《现代分离技术》PPT课件

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1、n层析系统都由两个相组成：层析系统都由两个相组成：n一是固定相，一是固定相，它或者是固体物质或者是固定于它或者是固体物质或者是固定于固体物质上的成分；固体物质上的成分；n另一是流动相，即可以流动的物质另一是流动相，即可以流动的物质n与固定相相互作用力越弱与固定相相互作用力越弱的组份，随流动相移的组份，随流动相移动时受到的阻滞作用小，动时受到的阻滞作用小，向前移动的速度快。向前移动的速度快。n反之，与固定相相互作用越强的组份，向前移反之，与固定相相互作用越强的组份，向前移动速度越慢。动速度越慢。n2. 按固定相的使用形式（即实验技术）分：按固定相的使用形式（即实验技术）分：n 柱层析、纸上层析、

2、薄层层析柱层析、纸上层析、薄层层析n吸附层析吸附层析:n是通过样品在固定相和流动相之间的吸附、脱附作用是通过样品在固定相和流动相之间的吸附、脱附作用而实现分离的。而实现分离的。n分配层析：分配层析：n是指在一个有两相存在的系统中，利用不同物质的分是指在一个有两相存在的系统中，利用不同物质的分配系数不同而使其分离的方法。配系数不同而使其分离的方法。4.7气相层析 gas ghromatography n属于分配层析或吸附层析，仅适用于分析分离挥发性和低挥发性物质。n固定相是在惰性支持物（如磨细的耐火砖）上覆盖一层高沸点液体，n流动相常用氦、氩或氮为载气。n气相层析分离的区带十分清晰，是由于挥发性

3、物质在两相间能很快达到平衡，所需分析时间大为缩短，一般为数分钟至10余分钟。n检测记录系统绘出的各峰是测定流出气体电阻变化的结果，因而测定样品量可到微克和毫微克水平。n具有快速、灵敏和微量的优点。气相层析也能用于分离制备样品，但需增加将流出气体通过冷冻将分离物回收的装置。气相层析仪流量控制q流量控制阀中装有限流器 q钢瓶压力亦需适当调整 q载流气体必須是高纯度，且需在气体钢瓶和气相层析仪间加装纯化装置，以去除气体中的微量水气和氧气样品注入系统q手动注射q自动注射q吹气捕捉气体及管线 氣體鋼瓶Helium氣相層析儀除氧除水開關閥兩段式調壓閥開關閥4.8 柱层析 column chromatogr

4、aphy 一、吸附柱层析一、吸附柱层析 1. 原理 吸附柱层析是利用吸附剂对混合试样各组分的吸附力吸附柱层析是利用吸附剂对混合试样各组分的吸附力不同而使各组分分离不同而使各组分分离。 当采用溶剂洗脱时，发生一系列吸附解吸再吸附再解吸的过程，吸附力较强的组分，移动的距离小，后出柱；吸附力较弱的组分，移动的距离大，先出柱。 2. 洗脱方法及流出曲线 有色物质分离的洗脱方法 推出法：有色物质分离后，将吸附剂从柱中推出，用刀按层切开，分层洗脱再定量。 无色物质分离的洗脱方法及流出曲线 无色物质分层后，可采用流出曲线加以判断。 流出曲线：以物质浓度为纵座标，以收集的洗脱液体积为横座标，得出的曲线。 柱层

5、析中按洗脱剂（溶剂）的不同可分为以下三种： 设样品中含有A、B两组分，前者吸附力弱，即样品与固定相吸附力AB。 洗脱法 洗脱剂：纯溶剂 最初流出纯溶剂，尔后是吸附力较弱的A，最后为吸附力较强的B组分。 迎头法 洗脱剂：原试样溶液 最初流出纯溶剂，一定体积后，吸附力较弱的A组分开始流出，一段时间后，吸附力较强的组分B与A 一起流出。 置换法 洗脱剂：置换剂（即内含吸附力更强的吸附剂）。 先置换A，再置换B。 3. 吸附剂的选择 吸附剂应具有合适的吸附力。 颗粒均匀、大小适宜。 吸附与解吸可逆。 不含杂质。 不溶于所使用的溶剂（即洗脱剂），与欲分离 的物质不发生化学反应。 4. 洗脱剂的选择 样品

