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用离子交换法分离三草酸

发布时间:2025-08-20 09:58:50

① 生物碱离子交换法分离的条件是

1.利用生物碱的碱性差异进行分离
方法:酸水-碱化-萃取法
注意:
①强碱在弱酸性条件下能形成生物碱盐,易溶于水;弱碱则需在较强酸性条件下形成生物碱盐而溶于水。
②成盐后,弱碱盐在弱碱条件下即可转变成游离生物碱,易溶于亲脂性有机溶剂;强碱盐则需在较强碱性条件下转变成游离生物碱,溶于亲脂性有机溶剂。
总碱中各生物碱的碱性不同,可用pH梯度萃取法进行分离。
具体方法有两种:
①总生物碱溶于亲脂性有机溶剂, pH由高至低依次萃取,生物碱可按碱性由强至弱先后成盐依次被萃取出而分离
②总生物碱溶于酸水,逐步加碱使pH值由低至高分离。
对于碱性有差别的两种生物碱,可采用调pH后简单萃取法分离。如从洋金花的乙醇浸出液中分离莨菪碱和东莨菪碱,利用二者碱性差别,将乙醇浸出液浓缩后碱化到pH 9~10,三氯甲烷萃取,三氯甲烷萃取液再用稀酸水萃取,将此酸水液用固体碳酸氢钠碱化后以三氯甲烷萃取,东莨菪碱因碱性小游离出来而被萃取出。水层再用氨水碱化至pH l0,用三氯甲烷可萃取出碱性稍强的莨菪碱。
2.利用溶解度差异进行分离
游离生物碱:如苦参中苦参碱和氧化苦参碱的分离
(氧化苦参碱的极性大于苦参碱,难溶于乙醚)
汉防己中汉防己甲素和汉防己乙素的分离
(汉防己甲素的极性小于汉防己乙素,可溶于冷苯)
生物碱盐:如麻黄中分离麻黄碱、伪麻黄碱
(在草酸中溶解度不同,麻黄碱溶解度小于伪麻黄碱)
3.利用特殊官能团进行分离
含羧基的生物碱能与碳酸氢钠生成羧酸盐而溶于水,可与其他碱分离;
酚性生物碱的酚羟基具有弱酸性,可与氢氧化钠溶液生成盐溶于水,而与其他非酚性生物碱分离。如在阿片生物碱中,吗啡具酚羟基而可待因无酚羟基,可用5%氢氧化钠分离。
内酯或内酰胺结构的生物碱可在碱性水液中加热开环生成溶于水的羧酸盐而与其他生物碱分离,在酸性下又环合成原生物碱而沉淀,如喜树碱。
4.利用色谱法进行分离
(1)吸附柱色谱
常用氧化铝或硅胶作为吸附剂,有时也用纤维素、聚酰胺等。以苯、氯仿、乙醚等亲脂性有机溶剂或以其为主的混合溶剂系统作洗脱剂。
(2)分配柱色谱
对某些结构特别相近的生物碱,可采用分配色谱法。
如三尖杉中的抗癌生物碱三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱的分离,两者结构仅差一个亚甲基。具体方法是以硅胶为支持剂,以pH 5.0缓冲液为固定相,pH 5.0缓冲液饱和的三氯甲烷溶液洗脱,首先洗脱的是高三尖杉酯碱,中间部分是二者的混合物,最后部分是三尖杉酯碱。
5.高效液相色谱法(HPLC)
优点:分离效能好、灵敏度高、分析速度快。
色谱柱类型:硅胶吸附色谱柱,C18反相色谱柱。
此外,制备型薄层色谱、干柱色谱、中压或低压柱色谱等也常用于分离生物碱。
水溶性生物碱(季铵碱)的分离
(一)沉淀法
实验室常用雷氏铵盐试剂纯化季铵碱。
(二)溶剂法
利用水溶性生物碱能够溶于极性较大而又能与水分层的有机溶剂(如正丁醇、异戊醇或氯仿-甲醇的混合溶剂等)的性质,用这类溶剂与含这类生物碱的碱水液反复萃取,使水溶性生物碱与强亲水性的杂质得以分离。
生物碱的色谱检识
常用方法:薄层色谱法、纸色谱法、高效液相色谱法和气相色谱法
(一)薄层色谱法
1.吸附薄层色谱法
(1)吸附剂
吸附剂常用硅胶和氧化铝。
硅胶适用注意:硅胶为酸性吸附剂,易造成拖尾或复斑,影响分离效果。可在涂铺硅胶薄层时加稀碱(0.1~0.5mol/L氢氧化钠)或缓冲溶液,制成碱性薄板;或使色谱过程在碱性条件下进行,即在展开剂中加入少量碱性试剂,如二乙胺、氨水等。
氧化铝本身显弱碱性,不经处理便可用于分离和检识生物碱,一般较常用,特别适合分离亲脂性较强的生物碱。
(2)展开剂
展开剂系统多以亲脂性溶剂为主,一般以三氯甲烷为基本溶剂。
若Rf值太小,加入适量甲醇、丙酮等极性较大的溶剂;
若Rf值太大,加入适量苯、环己烷等极性较小的溶剂。
在展开剂中加入少量碱性试剂,如二乙胺、氨水等,可改善分离效果。
2.分配薄层色谱
特别适用于分离有些结构十分相近的生物碱。
(1)支持剂与固定相:
通常选用硅胶或纤维素粉作支持剂,以甲酰胺或水为固定相。
甲酰胺适合分离弱极性或中等极性的生物碱;水适合分离水溶性生物碱。
(2)展开剂:
分离脂溶性生物碱,应以亲脂性有机溶剂作展开剂,如三氯甲烷-苯(1:1)等;
分离水溶性生物碱,则应以亲水性的溶剂作展开剂,如BAW系统(正丁醇-乙酸-水=4:1:5,上层)。
在配制流动相时,需用固定相饱和。
3.显色方法
①有色生物碱可直接观察斑点;
②具有荧光的生物碱在紫外光下显示荧光斑点;
③大多生物碱的薄层色谱可用改良碘化铋钾试剂显色,显橘红色斑点。(如碘化铋钾不显色,可选用其他特殊显色剂)

