有機分離分析技術(shù)-分離技術(shù)ppt

1、有機分離分析技術(shù)環(huán)境化工學(xué)院魏俊富2010.03.08許世超任課教師魏俊富： 院長，教授，博導(dǎo) 聯(lián)系方式：24528180研究方向： 功能高分子（膜改性及應(yīng)用方向） 纖維油劑（紡織助劑方向）任課教師 許世超： 副教授，碩導(dǎo) 聯(lián)系方式：24528356/24528538Email: xsc_ 研究方向： 微納米材料，環(huán)境微生物，DNA檢測課程目的以科研及實際工作常用的實際分析程序為以科研及實際工作常用的實際分析程序為主線，綜和運用各種近現(xiàn)代方法和手段，主線，綜和運用各種近現(xiàn)代方法和手段，對一些復(fù)雜化學(xué)品進行分離、富集、分析對一些復(fù)雜化學(xué)品進行分離、富集、分析結(jié)合實驗使同

2、學(xué)了解并掌握這一領(lǐng)域的概結(jié)合實驗使同學(xué)了解并掌握這一領(lǐng)域的概況、基礎(chǔ)知識和常用方法。況、基礎(chǔ)知識和常用方法。了解前沿的技術(shù)和應(yīng)用，掌握新的分離、了解前沿的技術(shù)和應(yīng)用，掌握新的分離、富集、分析的基本步驟和程序。富集、分析的基本步驟和程序。 主要內(nèi)容 經(jīng)典分離與提純方法介紹: 萃取法, 蒸餾，重結(jié)晶, 透析，升華，分餾，柱色譜（離子交換，常規(guī)硅膠柱色譜等），TLC等 近現(xiàn)代儀器分離方法： GC，HPLC，GPC (Depends) 裝置與操作、實例 膜技術(shù)介紹及應(yīng)用 課程實驗：GC應(yīng)用，HPLC應(yīng)用，膜技術(shù)的應(yīng)用，TLC應(yīng)用，F(xiàn)PLC應(yīng)用. 重點是介紹分離方法的原理（如果時間足夠），以及鍛煉實驗操

3、作技術(shù)課時分配1傳統(tǒng)分離分析方法介紹傳統(tǒng)分離分析方法介紹2氣相色譜法氣相色譜法-原理、色譜柱介紹原理、色譜柱介紹3氣相色譜法氣相色譜法-實際應(yīng)用、儀器介紹實際應(yīng)用、儀器介紹4經(jīng)典柱色譜、離子交換、經(jīng)典柱色譜、離子交換、TLC應(yīng)用應(yīng)用5高效液相色譜高效液相色譜-原理、色譜柱介紹原理、色譜柱介紹6高效液相色譜高效液相色譜-儀器介紹、應(yīng)用儀器介紹、應(yīng)用7吸附分離技術(shù)吸附分離技術(shù)8膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)9纖維狀分離材料及其性能研究纖維狀分離材料及其性能研究10氣相色譜應(yīng)用實驗氣相色譜應(yīng)用實驗1112液相色譜應(yīng)用實驗液相色譜應(yīng)用實驗1314中空纖維膜組件分離蛋白質(zhì)溶液中空纖維膜組件分離蛋白質(zhì)溶液1516薄

4、層色譜應(yīng)用薄層色譜應(yīng)用1718經(jīng)典柱色譜應(yīng)用經(jīng)典柱色譜應(yīng)用1920考試考試本課程主要參考文獻http:/ (Chinese)http:/teaching.shu.ac.uk/hwb/chemistry/tutorials/chrom/gaschrm.htm /wiki/High_performance_liquid_chromatography /topics/liquid/chromatography.html 預(yù)測（in 20min）姓名，專業(yè)，方向，畢業(yè)院校，本科所學(xué)專業(yè)，現(xiàn)

5、在導(dǎo)師題目： 你了解哪些分離、富集技術(shù)，嘗試舉例 有一個液、固混合物，請設(shè)計簡單方案進行分離、 純化。 一個未知液狀、透明的樣品中可能含有，陰離子表面活性劑 、非離子表面活性劑、染料、其他添加劑，可否設(shè)計方案將 其一一分離并鑒定，嘗試列出流程圖。 能否利用TLC，HPLC進行未知物的定性分析？依據(jù)？第一季 傳統(tǒng)分離方法介紹主要內(nèi)容概述概述傳統(tǒng)分離方法傳統(tǒng)分離方法近代色譜分離方法近代色譜分離方法其他方法其他方法1.1 概述1.1 概述n在實際分析工作中，遇到的樣品往往含有多種組分，進行測定時彼此發(fā)生干擾，不僅影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，甚至無法進行測定。n欲測組分的含量極微,測定方法的靈敏度不夠.充分

