痕量元素的分離
同修 / 2022-07-06
6.8.2 痕量元素的分離
分離以痕跡量存在的元素通常要比常量-痕量分離來(lái)得容易。離子的量少時(shí)，分配等溫線是線性的，洗脫曲線是對(duì)稱的(見6、
6、3節(jié))。由于待分離離子的量很少，就可以用少量離子交換劑并且在較短的時(shí)間內(nèi)完成分離。取決于原始混合物的組成以及所擁有的元素測(cè)定方法，在有些情況下只需將元素分離成組就行了，雖然有時(shí)候必需完全分離成各個(gè)元素組分。當(dāng)把一個(gè)樣品系統(tǒng)地分辨成許多種組分的時(shí)候，常常利用一些已知的分離方案。這樣的方案中包含著痕量元素與基本元素的分離，痕量元素的組分離，最后還有同一組分的元素分離成各別組份。
6.8.2.1組分離
如上所述，離子交換色譜因?yàn)楹?jiǎn)單，選擇性高以及一些元素的離子交換不依賴于樣品中另外一些元素的存在等因素而特別適合于少量元素的分離。文獻(xiàn)中描述過(guò)許多種痕量元素分離方案。有些方案完全依靠離子交換色譜，另一些方案中離子交換色譜扮演著主要角色。被分離的元素?cái)?shù)目可從幾個(gè)到幾十個(gè)不等，分離的質(zhì)量通常是好的。將一個(gè)復(fù)雜混合物分離成幾個(gè)組通常需化費(fèi)一到幾小時(shí)，但在某些特殊情況下時(shí)間可大大縮短。在多數(shù)情況下是利用許多根裝有不同型式交換劑的色譜柱連續(xù)地進(jìn)行吸附-洗脫循環(huán)來(lái)完成分離的。注入下一根柱的料液往往就是將上一根柱的流出液蒸干后再將殘?jiān)芙庠谶m當(dāng)?shù)南疵搫┲卸频玫?。組分離圖常常被延伸而達(dá)成各別組分的分離。圖6.70和6.71是只依靠離子交換把復(fù)雜的痕量元素混合溶液分離成多組分小組的兩個(gè)例子。第一個(gè)例子(圖6.70)是利用中子活化和y譜儀測(cè)定生物材料中的痕量元素。第二個(gè)例子(圖6.71)也是為活化分析而發(fā)展的，
用于測(cè)定高純二氧化硅中的痕量元素。元素的測(cè)定也是用y譜儀完成的。但這一方法并非沒有缺點(diǎn)。為了改善它的靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度，擬訂了用離子交換把每個(gè)組再進(jìn)一步分離成各別元素的方案，這樣就能采用蓋格-謬?yán)沼?jì)數(shù)器作最后的放射性測(cè)量了。其他純粹采用離子交換的分離方法有：Na、Mg、Ca、AI、 In、 Ni、Th、Cr(Ⅲ)、V(IV)、Pb、Se、Mn、Ti、As(Ⅲ)、Fe(Ⅰ)、 Zr、Se(N)、Cu、As(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、U(VI)、Zn、Cd、Bi、Sa(Ⅱ)、T(Ⅲ)和Hg(Ⅱ)的系統(tǒng)分離。
在Dowex1-X8(CT)交換劑上用不同濃度的鹽酸溶液洗脫，將上述元素分離成四個(gè)組。還有在Dowex 50W-X8(H')交換劑上用適當(dāng)pH和離子強(qiáng)度的絡(luò)合劑溶液進(jìn)行洗脫將35種放射性金屬元素分離成六個(gè)組。后面這兩種分離方案應(yīng)該看成是一種例外，因?yàn)樗捎玫氖窃诟鶈谓粨Q柱上的階梯式洗脫。測(cè)定了高溫合金中的Ni、Cr、Co、Fe、Ti、W、Mo、Nb和Ta。首先在陰離子交換劑柱上使這些元素分離成組，然后再分離成各別元素，用鹽酸和氫氟酸溶液作洗脫劑。
在Dowex 50W-X12陽(yáng)離子交換柱和Dowex 1-X10陰離子交換柱上進(jìn)行痕量元素的分離時(shí)，采用鹽酸、氫氟酸、氯化銨、氟化銨、硝酸和高氯酸作洗脫劑將下列元素分成了六個(gè)組[078]：
(1) W、Mo、Sn、Bi、Hg、Ta、Re、Pt、Au;(2) In、Zn、Cd;
(3) Na、K、Rb、Cs、Mn、Ca、Sr、Ba;(4)Cu、Co、Ni、Ga、Fe;(5) S、P; (6) Hf、Zr、Ag、Th、Sc、稀土。這種分離方案主要是為活化分析而設(shè)計(jì)的。
強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換劑和強(qiáng)堿性陰離子交換劑還被應(yīng)用于不同的或類似的體系中，在生物材料的活化分析中用來(lái)分離Cr、Co、Se、Fe、Zn、Ag、Mo、Hg和Au，在測(cè)定生物材料中的痕量元素時(shí)，用來(lái)濃集和分離Mo、S、P、Fe、Zn、Pb、Cu、Co、Mn、Na、Ca和Mg。
最近發(fā)展了一些新的、有時(shí)是十分詳細(xì)的分離方案，用于生物材料的活化分析。例如，Velandia和Perkons將五十余種元素分離成12～15個(gè)選定的組，使利用y譜儀進(jìn)行測(cè)定時(shí)的干擾減至最小。
在Tjioe 等人所發(fā)展的一種有趣的方法中，將樣品放在一個(gè)密閉系統(tǒng)中分解，使揮發(fā)性元素從氫溴酸介質(zhì)中定量地蒸餾出來(lái)，餾分和殘液再進(jìn)一步作離子交換分離。全部操作均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
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