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第11章 色谱分离过程 11.1 概述 色谱法(chromatography)：以试样组分在固定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法称色谱法。 几个概念 色谱分离过程具有如下特点. (1)应用范围广 从极性到非极性、离子型到非离子型、小分子到大分子、无机到有机及生物活性物质、热稳定到不稳定的化合物都可用色谱方法分离，尤其在生物大分子分离和制备方面，是其他方法无法替代的。 (2)分离效率高 若用理论塔板数来表示色谱柱的效率，每米柱长可达几千至几十万的塔板数，特别适合于极复杂混合物的分离，且通常收率、产率和纯度都较高。 (3)操作模式多样 在色谱分离中，可通过选择不同的操作模式，以适应各种不同样品的分离要求。如可选择吸附色谱、分配色谱和亲和色谱等不同的色谱分离方法；可选择不同的固定相和流动相状态及种类；可选择间歇式和连续式色谱等。 (4)高灵敏度在线检测 在分离与纯化过程中，可根据产品的性质，应用不同的物理与化学原理．采用不同的高灵敏度检测器进行连续的在线检测，从面保证了在达到要求的产品纯度下，获得最高的产率。 11.2 色谱分离过程的基本原理 11.2.1 分离原理 色谱分离过程的实质是溶质在不互溶的固定相和流动相之间进行的一种连续多次的交换过程,它借助溶质在两相间分配行为的差别而使不同的溶质分离. 不同组分在色谱过程中的分离情况首先取决于各组分在而相间的分配系数、吸附能力、亲和力等是否有差异。 分配系数小的组分A 不易被固定相滞留，较早流出色谱柱；分配系数大的组分C 在固定相上滞留时间长，较晚流出色谱柱，即混合物中各组分按其在两相间分配系数的不同先后流出色谱柱而得到分离。 分配系数 : K=Cs/Cm C: 溶质的浓度，mol/L；s：静止相或固定相，m：移动相。 11.2.2 固定相(色谱填料) 色谱柱填料分为球形颗粒和不规则颗粒填料. 球形颗粒具有较大的优势。它有较高的机械强度，不易破碎，柱的填装重现性好，并可增加样品在柱中的渗透性，虽价格较高，但其使用寿命较长。选择合适的柱填料不仅应考虑其化学性质，还应考虑颗粒大小、色谱柱长度、操作压力等因素，才能得到好的分离效果。 常用柱填料 硅胶及其衍生的固定相 大孔硅胶是最重要的色谱固定相，也被用于制备键合型固定相。根据制备方法的不同，可得到不同孔径、表面积及颗粒形状的吸附剂。 未经衍生的硅胶由于其具有价格低廉、可供选择的流动相种类多、分离后溶剂易于除去及流速快等特点，大多数制备型加压液相色谱分离中仍采用这种填料。 键合相硅胶填料（尤其是反相）则由于其具有可减少破坏样品的危险、不可逆吸附较少、分离效率高等优点，虽价格高，但其应用仍日趋普遍。 (2) 离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。 (3)大孔吸附树脂 大孔吸附树脂是单体在聚合物过程中，同时加入适当的发泡剂聚合而成的球形颗粒，按其极性分为极性、非极性及中间极性三种类型。它具有化学稳定性和机械稳定性能较好，吸附容量大和再生容易的优点，其应用十分普遍。 (4)凝胶 根据凝胶的材料不同，可分为有机凝胶和无机凝胶。有机凝胶一般是交联的高聚物，根据其交联度的大小可以溶胀，柱的效率高，但易老化，热稳定性和机械强度都较差。无机凝胶的柱分离效率较差，但性能稳定易于掌握。亲水性凝胶用于生化产品的分离，亲油性和两性凝胶适用于合成高分子材料的分离。 (5)手性固定相 11.2.3色谱柱及柱技术 色谱柱是色谱技术的核心 色谱柱的性能依赖于三个因素: 色谱柱填充技术 柱设计 柱生产 (1)色谱柱装填技术 (2)色谱柱的设计 柱设计是影响色谱柱性能的关键因素. 柱结构的设计上,传统的轴向流动柱是目前最常见的. 柱形状是一个同心圆筒,填料装在圆筒的夹层中,样品从圆筒的外周边引入,沿筒的径向流入中间细管中,然后进入检测器. 它的特点是进样面大、柱子短使制备量提高且节省空间；被分离物在柱内滞留时间短；填料可使用软质材料，甚至是卷式膜材料；流动相流速大；技术更加复杂。 11.3色谱的分类 一、根据分离样品量的不同，以分离纯化为目的色谱可分为： 半制备（semi-preparative，微克级至克级） 大规模（large scale，克级至千克级） 生产（industrial scale or process，克级至千克级） 二、根据制备与生产中应用的色谱设备，可分为： 动态轴向压缩色谱 （dynamic axial compressing chromatography