优选分离分析法导论
气相色谱分析法--分离条件的选择与优化
色谱热力学因素（3）
常用固定液 固定相液的选择
分离非极性物质，一般选 用非极性固定液。 分离极性物质，一般按极 性强弱来选择相应极性的固 定液。 分离非极性和极性混合物 时，一般选用极性固定液。 能形成氢键的试样，一般 选用氢键型固定液。 对于复杂组分，一般可选 用两种或两种以上的固定液 配合使用。
动情况；
与各组分在两相间的传质阻力有关。
色谱热力学因素（1）
分配系数K：平衡状态时，组分在固定相与流动相中的浓度比 。
两组分分配系数不同，则在色谱柱中有不同的保留值，因而就以
不同的速度先后流出色谱柱，从而达到分离。 组分分子结构不同，组分性质不同，则相应的分配系数也不同， 这是色谱分离的基础。
1 M 载气
；
M载气↑，B值↓。
色谱动力学因素（4）
传质阻力
传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL即： C =（Cg + CL）
2 0.01k d f Cg 2 (1 k ) Dg
d2 2 k f CL 3 (1 k ) 2 DL
k为容量因子； Dg /DL为扩散系数。 减小担体粒度，选择小分子量的气 体作载气，可降低传质阻力。
分离操作条件的选择（1）
载气流速的选择
较高 载气 流速 较低 传质阻力项是影响柱效的主 要因素，流速，柱效。 分子扩散项成为影响柱效的 主要因素，流速,柱效。 u有一 最佳值
H＝A
B Cu u
H~u曲线的绘制 最佳载气流速的获取 实际载气流速的选择
分离操作条件的选择（2）
气相色谱分析法
分离条件的选择与优化
吴朝华
问题引入
请仔细观察右面的4个色谱分离图，
第15章 分离分析法导论
注意：
r2,1只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、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。
二.色谱理论基础
基本要求：实现混合物中各组分的分离。 基本理论： 1）各组分在两相间的分配情况（两组分峰间距足够 远）：由各组份在两相间的分配系数决定——色谱过 程的热力学性质决定。
色谱法分离原理
当混合物随流动相流经色谱柱时，就会与柱中固定相发 生相互作用（溶解、吸附等），由于混合物中各组分物理化 学性质和结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强弱不 同，因此，随着流动相的移动（在同一推动力作用下），混 合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分在固定 相中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序从 柱中流出。这种利用各组分在两相中性能上的差异，使混合 物中各组分分离的技术，称为色谱法。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础。
一.色谱法简介
色谱法是一种分离技术。1906年， 由俄国植物学家茨维特 （Mikhail Tswett ）创立，他在研究植物叶中的 色素时，将植物绿叶的石油醚提取液 倒入装有碳酸钙粉末的玻璃管中，并 用石油醚自上而下淋洗，由于不同的 色素在碳酸钙颗粒表面的吸附力不同， 随着淋洗的进行，不同色素向下移动 的速度不同，形成一圈圈不同颜色的 色带，使各色素成分得到了分离。他 将这种分离方法命名为色谱法 （chromatography）。
2-3色谱分析导论-2学时-√分离度及分离条件选择-09-9-22
② 分离极性组分，一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序 流出色谱柱，极性小的先出峰。
③分离非极性和极性（或易被极化的）混合物，一般选用极性固 定液。此时，非极性组分先出峰，极性的(或易被极化的)组分后出 峰。
④分离醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物，通常选择极 性或氢键性的固定液。
四、气化温度的选择：
色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后，在此瞬间气化; 气化温度一般较柱温高30~70℃防止气化温度太高造成试样分解。
五、检测器选择
检测器 灵敏度、适用范围、操作难易、稳定性等各不相同。 根据分析对象和分析要求合理选择。
2.4.2、分离条件选择
一. 固定相的选择：
对气－固色谱一般根据样品性质，参照常用固体吸附剂的使用 范围选择；对气－液色谱，则根据“相似相溶”的原则进行选择：
∴R =
n ×(
k2
α -1 )×( )
4 1+k2 α
n
=
16R
2 s