6、利用有機分離分析技術(shù) 有機分離分析技術(shù)是一門涉及了物理分離、化學(xué)分離、色譜分離等分離、純化、富集的技術(shù)，并通過利用傳統(tǒng)或現(xiàn)代化手段對所獲得的產(chǎn)品進行分析、表征、解釋的一門綜合性很強的課程。 現(xiàn)代分離分析技術(shù)的特點：充分利用色譜等現(xiàn)代化分離手段，例如FPLC，HPLC，AGE，對未知物進行分離、純化-富集、分析。1.1 概述1.1 概述-常用（傳統(tǒng)）分離方法常用（傳統(tǒng)）分離方法沉淀分離法沉淀分離法溶劑萃取分離法溶劑萃取分離法色譜分離法色譜分離法揮發(fā)和蒸餾分離法揮發(fā)和蒸餾分離法其他分離方法其他分離方法色譜法色譜法液相色譜法液相色譜法氣相色譜法氣相色譜法平板色譜法平板色譜法柱色譜法柱色譜法薄薄層層色

7、色譜譜法法紙紙色色譜譜法法氣氣液液色色譜譜法法氣氣固固色色譜譜法法分分配配色色譜譜法法吸吸附附色色譜譜法法離離子子交交換換色色譜譜法法排排阻阻色色譜譜法法超臨界流體色譜法超臨界流體色譜法親親和和色色譜譜法法經(jīng)典經(jīng)典高效高效1.2 傳統(tǒng)分離方法介紹1.2 傳統(tǒng)分離方法介紹傳統(tǒng)分離方法介紹1.2.1沉淀分離和共沉淀分離沉淀分離和共沉淀分離3/ziyuan/xinshiji/9/main/chap3/3-2/a3-3-2-2.htm沉淀分離法沉淀分離法: 在樣品溶液中加入有機在樣品溶液中加入有機(草酸、銅鐵試劑，草酸、銅鐵試劑，etc.)或者無機或者無機(NaOH

8、, SO42-, X-, etc.)沉淀劑沉淀劑,有選擇地沉淀某有選擇地沉淀某些離子，而與其它離子分離開來的方法。些離子，而與其它離子分離開來的方法。共沉淀分離共沉淀分離:利用共沉淀利用共沉淀現(xiàn)象，以加入有機現(xiàn)象，以加入有機(動物膠、丹動物膠、丹寧甲基紫寧甲基紫)或者無機或者無機(Fe(OH)3, Al(OH)3, 硫酸鉛硫酸鉛-硫酸鋇，磷酸硫酸鋇，磷酸銨鎂銨鎂-砷酸銨鎂砷酸銨鎂)沉淀試劑，將痕量組分定量地沉淀下來，溶沉淀試劑，將痕量組分定量地沉淀下來，溶解在少量溶劑中，達到分離與富集的目的，。解在少量溶劑中，達到分離與富集的目的，。狹義的講：狹義的講：在含有被分離物質(zhì)的水溶液中，加入萃取在含

9、有被分離物質(zhì)的水溶液中，加入萃取劑和與水不相混溶的有機溶劑，震蕩，利用物質(zhì)在兩劑和與水不相混溶的有機溶劑，震蕩，利用物質(zhì)在兩相中的分配不同的性質(zhì)，使一些組分進入有機相中，相中的分配不同的性質(zhì)，使一些組分進入有機相中，使另一些組分仍留在水相中，從而達到分離的目的。使另一些組分仍留在水相中，從而達到分離的目的。1.2.2 萃取分離法萃取分離法例如：乙?；纾阂阴；?萘萘酚的合成，需用二酚的合成，需用二氯甲烷萃取純化氯甲烷萃取純化1.2.2 萃取分離法萃取分離法ChloroformH2O上層？：上層？：下層？：下層？：萃取體系萃取體系 螯合物萃取體系螯合物萃取體系 離子締合物萃取體系離子締合物萃取

10、體系 溶劑化合物萃取體系溶劑化合物萃取體系 共價化合物共價化合物(簡單分子簡單分子)萃取體系萃取體系1.2.2 萃取分離法（不做重點）萃取分離法（不做重點）原理介紹：參考相關(guān)文獻原理介紹：參考相關(guān)文獻http:/ Chinese1.3 近代色譜分離法1.3.1 1.3.1 紙色譜紙色譜 (簡單介紹簡單介紹) 紙色譜 (Paper chromatography)以濾紙條為固定相，在紙條上點上待分離的混合溶液的樣點，將紙條下端浸入流動相溶劑中懸掛，溶劑因為毛細作用沿濾紙條上升，樣點中的溶質(zhì)從而被分離。 氨基酸的紙色譜分離演示（準(zhǔn)備及操作過程）氨基酸的紙色譜分離演示（準(zhǔn)備及操作過程）紙色譜紙色譜 p

11、aper chromatography以分配色譜為例進行討論以分配色譜為例進行討論取一大小適宜的濾紙條取一大小適宜的濾紙條在濾紙條的下端點上標(biāo)準(zhǔn)和樣品在濾紙條的下端點上標(biāo)準(zhǔn)和樣品放在色譜筒中展開放在色譜筒中展開取出，標(biāo)記前沿，取出，標(biāo)記前沿，涼干涼干著色，分析著色，分析固定相固定相 濾紙上的濾紙上的H2O流動相流動相 展開劑展開劑1.3.3 薄層色譜薄層色譜薄層色譜理論的提出：薄層色譜理論的提出：1938年由年由Izmailov,和Shraiber最早使用薄層色譜法，最早使用薄層色譜法，直到直到1958年年stahl發(fā)明了薄層板的涂層裝置，可以制發(fā)明了薄層板的涂層裝置，可以制得均勻的薄層板，對

