第十六章 沉淀分离法详解
沉淀分离技术.
蛋白质聚集沉淀
（1）破坏水化膜，分子间易碰撞聚集，将大量盐 加到蛋白质溶液中，高浓度的盐离子有很强的水化 力，于是蛋白质分子周围的水化膜层减弱乃至消失， 使蛋白质分子因热运动碰撞聚集。
（2）破坏水化膜，暴露出憎水区域,由于憎水区域间作用使蛋 白质聚集而沉淀，憎水区域越多，越易沉淀。
（3）中和电荷，减少静电斥力，中性盐加入蛋白质溶液后，蛋 白质表面电荷大量被中和，静电斥力降导致蛋白溶解度降低， 使蛋白质分子之间聚集而沉淀。
亲水胶体在水中的 稳定因素
水化膜
水化膜
+ + + + + + ++ +
带正电荷蛋白质 （亲水胶体） 脱水
碱 酸 等点电时的蛋白质 （亲水胶体） 脱水
碱 酸 带负电荷蛋白质 （亲水胶体） 脱水
+ + + + + + ++ +
带正电荷蛋白质 （疏水胶体）
阴离子 不稳定蛋白颗粒
阳离子
带负电荷蛋白质 （疏水胶体）
7.65 6.85
（1）忽略溶液体积的变化，若回收90%的BSA，需要加 入多少固体硫酸铵？（37.27Kg） （2）沉淀中BSA的纯度是多少？（95.34%）
KS分段盐析法
在一定pH、温度条件下，改变离子强度。 适用于早期粗提阶段的分步分离。
虽然这个理论所假定的条件并不完全适合于蛋白质分子，但该 理论对于理解破坏蛋白质溶液的稳定性仍有很大帮助，同时还 有助于针对具体蛋白质选择最合适的沉淀剂及技术。
DLVO理论
颗粒间的相互作用的位能取决于离子强度。 在低离子强度时，颗粒距离处在中间状态，双 电层斥力占优势，可看为一个凝聚的势垒；在 高离子强度时，吸引力超过排斥力，相互间的 总位能表现为吸引位能。 虽然这个理论所假定 的条件并不完全适合于蛋白质分子，但该理论 对于理解破坏蛋白质溶液的稳定性仍有很大帮 助，同时还有助于针对具体蛋白质选择最合适 的沉淀剂及技术。
《沉淀分离法》课件
03
分析实验结果的影响因 素，如沉淀剂的种类和 浓度、溶液的pH值、温 度等。
04
比较不同实验条件下的 分离效果，总结沉淀分 离法的优缺点和应用范 围。
沉淀分离法的应用
06
实例
在污水处理中的应用
总结词
沉淀分离法在污水处理中应用广泛，能有效去除污水中的 悬浮物和重金属离子。
详细描述
通过向污水中投加化学药剂，使水中不易溶于水的悬浮物 或重金属离子形成沉淀物，再通过固液分离技术将沉淀物 从水中分离出来，达到净化水质的目的。
5. 倾倒上清液
小心倾倒掉上清液，收集沉淀 物。
6. 洗涤和干燥
对沉淀物进行洗涤和干燥，得 到纯净的目标物质。
7. 结果分析
对实验结果进行分析，计算目 标物质的回收率和纯度。
实验结果与讨论
01
记录实验过程中观察到 的现象，如沉淀物的生 成、颜色的变化等。
02
对实验结果进行定量分 析，计算目标物质的回 收率和纯度。
历史与发展
历史
沉淀分离法最早可追溯到19世纪初 期，随着科学技术的不断发展，沉淀 分离法也在不断改进和完善。
发展
现代沉淀分离法已经发展出了多种分 离技术，如共沉淀、均相沉淀、盐析 等，广泛应用于化学、生物、医学等 领域。
应用领域
