一、共沉淀法

沉淀分离法是根据溶度积原理、利用沉淀反应进行分离的方法。在待分离试液中，加入适当的沉淀剂，在一定条件下，使欲测组分沉淀出来，或者使干扰组分沉淀，以达到除去干扰的目的。沉淀分离法包括沉淀、共沉淀两种方法。

沉淀法一般用于常量组分的分离，不适合于痕量组分的分离富集。因为要使痕量组分达到完全沉淀，需加入大量的沉淀剂，这样可能引起副反应(如盐效应等)，反而使沉淀的溶解度增大。另一个重要原因是含量太小，以致无法处理(如过滤、称重等)。因此，在对痕量组分检测时，沉淀法仅用于对测定有干扰的常量组分的分离除去。

在沉淀过程中，由于沉淀表面吸附、吸留、共晶或形成晶核等作用，将一些不析出沉淀的痕量组分夹杂于沉淀之中携带下来的现象，称为共沉淀现象。利用这一原理，就可实现痕量组分的分离富集。进行共沉淀分离时，首先要选择好载体(又称共沉淀剂或捕集剂)。选择载体主要考虑的因素有：①所生成的沉淀易过滤、易洗涤、易离心；②易溶于酸或其他溶剂；③具有大的比表面积，表面吸附的效率高；④不干扰待测组分进一步的分析过程，或者必须易于除去(如通过灼烧、蒸馏法除去)。

载体可分为无机载体和有机载体两大类。常用的无机载体多为金属氧化物的水合物或硫化物，如Fe(OH)₃、Al(OH)₃、MnO₂、HgS、CdS、PbS等，它们多形成胶状或絮状沉淀，能一举捕集多种痕量元素。有机载体实际上多为广谱性螯合剂，能和多种金属离子形成疏水性螯合物。常用的有机载体有8-羟基喹啉、铜铁试剂、二硫腙等。和无机载体相比，有机载体的优点：①易通过灼烧(灰化)除去，对测定不产生干扰；②有机载体一般是非极性或弱极性的物质，表面没有强电场，吸附能力弱，分离的选择性高，分离效果好；③有机试剂分子量大，体积大，可在很稀溶液中共沉淀痕量组分，富集能力强。

共沉淀法具有操作简单、回收率好、富集倍数高(可达10³倍)等特点，适用于大批量试样分析，已广泛用于水质样品中含量为mg/L级以下的重金属的富集。缺点是这些操作繁琐、费时，在一定程度上限制了其发展。

二、泡沫浮选法

浮选法在精选矿中的应用已有100多年的历史，但直到1959年才用于分析化学中的离子分离。泡沫浮选又称气浮分离或浮选分离，泡沫浮选法是以泡沫吸附为基础的，因此，在多数情况下，在溶液中加入少量的表面活性剂可以改变溶液的表面性质，当溶液中通入气体时，表面活性剂在水溶液中易被吸附到气泡的气-液界面上。表面活性剂极性的一端向着水相，非极性的一端向着气相(如图2-10所示)，表面活性剂的极性端与水相中的离子或极性分子通过物理(如静电引力)或化学(如配位反应)作用连接在一起。当通入气泡时，表面活性剂就将这些物质连在一起定向排列在气-液界面，被气泡带到液面，形成泡沫层，从而达到分离的目的。

图2-10 泡沫浮选分离原理图

泡沫浮选装置如图2-11，将泡沫层浮选物经过适当的简便处理后，可用相应仪器直接测定。浮选分离的突出特点是能从极稀溶液(10^-14～10^-7mol/L )中富集痕量组分，一般可富集10²～10⁴倍，它的分离系数大，回收率高，对于不易过滤的胶状或絮状沉淀、不易离心分离的沉淀或不易萃取的化合物，用适当泡沫浮选技术可得到较好的分离富集。由于该法装置简单，能迅速、简便地处理大量试样溶液，近年来已成为痕量元素分离富集的一种有效手段。已用于海水、河水、饮用水中As、Ag、Cd、Co、Cr、Fe、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Se、Te、Zn等痕量元素的分离富集。用于痕量分析的浮选技术按其作用机制可分成离子浮选、沉淀浮选和溶剂浮选三类。

