1．分配系数
分离因数α

在吸附层析过程中，为了更好地描述被分离物质在液 相和固相中的浓度关系，常采用吸附等温曲线来表示。
Cs Cs Cs
a
b
c
0
Cm
0
Cm
0
Cm
图9-2 几种典型的吸附等温线 a-凸形 b-凹形 c-S形
a——单分子层吸附； b——多分子层吸附； c——单分子层和多分子层混合吸附。
第七章 层析（色谱）分离技术
本章内容



7.1 层析技术导论 7.2 凝胶过滤层析 7.3 离子交换层析 7.4 亲和层析 7.5 固定金属离子亲和层析 7.6 疏水作用层析 7.7 反相色谱（层析） 7.8 柱层析分离的工艺设计策略及典型实例
本章教学要求



基本要求：掌握色谱（层析）分离法的 基本概念和分类，了解常用层析分离 方法的基本原理及应用。 重点：凝胶过滤层析、离子交换层析、 亲和层析、固定金属离子亲和层析。 难点：常用层析法的分类及其合理选 用。
7.1 色谱技术导论
一、层析分离的基本概念及其特点
2. 层析分离的特点



分离效率高 应用范围广 选择性强 高灵敏度的在线检测 快速分离 过程自动化操作
7.1 色谱技术导论
二、层析分离的分类

1.按分离机理不同分类

吸附层析、分配层析、凝胶过滤层析

2.按固定相形状不同分类

柱层析、纸层析、薄层层析
7.1 色谱技术导论
三、层析分离的基本原理
1. 吸附层析

原理：混合物随流动相通过固定相（吸附
剂）时，由于固定相对不同物质的吸附力不 同而使混合物得到分离。

吸附剂：氧化铝、硅胶、活性炭、磷酸钙
等。

特点：应用最早，价格较低；选择性低。 新型吸附层析技术：离子交换层析、亲
和层析、疏水作用层析、金属鳌合层析等。

7.1 色谱技术导论
一、层析分离的基本概念及其特点
1. 层析分离的基本概念:


层析分离是一种物理的分离过程，利用多组分 混合物中各组分的物理化学性质的差异，使各 组分以不同程度分布在两个相（固定相和流动 相）中。 当多组分混合物随流动相流动时，由于各组分 物理化学性质的差异，在固定相和流动相之间 经过多次分配（吸附-解吸-再吸附-再解吸……） 以不同的速率移动，从而达到分离的目的。
7.1 色谱技术导论
三、层析分离的基本原理
2. 分配层析

原理：其固定相和流动相都是液体，其原
理类似于液液萃取，利用混合物中各物质在 两液相中的分配系数不同而分离。其中，固 定相是由固定液与载体结合后形成的。 正相层析：固定相为极性，流动相为非极性；

反相层析：固定相为非极性，流动相为极 性。
1．分配系数
分离因数α

分离因数：某一瞬间被吸附的溶质量占总量的分数 （表示）：

=cs/ct=cs/(cs+cm)
0≤≤1：




当=0时，此种溶质不与固定相产生吸附作用，或固 定相已无空余的结合位点，此时溶随流动相以同样的 速度移动； 当=1时，溶质全部被吸附在固定相上，且不随流动 相移动。 在柱色谱分离中，有效的分离通常要求值至少为0.8。

3. 根据流动相的物理形态不同分类

气相层析、液相层析、超临界层析

4. 根据操作压力不同分类

低压层析分离（<0.5MPa） 中压层析分离（0.5~5MPa） 高压层析分离（5~50MPa）

5. 根据层析分离的规模大小分类

分析型（一次进样量<10 mg）、半制备型（一次进样量10-50 mg）、 制备型（一次进样量0.1-10 g）和工业生产型（> 20 g/d）
7.1 色谱技术导论
三、层析分离的基本原理
3. 凝胶过滤层析

原理：根据物质分子大小不同而进行分离
的色谱技术，又称分子筛色谱。由于大分子 和小分子在通过色谱柱时，所通过得路径不 同（大分子进入空隙，小分子进入孔内）， 流出色谱柱的时间不同，从而得到分离。其 固定相为凝胶，流动相可根据实验需要选择 不同的缓冲溶液。
7.1 层析技术导论

一、层析分离的基本概念及其特点 二、层析分离的分类 三、层析分离的基本原理 四、层析理论 五、层析过程和仪器设备
一、层析分离的基本概念及其特点

层析分离技术早在二十世纪初就已在生产实践 中使用:

1903年，俄国植物学家茨维特(Tswett)在研究植物 叶子的组成时，用碳酸钙作吸附剂，用石油醚作为 洗脱剂，他把干燥的碳酸钙粉末装到一根细长的玻 璃管中，然后把植物叶子的石油醚萃取液倒入管中 的碳酸钙上，萃取液中的色素就吸附在管内上部的 碳酸钙里，再用纯净的石油醚洗脱被吸附的色素， 于是在管内形成了数条相互分离的色带，当时茨维 特把这种色带叫作“色谱”（Chromatographie）。 在这一方法中把玻璃管称为“色谱柱”，碳酸钙称 为“固定相”，纯净的石油醚称为“流动相” 。 因此，层析分离又称色谱分离（Chromatographic Resolution, CR）或色层分离，本章统一使用层析 分离这一名称。


如果在整个层析过程中，Cm与 Cs之间呈线 性关系，即分配系数K为常数，那么该层析 过程称为线性层析； 如果Cm与 Cs之间不存在线性关系，而是出 现其他的函数关系，那么相应的层析分离过 程就称为非线性层析。
1．分配系数

为了更好地描述层析过程中Cm与 Cs之间 的关系


在分配层析中直接用分配系数K表示 在吸附层析中衍生出分离因数α 在凝胶层析中衍生出分配常数Kd
1．分配系数
分配系数K

在分配层析中 ，分配系数：类似于溶剂萃
取中的分配系数 K=cs/cm


cs、cm分别为溶质在固定相和流动相中的浓度， K为分配系数。

在一定温度下，当溶质的浓度较低时， K为常数——线性 色谱； 当溶质的浓度较高时， K为溶质浓度的函数——非线性色 谱。

在层析过程中，分配系数较大的组分，迁移速度较 慢；而分配系数较小的组分，迁移速度较快。因此， 分配系数相差较大的两种物质很容易通过层析过程 进行分离。

主要用于脱盐、分级分离和分子量测 定等。
图9-10
凝胶过滤层析原理
7.1 色谱技术导论
四、层析理论

1．分配系数 2．层析曲线 3．理论塔板数 4．分离度
1．分配系数Fra bibliotek在层析过程的某一时刻，如果流动相中 样品的浓度为Cm，固定相中样品的浓度 为Cs， 则分配系数K定义为：K=Cs/Cm。