×(
α )2 α -1
1 ×(
+ k2 k2
)2
n = 1+k 2 k
n eff
∴ n 有效
=
16R
2 s
•( α )2 α -1
∴R =
n eff
α -1 ×( )
4α
∴R =
n α -1 k
•( )•(
) 色谱分离方程式
4 α 1+k
可合理地假设 k1 ≈k2 =k， Y1≈Y2 =Y。
由n = 16( tR )2 Y
Y=
16t
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
色谱法基本概念和气相色谱
2. 色谱定量分析方法 （2）校正因子 仪器对各个组分的灵敏度不一样，计算试样中某组分含 量时，应将色谱图上测得的峰值校正后进行定量。 试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即：
m i = fi ·Ai 绝对校正因子f i ：单位峰面积对应的组分量； f i =m i / Ai 得到组分绝对校正因子掌握精确的进样量，严格控制色谱操作条件， 使用不方便； 相对校正因子f ’i ：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子 之比。
a. 分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑ b. 扩散系数：Dg ∝（M载气）-1/2 ； M载气↑，B值↓
气相色谱，减小纵向扩散，应采用较高流速，较低柱温， 相对分子质量较大的气体作为载气
3.传质阻力项— C·u 组分在两相间进行反复分配时，遇到两相的阻力。 C= Cm+Cs
气相色谱：C= Cm+Cs=
4. 色谱图及色谱常用术语 （1）色谱图（Chromatogram)：流经色谱柱的被 分离组分流入检测器后，得到的响应信号对时间t的曲线图。
4. 色谱图及色谱常用术语 （2）色谱峰、基线、噪音、峰高h、标准偏差σ、 峰底宽Y、半峰宽Y1/2、峰面积（定量依据）
4. 色谱图及色谱常用术语 （3）色谱保留值（定性依据；保留时间、保留体积）
（2）速率理论方程 2. 分子扩散项—B/u（由于浓差梯度形成的纵向扩散
色谱峰展宽 ）
B = 2γDg
γ ：弯曲因子，填充色谱柱， γ <1；毛细管柱，γ = 1；毛细管柱的B
值比填充柱大得多。 Dg ：组分分子在流动相中的扩散系数（ cm2·s-1），气相中的பைடு நூலகம்散系数大 约是在液相中的105 倍（分子扩散项主要针对气相色谱）。
最新11章分析化学中常用的分离和富集方法全解PPT课件
挥发和蒸馏分离法： 利用物质的挥发性的差异进行分离的方法
选择性较高，可除去干扰离子或使被测组分定量分出后再测定。 一些元素的挥发测定方法见P341表11－1
2、沉淀为硫化物 主要用于分离某些重金属离子 沉淀剂：硫代乙酰胺（TAA） H+ 中→H2S；NH3 中→(NH4)2S；OH-中→S2-
（1）表面吸附共沉淀
采用了颗粒较小的无定形或凝乳状↓为共沉淀剂，如 M(OH)n↓ MSn↓。如以Fe(OH)3↓为载体，吸附富集工业废水中的UO22+， Al3+，Sn4+，Bi3+等
（2）混晶共沉淀 选择性高 如BaSO4-PbSO4 MgNH4PO4-MgNH4AsO4等 2、有机共沉淀剂（应用广） 优点：选择性高，沉淀溶解度小、纯净、易灼烧除去 （1）利用胶体的凝聚作用 如分离微量H2WO4 HNO3介质中， H2WO4以带负电荷的胶体粒子存在，不易凝聚， 加入共沉淀剂辛可宁，可使H2WO4定量共沉淀 常用的共沉淀剂：辛可宁，丹宁，动物胶等 （2）利用形成离子缔合物
特点：设备简单，分离效果好，应用广泛； 费时，有机溶剂污染环境
一、萃取分离的基本原理 1、萃取过程的本质：将物质由亲水性转化为疏水性的过程 亲水性：离子型化合物，易溶于水，难溶于有机溶剂，形成 水合离子。如无机离子(含亲水基团-OH，-SO3H，-NH2…的 物质)
疏水性：共价化合物，难溶于水，易溶于有机溶剂。如许多 有机化合物，酚酞，油脂等（含疏水基团-CH3,-C2H5,苯基等）
2、 回收率 分原 ＝ 离A 来 后 的A 测 的 量得 量 1的 0％ 0 常量组分（>1％）回收率应>99.9％ 微量组分（0.01％－1％）回收率应>99％ 痕量组分（<0.01％）回收率应90％－95％或更低
第8章—分离分析法导论
第8章—分离分析法导论第8章主要讨论了分离分析法的原理、技术和应用。
分离分析法是一种重要的实验室技术，用于分离和测定混合物中的各个组分。
它通常涉及样品的制备、样品的分离和组分的检测等步骤。
8.1分离分析法的原理分离分析法的原理基于样品中不同组分之间的物理或化学性质的不同。
通过利用这些差异，可以将混合物中的组分分离开来，以便进一步的分析。
分离分析法可根据样品的性质和需要进行更深入的处理和分析。
