分离化学复习资料Word文档格式.docx
《分离化学复习资料Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分离化学复习资料Word文档格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
在色谱法中，将装填在玻璃或金属管内固定不动的物质。
分为：
固体吸附剂、固体液（浸渍在担体上）、离子交换树脂等。
流动相：
携带样品流过整个系统的液体或气体或超临界流体。
分配系数（K）：
是指在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达到平衡时的浓度之比值，即K=组分在固定相中的浓度／组分在流动相中的浓度。
混合物中各组分K相差越大，各组分越容易彼此分离。
2、固定相分为哪三种？
色谱分离法的共同特点是什么？
固定相分为①固体吸附剂、②固体液（浸渍在担体上）、③离子交换树脂。
色谱分离法的共同特点：
⑴色谱分离体系都有两相⑵色谱过程中，流动相对固定相做连续的相对运动，流动相浸透固定相⑶被分离样品各组分在两相具有不同作用力，从而因分配系数不同，得以分离。
3、什么是薄层色谱分离法？
按照固定相的种类不同，薄层色谱分为哪三类？
薄层色谱分离法：
是以涂布于具有光洁表面的玻璃板、涤纶片或金属片等载体上的基质为固定相，以液体为流动相，流动相借毛细作用从固定相点样的一端展开到另一端，从而使物质得以分离的一种液相色谱技术。
按照固定相的种类不同，薄层色谱分为：
①吸附薄层色谱、②分配薄层色谱、③离子交换薄层色谱。
4、如何计算Rf和Rr、R？
Rf与分配系数（k）有何关系？
R为多大时，相邻两斑点可达基线分离？
（1）比移值Rf=Vm／（Vm+KVs）Vm:
薄层板上固定相的体积
Vs：
薄层板上流动相（即展开剂）的体积
（2）相对比移值Rr=Rf（s）／Rf（r）=ls／lr
Rf（s）和Rf（r）分别为组分s和参比物质r在同一展开条件下所测得的Rf值；
ls和lr分别是原点至组分s和参比物质r的斑点中心的距离。
（3）分离度R=2d／（W1+W2）d：
两斑点中心间的距离
W1、W2：
两斑点的平均宽度
Rf与分配系数（k）的关系：
在一定的实验条件下，即Vm和Vs固定，Rf与K成反比。
R＞1．5时，相邻两斑点可达到基线分离。
5、薄层色谱分离法对固定相有何要求？
常用的固定相有哪四种？
掌握Al2O3和硅胶的活性级别和吸附能力的关系。
薄层色谱一般选择哪种级别的Al2O3？
要求：
①具有较大的表面积和一定的吸附能力②对不同的组分有不同的吸附量③在所用的溶剂和展开剂中不溶解④与试样中各组分，溶剂及展开剂不起化学反应⑤颗粒均匀，细度一定，使用过程中不会碎裂。
常用的固定相：
①硅胶②氧化铝③聚酰胺④纤维素
氧化铝活性按其吸附能力强弱分为五级，用Ⅰ--Ⅴ表示，活性级别越大，吸附能力越小，其活性与含水量有关，含水量越大，活性越低。
一般薄层色谱用的活性为Ⅱ~Ⅲ级。
6、什么是活化、脱活？
Al2O3、硅胶的活化温度分别不能高于多少度？
硅胶的活性中心是什么基团？
活化：
加热驱除水分，增强吸附剂的吸附能力的过程。
脱活：
向吸附剂加入水分，使吸附剂的吸附能力降低的过程。
氧化铝薄层的活化温度不能高于600℃，硅胶薄层的活化温度不能高于200℃。
硅胶的活性中心是硅羟基（或称为硅醇基团）Si-OH。
7、展开剂的洗脱实质是什么？
掌握石油醚，CCl4，甲苯，氯仿，丙酮，水的极性顺序。
掌握以下几种有机物的极性顺序：
烷烃，硝基化合物，酮，胺，羧酸，酚
展开剂的洗脱实质是：
