分离分析法导论优秀课件

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第15章分离分析法导论课件

15-1 概述
经典的分离方法：沉淀、蒸馏和萃取；现代分析中，大量采用色谱和电泳分离方法。迄今为止，色谱方法是最为有效的现代分离分析手段！
色谱法是一种物理化学分离方法。将这种分离方法与适当的检测手段相结合，应用于分析化学领域，就是色谱分析法。
15-2 色谱分析法及其基本概念
一、色谱法简介
柱长L、填充情况及流动相流速无关，因此，在色谱分析中，尤其是GC中广泛用于定性的依据！
色谱流出曲线的意义（重要信息）： ✓ 色谱峰数＝样品中单组份的最少个数； ✓ 色谱保留值——定性依据； ✓ 色谱峰高或面积——定量依据； ✓ 色谱保留值或区域宽度——色谱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。
3、峰高：色谱峰顶点与基线的距离。以h表示，图中AB。
4、区域宽度：用于衡量柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。通常有三种表示方法：
标准偏差：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半，图中
EF的一半。
半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽，图中GH 。
W1/2=2.354
峰底宽Wb：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离，图中IJ 。
三、色谱法的特点 1. 分离效率高：
复杂混合物，有机同系物、异构体（手性异构体） 2. 灵敏度高：
可以检测出10-11～10-9克的物质，适于作痕量分析。需要的样品量极少，一般以微克计，有时仅以纳克计。 3. 分析速度快：
一般在几分钟或几十分钟内可以完成一次色谱分析。
4. 应用范围广：分析有机物、无机物、高分子和生物大分子；
u
柱长死时间
L t0
2) 保留时间tR：指某组分通过色谱柱所需时间，即试

分离分析导论课件

学术研究
R在学术界广泛使用，许多统计和机器学习的最新研究成果都在R中实现和发布。
感谢您的观看
THANKS
数据预处理
在数据挖掘、机器学习和统计分析之前，对数据进行清洗、
整理和转换，以提高数据的质量和可用性。
分离分析的基本原理
距离度量
可视化呈现
通过计算数据点之间的距离或相似度来衡量它们之间的相似程度或差异程度。
通过图形化界面或可视化工具将聚类结果呈现出来，以便更好地理解数据的分布和结构。
聚类算法
根据距离度量结果，采用不同的聚类算法将数据点分为不同的组或簇。常见的聚类算法包括K-means、层次聚类、DBSCAN等。
02
分离分析方法
经典分离方法
沉淀分离法
利用物质在溶液中的溶解度差异，通过添加沉淀剂使目标物质沉淀，与其他物质分离。
萃取分离法
利用不同物质在两种不混溶的溶剂中的溶解度差异，使目标物质从一种溶剂转移到另一种溶剂中。
析，以识别出语音中的情感信息。
05
分离分析的挑战与展望
数据质量对分离分析的影响
数据清洗
数据中的异常值、缺失值和重复值等会影响分离分析的结果，需
要进行数据清洗和预处理。
数据平衡性
在分离分析中，如果数据集存在不平衡的情况，会影响分类器的性能，需要进行数据平衡处理。
数据噪声
数据中的噪声和无关信息会影响分离分析的准确性，需要进行降
蒸馏分离法
利用物质沸点的差异，通过加热使不同物质以蒸汽形式分离，再通过冷凝收集。
色谱分离法
利用不同物质在固定相和流动相之间的吸附、分配等作用力的差异，实现多组分的分离。
现代分离方法

