仪器分析 课件 7.2 基本原理与主要分离类型-录课

2025/11/13第七章

高效液相色谱分析法7.2.1液-固吸附色谱7.2.2液-液分配色谱7.2.3离子交换色谱7.2.4离子色谱7.2.5离子对色谱7.2.6排阻色谱7.2.7亲和色谱第二节

主要分离类型与原理Highperformanceliquidchromatograph,HPLCBasicprincipleandmainseparatingtypes2025/11/137.2.1

液-固吸附色谱

固定相：固体吸附剂，如硅胶、氧化铝等，较常使用的是5～10μm的硅胶吸附剂。

流动相：各种不同极性的一元或多元溶剂。

基本原理：组分在固定相吸附剂上的吸附与解吸；适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样，对具有官能团的化合物和异构体有较高选择性。

2025/11/13基本原理：

流动相中的溶质分子（X）与溶剂分子（S）在固定相吸附剂上的竞争吸附：Xm+nSa=Xa+nSm

下标m、a分别表示流动相和固定相，n是被吸附的溶剂分子数。达到吸附平衡时，吸附平衡常数（K）可表示为：K

分配系数，但K值大，表明该溶质分子在固定相上被吸附的多，吸附作用强，该组分的保留时间长，分配系数也大。吸附平衡常数K可以由吸附等温线数据求出。

2025/11/13等温吸附线与色谱峰形：拖尾峰(凸形等温吸附线)：被吸附分子首先占据强吸附力的点。低浓度时，主要被强吸附力的点吸附，保留时间长。

浓度高时，较多溶质分子被吸附力弱的点吸附，造成色谱峰中心部分运动速度较快，峰前移，而后沿部分吸附力相对较强，运动速度较慢，形成拖尾峰。液-固吸附分离模式适于分离相对分子质量中等的油溶性试样，对具有官能团的化合物和异构体有较高选择性。

2025/11/137.2.2

液-液分配色谱固定相与流动相互不相溶。

基本原理：组分在固定相和流动相上的分配。

固定相：早期涂渍固定液，现已不采用。化学键合固定相：将基团通过化学反应键合到硅胶（担体）表面的游离羟基上，如C18柱（反相柱）。流动相：亲水性固定液，采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定液的极性(正相

normalphase)，反之流动相的极性大于固定液的极性(反相

reversephase)。正相与反相的出峰顺序相反。

2025/11/13分析实例：2025/11/137.2.3

离子交换色谱

固定相：阴离子交换树脂或阳离子交换树脂。

流动相：阴离子交换树脂作固定相，采用碱性水溶液；阳离子交换树脂作固定相，采用酸性水溶液。

2025/11/13离子交换基本原理

组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、电荷、存在形式等有关。亲和力大，保留时间长。

阳离子交换：R—SO3H+M+=R—SO3M+H+

阴离子交换：R—NR4OH+X-=R—NR4X+OH-2025/11/13基本原理平衡时，平衡常数为

对于磺酸型阳离子交换树脂，一价阳离子的KB/A值顺序：

Cs+>Rb+>K+>NH4+>Na+>H+>Li+二价阳离子的KB/A值顺序：

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Cd2+>Cu2+对于季铵型阴离子交换树脂，一价阴离子的KB/A值顺序：

ClO4->I->HSO4->SCN->NO3->Br->NO2->CN->Cl->BrO3->OH->HCO3->H2PO4->IO3->CH3COO->F-2025/11/13离子交换分离实例2025/11/137.2.4

离子色谱

ionchromatography

离子色谱是在20世纪70年代中期发展起来的一种技术，其与离子交换色谱的区别是其采用了特制的、具有极低交换容量的离子交换树脂作为柱填料，并采用淋洗液抑制技术和电导检测器，是测定混合阴离子的有效方法。有关内容将在本章第五节中讲授。2025/11/137.2.5

离子对色谱

ionpairchromatography将一种(或多种)与溶质离子电荷相反的离子(对离子或反离子)，加到流动相中与溶质离子结合形成疏水性离子对，能够在两相之间进行分配。

阴离子分离：对离子常用烷基铵类，如氢氧化十六烷基三甲铵。

阳离子分离：对离子常用烷基磺酸(己烷磺酸钠)。

反相离子对色谱：非极性的疏水固定相(C18柱)，含有对离子Y+的甲醇-水或乙腈-水作为流动相，试样离子X-进入流动相后，生成疏水性离子对Y+X-。2025/11/13基本原理：形成的离子对化合物X+Y-，在两相间进行分配：

X+水相+Y-水相=X+Y-有机相

平衡常数：

溶质在两相间的分配系数DX为

不同待测离子与反离子形成离子对的能力不同，分配系数存在差异，导致在固定相中滞留时间不同，从而实现色谱分离。

2025/11/13离子对的容量因子k可表示为：

则组分的保留时间：

保留值随KXY和[Y-]水相的增大而延长，而KXY取决于对离子和有机相的性质，则控制流动相中加入的对离子特性和浓度可以调整组分保留时间，达到提高色谱分离选择性的目的。2025/11/13分析实例：2025/11/137.2.6

排阻色谱

size-exclusionchromatography

固定相：凝胶(具有一定大小孔隙分布)；

原理：按分子大小分离。小分子可以扩散到凝胶空隙中通过，出峰最慢；中等分子只能通过部分凝胶空隙，中速通过；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶剂分子小，故在最后出峰。相对分子质量在100～105范围内的化合物按质量分离。

2025/11/13基本原理：色谱柱的总体积为

Vtol=VM+VP+Vg

VM为死体积，即对应于完全排斥分子流出体积；VP为孔体积；Vg为凝胶体积（去除孔体积）。组分的保留体积为

VR=VM+KVP

2025/11/13基本原理：分子完全排斥时，K=0；可自由进入孔道时，K=1；部分进入时，K=0～１。

VM～VM+VP保留体积位于：2025/11/13分析实例：2025/11/137.2.7

亲和色谱(AC)Affinitychromatograph

原理：利用生物大分子和固定相表面存在的某种特异性亲和力，进行选择性分离。配基：酶、抗原等；间隔基：环氧、