展开剂分子与欲分离组分竞争占据表面吸附中心的过程。
展开剂的极性：
石油醚＜CCl4＜甲苯＜氯仿＜丙酮＜水
极性：
烷烃＜硝基化合物＜酮＜胺＜酚＜羧酸
8、试解释三角形如何选择固定相和展开剂？
掌握薄层色谱装置及操作流程图（见课件P6-7）
9、薄层色谱扫描仪由哪几个部件构成？
了解薄层色谱操作中应注意的问题？
薄层色谱扫描仪由光源、单色器、样品台、检测器和记录器构成。
薄层色谱操作中应注意的问题：
课件P10
10、什么是凝胶渗透色谱分离法？
其有哪些特点？
试用空间排斥理论解释凝胶渗透色谱的分离原理。
凝胶渗透色谱分离法（GPC）是以装填于玻璃或不锈钢柱的化学惰性的多孔固体凝胶物质为固定相，以液体为流动相，利用大小不同的分子在多孔固定相中渗透能力的差异，从而使物质得以分离的一种液相分配色谱技术。
特点：
①该分离方法不依赖于流动相、固定相和溶质三者之间的作用力，从而对组成和性质十分相识但分子量不同的物质可以达到有效的分离②流动相的选择性比较简单，一般用单一的溶剂即可达到分离测定的目的③色谱柱没有超载问题，能接受的试样容量比其他液相色谱大10倍左右④操作简单，回收率较高，重复性好⑤应用较广，不仅可以分离相对分子质量从几百万到100范围中的分子，而且可以分离测定高聚物的分子量和分子量的分布。
空间排斥理论：
假设在分离过程中，凝胶的孔洞内外处于扩散平衡状态，则当被分析的样品稀溶液被流动相带入到色谱柱后，分子能否进入凝胶（即固定相），取决于样品中分子的大小和凝胶微孔孔径的分布……P11-12
11、掌握排阻极限和渗透极限的概念和意义
排阻极限：
是指不能进入凝胶颗粒空穴内部的最小分子的分子量。
意义：
排阻极限代表一种凝胶能有效分离的最大分子量，大于这种凝胶的排阻极限的分子用这种凝胶不能得到分离。
渗透极限：
是指能自由进入凝胶颗粒孔穴内部的最大分子的分子量。
渗透极限代表一种凝胶能有效分离的最小分子量，小于这种凝胶的渗透极限的分子用这种凝胶不能得到分离。
12、如何选择凝胶色谱的填料和流动相
（1）凝胶填料的选择：
填料规格主要根据目标物和与分离的杂质分子大小来决定，即要求凝胶的孔径和孔径的分布与试样分子量大小和分子量分布相匹配。
（2）流动相的选择：
①能溶解样品并对凝胶有一定的膨胀力②与凝胶有某些相似性质，能浸润凝胶，防止凝胶的吸附作用③要与检测器匹配④熔点在室温以下，沸点高于实验温度，且粘度小⑤低毒、易纯化、化学性质稳定。
13、凝胶渗透色谱净化系统由几部分组成？
最常用的检测器是哪两件？
了解净化系统各部分的功能，掌握凝胶渗透色谱净化系统示意图。
P13
凝胶渗透色谱净化系统由①溶剂储存器：
用来存储凝胶渗透色谱的流动相
②高压输液泵：
用于将流动相在高压下连续不断地送入色谱柱系统，使样品在色谱柱中完成分离过程。
③进样装置：
是将待分析样品引入色谱柱
④色谱柱：
是凝胶渗透色谱精华系统的心脏，是实现分离作用的关键和最重要的部件
⑤柱前过滤器：
以防止流动相和样品溶液中微粒杂质堵塞连接管道和污染色谱柱
⑥检测器：
⑦样品收集装置：
⑧计算机数据处理系统等部分组成。
最常用的检测器：
紫外检测器（UV）、示差折光检测器（RI）
第4章萃取
1、什么是固相萃取？
其分离模式分为哪三种？
每种模式的固体吸附剂、洗脱剂是什么物质？
主要用于什么样品的分离？
固相萃取：
是利用被萃取物质在液-固两相间的分配作用进行的样品前处理技术，即利用固体吸附剂将目标化合物吸附，使之与样品的基本及干扰化合物分离然后用洗脱剂洗脱，从而达到分离和富集目标化合物的目的技术。
分离模式分为①正相固相萃取：
固体吸附剂（强极性的吸附剂：
