液相色谱吸附色谱.pptx

在吸附色在吸附色在吸附色在吸附色谱谱中中中中 t tR R=t=tmm（1 1K K Vs/VmVs/Vm）V VR R=V=VmmK K V VS S其中其中其中其中K K是吸附平衡常数，是吸附平衡常数，是吸附平衡常数，是吸附平衡常数，VsVs为为固定相，即吸附固定相，即吸附固定相，即吸附固定相，即吸附剂剂的吸附的吸附的吸附的吸附表面表面表面表面积积，也可以用吸附，也可以用吸附，也可以用吸附，也可以用吸附剂剂的量来表示。的量来表示。的量来表示。的量来表示。M在吸附在吸附剂上存在着吸附平衡，即吸附上存在着吸附平衡，即吸附 解吸附；解吸附；M若若组分的吸附能力分的吸附能力强，则在吸附状在吸附状态时间长，解吸附状，解吸附状态时间短，即短，即tR大，保留大，保留时间长，K(K)大。大。分离机制：分离机制：吸附系数注：注：注：注：K Ka a与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质 及温度有关及温度有关 nextnext吸附平衡吸附平衡 X Xmm+nY+nYa a X Xa a+nY+nYmm 分离机制：分离机制：注：注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质 及温度有关及温度有关分离机制：分离机制：各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离吸附吸附解吸解吸再吸附再吸附再解吸再解吸无数次洗脱无数次洗脱分开分开 m.流动相；流动相；a.吸附剂；吸附剂；Xm.流动相中溶质分子；流动相中溶质分子；Ym.流动相分子；流动相分子；Xa.被吸附的溶质分子被吸附的溶质分子 二、吸附等温线二、吸附等温线 吸附等温吸附等温线可用来描述分配系数可用来描述分配系数K（吸附（吸附平衡常数）随平衡常数）随组分分浓度度变化的化的规律。即在一定律。即在一定温度下，温度下，组分在吸附分在吸附剂上达到平衡上达到平衡时，用，用组分分在固定相中的量（在固定相上被吸附着的在固定相中的量（在固定相上被吸附着的浓度）度）对组分在流分在流动相中的相中的浓度（未被吸附）作度（未被吸附）作图，即得吸附等温即得吸附等温线。1、线性等温性等温线T K=tg=CS/Cm M特点特点：T 组分的分的K为一常数，不随一常数，不随组分的分的浓度而度而变化；化；T虽然然组分的前沿、中心、分的前沿、中心、尾部尾部浓度不等，但由于度不等，但由于K与与浓度无关，是常数，所度无关，是常数，所以以组分的分子以相同的速分的分子以相同的速度迁移，得到完全度迁移，得到完全对称的称的峰；峰；T组分的保留分的保留时间，不随，不随样品的品的浓度而度而变化。化。三种吸附等温线三种吸附等温线三种吸附等温线三种吸附等温线 2、凸型等温、凸型等温线（Langmuir型等温型等温线）M特点：特点：TK是是浓度的函数，随度的函数，随浓度而度而变化；化；T当当组分分浓度增大度增大时，K减小，减小，组分更多地分配于流分更多地分配于流动相中；相中；T对于于组分分谱带中，不同中，不同浓度度区域的分子（前、中、后），区域的分子（前、中、后），因因浓度不同，度不同，K不同；中心的不同；中心的浓度高，度高，K小，迁移快；两小，迁移快；两头浓度低，度低，K大，迁移慢，形成大，迁移慢，形成拖尾峰；拖尾峰；T造成造成谱带不不对称，称，tR值偏移，偏移，谱带展展宽。