化学分析
用于分离和富集痕量元 素或复杂样品中的组分
。
生物制药
用于蛋白质、酶、细胞 等的分离和纯化。
沉淀溶解损失
在洗涤和转移过程中，部 分沉淀可能会溶解，导致 产物的损失。
改进方向
优化沉淀剂的选择
通过选择合适的沉淀剂，可以改善沉 淀的生成和过滤性能。
改进洗涤方法
减少沉淀溶解损失
沉淀分离法的原理及应用
沉淀分离法的原理及应用1. 简介沉淀分离法是一种常用的分离纯化技术，通过将混合物中的目标物质与其它成分之间的相互作用转化为沉淀的形式，实现目标物质的分离与纯化。
本文将介绍沉淀分离法的基本原理和在化学、生物学等领域中的应用。
2. 原理沉淀分离法的原理基于悬浮液中固体颗粒的沉降速度与固体颗粒的质量、形状、密度和悬浮液的性质有关。
其基本过程包括：•混合物的制备：将待分离的混合物溶解或悬浮于适当的溶剂中，形成悬浮液。
•沉淀生成：通过物理、化学手段使目标物质发生沉淀，将其与悬浮液中的其它成分分离出来。
常用的方法包括调节pH值、加入沉淀剂等。
•沉淀分离：通过离心、过滤、沉淀等操作将沉淀物与悬浮液分离。
3. 应用沉淀分离法在化学、生物学等领域中有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：3.1 化学实验在化学实验中，沉淀分离法常用于分离和纯化化合物。
通过调节pH值、加入沉淀剂可以使目标化合物沉淀，从而与混合物中的其它成分分离开来。
例如，可以使用盐酸将铅离子与氯离子反应生成沉淀物（氯化铅），从而完成铅离子的分离。
3.2 食品加工沉淀分离法在食品加工中也有一定的应用，特别是在液体分离和浊液澄清方面。
例如，在醋酸制备过程中，可以通过沉淀分离法将产生的沉淀物与溶液分离，从而得到纯净的醋酸。
3.3 生物学研究在生物学研究中，沉淀分离法常用于分离和纯化生物大分子，如蛋白质和核酸。
通过调节溶液的条件，例如盐浓度、温度等，可以使目标生物大分子发生沉淀，从而与其它组分分离开来。
例如，在蛋白质纯化过程中，可以通过加入盐类使蛋白质发生沉淀，然后使用离心等方法将其与溶液分离。
4. 总结沉淀分离法是一种常用的分离纯化技术，其原理基于悬浮液中固体颗粒的沉降速度与其它因素之间的关系。
沉淀分离法在化学、生物学等领域有广泛的应用，包括化学实验、食品加工和生物学研究等。
熟悉沉淀分离法的原理和应用，可以为相关领域的分离纯化工作提供理论和实践指导。
沉淀分离法及应用
沉淀分离法及应用
沉淀分离法是化学实验中常用的一种分离方法，主要通过生成沉淀物来实现对不同物质的分离。
沉淀分离法的基本步骤如下：
1. 将待分离物质溶解在适当的溶剂中，制备溶液。
2. 在溶液中加入适量的沉淀剂（通常是饱和溶液）。
3. 沉淀剂与待分离物质发生反应，生成沉淀物。
4. 将溶液与沉淀物分离，通常可通过过滤或离心将沉淀物从溶液中分离出来。
沉淀分离法的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 分离杂质：当溶液中含有杂质时，可以通过添加适量的沉淀剂，使杂质与沉淀剂发生反应生成沉淀物，从而分离出纯净的溶液。
