沉澱劑

沉澱劑

化學類專業術語
如果向液相中加入某種試劑能産生沉澱,那麼這種試劑就叫做沉澱劑。利用沉澱劑産生沉澱可進行液相中的物質分離,還可使“舊”沉澱轉化産生新沉澱。由于相對用量不同,有些試劑既可作沉澱劑又可作絡合劑。如共沉澱分離法方法,加入某種離子同沉澱劑生成沉澱作為載體(沉澱劑),将痕量組分定量地沉澱下來,然後将沉澱分離(溶解在少量溶劑中、灼燒等方法),以達到分離和富集的目的。
    中文名:沉澱劑 外文名:precipitant 适用領域: 所屬學科: 作用:生成沉澱分離 分類:有機和無機兩大類 選擇标準:溶解度大,沉澱溶解小等

選擇

一是便于實現沉澱,即操作容易。

二是不會引入雜質。

三是生成的沉澱易于過濾,不要生成難過濾膠體狀物質。

四是不會除去溶液中其他有用的離子。

滿足上述條件下還有考慮沉澱劑的的價格。除了經濟因素外,還應考慮以下要求選擇性:

1.為回收金屬應可得到較純的沉澱,避免或減少雜質的污染沉澱;

2.對于淨化溶液則需減少溶液中有價組分随沉澱的損失難溶性。它可以使沉澱過程進行得較完全,得到較純淨的沉澱和溶液。易濾性。

3.産生的沉澱顆粒粒應較粗,最好有良好的結晶,便于過濾和洗滌在加入沉澱劑時,不給溶液帶來其他雜質。

要求

對沉澱劑的要求:

1.要求對欲富集的痕量組分回收率高

2.要求共沉澱劑不幹擾待富集組分的測定

3.無機共沉澱劑會引入大量其它金屬離子載共沉澱的選擇性不高(混晶法高于吸附法)同時實現多種離子的富集,富集效率高有機共沉澱劑

4.施膠沉澱劑通過電中和架橋作用絮凝快,緊密,使膠料沉澱時間大大縮短,同時具有助留作用,适應性強,對造紙設備沒有腐蝕,特别适合在中性施膠中作沉澱劑,也适合于酸性膠,可以代替硫酸鋁,使用量和單位成本大大降低。外觀呈淺綠色粘稠狀液體,PH值2.8—4,比重≥1.1,固體含量(AL2O3):4.5—7.5%。

5.凝集沉澱劑使微細和膠體顆粒充電及中和而成為能快速沉降的團塊,然後過濾。這是由于膠體物質帶負電荷而相互排斥,直到凝集劑中和電荷并使它們凝結在一起。

常見

聚合氯化鋁

聚合氯化鋁有較強的架橋吸咐性能,在水解過程中,伴随發生凝聚,吸附和沉澱等物理化學過程。聚合氯化鋁簡稱PAC。通常也稱作堿式氯化鋁或混凝劑等,它是介于ALCL3和AL(OH)3之間的一種水溶性無機高分子聚合物,化學通式為[AL2(OH)NCL6-NLm]其中m代表聚合程度,n表示PAC産品的中性程度。

顔色呈黃色或淡黃色、深褐色、深灰色樹脂狀固體。樂邦聚合氯化鋁與傳統無機混凝劑的根本區别在于傳統無機混凝劑為低分子結晶鹽,而聚合氯化鋁的結構由形态多變的多元羧基絡合物組成,絮凝沉澱速度快,适用PH值範圍寬,對管道設備無腐蝕性,淨水效果明顯,能有效支除水中色質SS、COD、BOD及砷、汞等重金屬離子。

硫酸鋁

白色有光澤結晶、顆粒或粉末。味甜。在空氣中穩定。86.5℃時失去部分結晶水,250℃失去全部結晶水。當加熱時猛烈膨脹并變成海綿狀物質。燒到赤熱時分解為三氧化硫和氧化鋁。當相對濕度約低25%時風化。易溶于水,幾乎不溶于乙醇,溶液呈酸性。久沸後有不溶性堿式鹽沉澱。相對密度1.62。硫酸鋁是一個被廣泛運用的工業試劑,通常會與明礬(既十二水合硫酸鋁鉀)混淆。硫酸鋁通常被作為絮凝劑,用于提純飲用水及污水處理設備當中,也用于造紙工業。

聚合氯化鋁鐵

聚合氯化鋁鐵(PAFC)是由鋁鹽和鐵鹽混凝水解而成一種無機高分子混凝劑,依據協同增效原理,加入單質質鐵離子或三氧化鐵和其它含鐵化合物複合而制得的一種新型高效混凝劑。

它集鋁鹽和鐵鹽各自優點,對鋁離子和鐵離子的形态都有明顯改善,聚合程度大為提高。取鋁、鐵混凝劑各自對氣浮操作有利之處,改善聚合氯化鋁的混凝性能;對高濁度水和低溫低濁水的淨化處理效果特别明顯,可不加堿性助劑或其它助凝劑。

