1）；（1+6）。 6.高锰酸钾溶液（1％）. 7.碳酸钠溶液（20%）：20g无水碳酸钠溶于水，稀释至100mL，混匀。 8.尿素溶液（20%）。 9.亚硝酸钠溶液(2％）。
10.二苯碳酰二肼（0。25%)：称取0。25g二苯碳酰二肼溶于50mL无水乙醇及6mL冰乙酸中，以水稀释至100mL，储存于棕色瓶中。
11.铬标准溶液
（1）称取0.2829g基准重铬酸钾(须先经150℃烘1h后,置于干燥器中冷却至室温)溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液1mL含铬100ug。
（2）移取25.00mL（含铬100ug/mL）铬标准溶液，置于500mL溶液瓶中，用水稀释至刻度,摇匀。此溶液1mL含铬5。00ug。
(3）移取40。00mL(含铬5ug/mL)铬标准溶液,置于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，
摇匀.此溶液1mL含铬2ug.
三、分析步骤
称取0.19~0.21g试样，（铬含量在0.01％以下时,称取0。3000—0。4000g）置于150mL烧杯中.（随同试样作试剂空白)。加10mL硝酸（1+3），加热溶解【如不容可加盐酸(密度1。19）助溶】。加5mL硫酸(1+1），加热蒸发至冒烟（注1),稍冷，加水30mL，加热溶解盐类。
加2mL高锰酸钾溶液(1%)，煮沸至二氧化锰全部沉淀。用水稀释至80~90mL。在搅拌下分次缓慢加入35mL碳酸钠溶液(20％），流水冷却至室温。移入250mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。（注2）
用单层中速滤纸干过滤于烧杯中，（最初滤液可弃去)，移取10.00～20。00mL溶液,置于50mL容量瓶中,加2.0mL硫酸（1+6）【若移取的溶液呈粉红色,可能尚有部分高锰酸钾未分解，则再加2.0mL硫酸后，加5mL尿素溶液（20％）仔细滴加亚硝酸钠溶液（2％)至试液无色，再过量一滴】。加2.0mL二苯碳酰二肼溶液，以水稀释至刻度，摇匀。
将部分溶液移入比色皿中(铬含量在0.05%以上,用2㎝比色皿；在0。05%以下，用3㎝比色皿），以水为参比，在分光光度计上,于540nm处,测量吸光度。减去空白吸光度值后,从工作曲线上查出相应的铬量。
工作曲线的绘制：
称取0.00、2.00、4。00、6.00、8。00、10.00ug铬标准溶液,分别置于6个50mL的容量瓶中，加2。0mL硫酸（1+6），以下按试样分析步骤进行，测量吸光度。减去不加铬标准溶液的显色液吸光度后（注3)绘制工作曲线。
注释：
注1、 加盐酸溶解试样须冒烟驱尽盐酸，未加盐酸溶液的试样，加热至冒硫酸烟即可.
注2、 一般加30mL碳酸钠溶液（20%）就已足够，但要注意，加碳酸钠溶液至出现沉淀后，再过量5mL，若30mL不够时，可多加几毫升；若含镍、钴高的式样或含铬低于0。05%的试样，在用碳酸钠沉淀后,要煮沸2~3min，否则结果会偏低。加热煮沸时应该在低温电炉上进行，以减少蹦跳。
注3、 也可用不加铬标准溶液的试剂空白作参比，测得吸光度的值后，绘制工作曲线。

四、思考题
1.在加碳酸钠沉淀前,加入高锰酸钾的作用是什么?
2. 移取的试液呈粉红色，则在酸化后加尿素，并以亚硝酸钠滴至无色并过量一滴其作用是什么？
3.试简述用碳酸钠沉淀分离干扰离子的基本原理。