第十八章-分离方法PPT课件

[OH- ] = n K sp,M(OH) n [M n ]
18-2 沉淀分离法
18-2-1 用无机沉淀剂进行分离
2、应用硫化物的沉淀分离
硫化物沉淀分离与氢氧化物沉淀分离相似，是根据金属硫化物溶度积的大小，控制 [S2- ] 使金属离子相互分离。
常用的沉淀剂为 H2S，溶液中 [S2- ] 与 [H+ ] 之间的关系如下：
18- 3 溶剂萃取分离法
2、离子缔合物萃取
18- 3 - 2 溶剂萃取的主要类型
如在6 mol/L HCl中用乙醚萃取三价铁时，乙醚与水合氢离子作用生成鎓离子：
H3O+ + ( C2H5 )2 O == ( C2H5 )2 OH+ + H2O
而三价铁离子在形成络阴离子后与鎓离子缔合形成离子对（鎓盐）：
用有机沉淀剂分离干扰离子时的优点：吸附杂质少、选择性较高、易形成大颗粒沉淀等，另一方面由于分离的要求与重量分析不同，即使形成的沉淀没有固定组成或沉淀剂本身可能析出，都不会影响分离效果。
因此，一些重量分析中不宜使用的有机沉淀剂，在分离中却经常使用。
18-2 沉淀分离法
18- 2 - 3 共沉淀分离法
18- 4 离子交换分离法
(3)离子交换树脂的性质
18- 4 - 1 离子交换树脂
1）交联度
交联度大，树脂结构紧密，网眼小，体积大的离子不容易扩散到树脂内部进行交换，交换的选择性就会提高，而且这种树脂机械强度好，不易破裂。
2）溶胀性
离子交换树脂具有亲水性，干树脂颗粒浸入水中时会因吸水而膨胀，称为溶胀
离子交换剂
无机离子交换剂有机离子交换剂 -离子交换树脂
离子交换树脂是一种具有网状结构的高分子聚合物，性质稳定，难溶于一般溶剂。树脂网状结构的骨架上带有活性基团（交换基团），可以与溶液中的离子发生交换。

分离分析法导论

第2章分离分析法导论
内容提要
一、概述二、色谱法的分类三、色谱图及常用术语四、色谱分析法的基本理论五、色谱定性和定量的方法
一、概述
将先分离后分析的仪器分析方法称为分离分析法。利用组分间吸附、分配、交换、迁移速率等差异，先分离然后通过检测器按一定顺序进行分析测定。色谱分析法（气相色谱、高效液相色谱）毛细管电泳法色谱-质谱、色谱-光谱联用
色谱法，（ Chromatograph ）已成为一种重要的分离、分析技术，分离分析复杂组分最有效的方法之一。它是各种分离技术中效率最高和应用最广的一种方法。现代色谱分析法已成为既能分离混合物，又能定性、定量分析的现代仪器分析方法。特别是近三十年来，由于 GC 和 HPLC 的迅猛发展，色谱分析已广泛应用于各个领域，并形成了一门新兴学科－色谱学。
Developing of Chromatographic Technique
色谱流出曲线的意义
1.色谱峰数，表明样品中所含组分的最少数量；
2.根据色谱峰的保留值进行定性； 3.根据色谱峰的峰高或峰面积进行定量； 4.根据色谱峰的位置和区域宽度，评价色谱系统； 5.根据两色谱峰之间的距离和分离度，评价色谱条件的合适性。
W1/2=2.354
（3）峰底宽Wb：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离，图中IJ 。
Wb = 4
4.峰面积A---色谱定量的依据峰面积的测量方法：（1）数学近似测量法（见公式）对称峰 A=1.065hW1/2 （峰高乘半峰宽）（2）真实面积测量法（微机处理）
RT: 39.76 - 60.64 100 95 90 85 80 75 70 65 50.20 NL: 1.02E8 TIC MS ganlan3