2. 分离混合物：当混合物中含有不同成分时，可以利用沉淀分离法将其中一种或几种成分分离出来。
3. 分离纯度不同的物质：当溶液中含有不同纯度的物质时，可以通过沉淀分离法将其中高纯度的物质分离出来，从而提高物质的纯度。
4. 提取目标物质：当需要提取特定物质时，可以利用沉淀分离法将目标物质从复杂的混合物中提取出来。
沉淀分离法是一种简单有效的分离方法，在化学实验和工业生产中有着广泛的应用。
分离分析化学沉淀分离法
K : 常 数,取 决 于 沉 淀 本 性,介 质, 温 度
2.3 生成沉淀类型
2.3.1 分级沉淀 2.3.2 共沉淀 2.3.3 均相沉淀
15
2.3.1 分级沉淀
两种阴离子（或阳离子）与相同的阳离子 （或阴离子）形成难溶盐，其溶度积相差足 够大时，加入沉淀剂可从混合溶液中将其分 别沉淀出来加以分离。 分级沉淀的顺序取决于：溶度积和离子浓度
33
2.5.2 有机沉淀剂分离法
2.5.2.1 生成鳌合物的沉淀剂
两种基团
酸性：－OH －COOH －SO3H －SH （其H+可被金属离子置换）
碱性：－NH2 NH N CO CS （以配位键与金属离子鳌合）
34
（1）8－羟基喹啉
N OH
O
NMN
O
35
（2）丁二酮肟
H3C C NOH H3C C NOH
MnXm(s)
nMm+ + mXn-
溶度积 Ksp = [Mm+ ]n[Xn- ]m
Ksp是衡量沉淀溶解能力的尺度。 Ksp越小，溶解度越小。
5
2.1.1 溶度积
MnXm(s)
nMm+ + mXn-
任一状态下：Q = [Mm+ ]n [Xn-]m
达到平衡时：Ksp = [Mm+ ]n[Xn- ]m 溶度积规则
各种氢氧化物和含水氧化物沉淀时的pH值范围
元素 Nb，Si，Ta，W Sb(Ⅴ)，Sn(Ⅳ) Mn(Ⅳ) Pb(Ⅳ) Os(Ⅳ) Ce(Ⅳ)，Sb(Ⅲ)，Ti，Zr Fe(Ⅲ)，Hg(I)，Hg(NO3)2 Sn(Ⅱ)，Th U(Ⅵ) Al，Be，Cr(Ⅲ)，Ir(Ⅳ) Cu，Fe(Ⅱ)，Nd，Pb，Pd，Rh Ru，Sm，Y，Yb Cd，Ce(Ⅲ)，Co，La，Ni，Pr，Zn HgCl2，Mn(Ⅱ)，Ag Mg
沉淀分离法
如Fe2O3.xH2O等
凝乳状沉淀 d: 0.02 ~ 0.1 m 性质介于二者之间 如AgCl等
沉淀分离法分类
无机沉淀分离 有机沉淀分离 共沉淀分离
沉淀为氢氧化物 沉淀为硫化物
其他无机沉淀物
沉淀为螯合物 沉淀为简单配合物
当待测组 分极微时，
多采用 共沉淀法
➢ 利用分步沉淀可分离溶液中的离子，但要求他 们的Ksp有足够的差值，才能使溶度积小的先 沉淀出来，而其他离子后析出。
➢ 不同的金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH不 同，可通过控制pH值来控制离子的沉淀。
➢ 两种金属离子能否完全分离取决于两种沉淀溶 解度的相对大小。完全分离的标准是后沉淀离 子开始沉淀时，先沉淀的离子已沉淀完全（即 在溶液中浓度小于10-4C0).
