第二节吸附及吸附色谱技术68课件

第七章色谱分离技术

第二节吸附及吸附色谱技术活性炭提问：根据以前所学的知识，你能举例说明活性炭的应用吗？活性炭防毒面具第一次世界大战1920年-1929年活性炭除臭芝加哥自来水厂恶臭事件1927年20世纪，活性炭被称为万能吸附剂活性炭口罩，用于防止空气中的雾霾有效吸收空气中的甲醛除去新车中的有害物质吸附技术：是利用适当的吸附剂，使液体（气体）中的特定组分被吸附剂所吸附，然后再以适当的洗脱剂将其解吸下来，达到分离特定组分或纯化液体（气体）的目的。我国古代制糖工人在生产实践中发现黄泥吸附粗糖色素马王堆出土的木炭防腐除湿吸附剂：在表面上能发生吸附作用的多孔固体颗粒。吸附质：被吸附的物质。物理吸附：范德华力，选择性低化学吸附：生成化学键，选择性高（一）吸附原理吸附技术是靠溶质与吸附剂之间分子吸附力的差异而分离的方法。吸附力主要是范德华力，有时也可能形成氢键或化学键。固体表面吸附力示意图一、吸附基本知识（二）吸附剂无机吸附剂：白土

氧化铝

硅胶

硅藻土有机吸附剂：活性炭聚酰胺

纤维素

大孔树脂按照化学结构可分为

1.活性炭吸附能力很强的非极性吸附剂粉末活性炭，表面积大，吸附能力强。颗粒活性炭，表面积小，吸附能力较差，但便于装柱，静态使用时容易与溶液分离。锦纶活性炭，表面积介于粉末活性炭和颗粒活性炭之间。

活性炭的应用（生化药物的制备）应用之一：去除色素和热原活性炭用量不宜太大，否则易造成精制物质的损失。活性炭吸附性很强对气体的吸附力和吸附量很大注意事项活性炭的活化活性炭是强吸附剂，对气体的吸附力很大，气体分子占据了活性炭的吸附表面，会造成活性炭“中毒”，使其活力降低，因此使用前可加热烘干，以除去大部分气体。对于一般的活性炭可在160℃加热干燥4-5h；锦纶活性炭受热容易变形，可于100℃干燥4-5h。

活性炭的应用（生化药物的制备）应用之二：生化药物的分离

活性炭的应用局限性活性炭吸附力受来源、制法影响难以标准化难以回收利用

2.大孔吸附树脂选择性好、易解析理化性质稳定质量可控可反复使用可按照需要改变其孔隙大小骨架结构极性

大孔吸附树脂一种不溶于酸、碱及各种有机溶剂的有机高分子聚合物，只有多孔骨架，没有引入离子交换功能团，其性质与活性炭等吸附剂类似。

大孔吸附树脂的合成

大孔吸附树脂的骨架是由单体聚合而成，如苯乙烯和二乙烯苯，在一定条件下发生聚合反应，生成网状的骨架，在聚合过程中还可以加入惰性的致孔剂。不参与聚合反应，聚合反应后，用溶剂去除，留下不受外界因素影响的孔隙。称为大孔，便于化合物进出孔隙。树脂类型：非极性、中极性和极性三种。（1）非极性大孔吸附树脂：苯乙烯、二乙烯苯型。适于极性溶剂中吸附非极性物质。（2）中等极性大孔吸附树脂：聚丙烯酸酯型。既可由极性溶剂中吸附非极性物质，又可由非极性溶剂中吸附极性物质。（3）极性大孔吸附树脂：含酰胺基、氰基、酚羟基等极性功能基的吸附树脂，如丙烯酰胺。它们通常适用于吸附极性物质。分离纯化目的物时，应选用哪种树脂呢？优点：吸附容量大、选择性好、吸附速度快、解吸条件温和、再生处理方便、使用周期长、宜于构成闭路循环、节省费用等诸多优点。应用：废水处理、医药工业、化学工业、分析化学、临床检定和治疗等领域，近年来在我国已广泛用于中草药有效成分的提取、分离和纯化工作。