② 用离子交换法分离和富集水样中的阳离子和阴离子的原理

离子交换树脂是利用被分离离子交换能力的差别而实现分离的,一般情况下价态高的内离子选择系数大,如铁容离子的交换顺序大于钙离子,具体情况如下:对阳离子的吸附
高价离子通常被优先吸附,而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中,直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下:Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
对阴离子的吸附
强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为:SO42-> NO3- > Cl- > HCO3- > OH-
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下:OH-> 柠檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3-

③ 分离和富集

钍和其他伴生元素的分离可用沉淀、萃取、离子交换和萃取色层等方法。

钍的沉淀分离方法很多。苛性碱、氢氧化铵、吡啶、六次甲基四胺都能使钍生成白色氢氧化物沉淀。小量钍可以用铝、铁为聚集剂,沉淀在pH3.5即开始形成,不溶于过量试剂。与钍形成配合物的有机酸如酒石酸等不应存在。此法可将钍与碱金属、碱土金属、锌、镍、铜、银等元素分离,用吡啶或六次甲基四胺还可将钍与稀土分离。在0.5~1.3mol/L硝酸或盐酸介质中,草酸浓度为10~50g/L时,钍成草酸盐沉淀而与铁、铝、锆、钛等元素分离,铀(Ⅵ)、稀土、钙同时沉淀。少量钍可用稀土和钙做聚集剂。草酸钍不溶于水和稀酸,但溶于过量的草酸铵溶液中。在pH≥1.5时,过氧化氢能沉淀钍为过氧化钍而与碱金属、钛、铀、锡、铍、稀土等元素分离,铈部分共沉淀。在6mol/L硝酸溶液中可用碘酸盐沉淀大量钍,在0.5~1mol/L硝酸溶液中,以亚汞为聚集剂,可用碘酸盐沉淀微量钍,铀(Ⅳ)、铈(Ⅲ)及稀土元素等不沉淀,钛、锆、铁、铌、钽、铀(Ⅳ)和铈(Ⅳ)同时被沉淀。碘酸钍不溶于过量试剂及强酸中,能溶于还原性酸中(如盐酸)。在稀盐酸溶液中,氢氟酸能将钍沉淀,成难溶的氟化钍,稀土元素同时被沉淀,与铌、钽、锆、钛、钨等元素分离。大量氟化铵存在时能使钪分离,氟化钍能溶于硼酸和硝酸中。在pH2~2.8的盐酸或硝酸介质中,有机试剂如苯甲酸、间-硝基苯甲酸等都能沉淀钍,与铍、锰、锌、镍、钴、铀、碱土金属等元素分离,严格控制溶液的酸度可与稀土元素定量分离。

