儀器分析教學(xué)課件：8.3 場(chǎng)流分離

1、14:50:16,第八章 超臨界流體色譜及其它,8.3.1 場(chǎng)流分離的基本原理 8.3.2 場(chǎng)流分離儀器 8.3.3 沉降場(chǎng)流分離 8.3.4 熱場(chǎng)流分離 8.3.5 流體場(chǎng)流分離,第三節(jié) 場(chǎng)流分離,Supercritical fluid chromatograph and others,Field flow fractionation；FFF,14:50:16,8.3.1 場(chǎng)流分離的基本原理1. 概述,場(chǎng)流分離（FFF）是一種混合物的流動(dòng)分離技術(shù)，但不是嚴(yán)格意義上的色譜分離。 通過在外部施加力場(chǎng)的作用下，利用溶質(zhì)在流經(jīng)一個(gè)空的柱槽時(shí)根據(jù)溶質(zhì)在物理性質(zhì)方面的差異如質(zhì)量、體積、擴(kuò)散系數(shù)、電荷等，

2、使溶質(zhì)分布在流動(dòng)相中的不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)分離的技術(shù)。 所施加的力場(chǎng)可以是電場(chǎng)、磁場(chǎng)、熱梯度、重力場(chǎng)等各種形式，外力場(chǎng)的作用力方向與流動(dòng)方向垂直。,14:50:16,2. 基本原理,14:50:16,停留時(shí)間與弛豫過程,當(dāng)試樣進(jìn)入柱槽時(shí)，載液將被中斷一段時(shí)間，稱為停留時(shí)間，以使溶質(zhì)有足夠時(shí)間在分離場(chǎng)和擴(kuò)散力的作用下在柱槽的富集板附近形成平衡層，這一過程被稱作弛豫過程。 在弛豫過程，溶質(zhì)在橫向分離場(chǎng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力F作用下向液槽聚集壁移動(dòng)，移動(dòng)速率u可用下式表示：,f為摩擦系數(shù)；R為摩爾氣體常數(shù)；T為溫度；D為擴(kuò)散系數(shù)。,14:50:16,當(dāng)組分在壁上的聚集與擴(kuò)散平衡后，形成平行于槽壁的、分離的、窄的顆粒層

3、，每一層具有指數(shù)濃度分布，越靠近槽壁濃度越高，濃度分布層厚度（l）分布可表示為：,層厚度l與槽厚度w的比為：,為了使盡可能小，施加的力場(chǎng)必須盡可能大。,14:50:16,3. FFF中的保留比定義為,保留比定義為：,Vr-液槽的空體積，V0-被分離組分的保留體積，t0為不保留溶質(zhì)的出峰時(shí)間，tr為保留時(shí)間。 理論保留值可由下式計(jì)算：,對(duì)充分保留的組分（0.1）,上式可簡(jiǎn)化為極限形式：,受擴(kuò)散控制的FFF過程的保留時(shí)間計(jì)算通式為：,14:50:16,4.場(chǎng)流分離類型,依據(jù)樣品的分子量或粒子直徑范圍不同分為正常型和位阻型兩類：,（1） 正常型 直徑小于1m的溶質(zhì)或粒子的分離是按正常型分離的。正常型

4、分離的洗脫順序與凝膠色譜相反，小分子先于大分子被洗脫。 （）位阻型 直徑為1100m的粒子的分離行為不同于小粒子。 直徑大的粒子處于平均流速較快的區(qū)域故有較快的移動(dòng)速度，先于小粒子流出，與正常型正好相反，而與凝膠色譜相同。,14:50:16,8.3.2 場(chǎng)流分離儀器,外力場(chǎng)類型：熱FFF；沉降FFF。 儀器的基本組件：FFF通道、場(chǎng)發(fā)生器和場(chǎng)梯度控制器、流體泵、檢測(cè)器和記錄儀。 FFF通道：塑料或金屬片上形成的帶狀通道，一般厚度為0.050.5mm，長(zhǎng)100cm，寬23cm。 通道的設(shè)計(jì)應(yīng)允許場(chǎng)力線通過，因而不同體系需要采用不同材質(zhì)的通道。,14:50:16,8.3.3 沉降場(chǎng)流分離,約1m或

5、更大的且有足夠密度的顆?？捎贸两礔FF分離技術(shù)，即在重力場(chǎng)的作用下獲得分離。,載液的密度顯著地影響到組分的保留，故對(duì)于精密的工作應(yīng)準(zhǔn)確地知道載液的密度，通過加入密度調(diào)節(jié)劑來調(diào)整載液密度，使各組分的保留值差增加。,14:50:16,應(yīng)用,可用來篩分各種分散性乳液樣品和表征聚甲基丙烯酸甲酯聚合樣品，也可用于幾種病毒的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定，聚合的血清白蛋白微球和幾種油水乳濁液的分級(jí)。 分子太小而不被沉降時(shí)，則無法使用沉降FFF技術(shù)。,14:50:16,8.3.4 熱場(chǎng)流分離,一個(gè)壁包含有加熱器，另一個(gè)則壁采用冷卻劑循環(huán)。通過調(diào)節(jié)熱壁的溫度，就可以控制通過薄液槽的溫度降。,14:50:16,8.3.5 流體場(chǎng)流分離,應(yīng)用最廣、分離能力最強(qiáng)和樣品適應(yīng)性最廣。 一垂直于載流的流體，穿過柱槽產(chǎn)生一個(gè)均勻的流體場(chǎng)。 控制超濾膜的孔徑，利用超濾膜的過濾