色譜分離設(shè)備

目錄第一節(jié)色譜分離基本知識(shí)

第二節(jié)吸附分離柱操作技術(shù)第三節(jié)離子交換分離設(shè)備

第九章色譜分離設(shè)備全國(guó)高等學(xué)校高職高專藥品類專業(yè)衛(wèi)生部“十二五”規(guī)劃教材《生物制藥設(shè)備》第一節(jié)色譜分離基本知識(shí)一、色譜分離法1.色譜分離原理

利用各組分物理化學(xué)性質(zhì)的差異，使各組分在固定相和流動(dòng)相中的分布程度有差別，導(dǎo)致各組分移動(dòng)速度不同而被分離的過程，稱為色譜分離法，又叫層析分離法。2.色譜分離固定相

由固體顆粒組成的系統(tǒng)稱為固定相，固定相不流動(dòng)；由氣體或液體組成的系統(tǒng)稱為流動(dòng)相，流動(dòng)相可以流動(dòng)。將固定相裝在一個(gè)容器中，使流動(dòng)相流過固定相的同時(shí)就可將雜質(zhì)分離。3.色譜分離流動(dòng)相

氣體流動(dòng)相多數(shù)情況下采用氮?dú)庾鬏d體，樣品液則通過高溫汽化成復(fù)雜混合氣體隨載氣流動(dòng)。液體流動(dòng)相分為水相和有機(jī)相兩大類。水相即是水溶液作流動(dòng)相，有機(jī)相則是用有機(jī)溶劑作流動(dòng)相。二、色譜分離法分類1.按流動(dòng)相狀態(tài)流動(dòng)相是氣體的叫氣相色譜，是液體的叫液相色譜。2．按作用原理劃分（1）吸附色譜（2）分配色譜（3）離子交換色譜（4）凝膠色譜（5）親和色譜3.按流動(dòng)相流速劃分

（1）低壓色譜：采用低壓輸送泵輸送流動(dòng)相，流動(dòng)相壓力小于0.3MPa,在色譜柱中流速緩慢。低壓色譜主要用于常規(guī)藥品的分離純化。（2）高效液相色譜：采用柱塞式往復(fù)泵輸送流動(dòng)相，流動(dòng)相壓力高達(dá)15MPa至30MPa，在色譜柱中流速快，進(jìn)樣后數(shù)分鐘即可得到洗脫液。高效液相工作流程高效液相工作流程三、色譜柱的結(jié)構(gòu)1.色譜柱材料玻璃、有機(jī)玻璃、金屬和高分子塑料2.色譜柱的尺寸特性通常將色譜柱制成管式和罐式兩種，大多數(shù)情況下為管式。色譜柱的高度與其內(nèi)徑的比值，一般要求是L/D=10～30，如果高徑比大，則分離效果更好玻璃色譜柱夾套色譜柱反轉(zhuǎn)式色譜柱3.典型結(jié)構(gòu)低壓液相色譜制備儀高效液相制備儀器一、吸附劑2.硅膠具有大量的毛細(xì)孔，極性吸附劑，在非水溶液中使用。第二節(jié)吸附色譜柱操作技術(shù)

1.活性炭由椰殼、果殼、核桃殼、花生殼等材料制成，具有豐富的毛細(xì)孔表面，無極性，在極性溶液中使用。3.大孔樹脂由聚合單體、交聯(lián)劑、致孔劑和分散劑等物質(zhì)經(jīng)聚合反應(yīng)制備而成的高分子樹脂。

大孔樹脂具有豐富的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，根據(jù)組成單體極性大小可分為非極性、弱極性和極性三種類型。

直徑小于樹脂直徑的就進(jìn)入到樹脂內(nèi)部，大于樹脂直徑的分子從樹脂顆粒之間的縫隙中隨流動(dòng)相快速流動(dòng)，利用流速差將不同大小分子分離開。二、大孔樹脂工作原理1.篩分大顆粒不能進(jìn)入毛細(xì)孔而被篩分大顆粒不能進(jìn)入毛細(xì)孔而被篩分

進(jìn)入樹脂毛細(xì)孔的分子，根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)和極性，在孔道內(nèi)受到大小不同的范德華引力。由于不同分子所受的吸附力不同，因而存在移動(dòng)速度差，從而達(dá)到分離的目。2.吸附部分顆粒被吸附在毛細(xì)孔中三、吸附色譜柱

吸附色譜柱有管式和釜式兩類。管式色譜柱與普通色譜柱結(jié)構(gòu)相同，釜式吸附色譜柱結(jié)構(gòu)如圖所示。四、大孔樹脂色譜柱操作技術(shù)1.新樹脂的預(yù)處理首先使用飽和食鹽水（工業(yè)用）,用量約等于被處理樹脂的2倍,將樹脂置于食鹽中浸泡18～20h,然后放盡食鹽水,用清水漂洗凈,使排出的水不顯黃色,再用2%～4%氫氧化鈉(或5%鹽酸)溶液(其量與上同)浸泡2～4h(或小流量清洗),放盡堿或酸液后沖洗樹脂直至水接近中性待用。2.吸附與洗脫處理好的大孔樹脂上柱且用去離子水平衡后即可上樣，上樣時(shí)控制流速，確保樣品吸附。平衡后用去離子水洗脫水溶性雜質(zhì)，再用有機(jī)溶劑洗脫目標(biāo)產(chǎn)物，分段接受洗脫液，儲(chǔ)存待用。3.大孔樹脂的再生樹脂柱經(jīng)反復(fù)使用后,樹脂表面及內(nèi)部殘留許多非吸附性成分或雜質(zhì)使柱顏色變深,柱效降低,需要再生,一般用95%乙醇洗至無色后用大量水洗去醇化即可。如樹脂顏色變深可用稀酸或稀堿洗脫后水洗。吸附分離工藝流程如圖所示：1、洗脫器進(jìn)料閥2、后力平衡儲(chǔ)罐3、減壓間4、減壓間5、管道過濾器一、離子交換樹脂（一）離子交換樹脂1.離子交換樹脂的組成

