第九章工业色谱分离技术136页PPT

按分离机制分类
吸附色谱法
利用固体吸附剂对不同组分的 吸附能力差异进行分离。
分配色谱法
利用固定相和流动相之间的分 配平衡实现分离。
离子交换色谱法
利用离子交换剂对不同离子的 亲和力差异进行分离。
空间排阻色谱法
利用凝胶的分子筛效应，根据 分子大小进行分离。
03 色谱分离法的操作流程
CHAPTER
样品前处理
度法、荧光光谱法等。
检测灵敏度设置
根据待分离物质的浓度设置合适 的检测灵敏度，以提高检测准确
性。
收集结果
根据检测结果将各组分分别收集 起来，并进行后续处理和利用。
04 色谱分离法的优缺点
CHAPTER
优点
分离效果好
色谱分离法可以将混合物中的各组分 进行高效分离，得到较为纯净的单一 组分。
适用范围广
在药物分离纯化中的应用
药物分离纯化是色谱分离法应用的重 要领域之一。通过色谱分离法，可以 将混合药物中的有效成分与杂质进行 分离，提高药物的纯度和药效。
在药物分离纯化中，色谱分离法可以 用于中药、西药、生物药物等的分离 纯化，如大黄素、紫杉醇、蛋白质等 物质的分离纯化。
在食品检测中的应用
01
色谱分离法在食品检测中也有广 泛应用，主要用于食品中农药残 留、添加剂、有害物质的检测。
1950年代
出现了气相色谱法，利用气体 作为流动相，广泛应用于气体
和挥发性化合物的分析。
1960年代
出现了高效液相色谱法，利用 高分离效能的色谱柱和高压泵 ，提高了分离速度和灵敏度。
色谱分离法的应用领域
医药工业
用于药物生产和质量控制，以 及生物样品的分离和纯化。
食品工业

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离子交换色谱法
离子交换色谱法(ion exchange chromatography，IEC)是利用 离子交换树脂为固定相，以适宜的溶剂作 为移动相，使溶质按它们的离子交换亲和 力的不同而得到分离的方法。
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一、基本原理
离子交换色谱是指带电物质因电荷力作用而 在固定相与流动相之间分配得以相互分离的 技术。蛋白质等两性电解质。当 pH < pI 时，蛋白质带净正电荷；当 pH > pI时，蛋 白质带净负电荷。由于各种蛋白质等生物大 分子的等电点不同，可以通过改变溶液的pH 和离子强度来影响它们与离子交换树脂的吸 附作用，从而将它们相互分离开来。
❖洗脱展开法（洗脱分析法）：先将混合物尽量浓缩，
引入色谱柱上部，然后用溶剂洗脱，使各组分分离完全。 应用最广。
❖置换展开法（顶替法）：利用一种吸附力比各被组分都 强的溶剂作为洗脱剂，替代结合在固定相上的各组分。 处理量大，且各组分分层清楚。
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三、吸附色谱法的应用
主要用于具有不同官能团或具有相同官 能团但数目不同的极性化合物及异构体 等生物小分子物质的分离分析。
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2) 点样
用一根玻璃毛细管或点样器，吸取样品溶 液，在距薄层一端约2cm的起始线上点样， 每点间距约2cm，样品点直径一般小于 0.5cm。注意点样量要适中，太少时，某 些成分不能被检出；太多时容易产生拖尾 现象，即每个斑点都拉得很长，互相重叠， 不能分开。
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3）展开
展开操作需要在密闭的容器中进行。配好展 开剂，将展开剂（一般2～10mL）倒入层 析缸。放置一定时间，待层析缸被展开剂饱 和后，再迅速将薄层板放入，密闭，展开即 开始，这样可防止边缘效应产生。另外，注 意在薄板放入层析缸时，切勿使溶剂浸没样 品点。当溶剂移动到接近薄层上端边缘时， 取出薄板，划出溶剂前沿。

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离子交换色谱：利用溶液中 不同离子与离子交换剂间的交换 能力的不同而进行分离的方法。
空间排斥（阻）色谱法：利 用多孔性物质对不同大小的分子 的排阻作用进行分离的方法。
2019-7-2
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§9.2 色谱流出曲线（色谱图）及 有关术语
（一）气相色谱法分离的过程： 分离过程（以分离A、B两组
出现峰极大值时的时间。它包括
组份随流动相通过柱子的时间t0
和组份在固定相中滞留的时间。
2019-7-2
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c. 调整保留时间tr’ ：某组份的保留 时间扣除死时间后的保留时间，它
是组份在固定相中的滞留时间。即
tr' tr t0
由于保留时间为色谱定性依据。但
同一组份的保留时间与流速有关，
和 k 是计算色谱柱分离效能的重要
参数！
2019-7-2
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二、 塔板理论 塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分
配状况及评价色谱柱的分离效能的一种半经验式的 理论。塔板理论将一根色谱柱当作一个由许多塔板 组成的精馏塔，用塔板概念来描述组分在柱中的分 配行为。塔板是从精馏中借用的，是一种半经验理 论，但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。
柱分离效能评价指标；
色谱峰间距——固定相或流动相
选择是否合适的依据。
2019-7-2
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§9.3 色谱法基本原理
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离， 组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远， 两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定 的，即与色谱过程的热力学性质有关。但当两峰 间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此 重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分 在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过 程的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力