萃取分离方法,适用于微量钍的分离。在饱和硝酸铝的1.5mol/L硝酸溶液中,用异丙叉丙酮[即异丙烯基丙酮(CH3)2C=CHCOCH3]萃取钍,除铀,钒及少量锆以外,几乎能与所有伴生元素分离。在pH>1的硝酸溶液中用等体积的0.25mol/LTTA(噻吩甲酰三氟丙酮)的苯溶液萃取钍,钋(Po)同时被萃取。另外在适当的介质中,磷酸三丁酯亦能萃取钍,与铀、镭等分离。在钍的3mol/LHCl溶液中用5g/L苯甲酰苯胲-三氯甲烷萃取钛使与钍分离。

萃取色层分离方法,同样也适用于微量钍的分离和富集。目前胺类萃取剂,N263(氯化三辛基甲基胺)、N235(三正辛胺)、N1023(国产胺型萃取剂);中性配位剂,P350(甲基磷酸二甲庚酯)、TBP(磷酸三丁酯)、CL-TBP萃淋树脂(苯乙烯-二乙烯苯为骨架,含有60%TBP共聚物)、5208萃淋树脂(异烷基磷酸二丁酯);酸性配位剂,P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯)等结合载体聚三氟氯乙烯粉、聚四氟乙烯粉、硅烷化硅球、DA201大孔吸附树脂(二乙基苯-丙烯腈共聚物)、X-5型大孔吸附树脂(聚二乙烯苯)、交联聚甲基丙烯酸型树脂和泡沫塑料等组成固定相,均能达到在一定浓度的硝酸溶液中富集钍分离钛、锆、铀、稀土等干扰离子。在分析实践中应用较好的是N263、P350、CL-TBP萃淋树脂和5208萃淋树脂等。N203和X-5型聚二乙烯苯或DA201树脂组成固定相,用2mol/LHNO3(1~7mol/L)上柱液通过色层柱,从而使钍与大量铀、锆、磷、铁和稀土等分离,最后用4~5mol/LHCl淋洗钍。P350与X-5型聚二乙烯苯组成的固定相,以2.5mol/LHNO3(1.5~9.0mol/L)介质上柱可使钍与大量铁、铝、钙、镁、钼、铜,钛、稀土等元素分离,最后以5mol/LHCl解脱钍。CL-TBP萃淋树脂是在4mol/LHNO3(3~8mol/L)中富集钍与稀土、铌、钽等杂质分离,最后用3~5mol/LHCl解脱钍。5208萃淋树脂是在0.1~6mol/LHNO3中富集钍与大量铀、钛、锆、锌、钼(Ⅵ)、砷(Ⅴ)、稀土元素等分离,最后用0.1~6mol/LHCl淋洗解脱钍。

离子交换分离方法,也适用于微量钍的分离。在2~7mol/LHCl介质中,钛、锆、铀、稀土等在743大孔阳离子交换树脂上的分配系数与钍差别较大。因此,适用于钍与许多元素的分离,特别适用于钍与高量钛、锆和稀土元素的分离。根据试样中钛,锆和稀土元素含量的不同,可先用4mol/L或2mol/LHCl淋洗除去这些元素,用氯化铵溶液淋洗,使氢型阳离子交换树脂转变为铵型,最后以草酸铵溶液淋洗钍,用光度法测定钍。也有在8mol/LHNO3介质中,用742大孔阴离子交换树脂富集钍,分离铀和稀土等干扰,最后以水解脱钍,光度法完成测定。

④ 稀土总量的测定

61.3.1.1 草酸盐分离-重量法

方法提要

试样经碱熔分解,热水提取(含铁高的试样用!=5%三乙醇胺提取),沉淀过滤后再用盐酸溶解,在pH1~3的微酸性溶液中,用草酸沉淀稀土元素,钍、钙同时被沉淀以及较大量的钛、锆可能被带下外,可与大多数杂质分离。用六次甲基四胺沉淀钍。对钛、锆、铌、钽较高的试样,可用氟化物沉淀分离。最后将稀土沉淀成氢氧化物再转化为草酸盐,于850℃灼烧成稀土氧化物称量。

