① 高效液相色譜法的原理
原理:
流動相和固定相都是液體。流動相與固定相之間應互不相溶(極性不同,避免固定液流失),有一個明顯的分界面。當試樣進入色譜柱,溶質在兩相間進行分配。達到平衡時,服從於高效液相色譜計算公式:
式中,cs—溶質在固定相中濃度;cm—溶質在流動相中的濃度; Vs—固定相的體積;Vm—流動相的體積。LLPC與GPC有相似之處,即分離的順序取決於K,K大的組分保留值大;但也有不同之處,GPC中,流動相對K影響不大,LLPC流動相對K影響較大。
補充:
高效液相色譜法又稱「高壓液相色譜」、「高速液相色譜」、「高分離度液相色譜」、「近代柱色譜」等。高效液相色譜是色譜法的一個重要分支,以液體為流動相,採用高壓輸液系統,將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱,在柱內各成分被分離後,進入檢測器進行檢測,從而實現對試樣的分析。該方法已成為化學、醫學、工業、農學、商檢和法檢等學科領域中重要的分離分析技術。
高效液相色譜按其固定相的性質可分為高效凝膠色譜、疏水性高效液相色譜、反相高效液相色譜、高效離子交換液相色譜、高效親和液相色譜以及高效聚焦液相色譜等類型。用不同類型的高效液相色譜分離或分析各種化合物的原理基本上與相對應的普通液相層析的原理相似。其不同之處是高效液相色譜靈敏、快速、解析度高、重復性好,且須在色譜儀中進行。
② 離子交換樹脂吸附選擇
離子交換樹脂在溶液中對不同離子的吸附具有選擇性。陽離子的吸附遵循高價離子優先原則,低價離子吸附較弱。在同價同類離子中,直徑較大的離子被吸附較強。例如,鐵離子(Fe3+)、鋁離子(Al3+)、鉛離子(Pb2+)、鈣離子(Ca2+)、鎂離子(Mg2+)、鉀離子(K+)、鈉離子(Na+)、氫離子(H+)的吸附順序為:Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+。
陰離子的吸附遵循強鹼性陰離子樹脂優先吸附無機酸根的順序為:SO42-> NO3- > Cl- > HCO3- > OH-。弱鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附順序為:OH-> 檸檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- > 草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- > 醋酸根- > HCO3-。
糖液脫色時,使用強鹼性陰離子樹脂吸附擬黑色素(還原糖與氨基酸反應產物)和還原糖的鹼性分解產物,而對焦糖色素的吸附較弱。這是因為前者通常帶負電,焦糖的電荷較弱。
樹脂的選擇性與交聯度和孔隙結構有關。交聯度高的樹脂選擇性較強,大孔結構樹脂的選擇性小於凝膠型樹脂。在稀溶液中,選擇性較大,在濃溶液中較小。
離子交換樹脂是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。
③ PVC樹脂型號K67 和K71 有什麼不一樣用途有什麼不一樣
k值,樹脂的平均分子量
K71分子量大,因此吸附力更強
④ 緊急求助,離子交換色譜的一個小問題
離子交換色譜法(ion exchange chromatography,IEC)
離子色譜分析法出現在20世紀70年代,80年代迅速發展起來,以無機、特別是無機陰離子混合物為主要分析對象.
離子交換色譜利用被分離組分與固定相之間發生離子交換的能力差異來實現分離.離子交換色譜的固定相一般為離子交換樹脂,樹脂分子結構中存在許多可以電離的活性中心,待分離組分中的離子會與這些活性中心發生離子交換,形成離子交換平衡,從而在流動相與固定相之間形成分配.固定相的固有離子與待分離組分中的離子之間相互爭奪固定相中的離子交換中心,並隨著流動相的運動而運動,最終實現分離.
表達式
離子交換色譜的分配系數又叫做選擇系數,其表達式為:
K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}
其中[RX + ]表示與離子交換樹脂活性中心結合的離子濃度,[X + ]表示游離於流動相中的離子濃度
分離原理
離子交換色譜(ion exchange chromatography,IEC)以離子交換樹脂作為固定相,樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團.當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時,組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換.根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離.
陽離子交換:
陰離子交換:
式中"--"表示在固定相上,Kxy和Kzm是交換反應的平衡常數,Z+和X-代表被分析的組分離子.M+和Y-表示樹脂上可交換的離子團.