12、吸附劑和色譜使用條件進行了得均勻的薄層板，對吸附劑和色譜使用條件進行了標(biāo)準(zhǔn)化，這使得薄層色譜快速發(fā)展，并得到了大規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化，這使得薄層色譜快速發(fā)展，并得到了大規(guī)模的應(yīng)用。模的應(yīng)用。（一）概述：是一種微量、快速的分離分析方法。它是把吸附劑或載體均勻地涂在玻璃板上使成一層，將欲分離的樣品點加在薄層板上，然后用合適的溶劑展開，以達到分離和鑒定的目的。與柱色譜用的相同，有硅膠、氧化鋁、纖維素等。200目以下160200目適用于少量樣品（幾微克）的分離，也適用于量較大樣品的精制、純化。如將薄層面積加寬涂層厚度加厚，樣品點成一條線，可以分離幾百毫克的樣品。設(shè)備簡單，制板、顯色及實際操作都不復(fù)雜；分離速度快，

13、一般幾十分鐘就可達到分離的目的，比紙色譜和經(jīng)典柱色譜要快很多，后者長大數(shù)小時，甚至數(shù)天；分辨率高，比經(jīng)典柱色譜及紙色譜分離得更加清晰，拖尾小，分辨率更高，可達4003000理論板數(shù)；靈敏度高。鑒定的低限約為紙色譜的1/101/100；采用惰性載體，使得在鑒定無色化合物時，可能采用像硫酸之類的強腐蝕性試劑和較高溫度；不僅便于微量分離和鑒定，而且也能同柱色譜一樣用于大量制備的目的。（二）基本原理：薄層色譜吸附色譜（硅膠、氧化鋁為吸附劑）分配色譜（纖維素作為固定相）離子交換色譜一般吸附色譜用得較多，在這里重點討論。一般指氣相或溶解于溶液中的溶質(zhì)在相邊界（即固體表面）上的濃縮。因此，溶質(zhì)分離的關(guān)鍵在于

14、吸附劑的表面性質(zhì)。溶質(zhì)在固定相和移動相中的狀態(tài)以下圖表示：S吸附劑 M移動相溶質(zhì)、溶劑分子 一般講，影響溶液中溶質(zhì)的系數(shù)的因素比氣體狀態(tài)下復(fù)雜。因為溶劑分子在固體表面能與溶質(zhì)分產(chǎn)生競爭吸附作用。2. 吸附平衡：吸附平衡：在單位時間內(nèi)被吸附于吸附劑的某一表面積上的分子和同在單位時間內(nèi)被吸附于吸附劑的某一表面積上的分子和同一單位時間內(nèi)離開此表面的分子之間可以建立動態(tài)平衡，一單位時間內(nèi)離開此表面的分子之間可以建立動態(tài)平衡，稱為吸附平衡。稱為吸附平衡。對于氣對于氣-固相的吸附解析受溫度與濃度明顯，但是對于液固相的吸附解析受溫度與濃度明顯，但是對于液-固相的吸附解析影響較小，在常壓、室溫下，則液體在固固

15、相的吸附解析影響較小，在常壓、室溫下，則液體在固體表面的吸附等溫線接近直線關(guān)系，吸附系數(shù)體表面的吸附等溫線接近直線關(guān)系，吸附系數(shù)K是常數(shù)。是常數(shù)。K=溶質(zhì)在吸附劑中的濃度溶質(zhì)在展開劑中的濃度 薄層色譜斑點面積隨著展開時間延長而逐漸變大，這稱為斑點的擴展。擴展原因擴散擴展慢平衡流動模型def2d2e2f2d擴散擴展引起斑點擴展的流出曲線偏差e慢平衡引起斑點擴展的流出曲線偏差f 流動模型引起斑點擴展的流出曲線偏差 斑點總擴展，在色譜上稱為流出曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差， 其為相應(yīng)的峰高0.607倍時流出峰寬度的一半。斑點擴展e2直接比例于移動相的速度，即展開劑的移動速度愈快，斑點擴散愈嚴重(未充分平衡)，反之

16、就愈輕。引起的擴展是因為溶質(zhì)從一端展開到另一端所走過的路徑不同，有的比平均值大，有的比平均值小，各分子到達終點的時間有差別，造成了斑點面積逐漸擴展變大。d2 2DtD移動相分子和溶質(zhì)分 子相互擴散的擴散系數(shù)t擴散時間因此，D增大 擴展增大； t延長 擴散增大； 增大 擴展減小。tL/（t-時間；L-展開距離；v-展開劑速度）由于固體吸附劑擋住由于固體吸附劑擋住去路的程度不同所致去路的程度不同所致（三）裝置和操作技術(shù)1. 裝置:玻璃板玻璃板涂布器涂布器干燥器干燥器微量滴管微量滴管色層槽色層槽紫外燈紫外燈噴霧器噴霧器 固定相、粘合劑和移動相 建立一個比較理想的薄層色譜條件必須考慮三方面問題：樣品的