8.2分离分析技术分离分析技术主要包括色谱分析、电泳分析和萃取分析等。
这些技术基于不同的分离原理和方法，可以较为有效地分离出样品中的各个组分。
色谱分析是一种基于色谱柱对样品进行分离的方法。
色谱柱内填充着固定相材料，样品在流动相的作用下，根据各自的物理或化学性质，在固定相上发生吸附、分配或反应等过程，并从流动相中分离出来。
色谱分析包括气相色谱、液相色谱和超高效液相色谱等。
电泳分析是利用电场的作用来分离和分析样品中的组分。
电泳分析包括毛细管电泳、等电聚焦电泳和凝胶电泳等。
在电泳分析中，样品在电场的作用下，根据各自的电荷、大小或形状等差异，在电泳过程中进行分离和检测。
萃取分析是利用溶剂的选择性溶解性来提取样品中的组分。
通过调节溶剂的性质和条件，可以使样品中的特定组分选择性地溶解于溶剂中，从而实现样品的分离和检测。
8.3分离分析的应用分离分析广泛应用于化学、生物、环境等领域的研究和应用中。
例如，在化学领域，分离分析可用于研究和检测化合物的纯度、结构和性质等。
在生物领域，分离分析可用于分离和检测生物标志物、蛋白质和核酸等。
在环境领域，分离分析可用于分离和检测环境样品中的有害物质和污染物。
此外，分离分析还可应用于药物研发、食品安全和生命科学等方面。
例如，在药物研发中，分离分析可用于分离和测定药物中的各个成分和杂质。
在食品安全方面，分离分析可用于检测食品中的添加剂、残留农药和重金属等。
在生命科学领域，分离分析可用于分离和检测细胞、蛋白质和基因等。
分离分析导论课件
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。
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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
现代仪器分析复习题刘约权
第一章、绪论1、分析化学由仪器分析和化学分析组成。
化学分析主要测定含量大于1%的常量组分；现代仪器分析具有准确、灵敏、快速、自动化程度高的特点，常测定含量很低的微、痕量组分。
2、仪器分析方法分为光分析法、电化学分析法、分离分析法、其他分析法。
3、主要评价指标有：精密度、准确度、选择性、标准曲线、灵敏度、检出限。
4、标准曲线的线性范围越宽，式样测定的浓度适用性越强。
5、检出限以浓度表示时称作相对检出限；以质量表示时称作绝对检出限。
6、检出限D=3So/b So为空白信号的标准偏差；b为灵敏度即标准曲线的斜率。
7、采样的原则：要有代表性；采样的步骤：采集、综合、抽取；采集方法：随即取样与代表性取样结合的方式；样品的制备：粉碎、混匀、缩分（四分法）。
8、提取的效果取决于溶剂的选择和提取的方法。
9、溶剂选择的原则：对待测组分有最大的溶解度而对杂质有最小的溶解度。
10、消解法有干法和湿法。
湿法主要采用：压力密封消解法、微波加热消解法。
11、样品纯化主要采用色谱法、化学法和萃取法。
1、光谱及光谱法是如何分类的⑴产生光谱的物质类型不同:原子光谱、分子光谱、固体光谱；⑵光谱的性质和形状：线光谱、带光谱、连续光谱；⑶产生光谱的物质类型不同：发射光谱、吸收光谱、散射光谱。
原子光谱与发射光谱，吸收光谱与发射光谱有什么不同5、原子光谱：气态原子发生能级跃迁时，能发射或吸收一定频率的电磁波辐射，经过光谱依所得到的一条条分立的线状光谱。
6、分子光谱：处于气态或溶液中的分子，当发生能级跃迁时，所发射或吸收的是一定频率范围的电磁辐射组成的带状光谱。
7、吸收光谱：当物质受到光辐射作用时，物质中的分子或原子以及强磁场中的自选原子核吸收了特定的光子之后，由低能态被激发跃迁到高能态，此时如将吸收的光辐射记录下来，得到的就是吸收光谱。
8、发射光谱：吸收了光能处于高能态的分子或原子，回到基态或较低能态时，有时以热的形式释放出所吸收的能量，有时重新以光辐射形式释放出来，由此获得的光谱就是发射光谱。
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：
现代仪器分析(老师有要求的书本上的习题答案)
电位分析及离子选择性电极分析法P2166．25℃时，用pH=5.21的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol·L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.209V，若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为①0.064V；②0.329V；③0.510V；④0.677V，试求各试液的pH和H+活度解：（1）ΔE1=0.064-0.209=0.0592(pH1-pHs)∵pHs=5.21∴pH1=2.76 a H+=1.74×10-3 mol·L-1（2）ΔE2=0.329-0.209=0.0592(pH2-pH s)∵pHs=5.21∴pH2=7.24 a H+=5.75×10-8 mol·L-1（3）ΔE3=0.510-0.209=0.0592(pH3-pHs)∵pHs=5.21∴pH3=10.29 a H+=5.10×10-11 mol·L-1（4）ΔE4=0.677-0.209=0.0592(pH4-pH s)∵pHs=5.21∴pH4=13.12 a H+=7.60×10-14 mol·L-1第9题不会做，找不到答案，会做的赶紧说一下。