分离分析方法全套课件

第一节离子交换分离法一般原理一、离子交换树脂的化学结构和类型 ⒈离子交换树脂的化学结构结构为：骨架—交换官能团
(1).骨架。具有立体网状结构的高分子聚合物。 (2).交换官能团。连接在骨架上可被交换的活性基团（交换基），可与溶液中的离子进行离子交换反应。结构示意图中以波形线条代表树脂的骨架，SO3H为离子交换基。
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⑵根据交换功能团分类：
①阳离子交换树脂——其功能团是酸性基团
活性基团：-SO3H（磺酸基） -CH2SO3H（次甲基磺酸基） -PO3H2（磷酸基） -COOH（羧基） -OH（酚基）特点：在水中浸泡溶胀后，电离产生H+ 。
根据活泼基团酸性强弱的不同，阳离子交换树脂分为： Ⅰ：强酸性阳离子交换树脂：含-SO3H活泼基团。
固态
三﹑分离方法的发展趋势
1.经典分离富集技术在理论和实践上不断完善﹑发展。如：沉淀分离﹑溶剂萃取﹑离子交换分离等在研究合成新型分离试剂、功能分离试剂方面有不断创新，扩展了经典分离方法的应用范围。 2.色谱——当今研究最活跃，发展最快的分离技术现代色谱分析将组分的浓缩﹑分离﹑连续定性定量测定结合起来，成为复杂体系中组分﹑价态﹑化学性质相近的元素或化合物分离﹑分析的一种重要的分析技术。自上世纪50年代开发的气相色谱，60年代发展的色谱-质谱联用技术，70年代崛起的高效液相色谱﹑80年代初出现的超临界流体色谱和毛细管电泳﹑毛细管电色谱等，使色谱领域成为分析化学中发展最快，应用最广的领域之一。
Ⅲ：中等酸度阳离子交换树脂：含-PO3H活泼基
团，应用不多。
②阴离子交换树脂——其功能团为碱性基团，
骨架均为苯乙烯—二乙烯苯的共聚物，聚苯乙烯。 Ⅰ：强碱性阴离子交换树脂：含季胺基R-N(CH3)3 ＋ Cl－，其中Cl－可被其它阴离子所交换，在酸、碱和中和溶液中均能使用。 Ⅱ：弱碱性阴离子交换树脂：含伯胺基R-NH2、仲胺基R-NH(CH3)及叔胺基R-N(CH3)2活性基团，在水中溶涨后以OH－阴离子的形式存在：

分离方法.ppt

速率理论方程
板高方程: 指出了色谱柱填充的均匀程度，填料粒度的大小，流动相的种类及流速，固定相的液膜厚度对柱效的影响。
分离度
柱效和选择性
理论塔板数n (n有效)是衡量柱效的指标，反映了色谱分离过程动力学性质。常用色谱图上两峰间的距离衡量色谱柱的选择性，其距离越大说明柱子的选择性越好。柱子的选择性主要取决于组分在固定相上的热力学性质。(α )
分离度也称分辨率 (resolution, Rs)。它是指
相邻两色谱峰保留值之差与两峰底宽平均值之比，即
当Rs < 1时，两峰总有部分重叠；当Rs = 1时，两峰能明显分离；当Rs = 1.5时，两峰已完全分离。
当然，更大的值分离效果会更好，但会延长分析时间。
分离度受柱效n, 选择因子和容量因子k的控制
薄层色谱法
依据色谱过程中流动相和固定相的物理状态
气固色谱法
气相色谱法
气液色谱法
液固色谱法
液相色谱法
液液色谱法
超临界流体色谱法
按色谱动力学过程
迎头色谱
顶替色谱
线性洗脱色谱
洗脱色谱
非线性洗脱色谱
按所利用的物理化学原理将色谱法分为吸附色谱，分配色谱，离子交换色谱，凝胶渗透色谱以及形成络合物色谱等。
定性和定量分析
定性分析: 是确定色谱图上每一个峰所代表的物质。保留时间定量分析: (1) 响应信号的测量测量峰高和峰面积 (2) 定量校正因子: 绝对校正因子相对效正因子 (3) 定量方法
外标法: 操作简单，适于工厂控制分析和自动分析。
内标法: 当只需测定试样中某几个组分，或试样中所有组分不可能全部出峰时，可采用内标法。