试剂

过氧化钠。

抗坏血酸。

盐酸羟胺。

氟化铵。

盐酸。

硝酸。

氢氟酸。

高氯酸。

过氧化氢。

氢氧化铵。

盐酸。

三乙醇胺。

氢氟酸-盐酸洗液2mLHF加2mLHCl,用水稀释至100mL。

氢氧化钠溶液(10g/L)。

草酸丙酮溶液(400g/L)。

草酸溶液(10g/L)调节至pH1.5~2.5。

苯甲酸溶液(10g/L,2g/L)。

六次甲基四胺(200g/L)。

六次甲基四胺-氯化铵洗液(10g/L)称取1g六次甲基四胺、1gNH4Cl溶于水中,稀释至100mL,用稀盐酸调节至pH4.4~5.0。

氯化铵-氢氧化铵溶液称取2gNH4Cl溶于100mL氢氧化铵,pH8.6~9.0。

麝香草酚蓝指示剂(1g/L)。

甲基橙指示剂(0.1g/L)。

酚酞指示剂(4g/L)。

分析步骤

称取0.2~0.5g(精确至0.0001g)试样,置于高铝坩埚中,加4gNa2O2,搅匀后再覆盖一层,加盖,置于高温炉中于650~700℃熔融5~15min,取出冷却,置于300mL烧杯中,加约50mL热水提取[含铁高的试样用(5+95)三乙醇胺提取],洗出坩埚及盖,将烧杯加盖表面皿,置于控温电热板上加热煮沸,取下冷却,洗去表面皿,用中速滤纸过滤,用氢氧化钠溶液洗涤6~8次。将沉淀连同滤纸置于原烧杯中,加入2mLHCl、20mL水,用玻璃棒将滤纸捣碎,加热溶解沉淀,加入20~25mL草酸丙酮溶液加热至近沸,加入1滴麝香草酚蓝指示剂,用(1+4)NH4OH调节溶液变橙色(pH1.5~2.5),加水稀释至80mL,保温1h以上,取下冷却,用致密滤纸过滤。将沉淀全部转移到滤纸上,用草酸溶液洗涤7~8次,将沉淀连同滤纸置于瓷坩埚中低温灰化,于高温炉中650~700℃灼烧0.5h,取出冷却,将灼烧物移入250mL烧杯中,加入15mLHCl及0.5~1mLH2O2,加盖表面皿,加热溶解。用下列方法之一分离钍。

苯甲酸沉淀分离法。于上述盐酸溶液中,加2滴麝香草酚蓝指示剂,用(1+1)NH4OH中和至橙红色,加入0.1~0.3gNH2OH·HCl还原Ce4+,再加(1+1)NH4OH至橙红色(pH2.0~2.2),加热煮沸,加入100mL10g/L苯甲酸溶液,微沸片刻,趁热过滤,以2g/L苯甲酸溶液洗涤8次,滤液收集于烧杯中,将沉淀连同滤纸置于瓷坩埚中低温灰化后,于850℃灼烧0.5h,即得氧化钍。

六次甲基四胺分离法。于上述盐酸溶液中,用水调整体积为50~60mL,加入0.1g~0.2g抗坏血酸还原四价铈,加2滴甲基橙指示剂,用(1+1)NH4OH中和至刚变橙色[如有浑浊,滴加(1+1)HCl至溶液清亮]。加热至近沸,在搅拌下加入六次甲基四胺溶液至甲基橙刚变黄色(pH4.4~5.0),补加抗坏血酸少许,冷至室温过滤,以六次甲基四胺-氯化铵洗液(pH4.4~5.0)洗涤8~10次,滤液收集于烧杯中,沉淀连同滤纸置于瓷坩埚中低温灰化,置于高温炉中850℃灼烧0.5h,即得氧化钍。

将分离钍后的滤液,加几滴酚酞指示剂用氢氧化铵中和至红色并过量10mL,加热至近沸,使沉淀凝聚,取下冷却,过滤,以NH4Cl-NH4OH溶液(pH8.6~9.0)洗涤6~8次,将沉淀连同滤纸移入原烧杯中,加15mL草酸丙酮溶液和85mL水,充分搅拌。加2滴麝香草酚蓝指示剂,用(1+1)NH4OH中和至橙红色(pH1.5~2.5),加热保温1h以上,过滤,用草酸溶液洗涤8~10次,将沉淀连同滤纸置于已恒量的瓷坩埚中低温灰化,置于高温炉中于850℃灼烧0.5h,取出冷却,迅速称量,灼烧至恒量即得稀土氧化物总量。

