分离与纯化技术课件.ppt

1、分离与纯化技术前言：分离纯化技术概述1、分离纯化的过程2、分离纯化的本质与再分类因此所有的分离纯化技术均基于组分间的性质差异。故由此分类更加有助于把握相关分离技术与方法。 粒径差异：过滤和膜分离技术； 密度差异：离心、沉降技术； 相变差异：干燥、蒸馏、升华技术； 溶解性差异：沉淀、重结晶、萃取等技术 运动性差异：层析色谱技术、电泳技术3、被分离物料的两种情况简单，可用机械方法分离，称机械分离过程需要将某一组分由其所存在的均相态转移到另一种非均相态中，然后再利用机械分离方法才能实现分离，因此该分离过程被称为传质分离过程，也称动态平衡分离过程。2. 溶解分离与纯化技术 Precipitation

2、Recrystallization Extraction1、影响沉淀溶解度和纯度的因素根本因素：溶度积其他因素：同离子效应、盐效应、配位效应、酸效应，以及温度、溶剂和沉淀颗粒等其它因素。根本因素：沉淀剂的选择性 其他因素：共沉淀现象、后沉淀现象 2、沉淀条件的选择（1）沉淀剂的选择：高选择性和特效性，对于重量分析而言，沉淀剂还应易于挥发或分解，以便在灼烧时可自沉淀中将其除去。（2）沉淀剂的用量：沉淀剂的理论估量根据沉淀反应方程式计算。具体使用时适当过量，过多则易引起盐效应、配位效应等增大沉淀溶解度，一般过量50%100%，对于沉淀灼烧时不易挥发的沉淀剂则以过量20%30%为宜。 聚集速度：溶液

3、中的粒子以较大的速度互相结合形成小晶核并相互聚集的速度； 定向速度：受静电引力等作用粒子按一定顺序排列于晶格内形成一定晶型的速度。 聚集速度定向速度：形成无定形沉淀 定向速度聚集速度：形成晶形沉淀。 稀沉淀在稀溶液中进行；热沉淀要在热溶液中进行，降低过饱和度，减慢晶核聚合速度，减少杂质吸附；慢、搅不断搅拌下慢慢加入沉淀剂，尤其在开始时，防止局部过饱和产生过多晶核；陈分离沉淀前进行陈化处理，可使小晶体逐渐溶解，大晶体继续成长。陈化也可使沉淀更为纯净，因晶粒长大，总表面积变小，吸附杂质的量也会随之减少。加热和搅拌可加速陈化作用，缩短陈化时间。浓浓溶液中沉淀可使沉淀含水量少，较紧密（为减少杂质吸附，

4、沉淀后加大量热水稀释并搅拌使吸附杂质离开沉淀表面转入溶液）热在热溶液中沉淀，既可防止形成胶体溶液，又可减少杂质吸附。快、搅快速加入沉淀剂，并不断搅拌，使微粒凝聚，便于过滤和洗涤。盐加入电解质（如挥发性的铵盐）作凝结剂，破坏胶体溶液。不必陈化，沉淀完毕即趁热过滤。因这类沉淀放置后将失去水分而紧密凝集使杂质难洗。3、沉淀的分离与富集（1）离心机的工作原理和种类 按转速： 低速离心机（8000r/min） 高速离心机（800028000r/min） 超速离心机（28000120000r/min）按应用：制备型、分析型按容量：大容量与微量按是否能低温：普通型、冷冻型按摆放：台式、落地式 r251012

5、.1F （2）离心机的使用要点：平衡最关键（2 2 2）离心机的使用要点：平衡最关键）离心机的使用要点：平衡最关键）离心机的使用要点：平衡最关键离心沉降技术实例：分离细胞体4、沉淀的洗涤与包裹如图洗涤将沉淀转移至烧杯中，洗涤液充分搅拌，静置沉降后倾倒过滤，如此反复45次。（3）沉淀的包裹方法 19世纪，利用盐析技术从血液中分离纯化蛋白质 等电点沉淀法分离纯化蛋白质 有机溶剂沉淀法分离纯化蛋白质二、结晶与重结晶技术 Recrystallization 二、结晶与重结晶技术 Recrystallization 二、结晶与重结晶技术1 10 00 0% %干干燥燥粗粗品品干干燥燥纯纯品品回回收收率率