分离分析法导论P2612．塔板理论的主要内容是什么？它对色谱理论有什么贡献？它的不足之处在哪里？答：塔板理论把整个色谱柱比拟为一座分馏塔，把色谱的分离过程比拟为分馏过程，直接引用分馏过程的概念、理论和方法来处理色谱分离过程。
塔板理论形象地描述了某一物质在柱内进行多次分配的运动过程，n越大，H越小，柱效能越高，分离得越好。
定性地给出了塔板数及塔板高度的概念。
塔板理论的不足之处：某些基本假设不严格，如组分在纵向上的扩散被忽略了、分配系数与浓度的关系被忽略了、分配平稳被假设为瞬时达到的等。
因此，塔板理论不能解释在不同的流速下塔板数不同这一实验现象，也不能说明色谱峰为什么会展宽及不能解决如何提高柱效能的问题。
分离分析法导论
数据收集与预处理
总结词
数据准备与处理
详细描述
数据收集是实施分离分析法的关键步骤之一，需要收集与问题相关的数据。数据预处理包括数据清洗、缺失值处 理、异常值检测和数据转换等，以确保数据的准确性和可靠性。
模型建立与参数估计
总结词
模型选择与参数估计
详细描述
在分离分析法中，选择合适的模型是至关重要的。根据问题的性质和目标，选择适合的数学模型或算 法。参数估计是模型建立的重要环节，通过估计模型参数，使模型能够更好地拟合数据和反映实际情 况。
结果解释与决策制定
总结词
结果解读与应用
详细描述
分离分析法的结果解释需要对模型输出的结果进行深入分析 和解读，理解其含义和影响。决策制定是根据结果解释，制 定相应的策略或措施，将分析结果应用于实际问题解决中。
04
分离分析法的优缺点
优点
高效性
分离分析法能够快速有效地处理大量数 据，尤其在处理高维数据时表现出色。
3
分析原理的应用可以帮助我们深入了解各个组分 的性质、结构和组成，从而为进一步的研究和应 用提供重要的信息和依据。
优化原理
01
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，以达到更好的分离效果和分析准确度的目的。
02
优化原理的实现需要借助各种实验设计和优化方法，如单因素
实验、正交实验、均匀实验等。
分离原理的应用范围非常广泛，可以应用于各 种类型的混合物和系统，如气体、液体、固体 混合物，以及生物体系、化学反应体系等。
分析原理
1
分析原理是分离分析法的另一个重要组成部分， 它是指对分离后的各个组分进行定性和定量分析 的方法和手段。
2
第15章 分离分析法导论
9
2.基线
无试样通过检测器时，检 测到的信号即为基线。
3.峰高、峰宽及面积
峰高 h ：从峰的最大值到峰底 的距离； 峰宽：峰底宽 Ｙ ，半峰宽Y1/2 ，标准偏差σ (Y = 4σ ); 峰面积A：色谱峰与峰底之间 的面积，是色谱定量的依据。
10
4.色谱保留值
是色谱定性分析的依据。
两套参数：时间/体积 （1）时间表示的保留值 保留时间（tR）：组分
即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。
难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：
保留值之差──色谱过程的热力学因素；
区域宽度──色谱过程的动力学因素。
色谱分离中的四种情况如图所示：
26
讨论：
色谱分离中的Biblioteka 种情况的讨论： ① 柱效较高，△K(分配系数)较大,完全分离；
② △K不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离；
1.0 DEG/MI N
HEWLETT PACKARD
5890
Sample
Gas Chromatograph (GC) Mass Spectrometer (MS)
B A C D A B C D
D A
C
B
Separation
Sample
Identificati on
30
二、 色谱定量分析方法
1. 峰面积的测量
A、B、C三项各与哪些因素有关？
20
A. 涡流扩散项
原因：组分碰到固定相颗粒，形成垂直方向“涡流”； 结果：导致到达检测器有先有后，色谱峰形变宽； 改善：提高固定相的颗粒细度和均匀性及填充均匀性 （与流动相性质、流动相速率无关）； 注：主要描述液相色谱， 对于空心毛细管柱，A=0
5第五章优选法
