试验化学技术与方法之分离纯化技术与方法运动分离与纯化.ppt

（4）离子交换色谱法（IEC） ① IEC分理机制 利用被分离组分离子交换能力的差别实现分离：阳离子交换色谱法和阴离子交换色谱法。 KA/B称为选择性系数 （Ks），衡量离子对树脂交换能力的大小， Ks值越大，说明A的交换能力越大，A越易被保留。 KA/B与离子的电荷数、水合离子半径、流动相性质、离子交换树脂性质以及温度有关。 ② IEC的构成 固定相 ?离子交换树脂（阴离子型、阳离子型） ?键合离子交换剂； 流动相 ?具一定pH值和离子强度的缓冲溶液 ?有时也加少量有机溶剂提高选择性 适合分离的组分 ?离子型有机物或无机物 阳离子交换树脂 H+与M+交换 阴离子交换树脂——季铵盐 与被分离阴离子交换 ③ 影响IEC保留行为的因素：三个 Ⅰ. 离子的电荷和水合半径 一般价态高的离子选择性系数大； 同价阳离子在酸性阳离子交换剂上选择性系数随其水合离子半径的增大而变小。 Ⅱ. 离子交换剂的交联度和交换容量 交联度：离子交换树脂中交联剂的含量。交联度大，选择性高； 交换容量：单位量树脂能参加交换反应的活性基团数。 一定范围内，交联度越大，交换容量越大，组分保留时间越长。 Ⅲ. 流动相的组成和pH 由交换能力强的离子组成的流动相具有较强的洗脱能力。 pH值主要对弱离子交换树脂影响较大，一般在某一pH有极大值。 （5）分子排阻色谱法（MEC或SEC） ① MEC分理机制： 利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性 渗透实现分离。 渗透系数： Kp仅取决于待测分子尺寸和凝胶孔径大小，与流动相的性质无关。 分子排阻色谱法分离过程示意图 ② MEC色谱构成 固定相：多孔性凝胶，也称凝胶色谱法 平均孔径： 排斥极限：不能进入凝胶孔隙的分子量限度（Kp＝0）。 分子量范围：排斥极限与全渗透点（Kp＝1）之间的分子量范围。 流动相： 水 ?凝胶过滤色谱（GFC） 有机溶剂?凝胶渗透色谱（GPC） ③ 保留体积与渗透系数的关系 凝胶色谱的保留值常用保留(淋洗)体积表示： 说明：分子尺寸（分子量）大的组分，其渗透系数小，保留体积小，先被洗脱出来。 Vm≈V0 四种色谱分离机制各不相同，分别为吸附、分配、离子交换、渗透等动态平衡过程。 虽机制不同，但均可用色谱过程方程式表示： 小结：机制虽不同，但色谱过程方程式相似 某种色谱的分离机制有时并非是单一机制，也有尚待深入研究的理论问题。西北大学分离科学研究所教授耿信笃《计量置换理论及应用》 色谱过程方程式能说明什么问题？ K、Vs在各种色谱中的含义是什么？ 凝胶色谱的K与其他机制色谱的K有何不同？ 凝胶色谱K仅与待测分子大小尺寸、凝胶孔径大小有关；而其他三种K值都受组分、流动相和固定相的性质以及柱温的影响。 * Ⅰ. 涡流扩散项，A 受固定相颗粒的阻碍，组份在迁移过程中随流动相不断改变方向，形成紊乱的“涡流” 可见：颗粒大小与填充不均匀?同一组分运行路线长短不同?流出时间不同?峰形变宽 ② 影响柱效的动力学因素 涡流扩散A表达式： A = 2? dp dp— 固定相颗粒平均直径 ?— 填充不规则因子 可见：若降低涡流扩散提高柱效，固定相应粒细一致、填充均匀 空心毛细管柱：无涡流扩散，A=0。 dp与λ相互制约： 颗粒不能过小，否则不易填装均匀，一般采用100～120目； 小直径色谱柱，颗粒大小为主要矛盾；大直径色谱柱，均匀性为主要矛盾； 关于涡流扩散的讨论 ③固定相颗粒大小对塔板高度和线速度的影响： 颗粒越细，板高越小，受线速影响越小。HPLC采用细粒作固定相的理论根据。 颗粒越细，柱流速慢，需采用高压技术即HPLC 固定相载体颗粒不同对线速度的影响 Ⅱ. 纵向扩散项， B/u 即分子扩散，由浓度梯度引起。样品被注入色谱柱时呈“塞子”状分布。随着流动相的推进， “塞子”因浓度梯度而向前后自发地扩散，使谱峰展宽。 B表达式： B = 2? D ? —弯曲因子，表示固定相几何形状对自由分子扩散的阻碍情况； D—组分在流动相中的扩散系数， 气体Dg，液体Dm。 对于气相色谱： 分子量大的组分，Dg 小，即B 小； Dg 随柱温升高而增加； 流动相分子量大，Dg 小，即 B 小； u 增加，组份停留时间短，纵向扩散小； 对于液相色谱： 因Dm 较小，B 项可忽略。 为减小纵向扩散可采取： a. 球状颗粒； b. 大分子量流动相； c. 适当增加流速； d. 短柱； e. 低温 关于纵向扩散项的讨论： Ⅲ. 传质阻抗项， Cu 因传质阻力的存在，使分配不能“瞬间”达至平衡，使有些分子随流动相较快前移，而另一些分子则滞后，从而引起峰形展宽。 气相色谱以气体为