M原因：原因：T吸附吸附剂上常存在一些上常存在一些强烈的活性中心，当烈的活性中心，当组分在吸附分在吸附剂上被吸附上被吸附时，先占据活性能力最，先占据活性能力最强的活性中心，然后占的活性中心，然后占据次据次强的、弱的、最弱的，的、弱的、最弱的，这样，当，当样品量大品量大时，少部，少部分占据分占据强吸附中心；其它的在弱吸附中心，吸附中心；其它的在弱吸附中心，则移移动快，快，K值小，所以随小，所以随浓度的增大，度的增大，K减小，移减小，移动快。快。M克服方法：克服方法：Ta、减少上减少上样量，使之在量，使之在线性容量内（性容量内（线性容量，即吸性容量，即吸附等温附等温线为线性的区性的区间所所对应的的组分的分的浓度区度区间）。）。Tb、覆盖、覆盖强活性中心（用极性物活性中心（用极性物质），增大），增大线性容量性容量T用某种物用某种物质覆盖覆盖强活性中心，减低其吸附能力的活性中心，减低其吸附能力的过程，程，叫减活。叫减活。3、凹型等温凹型等温线（反（反langmuir型等温型等温线）T随随浓度大，度大，K大；大；T则浓度大的区域移度大的区域移动慢，形慢，形成伸舌成伸舌头峰。峰。M原因：原因：Ta、化学吸附、化学吸附Tb、相、相对于流于流动相超相超载，即，即当当样品量品量过大大时，局部，局部浓度度过高，流高，流动相相对其溶液能力其溶液能力有限，只能洗脱少量，所以有限，只能洗脱少量，所以浓度低度低处移移动快。快。M克服：克服：T减少上减少上样量。量。（一）吸附（一）吸附剂的的类型型M1、极性吸附、极性吸附剂TT吸附吸附吸附吸附剂剂表面是极性的，表面是极性的，表面是极性的，表面是极性的，选择选择性吸附极性大的化合性吸附极性大的化合性吸附极性大的化合性吸附极性大的化合物。极性物。极性物。极性物。极性强强，则则保留能力保留能力保留能力保留能力强强。M2、非极性吸附、非极性吸附剂TT吸附力主要靠色散力，即大分子量的化合物、易吸附力主要靠色散力，即大分子量的化合物、易吸附力主要靠色散力，即大分子量的化合物、易吸附力主要靠色散力，即大分子量的化合物、易极化的化合物。极化的化合物。极化的化合物。极化的化合物。三、常用吸附剂三、常用吸附剂 多孔、微粒状物质多孔、微粒状物质多孔、微粒状物质多孔、微粒状物质（二）吸附（二）吸附剂的吸附能力（活性）的吸附能力（活性）M1、影响吸附、影响吸附剂吸附能力的因素：吸附能力的因素：TT吸附吸附吸附吸附剂剂的表面的表面的表面的表面积积TT吸附吸附吸附吸附剂剂表面的化学表面的化学表面的化学表面的化学组组成及表面原子或基成及表面原子或基成及表面原子或基成及表面原子或基团团的的的的几何排列几何排列几何排列几何排列TT含水量（含水量（含水量（含水量（对对极性吸附极性吸附极性吸附极性吸附剂剂来来来来讲讲）含水量越多，含水量越多，含水量越多，含水量越多，则则吸附能力越弱吸附能力越弱吸附能力越弱吸附能力越弱M2、吸附能力的定量指、吸附能力的定量指标活度活度TT活度：使吸附活度：使吸附活度：使吸附活度：使吸附剂剂的活性的活性的活性的活性标标准化，它反映了吸附准化，它反映了吸附准化，它反映了吸附准化，它反映了吸附剂剂的活的活的活的活性与含水量的关系。性与含水量的关系。