17、性質(zhì)樣品的性質(zhì)固定相固定相移動相移動相決定因素，選擇固定相和移動相的依據(jù)。決定因素，選擇固定相和移動相的依據(jù)。固定相：常用的有固定相：常用的有a.硅膠硅膠 b.氧化鋁氧化鋁 c.纖維素纖維素 ； 其它固定相有：硅藻土、醋酸纖維素、聚酯胺。其它固定相有：硅藻土、醋酸纖維素、聚酯胺。粘合劑：濕法涂層都要加粘合劑，最常用的是火段石膏、羧酸粘合劑：濕法涂層都要加粘合劑，最常用的是火段石膏、羧酸 基纖維素鈉（基纖維素鈉（CMC）、淀粉。）、淀粉。移動相：在薄層色譜中稱為展開劑。薄層色譜分離的好壞取決移動相：在薄層色譜中稱為展開劑。薄層色譜分離的好壞取決 于對展開劑的選擇。于對展開劑的選擇。 展開劑對樣品

18、應(yīng)有足夠的溶解度，并且能夠使樣品在固定相移動中。 樣品中化合物的移動速度及Rf值，與溶劑的極性有關(guān)，溶劑的極性可以用介電常數(shù)來衡量。 一般可按下面的辦法選擇合理的展開劑：見右圖。即在薄層板上點若干在薄層板上點若干同樣的混合樣品，待溶劑蒸發(fā)干后，用同樣的混合樣品，待溶劑蒸發(fā)干后，用充滿各種展開劑的毛細管接觸每個點中充滿各種展開劑的毛細管接觸每個點中心，這時溶劑呈圓形向外擴散。合適的心，這時溶劑呈圓形向外擴散。合適的展開劑會使混和燃料的成分各自分開。展開劑會使混和燃料的成分各自分開。右圖中苯最好。右圖中苯最好。燃料中常用溶劑介電常數(shù)（增加順序）戊烷丁酮環(huán)己烷丙酮CCl4丙醇苯甲醇三氯乙烷硝基苯CH

19、Cl3甲酸氯苯水吡啶.己烷CCl4苯氯甲烷CHCl3（加1甲醇）2.5cm 操作技術(shù) 操作步驟制備薄層板制備薄層板點樣點樣展開展開斑點定位斑點定位定性分析定性分析定量分析定量分析演示薄層板的制備可以參考薄層板的制備可以參考復(fù)雜物質(zhì)剖析課復(fù)雜物質(zhì)剖析課程講義程講義或者其他相關(guān)資料或者其他相關(guān)資料定性分析定性分析：比移值：比移值Rf：表示樣品化合物的薄層色譜的特性。外界影響因素：外界影響因素：薄層厚度；薄層厚度；吸附劑的吸附力及顆粒大?。晃絼┑奈搅邦w粒大小；酸堿性；酸堿性；含水量；含水量；展開劑的極性、純度、揮發(fā)性；展開劑的極性、純度、揮發(fā)性；溫度；溫度；斑點上溶質(zhì)的含量；斑點上溶質(zhì)的含量；

20、氣態(tài)組成的變化等等。氣態(tài)組成的變化等等。相對比移值相對比移值Rst：同一化合物的比移值：同一化合物的比移值Rf并不是非常恒定的，有并不是非常恒定的，有時在一個很小的范圍內(nèi)變化，因此有時也用相對比移值時在一個很小的范圍內(nèi)變化，因此有時也用相對比移值Rst表示。表示。離原點到展開點到展開劑原點到斑點中心的距離Rf值標(biāo)值試樣st準(zhǔn)物斑點的比移斑點的比移R定量分析u 常用方法：直接定量法目測測量色譜斑點面積法反射光密度法間接定量法分光光度法重量分析法極譜法等u 其他方法：放射活性法氣相色譜法薄層掃描（定性，定量） 薄層掃描法系指用定波長的光照射在經(jīng)薄層層析后的層析板上，對具有吸收或能產(chǎn)生熒光的層析斑點

21、進行掃描，用反射法或透射法測定吸收的強度，以檢測層析譜。 通過軟件分析，作圖。（本學(xué)期開實驗，可咨詢陳智老師）X (cm)Y(sample)Z(density) 小結(jié)：薄層色譜中，樣品、吸附劑、展開劑三者之間一般關(guān)系圖：極性小的待分離染極性小的待分離染料不易被薄層所吸料不易被薄層所吸附時，應(yīng)選用活性附時，應(yīng)選用活性大的吸附劑和極性大的吸附劑和極性小的展開。小的展開。分離分離PEG4001.3.3 離子交換色譜離子交換色譜法分離：離子交換色譜法是利用離子交換原理和液相色譜技術(shù)的結(jié)合來測定溶液中陽離子和陰離子的一種分離分析方法。 。1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IECIon exc