6、在溶剂中具有一定溶解度。 一般采用无水溶剂，且与水不互溶。 溶剂沸点适宜。 纯度要高，无杂质。 二、分配柱层析二、分配柱层析 1. 原理 分配层析是根据混合物中各组分在两种不相混溶的溶剂间溶解度（即分配系数）的不同，使各组分得以分离。 分配系数分配系数K：当溶质在两种不相混溶的溶剂中达到平衡时，溶质在两种溶剂（即两相）中的浓度比值为一常数，称做分配系数。n各种组分具有各自的分配系数K，同一物质，温度不同时，K不同。n在分配的各组分中，某组分K，则固定相中浓度 C固 ， C流，后出柱。 2. 固定相与流动相固定相与流动相 固定相：由支持剂和液体（多为水）组成。 流动相：一般是有机溶剂。 鉴于固定

7、相、流动相均为液体，故分配层析为液液色谱。 当流动相是水或水溶液，固定相液体是有机溶剂时，称为反相分配层析。 3. 移动速率移动速率Rf Rf主要是用于比较各组分移动速度的大小，即在同一时间内，各组分移动距离的大小，作为定性之用。= 三、离子交换柱层析三、离子交换柱层析 1. 离子交换树脂 结构及分类 离子交换树脂是一种疏松的、具有多孔网状结构的高分子化合物。 离子交换树脂通常是在合成树脂母体中引入一些活性基团组成的。 性质 离子交换树脂不溶于水、酸、碱和有机溶剂。最主要的性质是具有离子交换能力。 交联度与交换摩尔 交联度：指离子交换树脂中交联剂的百分含量。 交联度越大，则可用于交换的基团减少

8、，但网眼小，可提高选择性。 交换摩尔：表示树脂交换能力的大小，以每克干树脂所能交换离子的毫克摩尔数表示。 离子交换树脂的选择性 离子交换树脂对不同离子的选择性不同（即亲和力不同）。 2. 离子交换柱层析原理及操作 原理 将离子交换树脂装入柱中，利用各种离子对离子交换树脂的亲和力的不同，而使离子型化合物得以分离。 操作 树脂装柱样品上柱欲分离组分吸留水洗（除杂物）洗脱收集再生 4.10 纸上层析 一、原理一、原理 纸上层析是一种分配层析纸上层析是一种分配层析。 固定相：由滤纸和水组成，其中滤纸是支持剂。固定相：由滤纸和水组成，其中滤纸是支持剂。 流动相：多元溶剂系统（即混合溶剂）。流动相：多元溶

9、剂系统（即混合溶剂）。 故纸上层析属液-液色谱。 纸上层析是在滤纸的一端滴上要分离的样品，放在密闭的容器内，使溶剂从有样品的一端流向另一端，从而使得混合物中各组分得以分离。 特点：设备仪器简单，操作方便，样品需要量少，灵敏度高，但展开时间长。 目前，纸上层析广泛应用于生物化学、有机、无机等方面，在发酵工业中也广泛应用，尤其在科研单位应用较多，已用于分离糖类、氨基酸、有机酸、色素、维生素等分析工作中。 二、层析滤纸二、层析滤纸 1. 对滤纸的要求 滤纸质地均匀，厚薄一致。 具有一定的机械强度，被溶剂浸湿后能站立。 滤纸纤维松紧程度适宜，溶剂展开速度合适。 具有一定纯度。 滤纸上不含有溶于水及有机