性与含水量的关系。性与含水量的关系。TT方法：方法：方法：方法：BrockmanBrockman法法法法样样品：六种品：六种品：六种品：六种标标准染料（准染料（准染料（准染料（0.040.04 w/vw/v）10ml10ml（石油（石油（石油（石油醚醚溶解）溶解）溶解）溶解）色色色色谱谱柱：干法装柱，柱柱：干法装柱，柱柱：干法装柱，柱柱：干法装柱，柱长长5cm5cm将将将将样样品上柱，用品上柱，用品上柱，用品上柱，用20ml20ml洗脱洗脱洗脱洗脱剂剂（石油（石油（石油（石油醚醚苯苯苯苯 =4:1=4:1）洗）洗）洗）洗脱，用染料在柱上位置来确定吸附脱，用染料在柱上位置来确定吸附脱，用染料在柱上位置来确定吸附脱，用染料在柱上位置来确定吸附剂剂的活度。的活度。的活度。的活度。M3、活度、活度级别 I I 级级 V V 级级含水量含水量含水量含水量 增大增大增大增大吸附能力吸附能力吸附能力吸附能力 降低降低降低降低活活活活 性性性性 下降下降下降下降M4、活化、活化T将吸附将吸附剂加加热，去除其吸附的水的，去除其吸附的水的过程。程。M5、减活、减活T加入减活加入减活剂，降低吸附，降低吸附剂活性活性（三）常用吸附（三）常用吸附剂硅胶、氧化硅胶、氧化铝 1 1、硅胶（、硅胶（、硅胶（、硅胶（SiOSiO2 2 xHxH2 2OO）结构：内部构：内部硅氧交硅氧交联结构构多孔多孔结构构 表面表面有硅醇基有硅醇基氢键作用作用吸附活性中心吸附活性中心 游离羟基游离羟基 键合羟基键合羟基 硅醚结构（非极性，硅醚结构（非极性，对极性化合物不保留）对极性化合物不保留）特性：特性：1）与极性物）与极性物质或不或不饱和化合物形成和化合物形成氢键 物物质极极性性，吸吸附附能能力力强极极性性吸吸附附中中心心，不不易易洗洗脱脱 2）吸水）吸水失活失活 105110OC烘干烘干30分分钟(可逆失水可逆失水)吸附力最大吸附力最大 500OC烘干烘干(不可逆失水不可逆失水)活性活性丧失，无吸附力失，无吸附力适用：适用：分析酸性或中性物分析酸性或中性物质 含水量含水量%硅胶的活性硅胶的活性 0 I 级级 5 II 级级 15 III 级级 25 IV 级级 38 V 级级 续前续前续前续前2、氧化、氧化铝：分离分离亲脂性成分脂性成分 活化：活化：400，6h 级 加入相加入相应的水的水 级T 碱性氧化碱性氧化铝 pH 910 适于分析碱性、中性物适于分析碱性、中性物质T 中性氧化中性氧化铝 pH7.5 适于分析酸性碱性和中性物适于分析酸性碱性和中性物质T 酸性氧化酸性氧化铝 pH 45 适于分析酸性、中性物适于分析酸性、中性物质 含水量含水量含水量含水量%氧化铝的活性氧化铝的活性氧化铝的活性氧化铝的活性 0 0 I I 级级级级 3 3 II II 级级级级 6 6 III III 级级级级 10 10 IV IV 级级级级 15 15 V V 级级级级 （四）极性吸附（四）极性吸附剂对化合物的化合物的选择性性M1 1、极性吸附、极性吸附剂选择性吸附极性大的化合物性吸附极性大的化合物M2 2、化合物的极性大小，由化合物的官能、化合物的极性大小，由化合物的官能团决定决定TT常常常常见见官能官能官能官能团团的极性大小：的极性大小：的极性大小：的极性大小：烷烷烯烯醚醚硝基化合物（二甲胺）硝基化合物（二甲胺）硝基化合物（二甲胺）硝基化合物（二甲胺）酯类酯类酮酮醛醛硫醇硫醇硫醇硫醇胺胺胺胺类类酰酰胺醇酚胺醇酚胺醇酚胺醇酚羧羧酸酸酸酸TT判断化合物极性大小判断化合物极性大小判断化合物极性大小判断化合物极性大小时时：1.1.1.1.