痕量元素的分离
同修 / 2022-07-06
6.8.2 痕量元素的分离
分离以痕迹量存在的元素通常要比常量-痕量分离来得容易。离子的量少时，分配等温线是线性的，洗脱曲线是对称的(见6、
6、3节)。由于待分离离子的量很少，就可以用少量离子交换剂并且在较短的时间内完成分离。取决于原始混合物的组成以及所拥有的元素测定方法，在有些情况下只需将元素分离成组就行了，虽然有时候必需完全分离成各个元素组分。当把一个样品系统地分辨成许多种组分的时候，常常利用一些已知的分离方案。这样的方案中包含着痕量元素与基本元素的分离，痕量元素的组分离，最后还有同一组分的元素分离成各别组份。
6.8.2.1组分离
如上所述，离子交换色谱因为简单，选择性高以及一些元素的离子交换不依赖于样品中另外一些元素的存在等因素而特别适合于少量元素的分离。文献中描述过许多种痕量元素分离方案。有些方案完全依靠离子交换色谱，另一些方案中离子交换色谱扮演着主要角色。被分离的元素数目可从几个到几十个不等，分离的质量通常是好的。将一个复杂混合物分离成几个组通常需化费一到几小时，但在某些特殊情况下时间可大大缩短。在多数情况下是利用许多根装有不同型式交换剂的色谱柱连续地进行吸附-洗脱循环来完成分离的。注入下一根柱的料液往往就是将上一根柱的流出液蒸干后再将残渣溶解在适当的洗脱剂中而制得的。组分离图常常被延伸而达成各别组分的分离。图6.70和6.71是只依靠离子交换把复杂的痕量元素混合溶液分离成多组分小组的两个例子。第一个例子(图6.70)是利用中子活化和y谱仪测定生物材料中的痕量元素。第二个例子(图6.71)也是为活化分析而发展的，
用于测定高纯二氧化硅中的痕量元素。元素的测定也是用y谱仪完成的。但这一方法并非没有缺点。为了改善它的灵敏度、精密度和准确度，拟订了用离子交换把每个组再进一步分离成各别元素的方案，这样就能采用盖格-谬勒计数器作最后的放射性测量了。其他纯粹采用离子交换的分离方法有：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)的系统分离。
在Dowex1-X8(CT)交换剂上用不同浓度的盐酸溶液洗脱，将上述元素分离成四个组。还有在Dowex 50W-X8(H')交换剂上用适当pH和离子强度的络合剂溶液进行洗脱将35种放射性金属元素分离成六个组。后面这两种分离方案应该看成是一种例外，因为所采用的是在根单交换柱上的阶梯式洗脱。测定了高温合金中的Ni、Cr、Co、Fe、Ti、W、Mo、Nb和Ta。首先在阴离子交换剂柱上使这些元素分离成组，然后再分离成各别元素，用盐酸和氢氟酸溶液作洗脱剂。
在Dowex 50W-X12阳离子交换柱和Dowex 1-X10阴离子交换柱上进行痕量元素的分离时，采用盐酸、氢氟酸、氯化铵、氟化铵、硝酸和高氯酸作洗脱剂将下列元素分成了六个组[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。这种分离方案主要是为活化分析而设计的。
强酸性阳离子交换剂和强碱性阴离子交换剂还被应用于不同的或类似的体系中，在生物材料的活化分析中用来分离Cr、Co、Se、Fe、Zn、Ag、Mo、Hg和Au，在测定生物材料中的痕量元素时，用来浓集和分离Mo、S、P、Fe、Zn、Pb、Cu、Co、Mn、Na、Ca和Mg。
最近发展了一些新的、有时是十分详细的分离方案，用于生物材料的活化分析。例如，Velandia和Perkons将五十余种元素分离成12～15个选定的组，使利用y谱仪进行测定时的干扰减至最小。
在Tjioe 等人所发展的一种有趣的方法中，将样品放在一个密闭系统中分解，使挥发性元素从氢溴酸介质中定量地蒸馏出来，馏分和残液再进一步作离子交换分离。全部操作均可实现自动化。
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