图2-11 泡沫浮选装置示意图

a．离子浮选法 b. 溶剂浮选法

1．离子浮选法离子浮选法就是将痕量待测元素离子或其配合物离子与加入的带有相反电荷的表面活性剂形成离子缔合物，这些离子缔合物具有表面活性，通人气体后，可吸附于气液界面并随同气泡一同上浮而被分离富集。将泡沫和母液分开的方式有三种：①用刮板取出泡沫；②通过浮选器下端的垂熔玻璃板将母液抽滤掉与泡沫分离；③采用上溢法将泡沫分离(图2-11a)。收集分离出的泡沫再经适当处理，制成较小体积的分析试液可供定量测定。影响离子浮选的因素有溶液酸度、络合剂的种类和浓度、离子强度、气泡的运动速度和大小等。进行浮选分离时，上浮的气泡不宜过大，加少量乙醇等有机溶剂可防止小气泡聚集成大气泡，在分出的泡沫中加少量正丁醇等有机溶剂可使泡沫破裂。

2．沉淀浮选法沉淀浮选法是将要分离富集的组分通过形成沉淀或利用共沉淀、吸附等使其吸附而捕集在沉淀微粒上，加入带相反电荷的表面活性剂(若用大体积有机载体时，也可不加)，然后通气鼓泡使之漂浮到溶液表面而实现分离的方法。用来捕集要分离的痕量组分的沉淀或固体微粒称为载体，载体的选择需考虑共沉淀和浮选法两方面的影响因素。一般采用的载体多为大体积胶状物或絮状物，其粒径比小气泡的直径大，这样大量的小气泡才容易夹杂于胶体或絮状沉淀的间隙中和附着于沉淀表面而得到足够的浮力，上浮到溶液表面。

在沉淀浮选过程中，所用无机载体有Fe(OH)₃、Al(OH)₃、Zr(OH)₄、Ti(OH)₄、In(OH)₃、CdS、PbS等，一般都需要加与其表面电荷相反的表面活性剂，将亲水表面变为疏水表面吸附在气-液界面上。影响沉淀浮选的主要因素有沉淀载体的种类和用量、溶液的pH、离子强度、表面活性剂的种类和用量、通气速度和气泡大小等。

沉淀浮洗法用大体积的絮凝沉淀剂进行浮选时操作比离子浮选法更简便快速，富集倍数比离子浮选法高得多，可达100～500倍。

3.溶剂浮选法与前两种浮选方法不同的是在样品溶液上方加入一定量的有机溶剂，在一定条件下，样品金属离子与某些有机试剂形成结构复杂的疏水性或既疏水又疏有机溶剂的沉淀物。通入气泡后，吸附在气-液界面上的沉淀物随气泡浮升于溶液表面，有些可溶解于上层的有机溶剂中，而有些不溶于上层有机溶剂中而形成第三相，由于这一方法兼有离子浮选和三相萃取的性质，故将这种浮选分离技术称为溶剂浮选法(图2-11b)。选择合适的有机溶剂，将捕集的到浮选物直接用光度法测定，从而发展成灵敏度高和选择性好的新分析技术。溶剂浮选法所用设备简单，有些溶剂浮选可在分液漏斗中进行，操作更为方便，分离效果高，特别是在所形成的泡沫不稳定的情况下，使用溶剂浮选更为有利。

溶剂浮选与溶剂萃取的区别在于浮选物与浮选溶剂不发生溶剂化作用，而且它比溶剂萃取的分离量大，选择性高，分离效果好，操作更为简便。影响溶剂浮选的主要因素有溶液酸度、表面活性剂的种类和浓度、离子强度、通气速度和气泡大小等。

文章来源：《水质理化检验》

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