试样中含铌、钽或锆、钛较高时,可用氟化物沉淀稀土,分离除去:将沉淀连同滤纸置于塑料烧杯中,加5mLHCl,将滤纸捣碎,再加10mLHF、2gNH4F、90mL热水,置于80~90℃水浴中保温1h,取下冷却,用塑料漏斗或涂蜡的玻璃漏斗以中速滤纸过滤,用HF-HCl洗液洗涤6~8次,滤液弃去。将沉淀连同滤纸置于原烧杯中,加20mLHNO3浸透滤纸,加入3~5mLHClO4,用玻璃棒将滤纸捣碎,加盖表面皿,置于电热板上加热至冒白烟20min,取下,冷却后,加入20mLHCl和50mL水,加热溶解盐类(如有白色不溶物,即是二氧化硅。如测定钍,应过滤除去)。然后按前述方法之一分离钍,并以草酸沉淀法测定稀土氧化物总量。

按下式计算稀土氧化物总量的含量:

岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析

式中:w[RE2O3(T)]为稀土氧化物总量的质量分数,%;m1为试样溶液中稀土氧化物的质量,g;m0为试样空白溶液中稀土氧化物的质量,g;m为称取试样质量,g。

注意事项

1)草酸稀土的定量沉淀,必须严格控制酸度,并尽量避免引入碱金属离子;否则将增加草酸稀土的溶解度,使结果偏低。特别是钇组稀土的定量沉淀,损失更为显著。

2)氢氧化铵必须不含碳酸根,否则钙分离不完全。不含二氧化碳氢氧化铵的处理方法如下:用两个塑料杯分别装入浓氢氧化铵及水各半杯,同时放入密闭容器内,一天后水吸收氨,即成为无二氧化碳氢氧化铵。

61.3.1.2 PMBP-苯萃取分离-偶氮胂Ⅲ光度法

方法提要

在pH2.4~2.8缓冲溶液中,偶氮胂Ⅲ与稀土元素生成蓝绿色配合物,可用作光度法测定。铁、钍、铀,锆、铪,钙、铅、铜、铋、钨和钼等元素干扰测定,必须预先分离除去。

试样经碱熔,三乙醇胺提取,滤去硅、铝、铁、钨和钼等杂质。沉淀用盐酸溶解,在pH5.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,PMBP与稀土金属离子生成的配合物为苯所萃取。同时被萃取的还有钍、铀、钪、铋、铁(Ⅲ)、铌,钽、铅、铝和少量钙、锶、钡、锰,以及部分钛、锆的水解物(调节pH前加入磺基水杨酸可掩蔽钛、锆)。用甲酸-8-羟基喹啉溶液反萃取,除稀土元素和部分铅转入水相外,其他元素仍留在有机相中被分离。

仪器

分光光度计。

试剂

过氧化钠。

三乙醇胺。

盐酸。

氢氧化铵。

1-苯基-3-甲基-苯基酰吡唑酮(PMBP)-苯溶液(0.01mol/L)称取2.78gPMBP溶于1000mL苯中。

乙酸-乙酸钠缓冲溶液(pH5.5)称取164g无水乙酸钠(或272g结晶乙酸钠),溶解后过滤,加入16mL冰乙酸,用水稀释至1000mL。以精密pH试纸检查,必要时用(5+95)HCl或氢氧化钠溶液调节。

甲酸-8-羟羟基喹啉反萃取液(pH2.4~2.8)称取0.15g8-羟基喹啉,溶于1000mL(1+99)甲酸中。用精密pH试纸检查。

偶氮胂Ⅲ溶液(1g/L)过滤后使用。

抗坏血酸溶液(50g/L)。

磺基水杨酸溶液(400g/L)。

六次甲基四胺溶液(200g/L)。

稀土氧化物标准储备溶液ρ[RE2O3(T)]=200.0μg/mL称取于0.1g从本矿区提纯的稀土氧化物或按矿区稀土元素比例配制的铈、镧、钇氧化物(850℃灼烧1h),加5mLHCl及数滴H2O2,加热溶解,冷却后,移入500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

