现代分离技术-7-8

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 离物回收的装臵。
气相层析仪
流量控制

流量控制阀中装有限流器 钢瓶压力亦需适当调整
载流气体必須是高纯度，且需在气体钢瓶和气相层析 仪间加装纯化装臵，以去除气体中的微量水气和氧气 手动注射
自动注射 吹气捕捉


4.1.2语源学

chrome意为“色彩”，graphy源自希腊文， 意为“写”。
色谱为层析的同义语，都是从英语 chromatography译来的。 层析（色谱） chromatograpby


4.1.3原理

层析法是利用不同物质理化性质的差异而建立 起来的技术。
层析系统都由两个相组成： 一是固定相，它或者是固体物质或者是固定于 固体物质上的成分；


吸附层析是利用吸附剂对不同物 质的吸附力不同而使混合物中各 组分分离的方法。吸附层析是各 种层析技术中应用最早的技术。 吸附剂来源丰富、价格低廉、可 再生，吸附设备简单。 吸附层析通常采用柱型装 臵，将吸附剂装在吸附柱 中，装臵成吸附层析柱。 层析时，欲分离的混合溶 液自柱顶加入，当样品液 全部进入吸附层析柱后， 再加入洗脱剂解吸洗脱。 在洗脱时，层析柱内不断 发生解吸、吸附、再解吸、 再吸附的过程。
任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。
事实上当温度和压力达到一定值时，物质就会出 现超临界状态。

物质的临界状态是指其气态与液态共存的一种边 缘状态。 在此状态中，液体的密度与其饱和蒸汽的密度相 同，因此界面消失。


液、气两相成平衡状态的点叫临界点。在临界点
时的温度和压力分别称为临界温度Tc临界压力Pc。 超临界流体是指超过临界温度与临界压力状态的 流体。如果某种流体处于临界温度之上（即T＞ Tc），无论压力多高（即P＞Pc），也不能液化， 这个状态的物质常常不称为气体或液体，而被称 为超临界流体（Supercritical Fluid 简称SCF）。




凝胶只允许被分离物质中小于孔径的分子进入，大于 孔径的分子被排斥在外水层，最先被洗脱下来。

而进入孔径的分子也按分子量大小大致分离成不同的
区带。 选择不同规格的凝胶，可把一个混合物按分子量的差 异分成不同的组分。 目前常用的凝胶商品有：葡聚糖凝胶（sephadex）、 聚丙烯酰胺凝胶（bio-gel）、琼脂糖凝胶（sepharose） 和聚苯乙烯凝胶（styragel）等。
带阴离子基团的，如DEAE—（二乙基胺乙基） 和QAE—（四级胺乙基）等为阴离子交换剂。



离子交换层析只适用于能在水中解离的化合物，包括有 机物和无机物。
对于蛋白质、核酸、氨基酸及核苷酸的分离分析有极好 的分辨力。 离子交换基团在水溶液中解离后，能吸引水中被分离物 的离子，各种物质在离子交换剂上的离子浓度与周围溶 液的离子浓度保持平衡状态，各种离子有不同的交换常 数，K值愈高，被吸附愈牢。



洗脱时，增加溶液的离子强度，如改变pH，增加盐浓 度，离子被取代而解吸下来。洗脱过程中，按K值不同， 分成不同的区带。
4.5凝胶过滤层析

支持物是人工合成的交联 高聚物，在水中膨胀后成 为凝胶。 凝胶内为内水层，凝胶周 围的水为外水层。 控制交联度以形成不同孔 径的网状结构。 交联度小的孔径大，交联 度大的孔径小。


洗脱法、迎头法、臵换法
4.2◆吸附色层法（adsorption chromatography）

吸附是在1909年提出的一个术语，指在固体或液体内 部或表面的选择性传递。 在吸附过程中，气体或液体中的分子或原子或离子扩 散到固体表面，通过与固体表面的氢键或弱分子间力 作用而吸附，被吸附的物质称为溶质，而固体材料成 为吸附剂。 吸附层析：是指混合物随流动相通过吸附剂组成的固 定相时，在固定相和流动相作用下发生吸附、脱附、 再吸附、再脱附的反复过程，由吸附剂对不同物质的 不同吸附力而使混合物分离的方法。
样品注入系统