分析化学分离方法.ppt

Ni
H3C C N OH…O N C CH3
S N N C NHNH
NO N ONH4
22
无机离子的萃取（2）
形成离子缔合物
C2H5 C2H5
OH +
FeCl
4
C2H5
C2H5 OH FeCl 4
羘离子
乙醚萃取
23
无机离子的萃取（3）
形成三元配合物
OH
OH
O N
Ag
Br
N
2
O
O
C
Br
O
SO
N
1 1
D
n
DR
19
例：用8-羟基喹啉-氯仿溶液与pH=7.0时，从水溶液中萃取 La3+ （已知 D=43 ）。今取含 La3+ 水溶液 20 mL，计算用10 mL萃取液萃取一次和等体积萃取两次的萃取率。
解：萃取一次
E D 43 100% 95.56% D R 43 20 / 10
R—OH
pH>9.5
选择性好
交换
R-SO3H + Na+ 洗脱
R-SO3Na + H+
37
13.4.2 树脂类型（2）
阴离子交换树脂：含碱性活性基团的树脂。
强碱型：R —N(NH3)3Cl
pH 0-14
弱碱型：R —NH2 ，R—NHCH3 pH 0-7
R—N(CH3)2
pH > 9.5
R
NH
2
H
OH
N
O
Mg
O
N
+ 2H+
7
有机沉淀剂分离法（2）

第十五章分离分析法导论

2 分配比k：在一定温度和压力下，组分在液相和气相之间分配达到平衡时的质量比
cl K cg
2019/2/28
ml k mg
色谱流出曲线的意义
从色谱流出曲线可获得许多重要信息：
（1）根据色谱峰的数目，可以判断试样中所含组分的最少个数。（2）根据色谱峰的保留值进行定性分析。（3）根据色谱峰的面积或峰高进行定量分析。（4）根据色谱峰峰间距及其宽度，可对色谱柱的分离效能进行评价。
min或s。
色谱定性的依据。
2019/2/28
（2）死时间（t0）
不被固定相滞留的组分（如空气、甲烷）从进样到出现峰最大值所需的时间。
（3）调整保留时间（tR ‘）：扣除死时间后的保留时间，
tR＇= tR－t0
2019/2/28
（4）保留体积：组分从进样到出现峰最大值所消耗流动相的体积（ml）。 VR = tR×F0
一色谱定性方法
1 与标样对照的方法：
（1）在相同色谱条件下，分别将标样和试样进行色谱分析，比较两者的保留值，如果保留值相同，可能是同一种物质。（2）如果样品中组分较多，各峰距离较近，则可在样品中加入标样后混合进样，对比混合前后的谱图，如果某色谱峰明显增高，则样品中含有此标样成分。（3）双柱法
（3）外标法：
2019/2/28
2019/2/28
四色谱图及色谱常用术语
（一）色谱图：
组分在检测器上产生的信号强度对时间所作的图。色谱峰：色谱图的突起部分。
2019/2/28
（二）色谱图中的基本术语
1 基线：仅有流动相（无试样）通过色谱柱时，检测器的响应信号随时间变化的曲线，即为基线。 2 峰高 (h)：色谱峰的最大值到峰底的距离。