22、hange： A chromatographic procedure that allows the separation of ions and polar molecules based on their charge on a stationary phase, on which consisting of ion-exchange resins which may be acidic or basi. Http:/ Http://wiki/Ion_chromatographyHttp:/ ChineseHttp:/ Chinese 根據(jù)離子交換樹脂基體種

23、類分主要原料：苯乙烯和丙烯酸(酯)兩大類其 他：酚醛系、環(huán)氧系、乙烯吡啶系、脲醛系凝膠型樹脂凝膠型樹脂的在吸水時潤脹，在大分子鏈節(jié)間形成很微細的孔隙，通常平均孔徑為2。適于吸附無機離子，它們的直徑較小，一般為0.30.6nm。蛋白質(zhì)分子直徑為520nm，不能進入這類樹脂的顯微孔隙中。 大孔型樹脂大孔型樹脂是在聚合反應(yīng)時加入致孔劑，形成多孔海綿狀構(gòu)造的骨架，內(nèi)部有大量永久性的微孔，再導(dǎo)入交換基團制成。它并存有微細孔和大網(wǎng)孔，潤濕樹脂的孔徑達100500nm。根據(jù)離子交換樹脂物理結(jié)構(gòu)分1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC特種樹脂螯合樹脂大孔樹脂萃淋樹脂纖維素交換劑負載螯合劑樹脂陽離

24、子交換樹脂陰離子交換樹脂強酸性陽離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂強堿性陰離子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂R-SO3H樹脂樹脂R-COOH, R-OH 樹脂樹脂R4 N+Cl- 樹脂樹脂-NH2, -NHR, -NR2 樹脂Http:/www.sugar- 按按基質(zhì)鏈接的基質(zhì)鏈接的活性基團不同活性基團不同，離子交換樹，離子交換樹脂可分類脂可分類1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC對離子交換樹脂的要求：對離子交換樹脂的要求：不溶于水，對酸堿氧化劑還原劑及加熱具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性具有較大的交換容量（有相關(guān)討論）對不同離子具有良好的交換選擇性（有相關(guān)討論）交換速率大

25、（有相關(guān)討論）樹脂容易再生1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) CHCH2CH2CH CH2CH CH2CH CH2CHSO3HCH CH2CH2CH2CH2CHCH2CHSO3HCHCH2SO3HnnCHCH2CH CH2CH CH2+高分子聚合物，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子聚合物，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上連接有活性基團，如的骨架上連接有活性基團，如-SO3H, -COOH,-N(CH3)3Cl等，它們可以與溶液中的離子進行交換。等，它們可以與溶液中的離子進行交換。1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典

26、離子交換色譜 IECO, m, p交聯(lián)后、活化后，在樹脂表面發(fā)生的交換反應(yīng)形式交聯(lián)后、活化后，在樹脂表面發(fā)生的交換反應(yīng)形式陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂螯合交換樹脂螯合交換樹脂1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC離子交換樹脂的性能參數(shù)離子交換樹脂的性能參數(shù), 交聯(lián)度交聯(lián)度:表征骨架性能的參數(shù)表征骨架性能的參數(shù)樹脂合成中，二乙烯苯為交聯(lián)劑，樹脂中含有二乙烯苯的百樹脂合成中，二乙烯苯為交聯(lián)劑，樹脂中含有二乙烯苯的百分率就是該樹脂的交聯(lián)度。分率就是該樹脂的交聯(lián)度。交聯(lián)度大，交聯(lián)度大， 樹脂孔隙樹脂孔隙 ，交換反應(yīng)速度，交換反應(yīng)速度 ，選擇性，選擇性 。小小慢

27、慢高高交聯(lián)度小，交聯(lián)度小， 樹脂孔隙樹脂孔隙 ，交換反應(yīng)速度，交換反應(yīng)速度 ，選擇性，選擇性 。大大快快低低氨基酸的分離，交聯(lián)度8 %， 多肽的分離 2 4 %一般交聯(lián)度:4-14適宜。交聯(lián)度小，適合分離無機物質(zhì)，交聯(lián)度大，適合做脫色1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC離子交換樹脂的性能參數(shù), 交換容量:表征活性基團的性能參數(shù)決定于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中活性基團的數(shù)目。交換容量由實驗測得定義：每克干樹脂所能交換的物質(zhì)的量(mmol)。一般樹脂的交換容量36mmol/g。稱取某稱取某R4N+OH- 型陰離子交換樹脂型陰離子交換樹脂2 .00 g，置于錐型瓶中，置于錐型瓶中，加入加入0.200

28、 mol / L 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)HCl 100 mL 浸泡一晝夜。用移液浸泡一晝夜。用移液管吸取管吸取25.00 mL, 以甲基紅為指示劑，用以甲基紅為指示劑，用0.100 mol /L NaOH溶液滴定，消耗溶液滴定，消耗20.00 mL。計算離子交換樹脂的交。計算離子交換樹脂的交換容量。換容量。1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC性能參數(shù)，性能參數(shù)，總交換量總交換量 （exchange capacity）:指離子交換劑所能提供交換離子的總量，又稱為總交換容量，它只和離子交換樹脂本身的性質(zhì)有關(guān)性能參數(shù)，性能參數(shù)，有效交換容量：層析柱與樣品中各個待分離組分進行交換時的交換容量，它與所