表 各种金属离子氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的 pH 值
开始沉淀时
沉淀完全时
氢氧化物
Sn(OH)4 TiO(OH)2 Sn(OH) 2 Fe(OH) 3 Al(OH) 3 Cr(OH) 3 Zn(OH) 2 Fe(OH) 2 Ni(OH) 2 Mn(OH) 2 Mg(OH) 2
溶度积 KSP
1×10-57 1×10-29 1×10-27 1×10-38 1×10-32 1×10-31 1×10-17 1×10-15 1×10-18 1×10-13 1×10-11
沉淀为多元络合物
无机共沉淀
吸附共沉淀 混晶共沉淀
有机共沉淀 胶体凝聚共沉淀
固溶体共沉淀
无机沉淀分离法
➢ 在一定条件下采用无机沉淀剂与一些组分发生沉淀反 应，生成溶解度极小的物质，形成沉淀析出，而与其 他组分分离的方法。
➢ 无机沉淀剂是最早使用的沉淀剂，主要用于金属离子
沉淀的分离的方法是
沉淀的分离的方法是沉淀的分离方法是指通过沉淀作用将混合物中的悬浮物或溶解物分离出来的一种物理分离方法。
这种方法常用于实验室中，也可以应用于工业生产中。
沉淀的分离方法主要依靠物质的密度差异来实现分离。
通常来说，悬浮物和溶解物的密度一般会有较大的差异，因此可以通过让其中一种物质沉淀下来，从而将其与其他物质分离开。
沉淀的分离方法常见的有以下几种：1. 重力沉降法：利用物质的密度差异，在静止状态下，重物质沉淀到底部形成沉淀物，轻物质停留在上层形成上清液。
这种方法适用于沉降速度较快的物质分离。
2. 离心沉淀法：利用离心机的离心力，加速物质的沉降速度。
将混合物放入离心管中，通过旋转离心机，离心力会使重物质沉淀到管底，而轻物质悬浮在上层。
这种方法适用于沉降速度较慢的物质分离。
3. 过滤法：利用过滤纸或过滤器将悬浮物和溶解物分离。
将混合物通过过滤纸或过滤器，在过滤的过程中，溶解物会通过过滤孔隙而流过，而悬浮物则被过滤纸或过滤器截留下来。
这种方法适用于悬浮物颗粒较大的分离。
4. 沉淀抽滤法：先通过沉淀将悬浮物分离出来，然后再通过抽滤将沉淀与溶解物分离。
将混合物放入沉淀容器中，经过一段时间使悬浮物沉淀下来，然后将上清液抽去，留下沉淀物，从而实现分离。
5. 沉淀洗涤法：在萃取法或溶剂提取法中，利用沉淀的亲水性或亲油性特点，可将单一物质与混合物分离。
如有机溶剂法用有机溶剂使混合物分成上相和下相，上相为溶质、下相为溶剂。
需要注意的是，沉淀的分离方法对于不同的混合物和要求分离的物质性质也有一定的限制。
在实际应用中，需要根据实验或生产的具体情况选择合适的沉淀的分离方法。
沉淀分离法
沉淀分离法沉淀分离法是分离纯化生命大分子物质常用的一种经典方法。
一、沉淀分离法的基本原理概述沉淀法也称溶解度法，其纯化生物大分子的原理是根据物质的结构差异（如蛋白质分子表面疏水基团和亲水基团比例的差异）来改变溶液的某些性质（如pH值、极性、离子强度、金属离子等），使抽提液中有效成份的溶解度发生变化，使所需有效成分出现最大溶解度，而杂质出现最小溶解度；或者相反，然后溶解度小者以沉淀的形式析出，从而达到从抽提液中分离有效成份的目的。
二、沉淀分离法中沉淀生成的过程（1）形成过饱和溶液与核的形成溶液达到过饱和状态时，首先有几个阴阳离子相聚形成结晶核，进一步在其周围聚集了阴阳离子、胶体粒子，成长为肉眼可见的粒子。
过饱和度浓度越大，核的形成速度越快，数目越多。
一旦有核产生，就开始形成沉淀，过饱和状态开始解体。
（2）沉淀的生长溶液中阴阳离子、胶体粒子等向晶核运动并在其表面上沉积下来，使核慢慢生长为沉淀。