鋁酸鈉

性質:白色、無臭、無味,呈強堿性的固體,高溫熔融産物為白色粉末,溶于水,不溶于乙醇,在空氣中易吸收水份和二氧化碳,水中溶解後易析出氫氧化鋁沉澱,氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液也生成偏鋁酸鈉溶液。用作紡織品的媒染劑、紙的填料、水的淨化劑等。可用氧化鋁與固态氫氧化鈉或碳酸鈉共熔制得。

偏鋁酸鈉遇弱酸和少量的強酸生成白色的氫氧化鋁沉澱,現象是有大量的白色沉澱生成,且最終沉澱的量不變。而遇到過量的強酸生成對應的鋁鹽,現象是先有白色沉澱生成,過一段時間後,白色沉澱的質量逐漸減小,最後消失。偏鋁酸鈉和堿不作用.因為它本身由于偏鋁酸根離子水解,使得溶液顯堿性,所以,它是不和堿作用的。

主要用途

1.土木工程方面,本品與水玻璃混合用于施工中的堵漏。

2.造紙行業,本品與硫酸鋁混合使用是一種良好的填充劑。

3.水處理方面,可做淨水劑助劑。

4.可做為水泥速凝劑。

5.在石油化工、制藥、橡膠、印染、紡織、催化劑生産中也有較廣泛的應用。

6.钛白粉生産過程中使用該産品,使其表面包膜,提高其特性。

聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺為白色粉末或者小顆粒狀物,密度為1.32g/cm3(23度),玻璃化溫度為188度,軟化溫度近于210度。

1、絮凝性:PAM能使懸浮物質通過電中和,架橋吸附作用,起絮凝作用。

2、粘合性:能通過機械的、物理的、化學的作用,起粘合作用。

3、降阻性:PAM能有效地降低流體的摩擦阻力,水中加入微量PAM就能降阻50—80%。

4、增稠性:PAM在中性和酸條件下均有增稠作用,當PH值在10以上PAM易水解。呈半網狀結構時,增稠将更明顯。

聚丙烯酰胺使用量說明

1、洗煤用的陽離子聚丙烯酰胺的使用數量可以設置在三十公斤到一百一十公斤之間;化工行業的廢水使用量一般是五十到一百二十公斤之間;漂染行業的廢水和造紙行業的廢水最難處理,應該加大使用數量,把使用數量設置在一百到三百公斤比較合理,電鍍廢水行業和普通的工業用水一般都不要超過五十公斤。注意:(這幾種行業的使用數量都是每一千噸廢水的數量)。

2、生活污水根據處理方法的不同脫泥用的絮凝劑是不一樣的。

如果工藝主體采用生化方法,也就是剩餘污泥脫水(可能含有部分初沉泥),隻需要陽離子PAM作為污泥脫水劑即可。

如果工藝主體采用物化方法,如一級強化,加載磁分離等工藝,一般是先加PAC調質,然後再加陰離子絮凝劑,最後加陽離子絮凝劑脫水。具體投加量要根據污水水質而定。

也有很多污水處理站,污泥脫水直接加PAC或者其他無機絮凝劑即可,這個在闆框壓濾機,特别是電子廠或者是小型污水處理站應用比較廣泛。

PAM在作為污泥脫水劑使用的時候一般要與水的配比在0.1%--0.2%之間。溶解成膠水狀的液體以後,再投加到污泥中進行混合處理。

與污泥的配比一般在5%--10%,有的更低,這個要根據污泥的濃度來确定,最好是通過現場的燒杯實驗來确定最佳投加量和使用型号。不同污泥、不同藥劑、不同設備、不同管理水平,污泥的處理效果是不同的。

3、污水處理廠用陽離子聚丙烯酰胺作為污水運營污泥脫水劑。在和客戶溝通的過程中,客戶經常問到在污水處理污泥脫水過程中,污泥脫水劑投加量的問題。要相對準确的知道污泥脫水劑投加量的問題,首先了解這些參量,污泥的含水率,泥餅含水率,進泥量,進藥量,配藥濃度等。

污泥含水率:污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分數稱為污泥含水率。

泥餅含水率:被脫污泥即泥餅的所含水分的重量與污泥總重量之比的百分數稱為泥餅含水率。

應用

蛋白質概念

蛋白質分子凝聚從溶液中析出的現象稱為蛋白質沉澱(precipitation),變性蛋白質一般易于沉澱,但也可不變性而使蛋白質沉澱,在一定條件下,變性的蛋白質也可不發生沉澱。

分析

蛋白質所形成的親水膠體顆粒具有兩種穩定因素,即顆粒表面的水化層和電荷。若無外加條件,不緻互相凝集。然而除掉這兩個穩定因素(如調節溶液pH至等電點和加入脫水劑)蛋白質便容易凝集析出。如将蛋白質溶液pH調節到等電點,蛋白質分子呈等電狀态,雖然分子間同性電荷相互排斥作用消失了。