稀土氧化物标准溶液ρ[RE2O3(T)]=5.0μg/mL用稀土氧化物标准储备溶液稀释制得。

混合指示剂溶液取0.15g溴甲酚绿和0.05g甲基红,溶于30mL乙醇中,再加70mL水,混匀。

强碱性阴离子树脂水洗至中性,用(1+9)HCl浸泡2h,再水洗至中性,用150g/LNH4Ac溶液浸泡过夜,水洗至中性备用。树脂再生处理相同。

校准曲线

移取0mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL稀土氧化物标准溶液,分别置于一组分液漏斗中,用水补足体积至10mL,加入1mL抗坏血酸溶液、1mL磺基水杨酸溶液及2滴混合指示剂,混匀。用(1+4)NH4OH调节至溶液刚变绿色(有铁存在时是橙紫色),再用(5+95)HCl调至紫色,此时应约pH5(必要时可用精密pH试纸检查)。加入3mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液,15mLPMBP-苯溶液,萃取1min,放置分层后,弃去水相。再加入3mL缓冲溶液,稍摇动洗涤一次,水相弃去,用水洗分液漏斗颈。于有机相中,准确加入15mL甲酸-8-羟基喹啉反萃取液,萃取1min,分层后,水相放入干燥的25mL比色管中。有机相可收集回收使用。于比色管中准确加入1mL偶氮胂Ⅲ溶液,混匀。用3cm比色皿,以试剂空白溶液作参比,于分光光度计波长660nm处测量其吸光度,绘制校准曲线。

分析步骤

称取0.1~0.5g(精确至0.0001g)试样,置于刚玉坩埚(或铁坩埚)内,加3~4gNa2O2,拌匀,再覆盖一薄层。在700℃熔融5~10min,冷却,放入预先盛80mL(5+95)三乙醇胺溶液的烧杯中,用水洗出坩埚(如氢氧化物沉淀太少,加入约含10mgMg的MgCl2溶液作载体),加热煮沸10min以逐去过氧化氢。用水稀释至120mL,搅匀。冷后用中速定性滤纸过滤,用10g/LNaOH溶液洗涤烧杯及沉淀6~8次。以数毫升热的(1+1)HCl溶解沉淀,用50mL容量瓶承接,用水洗涤并稀释至刻度,混匀。

分取10.0mL试液,置于分液漏斗中,以下按校准曲线进行测定。

按下式计算稀土氧化物总量的含量:

岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析

式中:w[RE2O(T)]为稀土氧化物总量的质量分数,%;m1为从校准曲线上查得分取试样溶液中稀土氧化物的质量,μg;m0为从校准曲线上查得分取试样空白溶液中稀土氧化物的质量,μg;V1为分取试样溶液体积,mL;V为试样溶液总体积,mL;m为称取试样的质量,g。

注意事项

1)稀土元素在矿物中一般以铈、镧、钇为主,在不同的矿物中,相互间的比例也各不相同。由于钇的相对原子质量最小,故其摩尔吸光系数最大。因此,配制混合稀土标准溶液时,必须与被测试液中稀土元素的组分,特别是铈和钇的比例大致相似。目前,稀土氧化物标准大多是选择所分析的矿区中具有代表性的矿石,从中提取纯稀土氧化物而配制。

2)PMBP-苯萃取稀土适宜的酸度为pH5.5。稀土元素由于“镧系收缩”,离子半径从镧到镥逐渐变小,故镧系元素的碱性由镧到镥逐渐减弱。当pH<5,铈组稀土萃取不完全,而钇组稀土可完全萃取;如pH>5,铈组能萃取完全,而钇组有所偏低。增加PMBP浓度有利于提高稀土元素的萃取率。浓度太大,反萃取时大量PMBP被带下来,给以后操作增加困难。

3)稀土氧化物能吸收空气中的二氧化碳和水分,氧化钕和氧化镧吸收作用最强。铈及钇组氧化物吸收作用最弱,氧化钇能吸收氨,故必须于850℃灼烧1h逐去上述杂质,并在干燥器中冷却后称取。

4)硫化矿需预先在高温炉中灼烧将硫除去。如试样中含铁量不高,又能用酸分解时可用王水或高氯酸分解,含硅高的可滴加少量氢氟酸。

5)磷酸根的存在能抑制稀土-PMBP配合物的形成,使萃取不完全,0.5~1mg五氧化二磷即有干扰,可在萃取前用强碱性阴离子树脂将磷静态吸附除去,处理后60mg以下磷酸根不干扰(将稀土沉淀为草酸盐或氟化物也可使磷酸根分离)。除磷酸根操作:于原烧杯中加入一小片刚果红试纸,用(1+1)NH4OH调节至刚变为红紫色,加2mL冰乙酸、2~3g强碱性阴离子树脂。混匀后,加入15mL六次甲基四胺溶液,过滤入50mL容量瓶中,用水洗净并稀释至刻度,混匀。

6)铅与偶氮胂Ⅲ生成有色配合物,少量存在便干扰稀土测定,使结果偏高。可在萃取前加入2mL20g/L铜试剂溶液使之与铅配位,以消除铅的影响。在反萃取稀土后的有机相中,再用(1+1)盐酸将钍反萃取,利用此性质还可以连续测定钍。