基基基基团团母核相同母核相同母核相同母核相同时时，则则分子中基分子中基分子中基分子中基团团的极性大，整个分子的极性的极性大，整个分子的极性的极性大，整个分子的极性的极性大，整个分子的极性大；极性基大；极性基大；极性基大；极性基团团多，极性大多，极性大多，极性大多，极性大2.2.2.2.分子中双分子中双分子中双分子中双键键多，吸附力多，吸附力多，吸附力多，吸附力强强；共；共；共；共轭轭双双双双键键多，吸附力多，吸附力多，吸附力多，吸附力强强3.3.3.3.取代基的空取代基的空取代基的空取代基的空间间排列：排列：排列：排列：同一母核中，同一母核中，同一母核中，同一母核中，羟羟基基基基处处于能形成分子内于能形成分子内于能形成分子内于能形成分子内氢键氢键的位置，的位置，的位置，的位置，则则吸吸吸吸附力弱于不能形成分子内附力弱于不能形成分子内附力弱于不能形成分子内附力弱于不能形成分子内氢键氢键的位置。的位置。的位置。的位置。M3 3、非极性吸附、非极性吸附剂给出相反出相反顺序。序。四、洗脱剂（流动相、溶剂）四、洗脱剂（流动相、溶剂）（一）洗脱（一）洗脱剂的洗脱的洗脱强度（度（对组分分K值的影响）的影响）（二）洗脱（二）洗脱剂的的选择性性（一）洗脱（一）洗脱剂（流（流动相）相）对组分分K值的影响的影响M1、在固定相上与、在固定相上与组分分子的分分子的竞争作用争作用TT溶溶溶溶剂剂极性极性极性极性强强 洗脱能力洗脱能力洗脱能力洗脱能力强强 溶溶溶溶剂强剂强度（度（度（度（0 0）大）大）大）大洗脱洗脱洗脱洗脱剂剂极性极性极性极性强强，易被吸附，易被吸附，易被吸附，易被吸附剂剂所吸附，即易将所吸附，即易将所吸附，即易将所吸附，即易将组组分分子从吸附分分子从吸附分分子从吸附分分子从吸附剂剂上置上置上置上置换换下来，即洗脱能力下来，即洗脱能力下来，即洗脱能力下来，即洗脱能力强强，称之，称之，称之，称之为强为强洗脱洗脱洗脱洗脱剂剂或溶或溶或溶或溶剂强剂强度大。度大。度大。度大。M2、流、流动相相对组分的溶解能力分的溶解能力TT对组对组分溶解度大分溶解度大分溶解度大分溶解度大 洗脱能力洗脱能力洗脱能力洗脱能力强强 溶溶溶溶剂强剂强度（度（度（度（0 0）大）大）大）大吸附吸附吸附吸附剂对组剂对组分的吸附能力一定分的吸附能力一定分的吸附能力一定分的吸附能力一定时时，则则流流流流动动相相相相对组对组分的溶解能力分的溶解能力分的溶解能力分的溶解能力越越越越强强，组组分溶解在流分溶解在流分溶解在流分溶解在流动动相中越多，相中越多，相中越多，相中越多，组组分的分的分的分的K K值值越小，移越小，移越小，移越小，移动动越快。越快。越快。越快。M3、各种溶、各种溶剂的极性的极性顺序（即序（即强度度顺序）序）TT根据溶根据溶剂剂的极性判断（如前）的极性判断（如前）TT根据文献中根据文献中 0 0值值比比较较TT实验实验确定确定M4、混合溶、混合溶剂的的强度。度。