气体及管线
開關閥
兩段式調壓閥 開關閥
除水 除氧
氣相 層析 儀
Helium
氣體鋼 瓶
4.8 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 不同而使各组分分离。
固定相：固体吸附剂 流动相：即洗脱剂。三种：纯溶剂或原试样或吸附力更强的溶液。
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 ⑴ 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。 ⑵ 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。

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。
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， 流动相常用氦、氩或氮为展层气体。



气相层析分离的区带十分清晰，是由于挥发性物质
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。

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。

常用支持物是硅胶、纤维素和淀粉等，这些亲水 物质能储留相当量的水。被分离物质在两相中都 能溶解，但分配比率不同，展层时就会形成以不 同速度向前移动的区带。
4.4离子交换层析

是指用交联剂使2个或者更多的 分子分别偶联从而使这些分子结 合在一起
支持物是人工交联的带有能解离基团的有机高分 子，如离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交 换凝胶等。 带阳离子基团的，如磺酸基（—SO3H）、羧甲基 （—CH2COOH）和磷酸基等为阳离子交换剂。

反之，与固定相相互作用越强的组份，向前移
动速度越慢。

分布收集流出液，可得到样品中所含的各单一
组份，从而达到将各组份分离的目的。
4.1.3原理、构成层析法的条件 色层法应具备的因素或条件是： 1. 具有两相
2. 混合物中各组分ຫໍສະໝຸດ Baidu物理化学性质有差异
3. 多次冲洗或展开

4.1.4分类
按两相所处状态分类
在层析分离过程中，这两种互不混溶的溶剂之一为 流动相； 另一种是吸收在载体中的溶剂，这种溶剂是键合在 载体中，再层析过程不流动，为固定相。




例如：硅胶上键合水位固定相，环己烷和丙酮混 合液为流动相分离氨基酸就是一个典型的例子。
在支持物上形成部分互溶的两相系统。 一般是水相和有机溶剂相。


临界点：
T：304.1

P：73.8 bar
缺点：
设备投资大
优点：

临界条件温和
产品分离简单 无毒、无害


不燃
无腐蚀性 价格便宜
实验室用超临界萃取设备
大型超临界流体萃取装臵
超临界流体的应用

咖啡因萃取 植物油：胚芽油、玉米油、γ亚麻酸 天然香料：杏仁油、柠檬油 啤酒花 尼古丁

超临界流体萃取的基本思想
利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下， 与待分离的物料接触，萃取出目的产物，然后通过 降压或升温的方法，使萃取物得到分离


常用萃取剂

极性萃取剂：乙醇、甲醇、水（难） 非极性萃取剂：二氧化碳（易）
超临界二氧化碳萃取
（Supercritical Carbon Dioxide Extraction）

4.2.2吸附剂的类型

吸附剂一般是多孔性的微粒状物质。
吸附剂的多孔结构、粒度和离子形状是影响色 层系统特性的基本因素。 常用的吸附剂有硅胶、氧化铝、活性炭、硅酸 镁、聚酰胺、硅藻土等。

4.2.3流动相的选择

流动相一般是洗脱吸附柱的溶液，需要满足一下要求：稳 定性好，黏度小，易于分离，易于洗脱所有分离组分。 流动相的洗脱作用实质是流动相分子与被分离的溶质分子 竞争占据吸附剂表面活性中心的过程。 强极性的流动相分子竞争占据吸附中心的能力强，具有强 的洗脱作用。 非极性的流动相分子竞争占据吸附中心的能力弱，洗脱作
4.2.1原理

吸附层析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。 这种吸附作用是一种物理吸附，通常是单分子层或双分子 层或多分子层。