硅藻土、硅胶、氧化铝等，硅胶最广泛）洗脱剂（中等极性到非极性溶剂）用于水溶液等样品中有机提取物的去杂净化。
②反相固相萃取：
固体吸附剂（非极性或弱极性吸附剂：
C18、C8等非极性烷烃类化学键合吸附剂）洗脱剂（极性或中等极性溶剂）用于极性样品溶液（如水样）中萃取非极性或弱极性分析物。
③离子交换固相萃取：
固体吸附剂（带电荷的离子交换树脂：
阳离子交换树脂、阴离子交换树脂）洗脱剂（强极性或中等极性溶剂）用于萃取分离带有电荷的分析物。
2、固相萃取的操作步骤分为哪四部？
每一步的目的、方法是怎样的？
⑴固相萃取柱的预处理。
目的：
湿润固相萃取柱，活化填料，以使固相表面易于和被分析物发生分子间相互作用，同时可以除去填料中可能存在的杂质。
方法：
用一定量的溶剂冲洗萃取柱（正相用样品所在的有机溶剂：
反相一般用甲醇，也可用乙醇；
离子交换的用去离子水或低浓度的离子缓冲溶液为溶剂）
⑵上样：
将样品倒入活化后的固相萃取柱，然后利用加压、抽真空或离心的方法使液体样品以适当流速通过填料，此时，样品中的目标萃取物被吸附在填料上。
⑶洗去杂质：
除去吸附在固相萃取柱上的少量基体干扰组分，同时又不能导致目标萃取物流失。
用一定量的溶剂冲洗萃取柱。
一般选择中等强度的混合溶液。
⑷洗脱和收集分析物：
洗脱分析物，同时使比分析物吸附更强的杂质留在固相萃取柱上。
选择强度合适的洗脱溶剂冲洗萃取柱，并收集洗脱液，挥干溶剂以备后用或直接进行在线分析。
3、固相萃取的基本装置有哪两部分组成?
画出固相萃取小柱的简易示意图.固相萃取过滤装置实现方式主要有哪两种？
P2
固相萃取的基本装置有固相萃取柱和固相萃取过滤装置。
固相萃取过滤装置实现方式主要有柱前加压和柱后负压抽吸。
4、能指出固相萃取圆盘装置图各部件的名称。
与固相萃取小柱相比，固相萃取圆盘装置有何优点?
P3
优点：
①提高了萃取效率，增大了回收率（由于填料紧密地嵌在盘片中，避免了固相萃取柱在萃取过程中液流通过较大颗粒填料时引起沟流现象）②不易堵塞，可采用很高的流量，缩短样品前处理时间（对于等量的填料，固相萃取盘的截面积是固相萃取柱的10倍，反压降低）③减少了因筛板可能引起的污染（圆盘固相萃取装置没有筛板）
5、什么是固相微萃取?
其优点是什么?
其分离模式分为哪三种?
固相微萃取：
是利用被萃取物质在液-固或气-固两相间的分配作用进行的样品前处理技术，即利用高分子固相涂层对目标化合物萃取和与富集的非溶剂型样品分离技术。
在一个简单过程同时完成了取样、萃取和富集，不需要有机溶剂。
分离模式：
①直接固相微萃取②顶空固相微萃取③隔膜保护固相萃取
6、固相微萃取装置有哪两部分组成?
新型萃取头有哪两种?
目前所有的萃取头主要是哪一种?
固相微萃取装置由手柄和萃取头两部分组成。
新型萃取头：
①中空毛细管萃取头②吸附搅拌棒
目前所有的萃取头主要是纤维针，即在石英纤维上均匀涂上一定厚度的具有吸附能力的高分子固定相。
7、固相微萃取的操作步骤分为哪两个过程?
并了解这两个过程。
SPME主要与什么测定技术联用?
固相微萃取的操作步骤分为①萃取过程：
将萃取器针头插入样品瓶内，压下活塞，使具有吸附涂层的萃取纤维暴露在样品中进行萃取。
经过一段时间后，拉起活塞，使萃取纤维缩回到起保护作用的不锈钢针头中，然后拔出针头完成萃取过程。
②解吸过程：
分为热解吸和溶剂解吸。
将以完成萃取过程的萃取器针头插入分析仪器的进样口，当待测物解吸后，进行分离和定量检测。
SPME主要与气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）测定技术联用。
8、使用固相微萃取涂层时应注意哪些问题?