实验二 氢氧化铁共沉淀分离富集测定水中微量钴

一．方法提要
5-Cl-PADAB[2—(5-氯-2—吡啶偶氮）-1，5-二氨基苯］在pH6左右溶液中与钴（II）生
成1：2的红色配合物，该配合物一经形成，即使酸度升高至2。4mol/L盐酸酸度也很稳定。而其他共存离子如铜（II）,锌（II），镍（II）等则分解，因而选择性高，灵敏度也很高,于568nm处测量吸光度，摩尔吸光度系数为ε568=1。1´105，大量铁的干扰，可于pH6~7时用焦磷酸钠掩蔽。此法可测定低至0。4ug/L Co2+。
氢氧化铁共沉淀富集痕量钴的最适宜酸度范围是pH7.5~10。因此，酸性水样加入一定量的铁(III）,煮沸，用氨水中和至PH约为9。
二．试剂
1。 5—Cl—PADAB 乙醇溶液：（0。05%)
2。 盐酸（1+1）；(1+3)；0.1mol/mL
3。 硫酸高铁铵：配成含铁（III)5mg/mL的溶液
4。 氨水:(1+3）；（1+100)
5. 氢氧化钠：固体，饱和溶液；8mol/L
6。 醋酸-醋酸钠缓冲溶液：(pH=6 1mol/L 醋酸钠溶液1升加入74mL 1mol/L 醋酸（在pH计上校准)）
7。焦磷酸钠溶液（10％)的水溶液
8。钴标准溶液（储备液）：称取纯金属钴(99.9％）1.000g置于300mL烧杯中，加入硝酸（1+1）50mL，低温加热溶解,冷却后,加入少量水煮沸。冷却，移入1升容量瓶中，以水稀释至刻度,摇匀.(此溶液硝酸酸度应保持在2+98左右）。此标准溶液含钴1mg/mL。1.0ug/mL的钴标准溶液用上述钴标准储备液稀释而成。
三。 分析步骤
自来水中痕量钴的测定及回收。
取自来水500mL 2份，分别置于600mL的烧杯中。加（1+1）盐酸5mL（其中一份加钴标准溶液3。0ug），加25mg铁（III）。加热，并以8mol/L氢氧化钠中和至氢氧化铁沉淀刚好出现(pH=3）。（注1）继续加入5mL氨水(1+3）（此时溶液pH8.5—9），微沸5min后,于热电炉上放置5min（注2）让Fe（OH）3沉淀。
沉淀过滤，以热氨水(1+100）洗涤二次。将漏斗中沉淀用10mL热的盐酸（3mol/L)溶入50mL的容量瓶中，再以少量(<50mL）热盐酸(0.5mol/L)洗涤滤纸至无色.
溶液用饱和氢氧化钠溶液中和至黄绿色转成黄棕色沉淀刚好出现,再滴加盐酸(1+1)至沉淀刚好溶解。
加3.0mL醋酸—醋酸钠缓冲溶液(pH=6。0）,10mL焦磷酸钠溶液（掩蔽Fe)（注3)。1.0mL
5-Cl-PADAB溶液，摇匀。放至5min，加入10mL盐酸（1+1）,以水稀释至刻度，摇匀，于586nm波长处，3cm比色皿测定吸光度。
参比溶液的配制：
取铁的标准溶液25mg，加(1+1)盐酸,用8mol/L氢氧化钠溶液中和至沉淀刚好出现，滴加盐酸（1+1)至沉淀刚好溶解。加3ml醋酸—醋酸钠缓冲溶液.（以下操作按分析步骤进行）
标准曲线的绘制:（注4）
在6个50mL容量瓶中，分别加0。00，1。00,2。00，3。00,4。00，5。00ug钴标准溶液,加3。0mL醋酸-醋酸钠缓冲溶液（pH=6)，1。0mL 5-Cl—PADAB.放置5min,加10mL盐酸(1+1）,用水稀释至刻度，摇匀。再568nm处，3cm比色皿对试济空白测定吸光度。绘制工作曲线。
注释：
1. 因发现大量铵盐存在回收率低，故先用氢氧化钠中和大量酸后，再加入氨水使沉淀。
2. .实验表明，放置18h与放置5min结果一至，趁热过滤，可加快过滤速度.
3. 若出现白色浑浊，说明pH值过低,可滴加氨水(1+3）溶解:若溶解为黄色，此为焦磷酸钠配合物在较高pH值呈现的颜色,可滴加盐酸(1+3）使其退去。
4. 标准工作曲线经氢氧化铁共沉淀与不共沉淀结果一致。