離子交換反應的平衡常數分別為:
陽離子交換:
陰離子交換:
平衡常數K值越大,表示組分的離子與離子交換樹脂的相互作用越強.由於不同的物質在溶劑中離解後,對離子交換中心具有不同的親合力,因此具有不同的平衡常數.親合力大的,在柱中的停留時間長,具有高的保留值.
固定相
離子交換色譜常用的固定相為離子交換樹脂.目前常用的離子交換樹脂分為三種形式,一是常見的純離子交換樹脂.第二種是玻璃珠等硬芯子表面塗一層樹脂薄層構成的表面層離子交換樹脂,第三種為大孔徑網路型樹脂.它們各有特點,例如第二種樹脂有很高的柱效,但它的柱容量不大;第三種樹脂適用於非水溶液中物質的分離,因為它們的孔徑和內表面積大,不需要用水溶脹,便可滿意地使用.
典型的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交聯共聚而成:
其中,二乙烯基苯起了交聯和加牢整個構型的作用,其含量決定了樹脂交聯度大小.交聯度一般控制在4%~16%范圍內,高度交聯的樹脂較硬而且脆,也較滲透,但選擇性較好.在基體網狀結構上引入各種不同酸鹼基團作為可交換的離於基團.
按結合的基團不同,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂.陽離子交換樹脂上具有與樣品中陽離子交換的基團.陽離子交換樹脂又可分為強酸性和弱酸性樹脂.強酸性陽離子交換樹脂所帶的基團為磷酸基(一),其中和有機聚合物牢固結合形成固定部分,是可流動的能為其他陽離子所交換的離子.
陰離子交換樹脂具有與樣品中陰離子交換的基團.陰離子交換樹脂也可分為強鹼性和弱鹼性樹脂.
陰離子交換樹脂屬強鹼性,它是由有機聚合物骨架和一季胺鹼基團所組成,它帶有正電荷.而與相反的是可以移動的部分,它能被其它陰離子所交換
流動相
離子交換色譜的流動相最常使用水緩沖溶液,有時也使用有機溶劑如甲醇,或乙醇同水緩沖溶液混合使用,以提供特殊的選擇性,並改善樣品的溶解度.
離子交換色譜所用的緩沖液,通常用下列化合物配製:鈉、鉀、被的檸檬酸鹽,磷酸鹽,甲酸鹽與其相應的酸混合成酸性緩沖液或氫氧化鈉混合成鹼性緩沖液等.
⑤ 色譜法的原理
色譜過程的本質是待分離物質分子在固定相和流動相之間分配平衡的過程,不同的物質在兩相之間的分配會不同,這使其隨流動相運動速度各不相同,隨著流動相的運動,混合物中的不同組分在固定相上相互分離。根據物質的分離機制,又可以分為吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、凝膠色譜、親和色譜等類別。 吸附色譜利用固定相吸附中心對物質分子吸附能力的差異實現對混合物的分離,吸附色譜的色譜過程是流動相分子與物質分子競爭固定相吸附中心的過程
吸附色譜的分配系數表達式如下:
K_a =frac{[X_a]}{[X_m]}
其中[Xa]表示被吸附於固定相活性中心的組分分子含量,[Xm]表示游離於流動相中的組分分子含量。分配系數對於計算待分離物質組分的保留時間有很重要的意義。 分配色譜利用固定相與流動相之間對待分離組分溶解度的差異來實現分離。分配色譜的固定相一般為液相的溶劑,依靠圖布、鍵合、吸附等手段分布於色譜柱或者擔體表面。分配色譜過程本質上是組分分子在固定相和流動相之間不斷達到溶解平衡的過程。
分配色譜的狹義分配系數表達式如下:
K=frac=frac{X_s/V_s}{X_m/V_m}
式中Cs代表組分分子在固定相液體中的溶解度,Cm代表組分分子在流動相中的溶解度。
離子交換色譜
離子色譜分析法出現在20世紀70年代,80年代迅速發展起來,以無機、特別是無機陰離子混合物為主要分析對象。
離子交換色譜利用被分離組分與固定相之間發生離子交換的能力差異來實現分離。離子交換色譜的固定相一般為離子交換樹脂,樹脂分子結構中存在許多可以電離的活性中心,待分離組分中的離子會與這些活性中心發生離子交換,形成離子交換平衡,從而在流動相與固定相之間形成分配。固定相的固有離子與待分離組分中的離子之間相互爭奪固定相中的離子交換中心,並隨著流動相的運動而運動,最終實現分離。