由聚苯乙烯與二乙烯苯交聯(lián)所得多孔網(wǎng)狀高分子有機(jī)化合物,其多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上連接了活性基團(tuán)。第三節(jié)離子交換分離設(shè)備離子交換樹脂電鏡圖連接酸性基團(tuán)的稱為陽離子交換樹脂，連接堿性基團(tuán)的稱為陰離子交換樹脂。732強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂結(jié)構(gòu)通式717強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂結(jié)構(gòu)通式2.離子交換樹脂的性能參數(shù)（1）顆粒度0.2～1.2mm之間（2）交換容量

單位體積樹脂可交換的毫摩爾數(shù)就是樹脂的體積交換容量，單位（3）含水量單位質(zhì)量干樹脂所能吸收水分的數(shù)量稱為含水量。

離子交換樹脂的含水量一般為0.3～0.7g.（二）離子交換樹脂的工作原理陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂混合使用，則兩種交換過程同時(shí)發(fā)生，其總反應(yīng)式為：

如果制備去離子水，通過混合柱使交換進(jìn)行得十分徹底，其出水水質(zhì)優(yōu)于陰、陽離子串聯(lián)柱，出水電阻率可達(dá)，獲得高純度的成品水。二、離子交換樹脂柱（一）常用離子交換樹脂柱1.單樹脂柱

由圓柱形殼體、承重板、水帽、分布器、進(jìn)水管、出水管、進(jìn)氣口、反沖水進(jìn)口管等部件組成。裝填陽離子交換樹脂的柱稱為陽柱裝填陰離子交換樹脂的柱叫陰柱在同一殼體中裝填有陰、陽離子交換樹脂的柱叫混柱。PP玻璃柱不銹鋼玻璃柱不銹鋼樹脂柱2.混合柱

混合柱是用來制備去離子水的樹脂柱，其內(nèi)裝填有陰離子和陽離子樹脂。混合柱的結(jié)構(gòu)與單柱有所不同，在圓筒形殼體上有上下兩個(gè)封頭，上封頭設(shè)置有酸堿液進(jìn)口和反洗水及空氣排出口，中上部設(shè)置有純化水進(jìn)口，中下部開有中排孔。下封頭設(shè)計(jì)安裝了酸堿液進(jìn)口、反沖洗水及空氣進(jìn)口，以及去離子水出口。3.反柱

主體結(jié)構(gòu)和工作過程與常規(guī)結(jié)構(gòu)的單樹脂柱相似，只是進(jìn)料液管延長(zhǎng)到樹脂柱底部，料液從底部的分布管中均勻進(jìn)入樹脂層。混柱離子交換法制純水設(shè)備三、離子交換樹脂柱的操作（一）樹脂預(yù)處理1.陽離子交換樹脂的預(yù)處理飽和氯化鈉1M氫氧化鈉1M鹽酸3BV12小時(shí)3BV2～4小時(shí)3BV4～8小時(shí)2.陰離子樹脂的預(yù)處理飽和氯化鈉1M鹽酸1M氫氧化鈉3BV12小時(shí)3BV2～4小時(shí)3BV4～8小時(shí)（二）裝柱

1.干法裝柱

將干的離子交換樹脂緩緩加入柱中，同時(shí)輕輕振動(dòng)色譜柱，使離子交換樹脂松緊一致，樹脂高度一般約為柱內(nèi)徑的8～10倍。隨后小心沿壁加入洗脫劑，至剛好覆蓋離子交換樹脂頂部平面。

2.濕法裝柱將濕離子交換樹脂加入合適量洗脫劑調(diào)成稀糊狀，然后徐徐灌入柱子，讓離子交換樹脂自然沉降。沉降后，樹脂高度一般應(yīng)在柱內(nèi)徑的8～10倍范圍。裝柱后樹脂層中不能存留氣泡，不能使樹脂露出水面（三）上樣和洗脫

1.濕法上樣把被分離的組分溶解在少量洗脫劑中，小心加在離子交換樹脂頂部，注意保持離子交換樹脂表面為水平面，上面的液體無湍動(dòng)現(xiàn)象。2.干法上樣

在樣平液中加入適量離子交換樹脂，攪拌交換一定時(shí)間，收集樹脂裝入樹脂柱。3.洗脫

在樹脂柱中緩緩加入洗脫劑，進(jìn)行洗脫，各組分則先后被洗出。洗脫液合并后，回收溶劑，得到某單一組分。整個(gè)操作過程必須保持樹