[科普中国]-共沉淀分离法-

当沉淀从溶液中析出时，溶液中的某些原本可溶的组分被沉淀剂沉淀下来，共同存在于沉淀物中的现象即为共沉淀现象。在沉淀分离、质量测定和材料制备中所得到的沉淀往往不是绝对纯净的，这对于分离和测定来说是不利的。但有时为了得到某些离子，可利用共沉淀进行分离富集，变不利为有利。共沉淀分离法就是加入某种离子同沉淀剂生成沉淀作为载体(共沉淀剂)，将痕量组分定量沉淀下来，然后将沉淀分离，以达到分离和富集目的的一种分离方法。

吸附共沉淀分离或富集痕量组分表面吸附共沉淀是常量组分沉淀在其表面未达到平衡时，吸附了溶液中带有相反电荷的离子，从而将痕量组分带下来的一种分离方法。根据常量组分沉淀性质的不同，又可分为在离子晶体表面上的吸附共沉淀和在无定形沉淀表面上的吸附共沉淀。由于无定形沉淀比表面积大，可增加吸附作用，因此在无定形沉淀表面上的吸附共沉淀比在离子晶体表面上的吸附共沉淀应用更为广泛。

表面吸附共沉淀中常采用可形成颗粒较小的无定形沉淀或凝乳状沉淀的试剂作为载体(共沉淀剂)，如氢氧化物、硫化物或磷酸盐等。小颗粒载体的比表面积较大，有利于吸附待分离的微量或痕量组分。例如，可利用Fe(OH)3沉淀作为载体吸附富集含铀工业废水中痕量的UO22+。1

混晶共沉淀分离或富集痕量组分如果溶液中待分离的微量离子与常量离子的半径相近，当与同一种共沉淀剂沉淀时，所形成的晶体结构相同，二者以混晶方式析出。混晶共沉淀具有选择性高、分离效果好等优点。混晶分为典型的混晶和不规则混晶。典型的混晶又称为真正的混晶，要求微量离子与常量离子所带电荷相同、离子半径相近，形成混晶的晶体结构相同。两种离子的半径越接近，微量组分沉淀的溶解度越小，越容易形成混晶共沉淀。利用混晶沉淀分离或富集痕量元素在放射化学中应用较多。

不规则混晶有两种情况，当微量离子和常量离子所带电荷不同，但离子大小相近时，可形成结构不同的固溶体，如LaF3能在CaF2中形成固溶体，这种固溶体在半导体中很常见；当微量离子和常量离子所带电荷不同，但离子大小相近时，也可形成结构相同的固溶体，如KMnO4在BaSO4中形成固溶体，NaNO3在CaCO3中形成固溶体。吸附共沉淀和混晶共沉淀通常使用无机共沉淀剂，能否成功分离富集痕量组分取决于共沉淀剂的选择及沉淀条件。共沉淀剂一般应满足以下要求：

①共沉淀剂对待分离的痕量组分具有较高的选择性和较强的共沉淀能力。

②共沉淀剂应易于被除去，即不干扰痕量组分的分析。

③形成的沉淀应易于过滤和洗涤。

无机共沉淀剂吸附性好，但选择性较差，多数情况下还需要将加入的载体元素与痕量元素进一步分离。1

有机共沉淀剂分离或富集痕量组分与无机共沉淀剂相比，有机共沉淀剂具有选择性好、富集效率高、生成的沉淀溶解度小等优点，有机共沉淀剂还可通过灼烧分解挥发或用强酸、强氧化剂破坏等方式除去。近年来，随着有机试剂的发展，有机共沉淀剂的应用也逐渐增多。有机共沉淀剂在富集分离天然水体、无机材料以及高纯物质中的痕量组分方面提供了简便有效的方法。

无机共沉淀剂是利用共沉淀剂的表面吸附或生成混晶作用把微量或痕量组分载带下来。有机共沉淀剂分离富集痕量组分的作用机理则明显不同，类似于固体萃取，痕量组分的沉淀溶解在有机共沉淀剂中被带下来或沉淀剂与痕量组分的离子形成螯合物、离子缔合物或分子胶体等沉淀下来。2

生成物分类利用有机共沉淀剂对痕量组分进行分离和富集，大致可以分成三种类型：

(1)生成螯合物。许多痕量组分能与螯合剂形成螯合物，进入载体形成固溶体而被载带下来。生成的螯合物可以是水溶性的，也可以是不溶于水的。例如用8-羟基喹啉共沉淀海水中痕量的铜、钼、钒离子时，可生成相应的金属离子8-羟基喹啉螯合物，由于含量极少，实际上并不能形成沉淀，当加入酚酞的乙醇溶液时，这些离子的螯合物被酚酞的析出物诱导，一起沉淀下来，形成固溶体。酚酞不与上述金属离子及其螯合物发生任何化学反应，只起载体的作用，被称为“惰性共沉淀剂”。属于这类沉淀剂的还有羟基苯甲酸、间硝基苯甲酸、丁二酮肟二烷酯等。由于惰性共沉淀剂不与其他离子反应，因此选择性较高。

(2)生成离子缔合物。阳离子和阴离子通过静电吸引力结合形成的电中性化合物，称为离子缔合物。在共沉淀分离富集痕量组分时，有机沉淀剂和某种配体形成的沉淀作为载体，被富集的痕量离子与载体中的配体络合而与带有相反电荷的有机沉淀剂缔合成难溶性的离子缔合物，载体与离子缔合物具有相似的结构，两者生成共溶体一起沉淀下来。

(3)生成分子胶体。加入有机共沉淀剂使难凝聚的胶体溶液凝聚析出的方法称为胶体凝聚法。例如分离富集试液中痕量的H2WO4。H2WO4在酸性溶液中以带负电荷的胶体粒子存在，不易凝聚，可往溶液中加入有机共沉淀剂辛可宁。辛可宁是一种生物碱，在酸性溶液中形成带正电荷的辛可宁胶体粒子，能与带负电荷的钨酸胶体粒子共同凝聚析出。属于这类沉淀剂的还有丹宁、动物胶等，可与铌、钽、铍、锗、硅、钼、铀等的含氧酸形成共沉淀。有机共沉淀剂的载体分子量大，分离富集效率较高，对10-12量级痕量组分也可获得满意的结果。2

本词条内容贡献者为:

刘全生 - 副教授 - 长春理工大学