離子交換色譜的分配系數又叫做選擇系數,其表達式為:
K_s=frac{[RX^+]}{[X^+]}
其中[RX + ]表示與離子交換樹脂活性中心結合的離子濃度,[X + ]表示游離於流動相中的離子濃度。 1.物理吸附又稱表面吸附,是因構成溶液的分子(含溶質及溶劑)與吸附劑表面分子的分子間力的相互作用所引起的。
a) 基本規律:「相似者易於吸附」,固液吸附時,吸附劑、溶質、溶劑三者統稱為吸附過程的三要素。
b) 基本特點:無選擇性、可逆吸附、快速。
c) 基本原理:吸附與解吸附的往復循環。
d) 三要素:吸附劑、溶質(被分離物)、溶劑。
色譜柱
物理吸附過程:吸附——解吸附——再吸附——再解析——直至分離
2.化學吸附
a) 基本特點:有選擇性、不可逆吸附。
b) 基本原理:產生化學反應。酸性物質與Al2O3發生化學反應;鹼性物質與硅膠發生化學反應;Al2O3容易發生結構的異構化,應盡量避免。
3.半化學吸附
1)基本特點:介於物理吸附和化學吸附之間。
2)基本原理:以氫鍵的形式產生吸附。
如聚醯胺對黃酮類、醌類等化合物之間的氫鍵吸附,力量較弱,介於前兩者之間,也有一定的應用。 吸附劑的一般要求:較大的表面積與一定的吸附能力。不與展開劑起化學變化,不與待分離的物質產生反應或催化、分解或締合,顆粒均勻。
1.極性吸附劑
硅膠,氧化鋁均為極性吸附劑,特點為:
a) 對極性物質具有較強的親和能力,極性強的溶質將被優先吸附。
b) 溶劑極性較弱,則吸附劑對溶質將表現出較強的吸附能力。溶劑極性增強,則吸附劑對溶質的吸附能力隨之減弱。
c) 溶質即使被硅膠、氧化鋁吸附,但一旦加入極性較強的溶劑時,又可被後者置換洗脫下來。
極性強弱的判斷 (與功能基的種類、數目多少和排列方式有關) :親水性基團與極性成正比,親脂性基團與極性成反比;游離型化合物極性弱、具親脂性,解離型化合物極性強、具親水性;溶劑的極性—依據介電常數來決定。
色譜試劑
2.聚醯胺
聚醯胺吸附劑可分包括錦綸6(聚己內醯胺)和錦綸66(聚己二醯己二胺),為氫鍵吸附,半化學吸附。聚醯胺分子中有許多醯胺基,聚醯胺上的C=O與酚基,黃酮類、酸類中的-OH或-COOH形成氫鍵。醯胺基中的氨基與醌類或硝基類化合物中的醌基或硝基形成氫鍵。由於被分離物質的結構不同,或同一類結構化合物中的活性基團的數目及位置的不同而是之於聚醯胺形成氫鍵的能力不同而得到分離。
3.活性炭
活性炭為非極性吸附劑,故與硅膠、氧化鋁相反,對非極性物質具有較強的親和能力,在水中對溶質表現出強的吸附能力。溶劑極性降低,則活性炭對溶質的吸附能力也隨之降低。吸附劑的吸附力一定時,溶質極性越強,洗脫劑的極性越弱。 吸附薄層色譜法是指根據各成分對同一吸附劑吸附能力不同,使在移動相(溶劑)流過固定相(吸附劑)的過程中,連續的產生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附,從而達到各成分的互相分離的目的。
⑥ 離子交換樹脂的吸附順序是什麼樣的
離子交換樹脂的吸附順序如下:
對於陽離子交換樹脂: 吸附順序:Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+。即鐵離子和鋁離子優先被吸附,氫離子最後被吸附。
對於強鹼性陰離子交換樹脂: 吸附順序:SO42 > NO3 > Cl > HCO3 > OH。即硫酸根離子優先被吸附,氫氧根離子最後被吸附。
對於弱鹼性陰離子交換樹脂: 吸附順序:OH > 檸檬酸根3 > SO42 > 酒石酸根2 > 草酸根2 > PO43 > NO2 > Cl > 醋酸根 > HCO3。即氫氧根離子優先被吸附,檸檬酸根離子在所有陰離子中占據第二位,而碳酸氫根離子最後被吸附。
這一吸附順序主要受到離子的電荷、半徑、水化能以及樹脂本身的特性的影響。理解這些規律對於離子交換樹脂在水處理、化工生產等領域的應用具有重要意義。