（優(yōu)選）化工工業(yè)分析技術(shù)課件單元一液相色譜分離原理第1頁，共26頁。單元名稱5-2-1-1液相色譜分離原理授課班級(jí)授課時(shí)間4教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)解決方案重點(diǎn)：液相色譜法的分離原理難點(diǎn)：高效液相色譜的不同類型；解決方案液相色譜：教師引導(dǎo)，針對(duì)分析對(duì)象，描述樣品各組分的分離過程。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解果汁中防腐劑及糖精鈉含量的測定方法；了解液相色譜法的分離原理；

技能目標(biāo)：高效液相色譜的不同類型；液相色譜法的流動(dòng)相配制。課后體會(huì)第2頁，共26頁?！豆I(yè)分析技術(shù)》PPT

防腐劑：抑制物質(zhì)腐敗的藥劑。即對(duì)以腐敗物質(zhì)為代謝底物的微生物的生長具有持續(xù)的抑制作用。重要的是它能在不同情況下抑制最易發(fā)生的腐敗作用，特別是在一般滅菌作用不充分時(shí)仍具有持續(xù)性的效果。對(duì)纖維和木材的防腐用礦油、煤焦油、丹寧，對(duì)生物標(biāo)本用甲醛、升汞、甲苯、對(duì)羥基苯甲酸丁酯、硝基糠腙衍生物或香脂類樹脂。在食品中使用防腐劑受到限制，因此多靠干燥、腌制等一些物理的方法。第3頁，共26頁。據(jù)英國媒體于2007年5月28日發(fā)表的報(bào)道稱，軟飲料(經(jīng)過包裝的乙醇含量小于0.5％的飲料制品。包括碳酸飲料、果汁飲料、蔬菜汁飲料、乳飲料、植物蛋白飲料、固體飲料、天然礦泉水飲料以及其他飲料)可能嚴(yán)重危害人體細(xì)胞。英國大學(xué)一項(xiàng)最新研究表明，在諸如芬達(dá)和百事等飲料中發(fā)現(xiàn)的常見防腐劑苯甲酸鈉可以破壞人體細(xì)胞DNA的重要部分。這一問題通常與衰老和酗酒密切相關(guān)，最終導(dǎo)致肝硬化和如帕金森氏癥等退化性疾病。

第4頁，共26頁。山梨酸（鉀）能有效地抑制霉菌，酵母菌和好氧性細(xì)菌的活性，還能防止肉毒桿菌、葡萄球菌、沙門氏菌等有害微生物的生長和繁殖，但對(duì)厭氧性芽孢菌與嗜酸乳桿菌等有益微生物幾乎無效，其抑止發(fā)育的作用比殺菌作用更強(qiáng)，從而達(dá)到有效地延長食品的保存時(shí)間，并保持原有食品的風(fēng)味。其防腐效果是同類產(chǎn)品苯甲酸鈉的5-10倍。但是如果食品中添加的山梨酸超標(biāo)嚴(yán)重，消費(fèi)者長期服用，在一定程度上會(huì)抑制骨骼生長，危害腎、肝臟的健康。第5頁，共26頁。制造糖精的原料主要有甲苯、氯磺酸、鄰甲苯胺等，均為石油化工產(chǎn)品。甲苯易揮發(fā)和燃燒，甚至引起爆炸，大量攝入人體后會(huì)引起急性中毒，對(duì)人體健康危害較大；氯磺酸極易吸水分解產(chǎn)生氯化氫氣體，對(duì)人體有害，并易爆炸；糖精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的中間體物質(zhì)對(duì)人體健康也有危害。糖精在生產(chǎn)過程中還會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。此外，目前從部分中小糖精廠私自流入廣大中小城鎮(zhèn)、農(nóng)村市場的糖精，還因?yàn)楣に嚧植凇⒐ば虿煌耆仍蚨兄亟饘佟被衔?、砷等雜物。它們?cè)谌梭w中長期存留、積累，不同程度地影響著人體的健康。第6頁，共26頁。色譜分析法簡介

一、液固色譜固定相：固體吸附劑，如硅膠、氧化鋁、硅酸鎂、分子篩、聚酰胺、活性炭等。，較常使用的是5～10μm的硅膠與氧化鋁吸附劑。

第7頁，共26頁。流動(dòng)相：各種不同極性的一元或多元溶劑。1、流動(dòng)相類別按流動(dòng)相組成分：單組分和多組分；

按極性分：極性、弱極性、非極性；常用溶劑：己烷、四氯化碳、甲苯、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、水。常用溶劑的極性順序：水(最大)>甲酰胺>乙腈>甲醇>乙醇>丙醇>丙酮>二氧六環(huán)>四氫呋喃>甲乙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>異丙醚>二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>環(huán)己烷>己烷>煤油(最小)第8頁，共26頁。2、流動(dòng)相要滿足的要求：(1)能溶解樣品，但不能反應(yīng)（2）與固定相不互溶，無可逆反應(yīng)（3）粘度小，保證高的滲透性和柱效（4)要與檢測器匹配（5）易得且毒性小第9頁，共26頁?；驹恚航M分在固定相吸附劑上的吸附與解吸；適用于分離相對(duì)分子質(zhì)量中等的油溶性試樣，對(duì)具有官能團(tuán)的化合物和異構(gòu)體有較高選擇性。