四、思考题
1. 为什么氢氧化铁共沉淀钴时pH需要控制在8~9。5这范围而不是其他？
2. 试找出5-Cl—PADAB与钴反应的分析功能团。

实验三 离子交换色谱分离测定Fe3+与Co2+

一、方法提要
利用阳离子交换树脂对Fe3+与Co2+离子亲和力大小的差异，选用不同浓度的盐酸淋洗剂淋洗，Fe3+与Co2+离子在柱上移动速度不同而进行的离子交换层析分离。
二、试剂
1、 盐酸：3mol/L、0。75 mol/L(1+70)
2、 氨水:（1+10）
3、 硫氰酸铵:10%
4、 二甲酚橙：0。2％
5、 2,4-二硝基酚:0.1%乙醇溶液
6、 六次甲基四胺：20%
7、 钴标准溶液：称取金属钴1.0000g于烧杯中，加硝酸（1+1）50mL，低温加热溶解。加少量水煮沸，冷却，移入1升容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。移取此液5.00mL于1升容量瓶中，水稀释至刻度，摇匀。每毫升含钴5ug。
8、 交换柱的制备：
取一支25mL酸式滴定管，放少量棉花于滴定管底部.将已转型处理的水浸胀的阳离子
交换树脂加入适量水倒入管内,打开活塞使水流下（必须保持树脂在水面下,以免空气进入树脂）。不断加入树脂达4~5寸高度为止。当水面略高于树脂面时，分次加入盐酸3mol/L 100mL，调节活塞使盐酸慢慢流下,（目的是使树脂转成RH型)直至盐酸略高于树脂面时，用蒸馏水充分淋洗柱子，直到流出液用pH试纸检查时,pH约为6时为止。
三、分析步骤
1、 取水样（10。00mL）全部一次加入柱中，然后打开活塞,以0.5mL/min的速度使溶液慢
慢流下，使水样中的Fe3+与Co2+全部吸附在柱上。最后留1mL溶液（高于上层树脂1mL）。
2、 Co2+的淋洗
盐酸100mL 0。75mol/L，分次装入滴定管上端。以5mL/min的速度淋洗柱子，流出液用
100mL容量瓶承接。当100mL淋洗液流出,Co2+被洗出。容量瓶用少量水稀释至刻度，摇匀，树脂上应留溶液约1mL.
3、 水中Co2+的显色测定
当pH在5。8时,钴与二甲酚橙形成红色配合物。其最大吸收波长为578nm，钴量在
0~30ug/50mL符合比尔定律.
4、 工作曲线的绘制
于50mL容量瓶中，分别加入0.0、5。0、10.0、15。0、20.0、25。0、30.0 ug钴，加1滴2,4-二硝基酚指示剂，用氨水（1+10)调制黄色，再用盐酸（1+70)调至无色，准确加盐酸（1+70）4.0mL,摇匀。加20％六次甲基四胺6mL，摇匀。加0.2％二甲酚橙1.0mL，放置15分钟，以水稀释至刻度，摇匀。以试剂空白做对比，1cm比色皿,于578nm波长处测定吸光度，绘制工作曲线.
5、 水样中Co2+的测定
取3.0mL钴流出液于50mL容量瓶中，加1滴2，4-二硝基酚指示剂，用氨水（1+10）调至黄色，以下按工作曲线操作，测定吸光度，在工作曲线上查得并计算水样中Co2+的含量，以毫克 /升表示。
6、 Fe3+的淋洗
洗出Co2+后的树脂，用盐酸3mL/L 100mL，以5mL/min的速度淋洗柱子，洗出液用10mL
刻度试管承接,依次排列，共10支。
7、 Fe3+的洗脱曲线绘制
将10支刻度试管的溶液依次分别转入10个50mL容量瓶中，加10%硫氰酸铵5.0mL，用水稀释至刻度，摇匀。以水作参比，用1cm比色皿于520nm波长处测吸光度。
以体积mL作横坐标，吸光度作纵坐标作图,得Fe3+的洗脱曲线。
8、树脂回收