3.硅胶极性吸附剂。通常用SiOxH2O表示，是具有多孔性的硅氧交联结构，表面有许多硅醇基（—Si—OH），因此具有微酸性，常用于有机酸、氨基酸、萜类、甾体类化合物的分离。吸附规律：一般成分极性越大，吸附力越强，迁移速度越慢，Rf值越小。流动相极性越大,解吸附力越强，成分Rf值越大。水的洗脱能力最强。ABC下列三个化合物，判断三者的吸附力大小？2025/6/20311)影响硅胶吸附能力的因素：与吸附物的性质有关，对极性的吸附力更大。与含水量有关，随含水量的增加而降低。2)硅胶的活化：105~110℃活化1~2h。3)硅胶的再生：用5~10倍的1%NaOH水溶液回流30min，热过滤，用蒸馏水冲洗3次，再用3~6倍量的5%乙酸回流30min，过滤，水洗至中性，再用甲醇、水洗两次，120℃烘干活化12h，即可重新使用。4.氧化铝极性吸附剂，吸附规律与硅胶类似，分为酸性、中性和碱性3种。碱性氧化铝：用于碳氢化合物、对碱稳定的中性色素、甾体化合物、生物碱的分离。中性氧化铝：应用最广，用于分离生物碱、挥发油、萜类化合物、甾体化合物及酸、碱中不稳定的苷类、酯、内酯等。酸性氧化铝：用于分离酸性物质如氨基酸及对酸稳定的中性物质。5.聚酰胺（由己酰胺通过酰胺键聚合成的一类高分子化合物）原理：氢键吸附，主要通过酰胺键与酚羟基、酸、醌等形成氢键，产生吸附作用。吸附力取决于形成氢键缔合的能力。吸附力影响因素：化合物中能形成氢键的基团数目化合物中能形成氢键的基团位置化合物分子中芳香化程度洗脱溶剂等温下吸附过程1.动态吸附过程中物质传递的4个阶段（1）溶质穿过固体吸附剂颗粒外两相界面的边界膜，扩散进入毛细孔内。（2）从毛细孔流动相进入颗粒相的内表面。（3）吸附于内表面的活性点上。（4）溶质由内表面扩散进入固体吸附剂的晶格内。（三）吸附工艺及其控制2.影响吸附的因素（1）吸附剂：根据所分离成分选择合适的吸附剂。（2）吸附质：溶解在非极性溶剂中的极性吸附质易被极性吸附剂吸附，溶解在极性溶剂中的非极性吸附质易被非极性吸附剂吸附。吸附质的浓度越高，吸附量也越大。（3）溶剂：一般吸附质溶解在单溶剂中易被吸附，若溶解在混合溶剂中则不易被吸附；因此，一般单溶剂吸附用混合溶剂解吸。（4）吸附操作条件：温度、pH等。（5）其他成分二、吸附色谱技术依据固定相对不同物质的吸附力不同而使混合物分离的方法，称为吸附色谱法。（一）吸附色谱原理分离规律：混合物被流动相带入柱内，吸附剂对被分离成分的吸附能力越强，被分离成分吸附得越牢固，在色谱中移动的速度就越慢，反之移动得就快。吸附力：黑球□＞绿球分子△＞红球分子○迁移速度：红球分子○＞绿球分子△＞黑球□（二）吸附柱色谱的分离操作

常用色谱柱1.色谱柱的选择对于分离复杂样品常先使用短而粗的柱子进行粗分，然后对于已经过粗分且成分相对较简单的样品，再用细而长的柱子进行分离。2.固定相的选择根据待分离成分的性质选择合适的吸附剂。吸附剂用量一般为样品量的20～50倍，可以更大。3.洗脱剂的选择

“相似相溶”原理。一般洗脱极性大的组分，选择极性大的洗脱剂；极性小的组分宜选用极性小的洗脱剂。4.操作方法（1）装柱1）干法装柱：在柱下端加少许棉花或玻璃棉。打开下口，然后将吸附剂经漏斗缓缓加入柱中，同时敲动色谱柱，使吸附剂松紧一致，最后，将色谱柱用最初洗脱剂小心沿壁加入，至完全浸润并刚好覆盖吸附剂顶端平面，关紧下口活塞。2）湿法装柱：先在吸附剂中加入合适量的色谱最初用洗脱剂，调成稀糊状，

在柱下端加少许棉花或玻璃棉。打开下口，然后徐徐将制好的糊浆灌入柱子。要始终保持吸附剂上有溶剂，最后让吸附剂自然下沉。当洗脱剂刚好覆盖吸附剂平面时，关紧下口活塞。（2）上样1）湿法上样：直接溶解上样。把被分离的物质溶在少量色谱最初用的洗脱剂中，小心加在吸附剂上层，注意保持吸附剂上表面仍为一水平面，打开下口，待溶液面正好与吸附剂上表面一致时，在上面撒一层细砂，关紧柱活塞。2）干法上样：可选用一种对其溶解度大而且沸点低的溶剂，取尽可能少的溶剂将其溶解。在溶液中加入少量吸附剂（比例<1:2)，拌匀，挥干溶剂，研磨使之成松散均匀的粉末，轻轻撒在色谱柱吸附剂上面，再撒一层细砂。（3）洗脱：通常按洗脱剂洗脱能力大小递增变换洗脱剂的品种和比例，分别分部收集流出液，流出液中所含成分显著减少或不再含有时，再改变洗脱剂的品种和比例。如何收集馏分？整个操作过程必须保持有充分的洗脱剂留在固定相的上面，不流干。应控制洗脱液的流速。

