【精品】PPT课件 分离分析法导论Introduction to Chromatography
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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
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
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。
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
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）
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）
《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
分析化学分析化学中的分离与富集方法PPT学习教案
第23页/共48页
操作过程：
(1) 点样 (2) 展开
吡啶和水(1:l)展开剂：氨基蒽醌试样 中的各种异构体分离。 (3) 显色: 无色组分
紫外照射; 氨熏、碘熏;喷显色剂溶液; 常用的显色剂有FeCl3水溶液、 茚三酮正丁醇溶液等。
第24页/共48页
相对比移值Rf
斑点中心移动距离 R f 溶剂前缘移动距离
第19页/共48页
3. 形成三元配合物的萃取体系
具有选择性好、灵敏度高的特点。
例：萃取 Ag+。使 Ag+与邻二氮杂菲配合成配阳离子 ,并与溴邻苯三酚红的阴离子缔合成三元配合物：
在pH为7的缓冲溶液中, 用硝基苯萃取，然后就在溶剂相 中用光度法进行测定。
该体系非常适用于稀有元素分离和富集。
第20页/共48页
第26页/共48页
1. 层析板与吸附剂
层析板通常是在玻璃板上涂 敷一层吸附剂。吸附剂一般以 150～250目较合适。使用前需 要在一定温度下烘焙以驱除水分 进行“活化”，在薄层色谱中用 得最广泛的吸附剂是氧化铝和硅 胶氧。化铝制备的层析板称“软板”。硅胶制备的称“硬 板”
第27页/共48页
2. 层析板的涂敷
第22页/共48页
原理：
(1) 由于毛细管作用，展开剂将沿着滤 纸条上升; (2) 展开剂携带试液中的各组分上升， 并在两相间进行反复多次分配； (3) 在流动相中溶解度较小，在固定相中溶解度较大 的物质, 将沿着滤纸条向上移动较短的距离, 停留在纸 条的较下端。反之，则停留在滤纸条的较上端。 试样中的各组份得以彼此分离。
几种常用溶剂, 其极性增强次序如下：石油醚、环已烷、四氯 化碳、苯、甲苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、正丙醇 、1，2-二氯乙烷、丙酮、乙醇、甲醇、水、吡啶、醋酸。
操作过程：
(1) 点样 (2) 展开
吡啶和水(1:l)展开剂：氨基蒽醌试样 中的各种异构体分离。 (3) 显色: 无色组分
紫外照射; 氨熏、碘熏;喷显色剂溶液; 常用的显色剂有FeCl3水溶液、 茚三酮正丁醇溶液等。
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相对比移值Rf
斑点中心移动距离 R f 溶剂前缘移动距离
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3. 形成三元配合物的萃取体系
具有选择性好、灵敏度高的特点。
例：萃取 Ag+。使 Ag+与邻二氮杂菲配合成配阳离子 ,并与溴邻苯三酚红的阴离子缔合成三元配合物：
在pH为7的缓冲溶液中, 用硝基苯萃取，然后就在溶剂相 中用光度法进行测定。
该体系非常适用于稀有元素分离和富集。
第20页/共48页
第26页/共48页
1. 层析板与吸附剂
层析板通常是在玻璃板上涂 敷一层吸附剂。吸附剂一般以 150～250目较合适。使用前需 要在一定温度下烘焙以驱除水分 进行“活化”，在薄层色谱中用 得最广泛的吸附剂是氧化铝和硅 胶氧。化铝制备的层析板称“软板”。硅胶制备的称“硬 板”
第27页/共48页
2. 层析板的涂敷
第22页/共48页
原理：
(1) 由于毛细管作用，展开剂将沿着滤 纸条上升; (2) 展开剂携带试液中的各组分上升， 并在两相间进行反复多次分配； (3) 在流动相中溶解度较小，在固定相中溶解度较大 的物质, 将沿着滤纸条向上移动较短的距离, 停留在纸 条的较下端。反之，则停留在滤纸条的较上端。 试样中的各组份得以彼此分离。
几种常用溶剂, 其极性增强次序如下：石油醚、环已烷、四氯 化碳、苯、甲苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、正丙醇 、1，2-二氯乙烷、丙酮、乙醇、甲醇、水、吡啶、醋酸。