《分离分析法导论》课件

算法改进
随着机器学习和数据分析领域的发展，将会有更多的算法和优化技术应用于分离分析法，以提高其效率
和准确性。
A
B
C
D
标准化和验证
随着分离分析法的广泛应用，将需要更多的标准化和验证工作来确保其可靠性和准确性。
混合方法
将分离分析法与其他数据分析方法结合使用，例如集成学习或深度学习，可能会产生更强大的分析工具。
THANKS
感谢观看
05
CATALOGUE
分离分析法的优缺点与未来发展
分离分析法的优点
高效性
分离分析法能够有效地处理大规模数据集，通过将数据集分解为较小的部分，可以
在可管理的范围内进行更详细的分析。
可扩展性
随着数据集的增大，分离分析法可以轻松地扩展到更大的数据集，而不会遇到内存
限制或计算瓶颈。
灵活性
分离分析法允许用户根据需要自定义数据集的分割方式，从而能够灵活地应对各种不同的分析需求。
分离分析法通过将数据集分解为具有相似特征的子集，使得每个子集内的数据点之间具有较强的相关性，而不同子集之间的数据点相关性较弱，从而简化数据结构，提高分析效率。
分离分析法的历史与发展
分离分析法的起源可以追溯到20世纪50年代，当时主要用于处理基因遗传数据。
随着计算机技术的发展，分离分析法逐渐被应用于其他领域，如市场营销、社交网络分析、推荐系统等。
量分析，以获取各组分的详细信息。
分析原理的实现依赖于各种现代分析仪器和方法，如光谱、质谱、色谱-质谱联用等。
分析原理的应用可以帮助研究者深入了解物质的组成和结构，为进一步的研究和应用提供重要的基础数据
。
优化原理
优化原理是指在分离和分析过程中，通过对各种实验条件和参数的优化，提高分离和分析