29、用的樹脂及實驗條件有很大的關(guān)系。離子交換樹脂顆粒大小、顆粒內(nèi)孔隙大小以及所分離的樣品組分的大小等的影響。離子強度、pH值等主要影響樣品中組分和離子交換劑的帶電性質(zhì) （例如，小分子，可使用小孔徑的樹脂，提高比表面積，提高交換容量；對于大分子樣品，無法進入孔徑，只能選小顆粒，在表面發(fā)生交換，顆粒越小的比表面越大，交換容量增加） 例如弱酸在pH6時不容易發(fā)生解離，交換容量變??；弱堿，同理）1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC性能參數(shù)，性能參數(shù)，離子交換親合力離子交換親合力 Affinity- 親和力的差異是親和力的差異是離子交換分離的基礎(chǔ)離子交換分離的基礎(chǔ)離子交換樹脂與被分離溶液接觸

30、時發(fā)生離子交換反應(yīng)時親離子交換樹脂與被分離溶液接觸時發(fā)生離子交換反應(yīng)時親和力的差異主要下列因素有關(guān)有關(guān)：和力的差異主要下列因素有關(guān)有關(guān)：半徑小半徑小電荷數(shù)電荷數(shù)親和力親和力親和力親和力理論依據(jù)及詳細討論參考：Http:/ Http:/ /wiki/Chromatography Http:/ /reedr/./Affinity%20Chromatography%201.ppt 極化度極化度親和力親和力1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC強酸性陽離子交換樹脂對下列陽離子親和力的順序強酸性陽離子交換樹脂對下列陽離子親和力的順序L

31、i+ H+ Na+ NH4+ K+ Rb+ Cs+ Ag+ Tl+（鉈）（鉈） Mg2+Zn2+Co2+Cu2+Cd2+Ni2+Ca2+Sr2+Pb2+Ba2+ Al3+ Fe3+Na+Ca2+Al3+Th4+（釷）釷）對于弱酸性陽離子交換樹脂，對于弱酸性陽離子交換樹脂，H的親合力大于陽離子的親合力大于陽離子 a 陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂b.陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂強堿型陰離子交換樹脂F(xiàn)-OH-CH3COO-HCOO-Cl-NO2-CN-Br-C2O42- NO3- HSO4- I- CrO42- SO42- Cit(檸檬酸).弱堿型陰離子交換樹脂F(xiàn)-Cl-BrI-CH3COO-MoO

32、42-PO43-AsO43-NO3-CrO42- SO42- OH-1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IECMechanism of IEC(on Anion Exchange Beads )1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC操作（將在后面的經(jīng)典柱色譜中詳細介紹）操作（將在后面的經(jīng)典柱色譜中詳細介紹）離子交換分離操作與應(yīng)用離子交換分離操作與應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用裝柱裝柱離子交換離子交換洗脫洗脫樹脂再生樹脂再生制備去離子水制備去離子水微量組分富集分離（微量組分富集分離（Au,Pt,Re-錸）錸）陰陽離子分離陰陽離子分離 1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC陽離

33、子交換陽離子交換陰離子交換陰離子交換除去水中的雜質(zhì)離子除去水中的雜質(zhì)離子去離子水去離子水 de-ionized waterde-ionized water1.3.3 經(jīng)典離子交換色譜經(jīng)典離子交換色譜 IEC1.3.4 其他經(jīng)典柱色譜其他經(jīng)典柱色譜吸附柱色譜作用：分離各種類型的非離子組分區(qū)別：與離子交換色譜法相比，柱色譜分析是在中性條件下操作，樣品不會受到破壞；同時，它能有效地分離多種組分。分類：硅膠、氧化鋁為吸附劑的吸附色譜纖維素為載體的分配色譜1.吸附劑：市場供應(yīng)的硅膠、氧化鋁粒度為100200目，使用前需進行活化。一般吸附劑用量是被分離試樣的3050倍，根據(jù)被分離試樣中組分分離的難易程度而

34、定。 柱色譜操作步驟： 裝柱：柱的大小和粗細，根據(jù)被分離試樣的量而定。一般柱的高度為直徑的2030倍。可定做，亦可用分析用滴定管代替。 裝柱方法有濕法和干法兩種。u 濕法： 洗凈玻璃管，底部塞子用石墨涂好，在底部鋪一層玻璃纖維位或脫脂棉，再將硅膠裝入管內(nèi)。 在柱內(nèi)加入少量試劑，派出滴定管下部及棉花內(nèi)的氣泡。 將用溶劑硅膠調(diào)成漿裝，緩慢、連續(xù)不斷地倒入柱中，此時應(yīng)打開柱下端活塞，使溶劑流出，吸附劑即漸漸沉于柱底。 待沉降穩(wěn)定后，放出多余的溶劑，液面保持溶劑約0.51cm。 加樣與洗脫u 加樣：加樣：溶解被分離試樣的溶劑體積要小，極性宜低，樣品輕輕加于柱頂部。u 洗脫劑的選擇：洗脫劑的選擇： 可根