多采用等馏分收集法收集。再多采用薄层色谱或纸色谱定性检查各流分中的化学成分组成，根据检测结果进行合并。注意事项：

下列三个化合物用硅胶吸附色谱分离，以石油醚-乙酸乙酯（95：5）洗脱，判断三者流出色谱柱先后顺序。

ABC

举例：

下列三个化合物用硅胶吸附色谱分离，以石油醚-乙酸乙酯（95：5）洗脱，判断三者流出色谱柱先后顺序。

ABC由先到后：

C→B→A

举例：三、吸附薄层色谱吸附力大小：迁移速度：定性分析的一个依据：当实验条件一定的时候，任何一个特定的Rf值都是一个常数。阻滞因数①0≤Rf≤1，Rf越大，溶质随流动相移动快，被洗脱速率也就越快。②当Rf=1，此种溶质不溶于固定相，随流动相以同样的速率移动。③当Rf=0，此种溶质不溶于流动相，而被吸附在固定相上。Rf=0.2-0.8之间较好。结合所学知识，查阅资料，以某种物质的分离为例讨论在柱色谱和薄层色谱操作过程中如何选择吸附色谱的吸附剂和展开剂呢？分配色谱技术第三节利用被分离成分在互不相溶的两相（固定相液体和流动相溶剂）之间的分配系数不同而达到分离的技术。一、分配色谱基本知识物质在两相中溶解度差异物质在两相间分配系数不同液液连续分配形成差速迁移固定相：液体（吸附于载体表面）载体：硅胶（含水可达17%），纤维素，硅藻土等流动相：与固定相液体不相混溶的液体一种物质在两种互不相溶的溶剂中振摇，当达到平衡时，在同一温度下，该物质在两相溶剂中浓度的比值是恒定的，这个比值就称为该物质在这两种溶剂中的分配系数。如果需要分离的物质在两相溶剂中的分配系数相差很小，则萃取无法将其分离。分配系数1、固定相：液体+载体

载体又称支撑剂，为中性多孔粉末，只起到支持固定相的作用。

要求：对分离的组分无吸附作用；

不溶于两相溶剂；

不与被分离的组分发生相互作用。

液体（吸附于载体表面）载体：硅胶（含水可达17%），纤维素，硅藻土等2、流动相：与固定相液体不相混溶的液体

水、甲酰胺、二甲基甲酰胺、硅油等。1、固定相与流动相2、分配色谱的分类请判断？滤纸表面20%水分硅胶表面键合十八烷基怎样选择色谱条件被分离化合物与固定相极性“一致”分离极性大的亲水试样，选择正相分配色谱；分离极性小的亲脂试样，选择反相分配色谱。正相：固定相极性>流动相极性固定相：最常用的有氰基（—CN）、氨基（—NH2）键合相分离对象：主要用于分离极性及中等极性的物质。洗脱顺序：极性小的物质先被洗脱出来。流动相极性增大，洗脱能力提高。反相：流动相极性>固定相极性固定相：最常用的有C8，C18（ODS）键合相流动相：甲醇-水或乙腈-水。分离对象：主要用于分离非极性及中等极性的成分。洗脱顺序：极性大的物质先被洗脱出来。流动相极性增大，洗脱能力减弱。分配色谱的分离工作难易取决于混合物各成分分配系数的差异。分配系数相差较大，只要用较小的柱和较少的支持剂（如硅胶）；分配系数相差较小，需要用较大的柱和较多的支持剂。分配色谱中移动相的体积常大于固定相体积的5-10倍。分配系数控制在0.1-0.2为宜。分配系数较大，则很快被洗脱，分离效果差。分配系数过大，则采用反相分配色谱。二、分配色谱的分离操作（一）装柱湿法装柱一般样品与支持剂的用量之比为1∶100～1∶1000。（二）上样如果样品能溶于移动相溶剂，可用少量移动相溶剂溶解，加于柱顶再行展开。

如样品难溶于移动相而易溶于固定相时，则可用少量固定相溶剂溶解，再用支持剂（硅胶）吸着，装于柱顶再行展开。

如果样品在两相溶剂中的溶解度均不大，则可另选其他有机溶剂溶解后，加干燥支持剂拌匀，待溶剂挥发除尽后，加0.5～1.0倍量固定相溶剂拌匀，再装于柱顶。（三）洗脱等馏分收集，用薄层色谱等方法检查，相同者合并。溶剂系统的选择：主要根据有效成分和杂