沉淀分离法中对沉淀形式有几点要求：○1沉淀的溶解度要小，以保证被测组分能沉淀完全；○2沉淀要纯净，不应带入沉淀剂和其他杂质；○3沉淀易于过滤和洗涤，以便于操作和提高沉淀的纯度；○4沉淀易于转化为称量形式，同时，称量形式的分子量应具有确定的化学组成、应具有足够的化学稳定性、应尽可能大，这样可使称量的物质质量较大，从而减小称量误差，提高方法的准确度。
（3）陈化陈化，是使沉淀粒子变得粗大的一种有效方法。
生成的沉淀不马上过滤，将其与母液一起放置一段时间，使沉淀粒子再长大。
加热和搅拌可缩短陈化时间。
三、沉淀分离法的分类及其特点根据沉淀剂的不同，沉淀分离法也可以分成用无机沉淀剂（氢氧化物、硫化物、其它无机沉淀剂）的分离法、用有机沉淀剂（草酸、铜试剂、铜铁试）的分离法和共沉淀分离富集法。
沉淀分离法和共沉淀分离法的区别主要是：沉淀分离法主要使用于常量组分的分离（毫克量级以上）；而共沉淀分离法主要使用于痕量组分的分离（小于1mg/mL）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、盐析沉淀法
盐析法：
在高浓度中性盐存在下，欲分离物质在中性 盐水溶液中的溶解度降低而产生沉淀。
早在19世纪盐析法就被用于从血液中分离蛋 白质，目前该方法仍广泛用来回收或分离蛋白 质（酶）等生物大分子物质。
（一）基本原理
蛋白质的溶解特性取决于其组成、构象、周 围环境的物理化学性质以及溶剂的可利用度。
+ + 中和电荷
+ + + ++ SO42-
_+
+_ +
+ __ _+
中性盐 中和电荷
_ _
_
__
NH4+ _
或Na+
_
_ _
蛋白质沉淀
蛋白质的盐析机制示意图
蛋白质在水中的溶解度不仅与中性盐离子的浓 度有关，还与离子所带电荷数有关，高价离子影 响更显著。
通常用离子强度表示对盐析的影响。
蛋白质溶解度
0 40 50 60 70 80 P 不同浓度碳氧肌红蛋白的盐析分布曲线
3.温度的影响 低盐浓度：温度升高，溶解度升高 高盐浓度：温度升高，溶解度降低
温度适当提高有利于蛋白质沉淀。 高温容易导致蛋白质变性。 蛋白质盐析一般在室温下进行，某些温度 敏感性的蛋白质盐析最好在低温下进行。
4.pH的影响 蛋白质在pI时的溶解度最小，最容易从 溶液中析出，因此选择在被盐析的蛋白质 的pI附近。
+ +
+ + ++
++ + ++
H+ OH-
_+
+_ +
+ _
__ +
__ _
__
_
_
_ _
pH<pI,带正电， 有水膜，是稳定 的亲水胶体
中性盐 破坏水膜
pH=pI时, 有水膜， 是不稳定的亲水 胶体
中性盐 破坏水膜
pH>pI,带负电， 有水膜，是稳定 的亲水胶体
中性盐 破坏水膜
+ +
+
+
中性盐
常见阴离子的盐析作用顺序：
PO43- > SO42- > CH3COO > Cl > NO3 > ClO4 > I > SCN
阳离子对盐析效果的影响：
Al3+ > H+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Cs+ > Rb+ > NH4+ > K+ > Na+ > Li+
无机盐可按两种方式加入溶液中：
这些性质就本质而言是水分子间的氢键和蛋白 质表面所暴露出的N、O原子的相互作用，所以 易受溶液温度、pH值、介电常数和离子强度等 参数的影响。
蛋白质在自然环境中通常是可溶的， 表面：大部分是亲水基团 内部：大部分是疏水基团
蛋白质呈稳定 的分散状态
两性物入固体(NH4)2SO4粉末—工业生产
(分批加入，充分搅拌)
加入(NH4)2SO4饱和溶液—实验室和小规模生产
(防止溶液局部过浓，但加量较多时溶液会被稀释)
（三）影响盐析的各种因素