13
比例分割分批试验法
2020/1/28
试验设计与数据处理
14
比例分割法
比例分割法是黄金分割法的推广
2020/1/28
试验设与数据处理
15
逐步提高法（爬山法）
某些可变因素不允许大幅度的调整
具体方法为：先找一个起点，在a点做试验后向该因素的减少方向找 一点b，做试验。如果好，就继续减少；如果不好，就住增加的方向 找一点c做试验，如果c点好就继续增加，这样一步一步地提高。如 爬到某点e，再增加时反而坏了，则e就是该因素的最好点。这就是 单因素问题的爬山法。
起点选得好可以省好多次试验，所以对爬山法来说试验范围的正确 与否很重要。
每步间隔的大小，对试验效果关系也很大。
在实践中住住采取“两头小，中间大”的办法，先在各个方向上用 小步试探一下，找出有利于寻找目标的方向，当方向确定后，再根 据具体情况跨大步，到快接近最好点时再改为小步。一般来说，越 接近最佳点的时候，试验指标随因素的变化越缓慢。
2020/1/28
试验设计与数据处理
16
多峰情况
①先不管它是“单峰”还是“多峰”，就用上面介绍的 方法做下去，找到一个“峰”后，如果达到生产要求， 就先按它生产，以后再找其他更高的“峰”（即分区寻 找）。
②先做一批分布得比较均匀、疏松的试验，看它是否有 “多峰”现象。如果有，则在每个可能出现“高峰”的 范围内做试验，把这些“峰”找出来。这时，第一批试 验点最好依黄金分割划分。
建议做完了0.618法或分数法的试验后，用最后三个数据 按抛物线法求出x4并计算这个抛物线在点x=x4处的数值， 预先估计一下在点x4处的试验结果，然后将这个数值与己 经试得的最佳值作比较，以此作为是否在点x4处再做一次 试验的依据。
《现代仪器分析》-第二版-刘约权-课后习题答案
现代仪器分析习题解答 2009年春第12章电位分析及离子选择性电极分析法 P2161．什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。
以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。
2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有何区别？答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子活度或浓度的电极称为指示电极。
电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。
金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。
膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。
4. 何谓TISAB溶液？它有哪些作用？答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。
其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定液接电位。
5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.814V，那么在c(HAc)=1.00×10-3 mol?L-1的醋酸溶液中，此电池的电动势为多少？(KHAc=1.8×10-5,设aH+=[H+])解：∵E1=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH1）E2=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH2）∴E2- E1= E2-0.814=0.0592(pH2- pH1)∴E2=0.814+0.0592(-lg√Kc－4.00)=0.806（V）6．25℃时，用pH=5.21的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.209V，若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为①0.064V；②0.329V；③0.510V；④0.677V，试求各试液的pH和H+活度解：（1）ΔE1=0.064-0.209=0.0592(pH1-pHs)∵pHs=5.21∴pH1=2.76 aH+=1.74×10-3 mol?L-1（2）ΔE2=0.329-0.209=0.0592(pH2-pHs)∵pHs=5.21∴pH2=7.24 aH+=5.75×10-8 mol?L-1（3）ΔE3=0.510-0.209=0.0592(pH3-pHs)∵pHs=5.21∴pH3=10.29 aH+=5.10×10-11 mol?L-1（4）ΔE4=0.677-0.209=0.0592(pH4-pHs)∵pHs=5.21∴pH4=13.12 aH+=7.60×10-14 mol?L-17．25℃时，电池：“镁离子电极｜Mg2+（a=1.8×10-3mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.411V，用含Mg2+试液代替已知溶液，测得电动势为0.439V，试求试液中的pMg值。