tR -to W1 2
)2 =5.54 (
2.35min-0.20min 0.20cm
2.0cm/min
)2 =2561
H 有效
=
L n有效
=
2000mm 2561
=0.78(mm)
2.速率理论
Martin最先指出，气相色谱过程中溶质分子的纵向扩散是引 起色谱区带扩张的主要因素。1956年，荷兰学者Van Deemter 等在塔板理论基础上，研究了影响塔板高度H的因素，通过色 谱实验证实，在低流速时增加流速，峰变锐，即柱效增加； 当超过一定流速时峰变钝，柱效降低。用塔板高度H对载气流 速u作图为二次曲线，曲线最低点对应的塔板高度最小，柱效 最高，此时的流速称为最佳流速（u最佳），由此导出了速率 方程式（或称范第姆特方程）：
K Cs Cm
2.容量因子( capacity factor，常写作k`)又称为分配比，即在平衡状态下， 组分在固定相与流动相中的物质的量之比。若用Vs和Vm分别表示色谱柱 中固定相和流动相的体积，则有
k ns cs Vs K Vs K ( Vm )
nm cm Vm
固定相附着或键合在管的内壁上，中心是空的，叫毛细管柱(capillary column)色谱
平面色谱（planar chromatography） 固定相为滤纸的色谱法称为纸色谱(paper chromatography, PC)
固定相压成或涂成薄层的色谱法，称为薄层色谱(thin layer chromatography, TLC)
7.54
KC

tR C to
Vm Vs

3.94 10.5 0.24 14.1
12.2

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色谱分类方法
按照分离过程中相系统的形式和特征，可分为： 柱色谱法
填充柱色谱法 毛细管色谱法 平板色谱法
纸色谱法 薄层色谱法
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按流动相，可分为： 气相色谱法 液相色谱法
超临界色谱法 按固定相物态，气相色谱法可分为：
气固色谱法 气液色谱法 按流动相物态，液相色谱法可分为： 液固色谱法 液液色谱法
创始人：茨维特（Tsweet）1906
纸色谱
石油醚
植物色 素的石 油醚提 取液
菊根粉或 碳酸钙
薄层色谱
连续色带—色层或色谱 色谱法得名
气相色谱
高效液相色谱
离子色谱、凝胶色谱、亲和色谱
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2.色谱法的特点
（1）概念 色谱法是一种物理的分离方法，利用不同物质在两相中具有不同的分配系数，并
固定相和流动相、操作条件。
④ 设备简单，操作方便，且不含强烈的操作条件， 因而不容易使物质变性，特别适于不稳定的大分子 有机化合物。
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缺点： 处理量小、操作周期长、不能连续操作，因此主要用于实验室，工业生产上应用较少。
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3.色谱法的分类 吸附色谱法
分配色谱法
分离机理 操作方法
1975
1981
Izmailov, Shraiber Taylor, Uray Martin, Synge Consden等 Macllean Martin, James Van Deemter等
Golay Porath, Flodin
Moore Giddings
Small Jorgenson等
最先使用薄层色谱法。 用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。 提出色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可作为流动相（即气相色

误差是相对真值而言的。而真值是客观存 在的数值，我们是不知道的。所以在一般 的情况下，以测定多次的平均值来表示。
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2. 偏差
前面的讨论己知：真值我们是不知 道的，实际的测定中用平均值来表 示，下面引出偏差的概念。
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偏差的意义
偏差（d）与误差在概念上是不同: 误差：测定值与真值之差 偏差：测定值（Xi）与平均值（ X）
因此，在定量分析测试的工作中，首先 必须掌握规范的操作技术，一丝不苟。 同时要注意观察实验过程的变化情况。
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四、有效数字及其运算规则
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1、有效数字的意义
什么是有效数字 ? 在实际分析测定工作中能测量
到的、有实际数值意义的数字， 称之为有效数字。
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盐若等对的仪侵蚀器而进引行入校杂正质、；试剂提纯、纠正不 3规. 范试的剂操误差作：等所，用上试面剂的或原蒸因馏所水产中生含的有系微统量误杂
质等。
4差. 是主可观以误差消：除测的试。人员对操作条件如：对终点
颜色的辨别、体积的用量等， 在多次的测 定中人为的受前面测定的影响，而产生的误 差。
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重点与难点
1、误差的有关概念及表示。 2、有效数字的表示与运算规则。
3、定量分析中的数据处理及评价。 4、提高分析结果准确度的方法。 5、工作曲线与回归分析。 6、关于误差及数据处理的计算 。
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2.1 定量分析中的误差
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一、误差的概念
1. 误差
（有关符号:Xi－测定值，XT－真值， －平均值）
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计算结果有效数据位数的取舍
1. 加减的计算结果，以小数点后位数最少 的那个数据为准来修约；