TTP P=a aP Pa a+b bP Pb b其中其中 为为体体积积分数；分数；P P为为极性参数极性参数（二）洗脱（二）洗脱剂（流（流动相）的相）的选择性性M1、溶、溶剂与与组分分子之分分子之间的作用力的作用力T色散作用、偶极作用、色散作用、偶极作用、氢键作用、介作用、介电作用作用M2、溶、溶剂的分的分类T以上四种作用力中，主要考以上四种作用力中，主要考虑偶极、偶极、氢键作用力，作用力，按它按它们的大小，把常用的溶的大小，把常用的溶剂分分类 常用溶剂分类组别组别溶剂名称溶剂名称I I脂肪族醚、三烷基胺脂肪族醚、三烷基胺IIII脂肪醇脂肪醇IIIIII吡啶衍生物、吡啶衍生物、THFTHF、酰胺（除甲酰胺外）、乙二醇醚、亚砜、酰胺（除甲酰胺外）、乙二醇醚、亚砜IVIV乙二醇、苯甲醇、甲酰胺、乙酸乙二醇、苯甲醇、甲酰胺、乙酸V VCHCH2 2ClCl2 2、二氯乙烷、二氯乙烷VIVI酮、酯、腈、聚酯酮、酯、腈、聚酯VIIVII卤代芳氢、芳氢、芳香醚、硝基化合物卤代芳氢、芳氢、芳香醚、硝基化合物VIIIVIII水、氯仿、间甲苯酚、氟烷醇水、氯仿、间甲苯酚、氟烷醇M3、溶、溶剂选择性性TT处处于同一于同一于同一于同一组组的溶的溶的溶的溶剂剂，在色，在色，在色，在色谱谱分离中具有相似的分离中具有相似的分离中具有相似的分离中具有相似的选择选择性；性；性；性；TT在分在分在分在分组组三角形中相差三角形中相差三角形中相差三角形中相差较远较远的的的的组组中的溶中的溶中的溶中的溶剂剂，其，其，其，其选择选择性相差性相差性相差性相差较较大：大：大：大：组组：良好的：良好的：良好的：良好的质质子受体（子受体（子受体（子受体（醚醚、胺等），、胺等），、胺等），、胺等），优优先与含先与含先与含先与含羟羟基化合物（如基化合物（如基化合物（如基化合物（如酚、酚、酚、酚、羧羧酸等）作用；酸等）作用；酸等）作用；酸等）作用；组组：既可作：既可作：既可作：既可作为质为质子受体，又可作子受体，又可作子受体，又可作子受体，又可作为质为质子子子子给给体；体；体；体；组组：良好的：良好的：良好的：良好的质质子子子子给给体溶体溶体溶体溶剂剂（HH2 2OO、CHClCHCl3 3等），与碱性等），与碱性等），与碱性等），与碱性样样品品品品优优先先先先作用。作用。作用。作用。组组（硝基化合物、（硝基化合物、（硝基化合物、（硝基化合物、腈腈、胺等）：与偶极矩大的、胺等）：与偶极矩大的、胺等）：与偶极矩大的、胺等）：与偶极矩大的组组分之分之分之分之间间的的的的作用力大。作用力大。作用力大。作用力大。M4、改善、改善选择性性TT根据根据根据根据组组分的性分的性分的性分的性质质，选择选择合适的溶合适的溶合适的溶合适的溶剂剂。TT利用多元溶利用多元溶利用多元溶利用多元溶剂剂，既可，既可，既可，既可调节调节K K值值，又可，又可，又可，又可调节选择调节选择性。性。性。性。M3、溶、溶剂选择性性TT处处于同一于同一于同一于同一组组的溶的溶的溶的溶剂剂，在色，在色，在色，在色谱谱分离中具有相分离中具有相分离中具有相分离中具有相似的似的似的似的选择选择性；性；性；性；M4、改善、改善选择性性TT根据根据根据根据组组分的性分的性分的性分的性质质，选择选择合适的溶合适的溶合适的溶合适的溶剂剂。TT利用多元溶利用多元溶利用多元溶利用多元溶剂剂，既可，既可，既可，既可调节调节K K值值，又可，又可，又可，又可调节选调节选择择性。性。性。性。