分离科学与进展 中科大lecture2

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1、色层分离法色层分离又称层析法或色谱法，它的最大特点是分离效率高，它能把各种性质极相似的物质彼此分离，而后分别加以检出和测定。色层法的发现俄国植物学家茨维特（Tswett）1906年提出色谱（Chromatography）的概念，Tswett让植物色素的石油醚萃取液流经装有碳酸钙的管柱，并继续以纯净的石油醚加以洗脱，得到三种颜色的5个色带。英国生物学家Martin和Synge于1940年提出液液分配色谱，1941年提出用气体代替液体作为流动相，他们首先提出了色谱塔板理论，以及其远见卓识的预言。1952年Jame

2、s和Martin因其在色谱理论和实践方面的贡献获得了诺贝尔奖。1944年出现纸层析以后，层析法不断发展，相继出现薄层层析、亲和层析、凝胶层析、气相层析、高压液相层析（HPLC）等。茨维特使用的实验装置色层分析法的种类按流动相和固定相的性质不同，色层分析可分为：气固层析法、气液层析法、液固层析法和液液层析法；按固定相所处的状态不同可分为：柱层析、纸层析和薄层层析；按层析分离的原理不同可分为：吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析等色层分析法的种类名称分离原理吸附层析法固定相是固体吸附剂，各组份在吸附剂表面的

3、吸附能力不同分配层析法各组份在流动相和静止液相中的分配系数不同离子交换层析法固定相是离子交换剂，各组份与离子交换剂亲和力不同凝胶层析法固定相是多孔凝胶，各组份的分子大小不同，因而在凝胶中受阻滞的程度不同亲和层析法固定相只能与一种待分离组份专一结合，以此和无亲和力的其经组份分离柱层析吸附柱层析：根据等分离物质在固体吸附剂表面吸附能力的强弱来加以分离分析的技术分配柱层析：根据欲分离组分在两种互不混溶（或部分混溶）的溶剂间溶解度的差异来进行分离的技术吸附柱层析固液两相中处于液相中的物质在固液两相的界面发生密集现象称

4、为吸附，利用吸附剂对不同物质具有不同吸附力使混合物得到分离的现象就叫吸附层析。在某一温度下某种组分在吸附剂表面的吸附规律可用平衡状态时此组分在两相中浓度的相对关系曲线来表示，这种关系曲线称为吸附等温线。吸附柱层析吸附分配系数：KD=cs/cm在试样中各组分的分配系数往往稍有差异。分配系数较大的组分在柱中被吸附得较牢，在固定相中保留的时间较长，要把它从柱上洗脱下来，所需的溶剂（流动相）也较多。在洗脱过程中，由于经过了许多次的吸附、脱附的分配过程，使得分配系数稍有不同的组分，也能产生明显的保留特性的差异，从而使它

5、们彼此分离。吸附柱层析保留时间和保留体积：组分在柱上的保留特性可用保留时间和保留体积来表示。保留时间是从进样开始到流出液中出现浓度最高点的时间；保留体积是从进样开始到流出液中出现浓度最高点时流过色谱柱的流动相的体积。吸附等温线与对应的洗脱曲线常用的吸附剂及其选择氧化铝：由Al(OH)3在300~400°C时脱水制得。氧化铝因生产时条件的不同可分为中性、酸性和碱性三种，吸附能力有所不同。中性氧化铝应用较广泛，适用于醛、酮、醌、酯、内酯化合物及某些苷的分离；酸性氧化铝适用于酸性化合物，如酸性色素、某些氨基酸，以及

6、对酸稳定的中性物质的分离；碱性氧化铝适用于分离碱性化合物如生物碱、醇以及其它中性和碱性物质。一般讲，能用酸性或碱性氧化铝分离的物质也可用中性氧化铝分离。氧化铝具有吸附能力强、分离能力强的优点。常用的吸附剂及其选择氧化铝：氧化铝的活性和含水量密切有关。活性强弱用活度级I~V级来表示，活度I级吸附能力最强，V级最弱。在100至400degC之间对氧化铝进行活化，活化温度越高，所得氧化铝的活性越强，但温度若高于600degC氧化铝会进一步脱水便开始烧结。由于脱水过程受到许多因素的影响，因此每批生产的氧化铝，其表面积

7、和表面孔穴结构并不一致，活性也并不相同。通常分离弱极性的组分选用吸附活性强一些的氧化铝吸附剂，分离极性较强的组分，应选用活较弱的吸附剂。常用的吸附剂及其选择硅胶：层析用硅胶是由弹性多聚硅酸脱水制得，每批生产的硅胶，性能比较稳定。硅胶的表面化学组成有下面几种：硅胶吸附活性：活泼型>游离型>束缚型常用的吸附剂及其选择硅胶：水与硅胶表面的羟基可结合成水合硅酸：Si-OH•OH2,使其失去吸附性能。加热至100degC左右能可逆地除去这些水分，使硅胶活化。最佳的硅胶活化条件为在105~110degC加热30min。

8、如果加热到200degC以上，硅胶将失去结构水，形成硅氧烷，使吸附能力下降，如果加热至400degC以上，硅胶将发生烧结硅胶具有微酸性，吸附能力较氧化铝稍弱，可用于分离酸性和中性物质，如有机酸、氨基酸、匝萜类、甾体等。常用的吸附剂及其选择聚酰胺：由已内酰胺聚合而成，因而又称聚已内酰胺或锦纶。层析用的聚酰胺为白色多孔性的非晶形粉末，易溶于浓盐酸、热甲酸、苯酚等溶剂；不溶于水及甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、氯