但是還有水化膜起保護作用,一般不緻于發生凝聚作用,如果這時再加入某種脫水劑,除去蛋白質分子的水化膜,則蛋白質分子就會互相凝聚而析出沉澱;反之,若先使蛋白質脫水,然後再調節pH到等電點,也同樣可使蛋白質沉澱析出。

方法

    鹽析法——多用于各種蛋白質和酶的分離純化;

在蛋白質溶液中加入大量的中性鹽以破壞蛋白質的膠體穩定性而使其析出,這種方法稱為鹽析。常用的中性鹽有硫酸铵、硫酸鈉、氯化鈉等。各種蛋白質鹽析時所需的鹽濃度及pH不同,故可用于對混和蛋白質組分的分離。例如用半飽和的硫酸铵來沉澱出血清中的球蛋白,飽和硫酸铵可以使血清中的白蛋白、球蛋白都沉澱出來,鹽析沉澱的蛋白質,經透析除鹽,仍保證蛋白質的活性。

調節蛋白質溶液的pH至等電點後,再用鹽析法則蛋白質沉澱的效果更好。鹽析法分為兩類,第一類叫Ks分段鹽析法,在一定PH和溫度下通過改變離子強度實現,用于早期的粗提液;第二種叫b分段鹽析法,在一定離子強度下通過改變PH和溫度來實現,用于後期進一步分離純化和結晶。

影響鹽析的因素包括:蛋白質濃度、離子強度和類型、PH值、溫度等。針對溫度這一條,需要強調:在低離子強度或純水中,蛋白質溶解度在一定範圍内随溫度增加而增加。但在高濃度下,蛋白質、酶和多肽類物質的溶解度随溫度上升而下降。在一般情況下,蛋白質對鹽析溫度無特殊要求,可在室溫下進行,隻有某些對溫度比較敏感的酶要求在0-4℃進行。

使用硫酸铵沉澱蛋白需要注意:硫酸铵中常含有少量的重金屬離子,對蛋白質巯基有敏感作用,使用前必須用H2S處理:将硫酸铵配成濃溶液,通入H2S飽和,放置過夜,用濾紙除去重金屬離子,濃縮結晶,100℃烘幹後使用。另外,高濃度的硫酸铵溶液一般呈酸性(PH=5.0左右),使用前也需要用氨水或硫酸調節至所需PH。

2.有機溶劑沉澱法——多用于生物小分子、多糖及核酸産品的分離純化;

有機溶劑的沉澱機理是降低水的介電常數,導緻具有表面水層的生物大分子脫水,相互聚集,最後析出。

該法優點在于:

1)分辨能力比鹽析法高,即蛋白質或其它溶劑隻在一個比較窄的有機溶劑濃度下沉澱;

2)沉澱不用脫鹽,過濾較為容易;

3)在生化制備中應用比鹽析法廣泛。

但是,在常溫下,有機溶劑沉澱蛋白質往往引起變性。例如酒精消毒滅菌就是如此。因此,操作要求在低溫下進行。有機溶劑的選擇首先是能和水混溶,使用較多的有機溶劑是乙醇、甲醇、丙酮,還有二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙腈和2-甲基-2,4戊二醇等。

3.等電點沉澱法——此法單獨應用較少,多與其它方法結合使用;

兩性電解質分子上的淨電荷為零時溶解度最低,不同的兩性電解質具有不同的等電點,以此為基礎可進行分離。如工業上生産胰島素時,在粗提液中先調PH8.0去除堿性蛋白質,再調PH3.0去除酸性蛋白質。利用等電點除雜蛋白時必須了解制備物對酸堿的穩定性,不然盲目使用十分危險。不少蛋白質與金屬離子結合後,等電點會發生偏移,故溶液中含有金屬離子時,必須注意調整PH值。等電點法常與鹽析法、有機溶劑沉澱法或其他沉澱方法聯合使用,以提高其沉澱能力。

4.重金屬鹽沉澱法——常用于搶救誤服重金屬鹽中毒的病人;

許多有機物質包括蛋白在内,在堿性溶液中帶負電荷,能與金屬離子形成沉澱。根據有機物與它們之間的作用機制,可分為羧酸、胺及雜環等含氮化合物類,如銅鋅镉;親羧酸疏含氮化合物類,如鈣鎂鉛;親硫氫基化合物類,如汞銀鉛。蛋白質-金屬離子複合物的重要性質是它們的溶解度對溶液的介電常數非常敏感,調整水溶液的介電常數(如加入有機溶劑),即可沉澱多種蛋白。

沉澱的條件以pH稍大于等電點為宜。重金屬沉澱的蛋白質常是變性的,但若在低溫條件下,并控制重金屬離子濃度,也可用于分離制備不變性的蛋白質。臨床上利用蛋白質能與重金屬鹽結合的這種性質,搶救誤服重金屬鹽中毒的病人,給病人口服大量蛋白質,然後用催吐劑将結合的重金屬鹽嘔吐出來解毒

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