无机盐的加入量 蛋白质的浓度 温度 pH 操作方式
1.无机盐加入量的影响
蛋白质溶解度 2.5 2.0 1.5
lgS 1.0 0.5 0 -0.5
40
蛋白质溶解度
30
lgS 20
C0
10
0 20 30 40 50 60 70 P—不同(NH4)2SO4 饱和度
蛋白质沉淀的速度可用 - —dS 对盐饱和度（P）
作图来表示：
dP
8 – d—S 6
dP 4
利用不同蛋白质盐析分布 曲线在横轴上的位置不同， 可采取先后加入不同量无 机盐的办法来分级沉淀蛋 白质。
2.5 2.0
1.5 lgS 1.0
0.5
起始蛋白
0
浓度
-0.5
-1.0
-1.5
β
盐溶
碳氧血红蛋白的lgS
与(NH4)2SO4离子强 度μ的关系
S0
盐析
1 234 56 μ(离子强度)
盐析区: lgS = β - Ks μ
蛋白质溶解度 常数 盐析常数 盐离子强度
（二）无机盐的选择
在蛋白质盐析中，常用的盐析剂有(NH4)2SO4,
第十六章 沉淀分离法
沉淀法：
利用某种沉淀剂或改变条件，使所需提取 的物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成 无定形固体沉淀的过程。
具有浓缩和分离的双重作用。
在蛋白质、酶、多肽、核酸和其他细胞组 分的回收和分离中应用的很多。
盐析沉淀法 有机溶剂沉淀 等电点沉淀法 成盐沉淀法 高分子聚合物沉淀 选择性变性沉淀法
(NH4)2SO4 70.6 75.4 81.0 88.0 95.3 103
Na2SO4 4.9 18.9 48.3 45.3 43.3 42.2
MgSO4
-- 34.5 44.4 54.6 63.6 70.8
NaH2PO4 1.6 7.8 54.1 82.6 93.8 101
盐析效果：阴离子 > 阳离子 尤其以高价阴离子更为明显。
耗盐少，蛋白质收率也高
5.操作方式的影响
10 固体， 间歇12h
5 酶活性
U/ml 2.5
饱和溶液，
间歇12h
-1.0 -1.5
β S0
盐析
1 234 56 μ(离子强度)
蛋白质种类不同，盐析所用的无机盐量也不同
蛋白质溶解度 0.50 0
lgS -0.50 -1.00
0 2 4 6 8 10 μ(离子强度)
不同蛋白质溶解度与离子强度的关系
对于特定的蛋白质，一定操作条件下产生沉 淀时的无机盐浓度范围都是一定的，即具有一 定的蛋白质盐析分布曲线。
2
0 20 30 40 50 60 70 P
蛋白质溶解度随(NH4)2SO4 饱和度而变化的速率
2.蛋白质浓度的影响 蛋白质浓度不同，沉淀所需无机盐用量也不同。 随浓度提高，盐用量减少。
8 – d—S 6
dP 4 2
30g/L
3g/L
分级沉淀： 将溶液稀释，使重 叠曲线拉开距离
制取成品： 提高蛋白质浓度
Na2SO4， MgSO4，NaH2PO4，NaCl， Na3PO4,
K3PO4。 廉价
(NH4)2SO4 原因
在水中溶解度大，且溶解度随温度变 化小，低温下仍具有较大的溶解度
对大多数蛋白质的活力无损害
常用盐析剂在水中的溶解度（g/100ml水）
中性盐
温度（oC） 0 20 40 60 80 100
蛋白质周围的水分子有序排列，在表面 形成水化膜，这一层能保护蛋白质粒子 避免因碰撞而聚沉。
当向蛋白质溶液中加入中性盐时： 低盐--盐溶(低盐情况下，随着中性盐离子强度的 增加，蛋白质溶解度增大)
高盐--盐析(高盐浓度时，蛋白质溶解度随之减小)
盐离子部分中和蛋白 质的电性，使分子间 排斥作用减弱
中性盐的亲水性比蛋白质大， 盐离子在水中发生水化作用 从而使蛋白质脱去水化膜， 暴露出疏水区域