35、據(jù)被分離物質(zhì)各組分的極性、溶解度和吸附劑的極性大小等考慮。常用一系列極性漸次增大的溶劑，如：石油醚、苯、乙醚、氯仿及甲醇等順序洗脫。為了逐步提高洗脫劑的洗脫能力，亦可用溶劑作為過渡，順次用石油醚苯、苯、苯乙醚、乙醚、乙醚氯仿、氯仿、氯仿甲醇等洗脫。5. 柱色譜操作步驟：1-5 ml收集洗脫液用等分連續(xù)法收集流出的洗脫液，收集每份洗脫液的體積隨所用吸附劑的量，以及樣品的分離情況而定（Introduced previously）；可以手工收集也可以自動收集，自動收集可以節(jié)省時間和人力?？梢院銣兀ㄓ绕涫堑蜏?；冰水?。┛梢院銣兀ㄓ绕涫堑蜏兀槐。?. 柱色譜操作步驟：吸附柱色譜操作實例色譜法色譜法液

36、相色譜法液相色譜法氣相色譜法氣相色譜法平板色譜法平板色譜法柱色譜法柱色譜法薄薄層層色色譜譜法法紙紙色色譜譜法法氣氣液液色色譜譜法法氣氣固固色色譜譜法法分分配配色色譜譜法法吸吸附附色色譜譜法法離離子子交交換換色色譜譜法法排排阻阻色色譜譜法法超臨界流體色譜法超臨界流體色譜法親親和和色色譜譜法法除前面介紹的其他方法 離心 電泳 透析（膜分離的一種） 磁力 膜分離（魏老師）簡要介紹，開拓眼界，為后面研究打基礎(chǔ)。離心技術(shù)離心技術(shù) （centrifugal techniquecentrifugal technique） 離心技術(shù)（離心技術(shù)（centrifugal techniquecentrifugal

37、technique） 是根據(jù)顆粒在勻速圓周運動時受到一是根據(jù)顆粒在勻速圓周運動時受到一個外向的離心力的行為發(fā)展起來的一種分個外向的離心力的行為發(fā)展起來的一種分離分析技術(shù)。離分析技術(shù)。 離心技術(shù)的應(yīng)用離心技術(shù)的應(yīng)用 1. 1. 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) 化工、制藥、食品等化工、制藥、食品等 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速5000r/min5000r/min 2. 2. 生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué) 轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千到幾萬轉(zhuǎn)以上轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千到幾萬轉(zhuǎn)以上 目的在于分離和純化樣品，以及對純目的在于分離和純化樣品，以及對純 化的樣品有關(guān)性能進行研究。化的樣品有關(guān)性能進行研究。二二. . 離心設(shè)備離心設(shè)備 離心機離心機 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

38、子 離心管離心管 附件附件（一）（一）. .離心機離心機(Centrifugel)(Centrifugel) 1.1.低速離心機低速離心機 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 電動機電動機 轉(zhuǎn)子帶有放置離心管的孔轉(zhuǎn)子帶有放置離心管的孔 轉(zhuǎn)子的中央位于離心機的驅(qū)動軸上轉(zhuǎn)子的中央位于離心機的驅(qū)動軸上 離心機的轉(zhuǎn)速和溫度控制不夠準(zhǔn)確離心機的轉(zhuǎn)速和溫度控制不夠準(zhǔn)確 一般最高轉(zhuǎn)速在一般最高轉(zhuǎn)速在6,000rpm6,000rpm以下以下 實驗室中常用于分離制備。實驗室中常用于分離制備。 2.2.高速離心機高速離心機 制冷設(shè)備溫度控制在制冷設(shè)備溫度控制在0-40-4范圍內(nèi)范圍內(nèi) 制動器制動器 實際速度和溫度可通過儀表顯示實際速度和溫

39、度可通過儀表顯示 配有一定類型及規(guī)格的轉(zhuǎn)子配有一定類型及規(guī)格的轉(zhuǎn)子 最高轉(zhuǎn)速在最高轉(zhuǎn)速在25,000rpm25,000rpm以下以下 常用于生物大分子的分離制備常用于生物大分子的分離制備 3.3.超速離心機超速離心機 驅(qū)動和速度控制驅(qū)動和速度控制 溫度控制溫度控制 真空系統(tǒng)真空系統(tǒng) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 常用于分離亞細胞器、病毒粒子、常用于分離亞細胞器、病毒粒子、DNADNA、RNARNA和蛋白質(zhì)分子。和蛋白質(zhì)分子。 在分離時無須加入可能引起被分離物質(zhì)結(jié)在分離時無須加入可能引起被分離物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變的物質(zhì)。構(gòu)改變的物質(zhì)。（二）（二）. .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(Rotor)(Rotor) 固定角式轉(zhuǎn)子固定角式轉(zhuǎn)子(fixe