SPME主要用于什么物质的分离?
①各涂层必须在低于相应最高使用温度下使用，以防止涂层受热分解、脱落。
②涂层不能直接插入到纯有机相或高盐度溶液中，以免涂层溶解、发生剥裂。
③涂层纤维比较脆弱易裂，伸出和缩回该涂层时，必须小心操作，以免折断。
④对与GC和HPLC分别联用的各种纤维涂层，不能混淆使用。
⑤与GC联用时，必须注意更换GC进样上的专用SPME隔垫。
SPME主要用于分析挥发性、半挥发性有机物，其中典型的有BTEXs（苯系物）、PAHs（多环芳烃）、氯代烃等多种化合物。
样品基质包括气体、液体和固体等多种形态。
9、什么是超临界流体?
目前，应用最广泛的超临界流体是什么物质?
为什么?
超临界流体：
某一物质处于它的临界温度和临界压力以上时，该物质的性质就介于气体和液体之间，既有与液体相仿的高密度，具有较大的溶解力，又有与气体相近的粘度小、渗透力强等特点。
目前，应用最广泛的超临界流体是CO2。
因为它的临界温度31℃，可使萃取在接近室温下完成，且临界压力7.3Mpa，比较适中，特别适合热敏感性和化学不稳定物质的萃取；
同时，CO2无毒、无污染、不可燃又便宜，是绿色溶剂。
10．了解超临界流体的基本原理，优点。
超临界流体的基本原理：
是利用压力和温度对超临界流体溶解力的影响而进行的，即根据分析物的物理化学性质，通过调节合适的温度和压力来调节超临界流体的溶解性能，便可以有选择性地依次把各组分按照各自极性大小、沸点高低和分子量大小依次萃取出来。
若温度一定，溶解度大的分析物在低压时优先被萃取，随着压力的升高，溶解度较小的组分也依次被萃取。
若压力一定，改变温度会引起超临界流体密度和目标物的蒸汽压的变化，从而影响SFE的萃取效率。
①具有比较低的粘度和较高的扩散性。
比液体溶剂更容易穿过多孔性基体，提高萃取速率。
②温度和压力的改变可以调节超临界流体的溶解能力，因此可以通过温度和压力的调节得到适当溶解能力的超临界流体，建立选择性比较高的萃取方法。
③超临界流体提取的分析物可以通过压力的调节来进行分离，省去了传统萃取过程浓缩过程，节省了时间，避免了挥发性分析物的损失。
④超临界流体萃取常用CO2作为超临界流体萃取剂，减少了对环境的污染。
⑤超临界CO2萃取可以在接近室温下进行，可以有效地防止热不稳定物质的氧化和分解。
⑥CO2既是一种不活泼的气体，又是一种不会燃烧的气体，在萃取过程不会发生化学反应。
⑦超临界流体萃取技术可以与色谱技术和光谱直接联用，有利于挥发性有机物的定性定量分析。
11．掌握超临界流体萃取与普通液体萃取的不同点。
P7
项目
超临界流体萃取
普通液体萃取
分析对象范围
非极性、中等极性化合物
非极性、中等极性、极性化合物
溶质和溶剂的分离
可彻底分离
溶剂的彻底分离较困难
萃取速度
因粘度小、扩散系数大，速度快
因粘度大、扩散系数小，速度慢
操作温度
接近室温
溶剂和萃取物分离时有可能接触高温
选择性控制
通过温度、压力、超临界流体种类等控制
由温度和混合溶剂组分进行控制
萃取能力
较小
相对大
设备
必须高压容器
常压下操作
对环境的影响
无影响
有影响
12．能画出超临界流体萃取系统示意图，指出萃取仪的构成系统和各系统的作用P7
①高压泵：
是对超临界流体或改性剂加压并将其传送至萃取池。
常用高压注射泵
②萃取池：
是超临界流体萃取进行的主要场所，其作用是盛放样品。
目前采用的萃取池有液相色谱柱和专用萃取池（耐高温、高压）。
③阻尼器（节流器）：
作用是限制超临界流体流出萃取池流入收集器的流量和压力。
④收集器（采集器、吸收池）：
作用是收集萃取的目标分析物。
一般容器都可以使用。
⑤控制部分：
用微机控制温度系统和高压泵系统，进行恒温和程序升温、恒压或程序升压、恒密或程序升密以及程序修改等操作。
13．超临界流体萃取的分离模式为哪三种?