四、思考题
本法中为何使用不同浓度的盐酸淋洗树脂上的铁和钴时，可使Fe3+和Co2+进行分离？
自来水中其它金属离子的干扰？

试验四 纸上色谱法分离测定四种人工合成色素

一、方法提要
人工合成色素多属于煤焦油产物，又称为焦油系色素，它具有成本低、色泽鲜艳、着色力强、色调多样等优点。但大多数具有一定的毒性，故各国对使用人工合成色素的种类和用量均有限制。
我国目前允许的五种人工合成色素的结构如下：
苋菜红（Amaranth蓝光酸性红) 胭脂红（Ponceau丽春红）

柠檬黄(Tartiazine肼黄或酒黄） 靛蓝(Indigo Carmine 靛胭脂)

日落黄（Sunset Yellow FCF）

这五种人工合成色素的性质比较见表。它们在酸性溶液中，能被活化了的聚酰胺或酸性氧化铝强烈吸附，也能使脱脂羊毛绒着色。在碱性溶液中发生解析作用，色素又转溶于水中.坚定色素前，将色素从样品中分离出来就是利用这种性质.
表 五种人工合成色素的性质比较
名
称
外
观
溶解性
稳定性
其
它
水、
甘油
乙
醇
脂
肪
酸
（光热）
碱
苋菜红
红棕色粉末
易
微
不
稳
变暗红
易氧化易还原
胭脂红
暗红色粉末
易
微
不
稳
变褐
易还原
柠檬黄
橙黄色粉末
易
微
不
稳
变橙黄
易氧化
日落黄
橙色粉末
易
微
不
稳
变暗棕

靛蓝
暗紫褐色粉末
易
微
不
不
褐色
易氧化
从五种色素的结构可看出,它们都较相似，用一般的方法对其分离和鉴别都较难.所以常用纸上层析法和薄层层析法进行分析鉴别。
其方法是:将分离处理后的样品色素与色素标准溶液点样于色层纸上即可鉴定样品所含色素。
二、试剂
1。20％的柠檬酸溶液
2.乙醇氨水溶液：取氨水1mL加乙醇99mL，混匀。
3.聚酰胺：200目，使用前于100℃活化数小时,放冷密塞备用.
4。色素标准溶液：称取五种色素各0.100g，分别用pH=6的水溶解，分别移入100 mL
容量瓶中并稀释至刻度，摇匀。此标准溶液含商品色素1mg/mL,置暗处保存。
5。展开剂：正丁醇+无水乙醇+10%氨水(6+2+3)
三、分析步骤
纸上层析分离鉴定
取合适长度、宽度的层析滤纸，在距底边2cm处用铅笔画一条点样线，于点样线上每隔1.5cm作一刻度,在各刻度处分别点上样品色素3～10uL。与样品色素相似的标准溶液2～5uL。各点扩散直径不得超过4mm，根据色素种类不同选用展开剂展开，待溶剂前沿移动10~15cm取出滤纸条，自然挥干，比较和计算样品、标准色斑的Rf值，鉴定样品所含色素。
注意:点样量多了，拖尾，且分离效果不好(未完全分离开，需展开太长时间）。