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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。
●色谱峰参数
(一）保留值－定性
1) 死时间t0
u L
柱长
t0
流动相 平均线速度
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
(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
二、色谱分析法理论基础
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
•
d
2 p
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
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。
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
K
cs cm
ms mm
/ Vs / Vm
Vm Vs
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
21
,
范弟姆特方程
H A B Cu 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：
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
流动相
γ：弯曲因子； Dg：组分在流动相中
的扩散系数
优选分离分析法导论
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
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。
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
R
n2
4
•
(
1)
•
( 1
2
)
2
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
κ增加，R也增加，但效果不及α明显
结论
Cs
2k , 3(1 k, )2
•
d
2 f
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 B Cu u
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.
解:
H=A+B/u+Cu
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－衡量柱效先提出
谱
的色谱热力学平衡理论。
柱
视
为 精 馏
t R (2) , t R (1)
,
V
R (2)
,
V R (1)
K2 K1
2 1
k可直接从色谱图上获得
tR t0(1 ) VR V0(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
2）保留时间tR
3）调整保留时间
t
' R
t'R t R t0
4）死体积V0 Vm t0 Fc
5）保留体积VR VR tR Fc
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
,
R (2)
,
R (1)
,
R (2)
,
R (1)
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
●分配比κ
当组分在两相间分配达平衡时
2
16
tR Y
' 2
有效板高
L Heff neff
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
选择合适的固定相(流动相)以增加
是改善分离度最有效的方法
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
n
理
5.54
tR Y1/2
2
16
tR Y
2
论
塔 板
HL
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
5.54Yt R1/2'