影响超临界流体萃取技术的因素有哪些?
超临界流体萃取可与哪些技术联用?
超临界流体萃取的分离模式：
静态萃取、动态萃取、循环萃取。
影响超临界流体萃取技术的因素：
①超临界流体种类的选择：
必须考虑操作的安全性和便利性，既对分析物有良好的溶解能力，同时也有较好的选择性。
②萃取压力和温度：
在超临界流体萃取过程中，温度和压力确定了超临界流体的密度，而超临界流体的密度由于萃取效果紧密联系，一般来说，分析物在超临界流体密度最大时溶解度最大。
③萃取时间：
时间过长会增加劳动强度和运行成本，时间太短会导致目标物的损失。
④水：
少量的水可以促进萃取过程，但当水分含量超过一定限值时，水就会堵塞阻尼器而影响萃取效果。
在萃取前，必须设法减少样品中水的含量，最常用的方法是对样品进行干燥（升温干燥、冷冻干燥、加入干燥剂）。
⑤样品量和样品颗粒大小：
增加样品量→萃取灵敏度↑→萃取物的纯度↓（后处理和净化步骤较为麻烦）所以应在满足分析要求的条件下，尽量可能减少样品用量。
样品颗粒越细小，与超临界流体的接触面就越大，分析物从基体转移至超临界流体中的量就越多，萃取效果就越好。
第5章离子交换分离法
1、什么是离子交换分离法?
有机离子交换剂的组成是怎样的?
离子交换树脂分为哪三种?
掌握阳离子交换树脂、/阴离子交换树脂分类，活性基团。
离子交换分离法是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液相）之间的分配从而使欲测组分与干扰组分达到分离的一种固-液分离法。
有机离子交换剂：
①活性基团：
由固定基和可交换离子组成。
如-SO3-H+②骨架：
由单体和交联剂聚合而成的具有网状结构的高分子聚合物。
阳离子交换树脂：
能交换阳离子的树脂，活性基团是酸性基团，如-SO3-H+、-COOH、-OH等
阴离子交换树脂：
能交换阴离子的树脂，活性基团是碱性基团，如-NH3OH、-NH2CH3OH、-NH（CH3）2OH、--N（CH3）3OH等。
2、什么是溶胀性、交换容量、交联度？
溶胀性与什么有关？
树脂的交联度一般为多少适宜？
会计算交换容量。
强酸、弱酸，强碱和弱碱性树脂的有效pH范围分别为多少？
溶胀性：
将干燥的树脂浸泡于水溶液中，水便渗透到树脂中，使树脂的体积膨胀，这种现象称为树脂的溶胀。
溶胀性与①酸碱度（一般强酸性和强碱性离子交换树脂的溶胀性大）②交联度（交联度小的树脂溶胀性大）③交换容量（同类离子交换树脂其交换容量越大，溶胀性越大）有关。
交换容量：
每克干树脂或每毫升溶胀后的树脂所能交换的1价离子的物质的量。
单位用mmol／g或mmol／ml表示。
交联度：
交联剂在树脂中的质量百分数，用“X-”表示。
一般为4-14％之间为适宜。
计算交换容量：
P13例题。
强酸：
R-SO3HpH＞2
弱酸：
R-COOHpH＞6R-OHpH＞10
强碱：
RN（CH3）3OHpH＜12弱碱：
RNH3OHpH＜4
3、掌握树脂对不同离子亲和力大小的规律，亲和力与交换顺序，洗脱顺序有何关系？
不同粒子对树脂的亲和力大小具有如下规律：
①稀溶液中，离子电荷越大，亲和力越大；
②相同电荷时，水合半径越小，亲和力越大
除稀土元素外，普通金属阳离子随着原子序数的增大，水合半径减小，亲和力增大。
稀土元素的亲和力随着原子序数增大而减小。
随着原子序数的增大，阴离子水合半径减小，亲和力增大。
亲和力越大，越易上柱，越先交换，越后被洗脱出来。