四、思考题
1．纸层析法滤纸的选择应注意些什么？
2．影响Rf值的因素有哪些？

实验五 铝-铬天青S的二元与三元配合物性质的比较

一、方法提要
铬天青S的结构式如下：

它属于三苯甲烷类酸性染料，是Al3+的显色剂。在pH5.8时，Al3+与铬天青S能生成红色的二元配合物，pH6.2时，Al3+与铬天青Ｓ、溴化十六烷基三甲基铵能生成绿色的三元胶束配合物。
二、试剂
1．盐酸：(1+70）
2．氨水:（1+10)
3．六次甲基四胺：20﹪
4．溴化十六烷基三甲基胺（CTMAB)：2×10-3mol/L
5．铬天青Ｓ（CAS）：0。08﹪
6．2.4-二硝基酚：0。1﹪乙醇溶液
7．铝标准溶液
称取纯铝0。1000g于聚四氟乙烯塑料杯中,加氢氧化钠1g,低温加热溶解。取下冷却。加盐酸(1+1)12mL，冷却后移入1升容量瓶中，水稀至刻度，摇匀。再配制每毫升含铝1.0mg和5.0mg的铝标准溶液。
三、分析步骤
1．Al—CAS二元配合物工作曲线的绘制。
取铝标准溶液0、5、10、15、20、25、30、35ug分别于50mL容量瓶中，加水10mL,加2.4-二硝基酚2滴，以氨水（1+10)调至刚呈黄色,立刻以盐酸（1+70）调至刚显无色。加入盐酸（1+70）4.0mL，摇匀。加入0。08﹪铬天青Ｓ3。0mL，摇匀.加入20﹪六次甲基四胺6。0mL，以水稀至刻度，摇匀。在530nm~570nm波长之间找出二元配合物的最大吸收波长，以试剂空白为参比，用0.5cm比色皿测定最大吸收波长处的吸光度。绘制工作曲线。
2．Al-CAS-CTMAB三元胶束配合物工作曲线的绘制
取铝标准溶液0.0、1.0、2。0、3。0、4。0、5。0、6.0、7.0ug分别于50ml容量瓶中,加水10mL，加2。4—二硝基酚二滴，以氨水（1+10）调至刚呈黄色，立刻以盐酸（1+70)调至刚显无色。加入盐酸（1+70）2。0mL，摇匀。加入0.08﹪铬天青Ｓ2.0mL，摇匀.加入2×10-3mol/LCTMAB溶液5。0mLl，摇匀，加入20﹪六次甲基四胺8.0mL,以水稀至刻度，摇匀。放置20分钟,于610～650nm之间找出配合物的最大吸收的波长，用0。5cm比色皿,以试剂空白作参比测定最大吸收波长处的吸光度。绘制工作曲线.
四、思考题
1．实验为何要用2.4—二硝基酚指示剂？
2．计算Al—CAS二元配合物及Al—CAS—CTMAB三元配合物的摩尔吸光系数，并比较二者的灵敏度及计算“红移”的波长数值。
3．为什么二元配合物和三元配合物性质差异这样大？CTMAB的作用是什么？

、

实验六 薄层色谱法测定氨基酸

一、方法摘要
吸附层析法包括柱层析和薄层层析，是利用某些物质,如氯化铝、硅胶等具有吸附其它一些物质的性质，而且其对各种被吸附物质的吸附能力各不相同，借此可将混合物分离。吸附力的强弱,除与吸附剂本身的性质有关外，也与被吸附的物质有关。
薄层层析法是将吸附剂在玻璃板上均匀地铺成薄层，把要分析的样品点加到薄层上，然后用合适的溶剂展开，而达到分离、鉴定的目的。
优点是:（1）设备简单，操作容易;（2）层析展开时间短，只需要数分钟或几个小时即可获得结果；（3）分离时几乎不受温度的影响;（4）可采用腐蚀性的显色剂，而且可以在高温下进行显色；（5)分离效率高。
二、试剂
1．硅胶G
2．氨基酸溶液：0．01mol/L甘氨酸；0．01mol/L精氨酸；0．01mol/L色氨酸
3．氨基酸混合液，将以上三种氨基酸溶液等量混匀；
4．展开剂：按40：10：10比例混合正丁醇,冰乙酸及水。临时用配制。
5．0．5﹪茚三酮乙醇溶液.
三、分析步骤
1．薄板的制备
取10×20cm的玻璃板一块，要求玻璃板表面光滑、洁净，把玻璃板置于较平的桌面上,
称取硅胶G3g,放在碾钵中，加入8mLl水，快速研磨后倒于玻璃板上，稍加振动使其铺匀,平置凉干后,再置于105℃烤箱烘1小时即可使用。
2。 点样
分别用毛细玻璃管吸取甘氨酸、精氨酸、色氨酸和氨基酸混合液，点在距离薄板一端约
2cm处，点与点(即为原点)之间的距离约为1。2cm左右.
3。 展开
先取展开剂(即正丁醇：冰乙酸:水=40：10:10）约60mL左右倒入层析缸内，再盖
好，使其缸内空气被展开剂饱和后，再将点好的薄板置于缸内，也先让其饱和后再进行展开。
4。 显色
当溶剂前缘距原点约8cm左右，可将薄层从层析缸中取出凉干。凉干后，喷洒茚三酮乙
醇溶液，置于105℃烤箱内烘至板上显出斑点为止.
5. 计算Rf值
按以下公式计算比移值Rf :