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色谱柱对1、2的选择性越好。
2、扩散和传质（动力学过程）
1、 2
部分重叠组分在柱内的扩散及传质，使分配平衡不能瞬间完成，从而使色谱峰扩展、柱效下降。
3、柱效能－评价分离效能
峰越窄，柱效能越高
●塔板理论－衡量柱效能的高低
将
色
是由Martin和Synger首先提出
谱
的色谱热力学平衡理论。
柱
视
为精馏
Question
是否柱效能越高，色谱分离的效果就越好？
Question
载体粒度由60目改变为100目，若其它条件不变， H－u曲线有何变化
同一根色谱柱，分别用H2、N2作载气，测出H-u 曲线如下，判断A、B分别代表哪种流动相，并解释原因
4、分离度（R）－全面评价两组分色谱分离的效果选择性
色谱柱长度一定时，塔板数越多，分配平衡次数越多，柱效越高
塔
理n5.54Yt1R/2
2
16tYR2
论
塔
L
板 H
色谱柱长度
高
n
理论塔板数
度
柱效能指标
L一定时，n 越大(H 越小)，被测
组分在柱内被分配的次数越多，柱效能越高，所得色谱峰越窄。
有效塔板数 neff 5.54YtR 1/2'2 16tYR'2
H A BCu u 流动相
线速度
范.弟姆特方程式物理意义
1）A─涡流扩散项：
A 2dp
固定相颗粒（dp）越小，填充越均匀（ λ越小）
A越小，H越小，柱效越高，色谱峰越窄。
固定相颗粒大小对板高的影响
• 板高, H(cm)
2）B/u─分子扩散项
B 2 Dg
γ：弯曲因子； Dg：组分在流动相中
的扩散系数
,
R(2)
,
R(1)
,
R(2)
,
R(1)
(二）峰高与峰面积－定量
8）峰高（h） 9）峰面积（A）
（三）区域宽度－柱效
10）峰底宽度Y
自色谱峰上升沿和下降沿拐点所作切线在基线上的截距
11）半峰宽Y1/2 Y=1.70 Y1/2 。
Question 利用色谱曲线可以解决的问题？
定性（保留值）定量（峰面积）评价色谱柱好坏
●分配比κ
当组分在两相间分配达平衡时
k ms mm
组分在固定相中的质量组分在流动相中的质量
分配系数K与分配比k的关系
Kccsm mmms/ /VVsm VVsm
K与k都是与组分及两相热力学性质有关的常数。
K与k都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数
值越大，该组分的保留时间越长。
相对保留值与分配系数及分配比的关系
现代色谱分析，将分离和分析（检测）过程集成。对于混合物的分析检测，具独特优势。
2. 色谱分析法的分类
●按流动相与固定相状态分类流动相为气体流动相为液体
高效液相色谱仪
●按操作形式分类
柱色谱：
●按分离原理分类
3.色谱图及色谱峰参数
BA
●色谱图
信号（浓度）－时间曲线由基线和若干色谱峰组成。
流动相柱内谱带构型相应的响应信号
气相色谱的分子扩散远大于液相色谱
3）C u─传质阻力项：C = （Cm+ Cs）
Cm
组分分子
流动相固液界面
固定相
Cs
Cm：流动相传质阻力
Cm
0.01k,2 (1 k, )2
•
dp2 Dg
固定相颗粒越小，载气扩散系数越大（分子量越小）
气相传质阻力越小
Cs ：固定相传质阻力
有效板高
H eff
L n eff
不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用塔板数和塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。
Question 塔板理论的特点与不足
能够评价色谱柱柱效能，不能解释影响柱效能的因素
●速率理论－影响柱效能的因素范第姆特首先提出的色谱分离动力学理论
范弟姆特方程
,
t V K 21
R(2)
,
t V K R(1)
,
R(2)
,
R(1)
2 2
1
1
k可直接从色谱图上获得
t R t 0(1 ) V R V 0(1 )
Question 两组分能分离的必要条件是什么？
K2/K1≠1（α21≠1）
α21＝1，峰距为0 色谱柱对1、2有相同的选择性 α21≠1，α21越大，峰距越远
二、色谱分析法理论基础
组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？
1、分配平衡（热力学过程）
每一次分配达平衡时，A、B在柱内的位置会有一微小差异。只要分配次数足够多，就可以将分配系数有微小差别的组分一一分离
●分配系数K
当组分在两相间分配达平衡时
K cs cm
组分在固定相中的浓度组分在流动相中的浓度
R tR2 tR1 1 2 (Y2 Y1 )
柱效能
R=1.5 完全分离
5、色谱分离基本方程式
R4 n2•( 1 )•( 1 22)
分离度与n 、α及κ的关系
(1 )
n增加到原来的3倍，R增加到原来的1.7倍
从1.01增加到1.1，R增加到原来的9倍
解:
H=A+B/u+Cu
最佳线速: u最佳＝(B/C)1/2 ＝(0.65/0.003)1/2＝14.7cm/s
最小板高:
H最小＝A+2(BC)1/2 ＝0.08+2(0.65×0.003)1/2＝0.17cm
例：某一气相色谱柱，速率方程式中A、B、C的值分别是0.15cm，0.36 cm2.s-1,和4.3×10-2 s，计算最佳流速和最小塔板高度。
分离分析法导论优秀课件
一、色谱分析法基本概念
1.色谱分析法简介
现代色谱分析法是一大类分离分析方法。
在互不相溶两相间，混合物被流动相携带流过固定相，因各组
分在两相间分配平衡的差异，各组分随流动相移动的速度有差异，经过一段距离的移动之后，混合物中各组分被一一分离。
Agilent 6820 气相色谱仪
Cs
2k, 3(1k,
)2
• d2f Ds
固定液粘度及液膜厚度越小
液相传质阻力越小
4) 流动相线速度对板高的影响
H A BCu u
B u opt C H min A 2 B C
例：已知一色谱柱在某温度下的速率方程的 A=0.08cm; B=0.65cm2/s; C=0.003s, 求最佳线速度u和最小塔板高H.
●色谱峰参数
(一）保留值－定性
1) 死时间t0
u LΒιβλιοθήκη 柱长t0流动相平均线速度
2）保留时间tR
3）调整保留时间
t
' R
t'R tR t0
4）死体积V0 Vm t0 Fc
5）保留体积VR VR tRFc
6）调整保留体积
V’ R
t’ R
Fc
7)相比
Vm Vs
7）相对保留值r2,1
tt VV 2,1