4、知道动态离子交换分离子操作过程。
①树脂的选择②树脂的处理（过筛，除杂）③装柱，树脂浸泡在水中，不能漏空（a润湿的玻璃丝塞在下端，防止树脂流出b柱子充满水c倒入树脂，不可有气泡d盖一层玻璃丝，以防止加入溶液时把树脂层冲动）④交换⑤洗脱
5什么是始漏点？
什么是工作交换容量？
工作交换容量与交换容量有何关系？
影响始漏点的因素有哪些？
交接层底部到达树脂层底部的这一点称为始漏点。
达到始漏点时，被交换离子的物质的量称为工作交换容量。
工作交换容量＜交换容量
影响始漏点（即工作交换容量）的因素：
①树脂颗粒：
颗粒细，交换比较容易，工作容量大②离子种类：
离子对树脂的亲和力大，则工作交换容量大
③溶液流速：
流速慢，工作交换容量大
④溶液酸度：
对于氢型树脂，溶液酸度越低，工作交换容量大
⑤交换柱形状：
交换柱直径小，工作交换容量大
⑥温度：
温度高，工作交换容量大。
但一般在常温下进行。
结论：
亲和力较大，颗粒较细的树脂；
温度较高的适宜酸度的溶液；
流速慢；
直径较细的交换柱。
6、影响洗脱交换的因素有哪些？
影响洗脱交换的因素：
①树脂的颗粒：
颗粒细易交换但难洗脱，需相应加大洗脱液的体积
②流速：
流速过大，洗脱效率低，需要增大洗脱液的体积。
（40-50D／min）
③洗脱剂的浓度：
浓度大洗脱效率大，但浓度达到最大值是洗脱效率不会再增加，反而逐渐降低。
阳离子交换树脂常采用HCl溶液洗脱，浓度一般为3-4mol／L。
流速慢，洗脱液浓度适当，根据树脂颗粒大小适当增加洗脱液的量。
7、举例说明离子交换分离法的应用。
P17去离子水的制备
第6章膜分离法
1、掌握膜分离法膜概念，膜具有哪些性质？
特点？
膜分离法：
用天然或人工合成的高分子薄膜为分离介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。
膜的性质：
①均匀的一相或两相以上的凝聚物质所构成的复合体。
②至少要具有两个界面。
③完全可透性的或半透性的。
④厚度在0.5㎜以下，太厚传质慢⑤具有高度的渗透选择性。
①高效的分离过程②低能耗③接近室温的工作温度④纯物理过程⑤环保⑥应用范围广⑦膜分离装置简单，操作容易，维修费用低，易于自动化。
缺点：
①耐药性、耐热性、耐溶剂能力有限，故适用范围受限制②膜面易污染，要不定时清洗③分离效果有限，需要与其它分离工艺组合使用。
2、膜材料要具备哪些条件？
常用的膜材料有哪几种？
膜分离装置主要有哪些部分组成？
膜组件有哪四种形式？
膜材料要具备的条件：
①良好的成膜性②良好的热稳定性③良好的化学稳定性④良好的耐酸、碱、氧化性等性能。
常用的膜材料：
①高分子膜材料（如纤维素类、聚砜类、聚酰胺类）②复合膜材料：
用上述高分子膜材料通过聚合反应制作而成③无机膜材料（如陶瓷、金属、多孔玻璃等）特别是陶瓷膜因其化学性质稳定、耐高温、相对机械强度高等的优点，发展很快。
膜分离装置：
①膜分离器（即膜组件）②泵③过滤器④阀⑤仪表⑥管路
膜组件的形式：
①板框式膜组件②螺旋卷式膜组件③中空纤维式膜组件④管式膜组件
3、什么是液膜？
液膜由外到内可以分为哪三相？
载体必须满足哪些条件？
液膜：
悬浮在液体中很薄的一层乳液微粒。
液膜由内到外可以分为外相、第三相、内相。
载体必须满足的条件：
流动载体及其配合物必须溶于膜相，而不溶于相邻的水溶液相；
作为有效载体，其形成的络合物要
升级会员 