40、d-angle rotor)(fixed-angle rotor) 水平轉(zhuǎn)子水平轉(zhuǎn)子(swing-out rotor)(swing-out rotor) 垂直轉(zhuǎn)子垂直轉(zhuǎn)子(vertical rotor)(vertical rotor) 帶狀轉(zhuǎn)子帶狀轉(zhuǎn)子(zonal rotor)(zonal rotor) 連續(xù)轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)子(continuous rotor) (continuous rotor) 轉(zhuǎn)子的材質(zhì)：轉(zhuǎn)子的材質(zhì)：鋁質(zhì)鋁質(zhì) 較輕較輕, ,耐受強度較弱耐受強度較弱, ,適合在較低適合在較低 的轉(zhuǎn)速下使用的轉(zhuǎn)速下使用; ;不銹鋼不銹鋼 耐受強度最好耐受強度最好, ,但材質(zhì)本身太重；但材質(zhì)本身太

41、重； 鈦合金鈦合金 耐受強度不錯耐受強度不錯, ,重量也比不銹鋼輕。重量也比不銹鋼輕。 1.1.固定角式轉(zhuǎn)子固定角式轉(zhuǎn)子 離心管在離心機中放置的位置與旋轉(zhuǎn)離心管在離心機中放置的位置與旋轉(zhuǎn)軸心形成一個固定的角度軸心形成一個固定的角度, ,角度變化在角度變化在14-14-4040之間。之間。 常見的角度常見的角度 2020 28 28 34 34 40 40 三三. .離心分離方法離心分離方法 根據(jù)離心原理根據(jù)離心原理, ,按照實際工作的需按照實際工作的需要，目前已有可設(shè)計出各種離心方法綜要，目前已有可設(shè)計出各種離心方法綜合起來大致可分三類合起來大致可分三類 例用差速離心法分離已破碎的細胞各組份例

42、用差速離心法分離已破碎的細胞各組份 已破碎的細胞已破碎的細胞 500g,10500g,10分鐘分鐘 沉淀沉淀 上清液上清液 ( (細胞核）細胞核） 10,000g,1010,000g,10分鐘分鐘 沉淀沉淀 上清液上清液 ( (細胞膜碎片細胞膜碎片, ,線粒體線粒體,) 100,000g,3,) 100,000g,3小小時時 溶酶體溶酶體 沉淀沉淀 上清液上清液 ( (核糖核蛋白體）核糖核蛋白體） ( (可溶性成份可溶性成份) ) 電泳分離技術(shù)電泳分離技術(shù)原理 電泳技術(shù)就是利用在電場作用下，由于待分離樣品中各種分子帶點性質(zhì)以及分子本身大小、性狀等性質(zhì)的差異，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而對

43、樣品進行分離、鑒定或提純。 遷移率與帶電分子所帶凈電荷成正比，與分子的大小和緩沖液的黏度成反比 影響電泳的主要因素 1、大分子的性質(zhì) 2、電場強度 3、溶液的pH 4、溶液的離子強度 5、 電滲 6、溫度 7、支持物的影響 （三）聚丙烯酰胺膠體的制備 制膠模制膠模1 梳形樣品槽模板 2 長玻璃板（后面）3 短玻璃板（前面） 4 U形橡膠框 （二）SDS-聚丙烯酰胺凝膠膠體的制備 選擇聚丙烯酰胺凝膠濃度參考值選擇聚丙烯酰胺凝膠濃度參考值樣品分子量范圍適宜的凝膠濃度(T%)蛋白質(zhì)（酶）510520301520101551025核酸（RNA）10410410511052106152051023.6本

44、章要點本章要點LC 以及TLC的應(yīng)用舉例柱色譜法分離實例(0)準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備燒杯（試管），稱重，貼標(biāo)簽并編號準(zhǔn)備燒杯（試管），稱重，貼標(biāo)簽并編號準(zhǔn)備硅膠，烘干（同時準(zhǔn)備試樣）準(zhǔn)備硅膠，烘干（同時準(zhǔn)備試樣）1247494850W1W47W2W50W49W48 非離子型表面活性劑和相關(guān)化合物的分離：非離子型表面活性劑和相關(guān)化合物的分離：l 分離柱：50ml滴定管601cml 填充劑：硅膠（100200目）105活化2hl 步驟：10ml氯仿加入柱內(nèi)玻璃纖維塞于柱底部玻璃棒攪動除棉花中氣泡25g已活化的硅膠與6080ml氯仿攪勻裝入柱內(nèi)柱色譜法分離實例粒徑（m） 微米mm 納米nm 目數(shù)單位(目) 10-4m 100mm 100000nm 180目 10-5m 10mm 10000nm 1800目 10-6m 1mm 1000nm 1.8萬目 10-7m 0.1mm 100nm 18萬目 10-8m 0.01mm 10nm 180萬目 10-9m 0.001mm 1nm 1800萬目 10-9m以下 0.