當沉澱從溶液中析出時，溶液中的某些原本可溶的組分被沉澱劑沉澱下來，共同存在於沉澱物中的現象即為共沉澱現象。在沉澱分離、質量測定和材料製備中所得到的沉澱往往不是絕對純淨的，這對於分離和測定來說是不利的。但有時為了得到某些離子，可利用共沉澱進行分離富集，變不利為有利。共沉澱分離法就是加入某種離子同沉澱劑生成沉澱作為載體(共沉澱劑)，將痕量組分定量沉澱下來，然後將沉澱分離，以達到分離和富集目的的一種分離方法。
基本介紹
- 中文名：共沉澱分離法
- 外文名：Coprecipitation separation
- 原理：加入共沉澱劑使某種離子沉澱
- 屬於：分離方法
- 分類：吸附、混晶、有機共沉澱
吸附共沉澱分離或富集痕量組分,混晶共沉澱分離或富集痕量組分,有機共沉澱劑分離或富集痕量組分,生成物分類,
吸附共沉澱分離或富集痕量組分
表面吸附共沉澱是常量組分沉澱在其表面未達到平衡時，吸附了溶液中帶有相反電荷的離子，從而將痕量組分帶下來的一種分離方法。根據常量組分沉澱性質的不同，又可分為在離子晶體表面上的吸附共沉澱和在無定形沉澱表面上的吸附共沉澱。由於無定形沉澱比表面積大，可增加吸附作用，因此在無定形沉澱表面上的吸附共沉澱比在離子晶體表面上的吸附共沉澱套用更為廣泛。
表面吸附共沉澱中常採用可形成顆粒較小的無定形沉澱或凝乳狀沉澱的試劑作為載體(共沉澱劑)，如氫氧化物、硫化物或磷酸鹽等。小顆粒載體的比表面積較大，有利於吸附待分離的微量或痕量組分。例如，可利用Fe(OH)3沉澱作為載體吸附富集含鈾工業廢水中痕量的UO22+。
混晶共沉澱分離或富集痕量組分
如果溶液中待分離的微量離子與常量離子的半徑相近，當與同一種共沉澱劑沉澱時，所形成的晶體結構相同，二者以混晶方式析出。混晶共沉澱具有選擇性高、分離效果好等優點。混晶分為典型的混晶和不規則混晶。典型的混晶又稱為真正的混晶，要求微量離子與常量離子所帶電荷相同、離子半徑相近，形成混晶的晶體結構相同。兩種離子的半徑越接近，微量組分沉澱的溶解度越小，越容易形成混晶共沉澱。利用混晶沉澱分離或富集痕量元素在放射化學中套用較多。
不規則混晶有兩種情況，當微量離子和常量離子所帶電荷不同，但離子大小相近時，可形成結構不同的固溶體，如LaF3能在CaF2中形成固溶體，這種固溶體在半導體中很常見；當微量離子和常量離子所帶電荷不同，但離子大小相近時，也可形成結構相同的固溶體，如KMnO4在BaSO4中形成固溶體，NaNO3在CaCO3中形成固溶體。吸附共沉澱和混晶共沉澱通常使用無機共沉澱劑，能否成功分離富集痕量組分取決於共沉澱劑的選擇及沉澱條件。共沉澱劑一般應滿足以下要求：
①共沉澱劑對待分離的痕量組分具有較高的選擇性和較強的共沉澱能力。
②共沉澱劑應易於被除去，即不干擾痕量組分的分析。
③形成的沉澱應易於過濾和洗滌。
無機共沉澱劑吸附性好，但選擇性較差，多數情況下還需要將加入的載體元素與痕量元素進一步分離。
有機共沉澱劑分離或富集痕量組分
與無機共沉澱劑相比，有機共沉澱劑具有選擇性好、富集效率高、生成的沉澱溶解度小等優點，有機共沉澱劑還可通過灼燒分解揮發或用強酸、強氧化劑破壞等方式除去。近年來，隨著有機試劑的發展，有機共沉澱劑的套用也逐漸增多。有機共沉澱劑在富集分離天然水體、無機材料以及高純物質中的痕量組分方面提供了簡便有效的方法。
無機共沉澱劑是利用共沉澱劑的表面吸附或生成混晶作用把微量或痕量組分載帶下來。有機共沉澱劑分離富集痕量組分的作用機理則明顯不同，類似於固體萃取，痕量組分的沉澱溶解在有機共沉澱劑中被帶下來或沉澱劑與痕量組分的離子形成螯合物、離子締合物或分子膠體等沉澱下來。
生成物分類
利用有機共沉澱劑對痕量組分進行分離和富集，大致可以分成三種類型：
(1)生成螯合物。許多痕量組分能與螯合劑形成螯合物，進入載體形成固溶體而被載帶下來。生成的螯合物可以是水溶性的，也可以是不溶於水的。例如用8-羥基喹啉共沉澱海水中痕量的銅、鉬、釩離子時，可生成相應的金屬離子8-羥基喹啉螯合物，由於含量極少，實際上並不能形成沉澱，當加入酚酞的乙醇溶液時，這些離子的螯合物被酚酞的析出物誘導，一起沉澱下來，形成固溶體。酚酞不與上述金屬離子及其螯合物發生任何化學反應，只起載體的作用，被稱為“惰性共沉澱劑”。屬於這類沉澱劑的還有羥基苯甲酸、間硝基苯甲酸、丁二酮肟二烷酯等。由於惰性共沉澱劑不與其他離子反應，因此選擇性較高。
(2)生成離子締合物。陽離子和陰離子通過靜電吸引力結合形成的電中性化合物，稱為離子締合物。在共沉澱分離富集痕量組分時，有機沉澱劑和某種配體形成的沉澱作為載體，被富集的痕量離子與載體中的配體絡合而與帶有相反電荷的有機沉澱劑締合成難溶性的離子締合物，載體與離子締合物具有相似的結構，兩者生成共溶體一起沉澱下來。
(3)生成分子膠體。加入有機共沉澱劑使難凝聚的膠體溶液凝聚析出的方法稱為膠體凝聚法。例如分離富集試液中痕量的H2WO4。H2WO4在酸性溶液中以帶負電荷的膠體粒子存在，不易凝聚，可往溶液中加入有機共沉澱劑辛可寧。辛可寧是一種生物鹼，在酸性溶液中形成帶正電荷的辛可寧膠體粒子，能與帶負電荷的鎢酸膠體粒子共同凝聚析出。屬於這類沉澱劑的還有丹寧、動物膠等，可與鈮、鉭、鈹、鍺、矽、鉬、鈾等的含氧酸形成共沉澱。有機共沉澱劑的載體分子量大，分離富集效率較高，對10-12量級痕量組分也可獲得滿意的結果。
