化工工業(yè)分析技術(shù)課件單元一液相色譜分離原理

化工工業(yè)分析技術(shù)課件單元一液相色譜分離原理第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五《工業(yè)分析技術(shù)》PPT

開(kāi)封大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院情景五有機(jī)化工產(chǎn)品分析項(xiàng)目二食品中山梨酸、苯甲酸、糖精鈉的測(cè)定任務(wù)一食品中山梨酸、苯甲酸、糖精鈉的測(cè)定（液相色譜法）單元一液相色譜分離原理第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五單元名稱(chēng)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(lèi)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(guò)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(cè)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(lèi)型；液相色譜法的流動(dòng)相配制。課后體會(huì)第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五《工業(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(zhǎng)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(lèi)樹(shù)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。第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五據(jù)英國(guó)媒體于2007年5月28日發(fā)表的報(bào)道稱(chēng)，軟飲料(經(jīng)過(guò)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?chē)?yán)重危害人體細(xì)胞。英國(guó)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(jiàn)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(wèn)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。

第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五山梨酸（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(mén)氏菌等有害微生物的生長(zhǎng)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(wú)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(zhǎng)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(lèi)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(zhǎng)期服用，在一定程度上會(huì)抑制骨骼生長(zhǎng)，危害腎、肝臟的健康。第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五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(guò)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(guò)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(chǎng)私自流入廣大中小城鎮(zhèn)、農(nóng)村市場(chǎng)的糖精，還因?yàn)楣に嚧植?、工序不完全等原因而含有重金屬、氨化合物、砷等雜物。它們?cè)谌梭w中長(zhǎng)期存留、積累，不同程度地影響著人體的健康。第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五色譜分析法簡(jiǎn)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。

第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五流動(dòng)相：各種不同極性的一元或多元溶劑。1、流動(dòng)相類(lèi)別按流動(dòng)相組成分：?jiǎn)谓M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)第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、流動(dòng)相要滿(mǎn)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(wú)可逆反應(yīng)（3）粘度小，保證高的滲透性和柱效（4)要與檢測(cè)器匹配（5）易得且毒性小第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五基本原理：組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。

第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五流動(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(jìng)爭(zhēng)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(zhǎng)，分配系數(shù)也大。吸附平衡常數(shù)K可以由吸附等溫線(xiàn)數(shù)據(jù)求出。第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、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。第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、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(jiàn)?，F(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。第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、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。第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、離子交換色譜

固定相：陰離子交換樹(shù)脂或陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

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

第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五基本原理平衡時(shí)，平衡常數(shù)為對(duì)于磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，一價(jià)陽(yáng)離子的KB/A值順序：

Cs+>Rb+>K+>NH4+>Na+>H+>Li+二價(jià)陽(yáng)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(shù)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-第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、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(guò)，出峰最慢；中等分子只能通過(guò)部分凝膠空隙，中速通過(guò)；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。第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五基本原理：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

第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五分配系數(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第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五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(guò)濾

第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五正確地選擇色譜類(lèi)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(lèi)型主要特點(diǎn)應(yīng)用范圍色譜類(lèi)型選擇第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五色譜類(lèi)型選擇第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五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)第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五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(yáng)離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)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，二氯甲烷水系GPC60?硅膠,蛋白柱水或緩沖液糖其它反相分配糖柱(CH)水,乙腈水右旋填料糖類(lèi)填料離子交換水，加熱第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五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)溶劑溶于水溶于有機(jī)溶劑溶于水低粘度有機(jī)溶劑(THF,甲苯)GPCGPC柱水或緩沖液水系GPCGPC柱第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五HPLC的特點(diǎn)（一）

項(xiàng)目高效液相色譜法經(jīng)典液相色譜法色譜柱：柱長(zhǎng)/cm

柱內(nèi)徑/mm10～252～1010～20010～50固定相粒徑/μm5～5075～600色譜柱柱效（理論塔板數(shù)）2×103～5×1042～50柱壓降/MPa5～150.001～0.3進(jìn)樣量/g10-6～10-20.1～10分