它包括几种作用力，被分离样品与吸附剂之间相反电荷基 团与基团之间的静电引力，氢键、偶极分子之间定向力及 范德华力等。 在不同条件下各种作用力的作用强弱各不相同，占主要地 位的作用力可能是一种也可能几种力同时起作用。
4.1 概述

4.1.1发展史 色层分析法最早始于1906年。

俄国植物学家M.Tswett在研究叶绿素时，让叶绿素的石油 醚提取液通过装有CaCO3的管柱，并继续用石油醚淋洗， 他发现由于CaCO3对提取液中的色素的不同吸附能力，在 CaCO3上形成多个不同的色带。
以后的30年这一方法并没有引起人们的注意。直到1931年， R.Kuhn等人用色层分析法分离复杂的有机混合物时，这种 方法才受到人们的重视。 这一方法现在已成为生物化学、分子生物学及其它学科领 域有效的分离分析工具之一。



用弱。

在选择洗脱剂时，还可以由各种溶剂按不同配比配成混合 溶剂作为流动相。因此，流动相的种类很多，在实践中， 一般从极性小到极性大，通过实验来选择溶剂。
4.3分配层析（ distribution chromatography）
分配层析：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。


另一是流动相，即可以流动的物质

当待分离的混合物随溶剂（流动相）通过固定相时 由于各组份的理化性质存在差异， 与两相发生相互作用（吸附、溶解、结合等）的能 力不同，在两相中的分配（含量对比）不同，

而且随溶剂向前移动，各组份不断地在两相中进行 再分配。

与固定相相互作用力越弱的组份，随流动相移 动时受到的阻滞作用小，向前移动的速度快。
流动相 液体 气体 气-液层析法 气-固层析法

固定相
液体 固体
液-液层析法 液-固层析法

2. 按固定相的使用形式（即实验技术）分：
柱层析、纸上层析、薄层层析
3. 按分离机制分（即物理化学性质）： 吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶 过滤、其它层析（如亲和层析）等。 4. 按展开方式分：
有机溶剂

极性“头”
反微团：
表面活性剂的极 性头朝内，疏水 的尾部向外，中 间形成极性的“核” (po1ar core)
非极性“尾” 极性的“核”
此极性核具有溶解极性物质的能力，极性核溶解水后， 就形成了“水池”(water pool)。

双水相体系：将两种不同的水溶性聚合物的水 溶液混合时，当聚合物浓度达到一定值，体系 会自然的分成互不相溶的两相，这就是~。
第四章 色层分析法
色层分析法又称为层析法或色谱分析法。 它是利用物质的物理化学性质的差异，分离、分析多组 分混合物的一种分析方法。
4.1概述
4.2吸附色层法（adsorption chromatography）
4.3分配层析（ distribution chromatography） 4.4离子交换层析 4.5凝胶过滤层析 4.6亲和层析 4.7气相层析


4.6亲和层析 affinity ghromatography

又称为功能层析。
在一对有专一的相互作用的物质中，把其中之 一联结在支持物上，用于纯化相对的另一物质。 常见的亲和对,如：酶和抑制剂，抗原和抗体， 激素和受体等。支持物为琼脂糖或纤维素等。 专一性强，分离速度快。


4.7气相层析 gas ghromatography
3.4超临界流体萃取 (Supercritical Fluid Extraction)

超临界流体：当一种流体处于其临界点的温度
和压力之下，则称之为超临界流体。

特点：密度接近液体－－萃取能力强
粘度接近气体－－传质性能好
什么是超临界流体? （Supercritical Fluid 简称SCF）



胶团萃取（micellar extration）
是被萃取物以胶团或者胶体形式从水相被萃取到有机 相的溶剂萃取方法。


表面活性剂的分类：
阴离子表面活性剂；


阳离子表面活性剂；
非离子型表面活性剂。

临界胶束浓度（critical micelle concentration）：表 面活性剂在溶液中开始形成胶团时的浓度称为~ ， 简称CMC。