61.3.1.3 阳离子交换树脂分离-重量法

方法提要

在盐酸溶液中稀土元素在阳离子交换树脂上的分配系数与锆、铪和钪相近,小于钍,稍大于钡,比其他元素均大很多,可以用不同浓度的HCl洗提分离,在交换和淋洗液中加入少量酒石酸可有效的除去锆、铪、铌和钽等。在2mol/LHCl中加入乙醇能有效地淋洗铁、铝、钛、铀及大部分钙等,并可防止重稀土的损失。用3mol/LHCl-(1+4)乙醇洗提稀土元素,并用氢氧化铵沉淀稀土元素而与残留的钙和钡分离,最后灼烧为氧化物称量。

试剂

碳酸钠。

过氧化钠。

酒石酸。

氢氧化钠。

盐酸。

酒石酸溶液

盐酸-酒石酸淋洗液(0.2mol/LHCl-20g/L酒石酸)称取20g酒石酸溶于水中,加入16.7mLHCl,用水稀释至1000mL。

盐酸-酒石酸洗涤液[(5+95)HCl-20g/L酒石酸]。

盐酸-乙醇淋洗液A[2mol/LHCl-(1+4)乙醇]取300mLHCl,加360mL无水乙醇,用水稀释至1800mL(用时配制)。

盐酸-乙醇淋洗液B[3mol/LHCl-(1+4)乙醇]取500mLHCl,加400mL无水乙醇,用水稀释至2000mL(用时配制)。

离子交换色谱柱20cm×1.13cm,树脂Zerolit225H型,60~100目。

树脂的处理:先用水浸透,再用6mol/LHCl浸泡过夜,水洗至中性,装入交换柱中。先用200mL盐酸-乙醇淋洗液B淋洗,继用2.3mol/LH2SO4淋洗,最后用150~200mL水分两次淋洗至中性备用。

分析步骤

称取0.2~0.5g(精确至0.0001g)试样,置于刚玉坩埚中,加入1~2gNa2CO3和2~3gNa2O2,置于高温炉中于650~700℃熔融5~10min。冷却后,置于250mL烧杯中,用热水提取。洗出坩埚,用水稀释至约100mL,加热煮沸数分钟,冷却。用致密滤纸过滤,以20g/LNaOH溶液洗涤沉淀5~6次,用热的(1+1)HCl溶解沉淀于原烧杯中,用热水洗至无氯离子,在电热板上蒸干除硅。然后加3mLHCl润湿残渣,加入2g酒石酸、30mL水,加热溶解盐类。用致密滤纸过滤于150mL烧杯中,以热的(5+95)HCl洗涤烧杯及滤纸至70mL体积,再用热水洗至l00mL,混匀。将溶液全部移入离子交换柱的储液瓶中,用30mLHCl-酒石酸洗涤液洗涤烧杯,以0.5~0.8mL/min的速度进行交换。待溶液流完后继续用300mL盐酸-酒石酸淋洗液以同样流速淋洗磷酸根、锆、铌和钽。溶液流完后用100mL水淋洗,再用盐酸-乙醇淋洗液A淋洗铁、铝、钛、锰、铀、钙和镁等,用450mL盐酸-乙醇淋洗液B淋洗稀土元素。将稀土元素洗出液加热蒸发至约15mL,用水稀释至100mL,煮沸。加浓氢氧化铵至出现稀土沉淀,再过量溶液体积的10%,冷却。用中速滤纸过滤,以(5+95)NH4OH洗涤烧杯和沉淀6~7次。将沉淀连同滤纸一起移入已恒量的瓷坩埚中,低温灰化,在高温炉中850℃灼烧至恒量,即得稀土氧化物总量。

稀土氧化物总量含量的计算参见式(61.1)。

注意事项

1)如试样中含有锶、钡较高,将用盐酸溶解沉淀的溶液中,加氢氧化铵沉淀稀土元素,并过量10%氢氧化铵,以分离锶、钡。氢氧化物沉淀再用热(1+1)HCl溶解,然后蒸干除硅。