6、1、重结晶的基本原理 杂质较易溶解 ，室温下SB2.5，SA0.5，使用100mL溶剂，回收率=99%； 杂质较难溶解，室温下SB0.5，SA2.5， 使用100mL溶剂室温溶解后直接过滤，回收率=74； 两者溶解度相等，均为2.5，使用100mL溶剂，仍可得到7克纯A。但杂质含量越高，则分离越困难，回收率越低。 综上讨论，得出如下结论：2、重结晶的条件选择和一般过程 理论上根据“相似相溶”的规律进行选择，并通过实验方法确定：取约0.10g待重结晶的固体样品粉末置于一小试管中，用滴管逐渐加入溶剂，并不断振荡。如果该物质能溶于14mL沸腾溶剂中，冷却至室温或自行冷却时能析出较多晶体，则此溶剂可以

7、选作重结晶的溶剂。 若单一溶剂不理想，可以选择混合溶剂。（5）重新析出晶体 学生实验中有时因溶剂量过多而析不出晶体或回收率较低，这时可将滤液浓缩后再结晶析出 防止热滤液骤冷炸裂容器，不要剧烈搅动防止晶体太细小； 防止晶体以油状物析出。三、萃取（extraction）三、萃取（Extraction）1、溶剂萃取的基本过程 （1）水相中的化学作用；（2）可萃取物质在两相中的分配平衡作用；（3）有机相中的化学作用。2、萃取的基本原理：K K M M M M W WO O分配曲线常常并非直线，原因组分在两相的存在形式可能不同。W WO O M M M M D D21MMDD （3）萃取分离总体效果的评

8、价 % 100DVVD%100VMVMVME OWOOWWOO （3）萃取分离总体效果的评价 一次萃取的萃取率决定于分配比和相比，但萃取次数会影响总的萃取率。 假设：每次用SmL有机萃取剂萃取溶解在VW mL水中的初始含量为WO g溶质M。 萃取一次后，水相剩余M量W1为：)()(O100E100WVDVVWW10WW01 萃取n次后，水相中剩余的M量Wn为：n10nWW0n100E100WVDVVWW)()(O 3、影响萃取的主要因素 使 K 值变大， 减少两相间的互溶 使萃余液相比重增大，有助于两相的分层 但应注意以下问题尽量用高浓度或近饱和盐溶液，若用饱和溶液，会析出晶体而影响萃取操作；

9、一般采用小半径高电荷的阳离子盐。阳离子半径越小，电荷越高，则溶剂化作用越强；盐析剂不应有副作用，其加入量应适当，过多则会使杂质也转入有机相；阴离子尽可能具有同离子效应。4、萃取溶剂和萃取剂的选择界面张力：小，稳定 乳化液保护膜 分散相界面电荷 其他因素： 介质黏度大，温度低 碱性 萃取剂浓度过大 两相比重相近 去除和破坏乳化剂 加热破乳 超声破乳 稀释破乳 过滤破乳 电解质破乳 转型法破乳 加入破乳剂：如十二烷基磺酸钠乳化作用及乳化技术的应用：6、溶剂萃取的基本操作类型萃取操作： 加液、振荡混合： 静止分层： 放液分离： 后处理： （2）连续液液萃取萃取蒸馏技术 溶剂系统的选择：对于生物材料等固体物质的溶剂提取情况复杂，不同的材料和不同的被萃取物所采取的溶剂都不相同，常分阶段、分层次进行提取分离； 固体物料的前处理：干燥、粉碎、组织破碎和分离 注意生物活性物质的处理问题 温度、酸碱度和盐的浓度等常用方法：不同极性溶剂的梯度提取 萃取与离心结合应用7、新型萃取技术（2）超临界流体萃取（2）超临界流体萃取 超临界流体及其特性：液体的高密度，气体的低粘度，介于气液态之间的扩散系数。溶解能力强。 超临界流体萃取溶剂：二氧化碳常用 由液固萃取和液相柱色谱技术结合发展而来。课后文献实验作业