第10頁，共26頁。流動(dòng)相中的溶質(zhì)分子（X）與溶劑分子（S）在固定相吸附劑上的競爭吸附：Xm+nSa=Xa+nSm下標(biāo)m、a分別表示流動(dòng)相和固定相，n是被吸附的溶劑分子數(shù)。達(dá)到吸附平衡時(shí)，吸附平衡常數(shù)（K）可表示為：K值大，表明該溶質(zhì)分子在固定相上被吸附得多，吸附作用強(qiáng)，該組分的保留時(shí)間長，分配系數(shù)也大。吸附平衡常數(shù)K可以由吸附等溫線數(shù)據(jù)求出。第11頁，共26頁。二、液液色譜以吸附載帶在惰性固相載體上的極性或非極性固定液為固定相，依靠溶解－解吸平衡實(shí)現(xiàn)分離。特點(diǎn)：固定液可選擇余地大，重現(xiàn)性、分離效果好。第12頁，共26頁。1、固定相（1）全多孔型擔(dān)體

氧化硅、氧化鋁、硅藻土等制成的多孔球體；早期采用100μm的大顆粒，表面涂漬固定液，性能不佳已不多見。現(xiàn)采用10μm以下的小顆粒，化學(xué)鍵合制備柱填料。（2）表面多孔型擔(dān)體

（薄殼型微珠擔(dān)體）30～40μm的玻璃微球，表面附著一層厚度為1～2μm的多孔硅膠。表面積小，柱容量低。第13頁，共26頁。2、流動(dòng)相親水性固定液，采用疏水性流動(dòng)相，即流動(dòng)相的極性小于固定液的極性(正相normalphase)，反之流動(dòng)相的極性大于固定液的極性(反相reversephase)。流動(dòng)相與固定相的極性要相差大。第14頁，共26頁。三、離子交換色譜

固定相：陰離子交換樹脂或陽離子交換樹脂。

流動(dòng)相：陰離子交換樹脂作固定相，采用酸性水溶液；陽離子交換樹脂作固定相，采用堿性水溶。

第15頁，共26頁?；驹砥胶鈺r(shí)，平衡常數(shù)為對(duì)于磺酸型陽離子交換樹脂，一價(jià)陽離子的KB/A值順序：

Cs+>Rb+>K+>NH4+>Na+>H+>Li+二價(jià)陽離子的KB/A值順序：

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Cd2+>Cu2+對(duì)于季胺型陰離子交換樹脂，一價(jià)陰離子的KB/A值順序：

ClO4->I->HSO4->SCN->NO3->Br->NO2->CN->Cl->BrO3->OH->HCO3->H2PO4->IO3->CH3COO->F-第16頁，共26頁。四、排阻色譜

固定相：凝膠(具有一定大小孔隙分布)。

原理：按分子大小分離。小分子可以擴(kuò)散到凝膠空隙中通過，出峰最慢；中等分子只能通過部分凝膠空隙，中速通過；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶劑分子小，故在最后出峰。

全部在死體積前出峰。相對(duì)分子質(zhì)量在100～105范圍內(nèi)的化合物按質(zhì)量分離。第17頁，共26頁。基本原理：色譜柱的總體積為

Vtol=Vm+Vp+Vg

Vm為死體積，即對(duì)應(yīng)于完全排斥分子流出體積；Vp為孔體積；Vg為凝膠體積（去除孔體積）。組分的保留體積為

VR=Vm+KVp

第18頁，共26頁。分配系數(shù)：

分子完全排斥時(shí)，K=0；可自由進(jìn)入孔道時(shí)，K=1；部分進(jìn)入時(shí)，K=0～１；保留體積位于：

Vm～Vm+Vp第19頁，共26頁。各種液相色譜法的比較

吸附色譜分配色譜離子色譜體積排阻色譜固定相

全多孔固體吸附劑

固定液載帶在固相基體上

高效微粒離子交換劑

具有不同孔徑的多孔性凝膠

流動(dòng)相

不同極性有機(jī)溶劑

不同極性有機(jī)溶劑和水

不同pH值的緩沖溶液

有機(jī)溶劑或一定pH值的緩沖溶液

分離原理

吸附與解吸

溶解與揮發(fā)

可逆性的離子交換

多孔凝膠的滲透或過濾

第20頁，共26頁。正確地選擇色譜類型盡可能多的了解樣品性質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)極性和穩(wěn)定程度水中和有機(jī)溶劑中溶解度相對(duì)分子質(zhì)量的大小熟悉各種色譜類型主要特點(diǎn)應(yīng)用范圍色譜類型選擇第21頁，共26頁。色譜類型選擇第22頁，共26頁。分離方法試樣特性柱的選擇流動(dòng)相試樣M<2000M>2000溶于有機(jī)溶劑溶于水ΔM>10%ΔM<10%GPC100?,500?GPC柱低粘度有機(jī)溶劑(THF,甲苯…)正相分配吸附反相分配甘油三酯乙腈,THFCN,NH2正己烷,氯仿,乙腈C18,C8,苯基,CN甲醇,乙腈為主,加水調(diào)節(jié)硅膠正己烷為主,加氯仿,醚等調(diào)節(jié)第23頁，共26頁。分離方法試樣特性柱的選擇流動(dòng)相試樣M<2000M>2000溶于有機(jī)溶劑溶于水電解質(zhì)ΔM>10%反相分配(離子對(duì))PIC試劑的緩沖液為主加乙腈,甲醇C18,C8,苯基,CN離子交換pH3-7.5緩沖液,調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度和pH陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂NH2非電解質(zhì)C18,C8,苯基,CN正相分配硅膠正己烷,氯仿,乙腈CN,NH2反相分配吸附甲醇，乙腈為主，加水調(diào)節(jié)正己烷，二