吸附吸附剂、被分离物、被分离物质、流、流动相的相的选择原原则五、吸附色谱分离体系的系统选择五、吸附色谱分离体系的系统选择（一）（一）选择固定相（吸附固定相（吸附剂）（二）洗脱（二）洗脱剂的的选择（流（流动相的相的选择）（一）（一）选择固定相（吸附固定相（吸附剂）M1、固定相的吸附能力、固定相的吸附能力：T极性固定相：极性固定相：组分分子极性官能分分子极性官能团多，多，则吸附作用吸附作用强。分离极性分离极性组分分T非极性固定相：分离非极性非极性固定相：分离非极性组分分M3、固定相的、固定相的预处理理T活度活度级别、活化、减活、活化、减活（二）洗脱（二）洗脱剂的的选择（流（流动相的相的选择）选择流流动相相时，需同，需同时对固定相、流固定相、流动相及相及组分的性分的性质全全面考面考虑。M1、对溶溶剂的要求的要求:T稳定、粘度低、能溶解定、粘度低、能溶解样品，浸品，浸润固定相、高固定相、高纯度、度、挥发性好、安全价廉性好、安全价廉M2、一般步、一般步骤根据固定相和根据固定相和组分的性分的性质，选择一合适一合适强度的溶度的溶剂，使，使K值在在25范范围内，即内，即选用不同溶用不同溶剂调节K=25。若在一定若在一定n下，不能很好分离，下，不能很好分离，则需改善系需改善系统的的选择性，性，此此时可根据可根据组分的性分的性质，选用二元溶用二元溶剂系系统来改善来改善选择性，同性，同时保持一定的溶保持一定的溶剂强度，即使度，即使K在在25。可通可通过实验选择不同不同组别的溶的溶剂来来筛选。若二元溶若二元溶剂仍不凑效，可仍不凑效，可试用三元溶用三元溶剂。六、实验操作基本技术六、实验操作基本技术 经典柱色谱经典柱色谱经典柱色谱经典柱色谱 图示图示图示图示M1、装柱：将固定相装入柱管内、装柱：将固定相装入柱管内柱管：玻璃柱、石英柱、尼柱管：玻璃柱、石英柱、尼龙柱，柱，柱径柱径:柱柱长1:1020T方法：方法：干法装柱干法装柱湿法装柱湿法装柱T注意事注意事项:倾入入时，一次性，一次性连续倾入柱子，以免由于入柱子，以免由于颗粒大小不粒大小不同，沉降速度不同，引起柱子出同，沉降速度不同，引起柱子出现的分的分层。搅拌要均匀（除气泡），洗脱拌要均匀（除气泡），洗脱过程中不能有气泡。程中不能有气泡。固定相粒度要均匀，即装成的柱子密度要均匀，固定固定相粒度要均匀，即装成的柱子密度要均匀，固定相粒度大小要均匀。相粒度大小要均匀。M2、上、上样：TT方法：方法：方法：方法：液体上液体上液体上液体上样样：即将：即将：即将：即将样样品溶液加到色品溶液加到色品溶液加到色品溶液加到色谱谱柱柱柱柱顶顶即可。即可。即可。即可。固体上固体上固体上固体上样样：用一定的固定相与：用一定的固定相与：用一定的固定相与：用一定的固定相与样样品溶液拌匀，品溶液拌匀，品溶液拌匀，品溶液拌匀，挥挥干干干干溶溶溶溶剂剂，将，将，将，将带样带样品的固定相均匀地加到柱品的固定相均匀地加到柱品的固定相均匀地加到柱品的固定相均匀地加到柱顶顶。适用于。适用于。适用于。适用于干柱或大量干柱或大量干柱或大量干柱或大量样样品分离（粗柱子）品分离（粗柱子）品分离（粗柱子）品分离（粗柱子）TT注意事注意事注意事注意事项项：要使要使要使要使样样品品品品谱带谱带窄、均匀、平整窄、均匀、平整窄、均匀、平整窄、均匀、平整不能使柱内不能使柱内不能使柱内不能使柱内产产生气泡生气泡生气泡生气泡