10、溶剂的物质。 2. 滤纸的选用 按溶剂在滤纸上流速的不同，将滤纸分为三种： 快速滤纸：纤维疏松，展开速度快，但斑点易扩散，适用于Rf相差大的组分分离，或急于了解结果。 慢速滤纸：纤维紧密，展开速度慢，斑点小，适用于Rf 相差小的组分分离。 中速滤纸：性能介于两者之间。 另外，滤纸还有厚薄之分。 三、溶剂系统三、溶剂系统 1. 组成 纸上层析主要用于分离亲水物质或极性较大的物质纸上层析主要用于分离亲水物质或极性较大的物质展开时，以极性较大的水作固定相，流动相宜用极性较小的溶剂。 一般采用多元溶剂系统，即展开剂由两种或三种溶剂由一定比例配制而成。 溶剂系统中各组分按其性能的不同，可分为三类： 第一

11、类：对分离物质的溶解度很小，非极性物质，导致Rf 小，占主导地位。 第二类：对分离物质的溶解度很大，极性物质，导致Rf大。 第三类：调节溶剂各组分比例或系统pH ， 或各组分的互溶程度。 2.选用 选用溶剂系统应从以下几个方面考虑： 分离物质在该溶剂系统中Rf =0.050.85，两个被分离组分Rf之差大于0.05。 溶剂系统与分离组分不发生化学反应。 在该系统中，分配系数不受或少受温度影响。 溶剂系统不能影响显色。 溶剂挥发性好，展开后易于滤纸干燥。 四、操作方法四、操作方法 1. 点样： 先用铅笔划原线和原点。 用毛细管或微量注射器点样。 2. 平衡 平衡：是指展开前将滤纸与层析缸用溶剂系

12、统的蒸汽加以饱和的过程。 3. 展开 平衡后，将点样一端浸入展开剂中。按溶剂在滤纸上流动方向的不同，展开方式可分为三种：展开方式可分为三种： 上升法（上行法）上升法（上行法） 下降法（下行法）下降法（下行法） 环行法（水平法）环行法（水平法） 以上方法中，当溶剂前沿到达滤纸另一端1cm处时，表示展开完毕，取出滤纸，用铅笔在溶剂前沿处画一直线，晾干。 4. 显色 如果组分有色，可得到有色斑点，则不需显色。 当组分无色时，需要显色。一般有两种显色方法： 紫外光显色法 显色剂显色法 用化学试剂作显色剂，以显示组分斑点的位置。 注：显色后斑点易褪色，应立即用铅笔描出斑点位置。 五、定性分析五、定性分析

13、 1. 移动速率Rf 同柱层析一样，为表示某组分移动速率的快慢，用Rf表示之。 2. 影响Rf的主要因素 滤纸 溶剂系统 温度 pH 样品本身性质 3. 定性鉴定 以上讨论了影响Rf的因素，如果在一定的操作条件下，每一物质都有各自恒定的 Rf值。 各种不同的物质，即使在相同的操作条件下，由于它们各自分配系数K的不同，Rf值也不同。 因此，我们可以在相同条件下，测Rf对各种物质进行定性鉴定。 纸层析纸层析 单向纸层析图单向纸层析图RfRf值值 操作步骤与方法操作步骤与方法 溶剂前沿层析点原点溶剂前沿亮苯丙缬脯赖纸层析操作纸层析操作实验结果与讨论实验结果与讨论 思考题：思考题： 1. 层析法的分离原理是什么？ 2. 吸附层析、分配层析、离子交换层析的原理是什么？ 3.纸上层析的原理是什么？它属什么类型的层析？其固定相、流动相是什么？ 4. 什么是分配系数K？什么是移动速率Rf？组分随流动相移动速率的大小与K有何关系？ 5. 纸上层析操作中展开前，为何要有“平衡”过程？这里的“平衡”是什么？ 6. 纸上层析的展开方式有哪几种？特点如何？ 7. 影响纸上层析 Rf的主要因素有哪些？