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下列纯化技术方法可以单独或联合采用。
(一)重结晶法
对于含少量杂质的农药原粉,最有效的纯化方法是选用适宜的溶剂进行重结晶,以分离除去杂质。
1、重结晶原理
农药原药在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高,溶解度增大。如果把原药溶解在热的溶剂中并达到饱和,那么冷却时,由于溶解度降低而结晶析出。利用溶剂对样品和杂质的溶解度不同(样品溶解度在室温时比杂质的溶解度小),使样品从过饱和溶液中以结晶析出,而杂质则留在溶液里,从而达到分离的目的。
2、重结晶溶剂的选择
采用重结晶提纯农药能否成功,关键是选择合适的溶剂。常用的重结晶溶剂见表。
3、选用重结晶溶剂的原则
用于重结晶的溶剂,应满足下述条件:①不与被纯化的农药发生化学反应;高温时能溶解较多农药,低温时只能溶解少量的农药;②对杂质溶解度非常大(留在母液中),或溶解度非常小(以固态存在,过滤掉);③本身容易挥发易与结晶分离除去。如果该溶剂符合上述条件,所选溶剂取决于析出的晶型。
在提纯农药的过程中,如果不能选择到一种合适的溶剂时,常可使用混合溶剂获得满意效果。具体操作是先将待纯化的农药在接近良溶剂(溶解度大)的沸点时溶锯,若有不溶物,趁热过滤,若有颜色,则用活性炭煮沸脱色后再趁热过滤。然后在此热滤液中小心地加入热的不良溶剂(溶解度小),直至所呈现的浑浊不再消失,再加入少量良溶剂或稍加热使之恰好澄清。最后,冷却至室温,析出结晶。有时也将两种溶剂预先混合好。常用的混合溶剂有:乙醇-水、乙醚-甲醇、乙酸-水、乙醚-丙酮、丙酮-水、乙醚-石油醚、苯-石油醚。
4、重结晶操作步骤
重结晶的工作流程是:选择重结晶溶剂→加热溶解回流→趁热过滤→结晶析出→减压抽滤→干燥。
(1)加热溶解回流:根据溶解度,称取适量的农药,加入回流瓶体积2/3的溶剂,加活性炭脱色,制备高温饱和溶液。回流时间一般为30 min。
活性炭加法有两种,一是回流时加入到溶剂和农药样品一起回流;二是待溶剂冷却至沸点以下时加入搅拌。活性炭加入量为1%~5%,太多对农药有吸附。必要时可两次脱色。
注意防止溶剂着火和活性炭引起暴沸。
(2)趁热过滤:整个过滤操作过程要迅速,防止结晶析出时操作无法进行,可采用保温漏斗,往往也采用减压抽滤,过滤后的溶液应是澄清的。减压抽滤要防止活性炭被抽人到滤液中。过滤可以使活性炭、不溶物(化学杂质、机械杂质)与高温的饱和溶液分离。
(3)结晶析出:将滤液静置,使其自然缓慢冷却。自然缓慢冷却得到的晶体颗粒大而均匀,纯度高;迅速冷却并搅拌得到的晶体颗粒细而不均匀,纯度差。对不易结晶析出的过饱和溶液,可采用玻璃棒摩擦容器内壁或投人晶种的方法。通过结晶可得到农药纯品和初纯品。
(4)减压过滤:通常减压抽滤(即抽滤)使用玻璃砂芯漏斗。洗涤晶体时,最好用重结晶溶剂(最好事先低温储藏),洗涤时应先停止抽气,再加洗涤溶剂,用玻璃棒小心搅拌,使所有晶体湿润,静置片刻,再抽气。如果用沸点高的重结晶溶剂,改用低沸点溶剂冲洗,低沸点的溶剂必须与高沸点溶剂互溶,且对纯化的农药溶解度低。抽滤的目的是使晶体与溶液分离。
(5)干燥:将晶体转移到表面皿或合适的容器上。常用的干燥方法有下述3种。
①自然干燥:具体操作是将晶体放在实验台面上,让溶剂自然挥发。但对在空气中吸湿的样品不能采取这种方法。
②烘干:对热稳定性好的农药,可在低于其熔点的温度下于烘箱中或红外线灯下烘干。
③真空干燥器中干燥:此法可加热,可减压,干燥彻底。
干燥的目的是排除残存的重结晶溶剂或某些挥发性杂质。
干燥后的样品通常要研磨,储存在合适的容器里或分装。然后放置在避光低温干燥场所。
重结晶法适用于下列常用农药品种的纯化:乐果、亚胺硫磷、甲基对硫磷、敌百虫、克百威、甲霜灵、百菌清、2甲4氯、甲草胺、氟乐灵、溴氰菊酯、抗蚜威等。
(二)蒸馏法
1、蒸馏的原理
将液体农药加热至沸腾,使液态变为气态,然后再使蒸气冷却凝结为液体进到另一容器中去,这样两个过程联合操作称为蒸馏。纯的液体农药在一定压力下有固定的沸点。如果在蒸馏过程中,沸点发生变动,就说明有杂质流出。为了得到高纯度农药,就必须进行馏分截割。
必须指出,具有固定沸点的液体不一定都是纯的物质,因为某些有机物常常和其他组分形成二元共沸混合物或三元共沸混合物,它们也有固定的沸点。大多数二元共沸混合物或三元共沸混合物,通常其共沸点要比任一单一组分的沸点都低。但也有例外,如20%丙酮(沸点为56.2℃)和80%氯仿(沸点为61.2℃)混合,其混合液的沸点变成了64.7℃。
液体的沸点随压力的不同而变化,所以分为常压蒸馏和减压蒸馏两种,农药纯品的制备采用减压蒸馏(图1)。
参考资料:农药残留分析,版权归原作者所有,如涉及作品内容、版权等问题,请与本网联系。
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