2)若要测定钍,可在淋洗稀土后用2.8mol/LH2SO4溶液淋洗钍。

61.3.1.4 阳离子交换树脂分离-偶氮胂Ⅲ光度法

方法提要

在1~2mol/LHCl中稀土元素在强酸性阳离子交换树脂上的分配系数很大,但随稀土元素的原子序数增加而减小,铈组稀土元素的分配系数大于钇组稀土元素。在0.5~1.0mol/LHCl中稀土元素、锆和钍被阳离子交换树脂强烈吸附,钛、U6+、Fe2+、锰、镁、Fe3+、钙及铝等也部分或全部被吸附,可用1.25mol/LHCl将上述元素淋洗下来,而稀土元素、锆和钍仍留在柱上。

在H2SO4溶液中,锆的分配系数变得很小,而稀土元素的分配系数反而增大。因此试样中含微量锆时,可在(1+99)H2SO4或(2+98)H2SO4中进行交换,以除去锆,而钍仍留在柱上。或在1.25mol/LHCl淋洗后,继续用0.36mol/LH2SO4溶液洗除锆,最后用3mol/LHCl淋洗稀土元素,用偶氮胂Ⅲ光度法进行测定。

仪器

分光光度计。

试剂

过氧化钠。

盐酸。

硫酸。

抗坏血酸溶液(10g/L)。

氢氧化钠溶液(0.1mol/L)。

氯化钠溶液(20g/L)。

苯二甲酸氢钾溶液(0.2mol/L)。

偶氮胂III溶液(1g/L)。

酚酞指示剂(10g/L)。

阳离子树脂交换色谱柱Zerolit225树脂,H+型,50~100目;柱1.5cm×10cm;流速为1~1.5mL/min。树脂再生:用50mL水洗去柱中残留盐酸,用50mL200g/LNH4Cl溶液使树脂转变为铵型,50mL水洗去残留的NH4Cl,再以240mL40g/L草酸溶液淋洗钍,50mL水洗去残留在柱中的草酸铵溶液,以100mL4mo1/LHCl使之变为氢型,最后加入50mL(1+99)H2SO4流过交换柱,作下次使用。

稀土氧化物标准溶液ρ[RE2O3(T)]=10.0μg/mL配制方法参见61.3.1.2PMBP-苯萃取分离-偶氮胂Ⅲ光度法。

校准曲线

移取0mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL稀土氧化物标准溶液,分别置于一组25mL容量瓶中,加水至10mL左右,加入0.5mL新配制的抗坏血酸溶液及1滴酚酞指示剂,用氢氧化钠溶液中和至红色出现,再用0.1mol/LHCl溶液中和至红色褪去。加入2.8mL0.2mol/LHCl溶液及3.0mL0.2mol/L苯二甲酸氢钾溶液,混匀,加入1mL1g/L偶氮胂III溶液,以水稀释至刻度,混匀。在分光光度计上660nm波长处,用1cm比色皿,以水作参比测量吸光度,绘制校准曲线。

分析步骤

称取0.1~0.5g(精确至0.0001g)试样,置于刚玉坩埚中,加入4~6gNa2O2,搅匀,再覆盖一层,置于已升温至650~700℃的高温炉中,保持此温度至刚全熔。取出冷却,放入已盛有60mL水的250mL烧杯中,盖上表面皿,待剧烈作用停止后,用水洗出坩埚。置于电炉上加热煮沸15~20min,使溶液体积浓缩至40mL以下。取下,加水稀释至200mL左右,放置澄清后,用中速定性滤纸过滤,以20g/LNaCl溶液洗涤烧杯及滤纸共8~10次,滤液弃去。用50mL热的(8+92)H2SO4溶液将沉淀溶解于原烧杯中,用水洗涤滤纸6~8次。将烧杯置于电热板上加热,并蒸发至冒三氧化硫白烟片刻。取下冷却,加水至100mL(若含有锆则加入1gNa2HPO4),加热煮沸。取下冷却后,用慢速定性滤纸过滤(除去二氧化硅及锆),以(1+99)H2SO4溶液洗涤烧杯及滤纸共8~10次,滤液及洗液用400mL烧杯收集,并用水稀释至250~300mL。将上述溶液倾入已再生好的阳离子交换色谱柱中,以1~1.5mL/min的速度流过,依次用150mL(1+99)H2SO4、500mL1.25mol/LHCl洗提除去铁、镁、锰、铀、铁、铝等元素,流出液均弃去。然后用300mL3mol/LHCl淋洗稀土元素,以400mL烧杯承接,置于电热板上加热浓缩至约5mL,用水移入50mL容量瓶中并稀释至刻度,混匀。

分取部分试液(约含40μg的稀土元素)于25mL容量瓶中,以下按校准曲线进行测定。

稀土氧化物总量含量的计算参见式(61.2)。

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