色譜分離設(shè)備

1、O返回目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) 色譜分離基本知識色譜分離基本知識 第二節(jié)第二節(jié) 吸附分離柱操作技術(shù)吸附分離柱操作技術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 離子交換分離設(shè)備離子交換分離設(shè)備 第九章第九章 色譜分離設(shè)備色譜分離設(shè)備全國高等學校高職高專藥品類專業(yè)衛(wèi)生部“十二五”規(guī)劃教材生物制藥設(shè)備O返回1.色譜分離原理 利用各組分物理化學性質(zhì)的利用各組分物理化學性質(zhì)的差異，使各組分在固定相和流動差異，使各組分在固定相和流動相中的分布程度有差別，導致各相中的分布程度有差別，導致各組分移動速度不同而被分離的過組分移動速度不同而被分離的過程，稱為色譜分離法，又叫層析程，稱為色譜分離法，又叫層析分離法。分離法。 O返回2.色譜分離固

2、定相 由固體顆粒組成的系統(tǒng)稱為固定相，由固體顆粒組成的系統(tǒng)稱為固定相，固定相不流動；由氣體或液體組成的系固定相不流動；由氣體或液體組成的系統(tǒng)稱為流動相，流動相可以流動。將固統(tǒng)稱為流動相，流動相可以流動。將固定相裝在一個容器中，使流動相流過固定相裝在一個容器中，使流動相流過固定相的同時就可將雜質(zhì)分離。定相的同時就可將雜質(zhì)分離。O返回3.色譜分離流動相 氣體流動相多數(shù)情況下采用氮氣作載體，樣品液氣體流動相多數(shù)情況下采用氮氣作載體，樣品液則通過高溫汽化成復(fù)雜混合氣體隨載氣流動。則通過高溫汽化成復(fù)雜混合氣體隨載氣流動。 液體流動相分為水相和有機相兩大類。水相即是液體流動相分為水相和有機相兩大類。水相即

3、是水溶液作流動相，有機相則是用有機溶劑作流動相。水溶液作流動相，有機相則是用有機溶劑作流動相。O返回1.按流動相狀態(tài)流動相是氣體的叫氣相色譜，是液體的叫液相色譜。流動相是氣體的叫氣相色譜，是液體的叫液相色譜。 2按作用原理劃分（1 1）吸附色譜（）吸附色譜（2 2）分配色譜（）分配色譜（3 3）離子交換色譜）離子交換色譜（4 4）凝膠色譜（）凝膠色譜（5 5）親和色譜）親和色譜O返回3.按流動相流速劃分 （1）低壓色譜：采用低壓輸送泵輸送流動相，流動相壓）低壓色譜：采用低壓輸送泵輸送流動相，流動相壓力小于力小于0.3MPa,在色譜柱中流速緩慢。低壓色譜主要用于常規(guī)在色譜柱中流速緩慢。低壓色譜主

4、要用于常規(guī)藥品的分離純化。藥品的分離純化。 （2）高效液相色譜：采用柱塞式往復(fù)泵輸送流動相，流）高效液相色譜：采用柱塞式往復(fù)泵輸送流動相，流動相壓力高達動相壓力高達15MPa至至30MPa，在色譜柱中流速快，進樣后，在色譜柱中流速快，進樣后數(shù)分鐘即可得到洗脫液。數(shù)分鐘即可得到洗脫液。 O返回高效液相工作流程高效液相工作流程高效液相工作流程高效液相工作流程O返回1.1.色譜柱材料色譜柱材料 玻璃、有機玻璃、金屬和高分子塑料玻璃、有機玻璃、金屬和高分子塑料 2. 2.色譜柱的尺寸特性色譜柱的尺寸特性 通常將色譜柱制成管式和罐式兩種，大多數(shù)情況下為管式。通常將色譜柱制成管式和罐式兩種，大多數(shù)情況下為

5、管式。 色譜柱的高度與其內(nèi)徑的比值，一般要求是色譜柱的高度與其內(nèi)徑的比值，一般要求是L/D=10L/D=103030， 如果高徑比大，則分離效果更好如果高徑比大，則分離效果更好 O返回玻璃色譜柱玻璃色譜柱夾套色譜柱夾套色譜柱反轉(zhuǎn)式色譜柱反轉(zhuǎn)式色譜柱 3.典型結(jié)構(gòu)O返回低壓液相色譜制備儀低壓液相色譜制備儀O返回高效液相制備儀器高效液相制備儀器O返回 2. 2.硅膠硅膠 具有大量的毛細孔具有大量的毛細孔 ，極性吸附劑，在非水溶液中，極性吸附劑，在非水溶液中使用使用。 1.1.活性炭活性炭 由椰殼、果殼、核桃殼、花生殼等材料制成由椰殼、果殼、核桃殼、花生殼等材料制成 ，具，具有豐富的毛細孔表面，無極

6、性，在極性溶液中使用。有豐富的毛細孔表面，無極性，在極性溶液中使用。O返回3.3.大孔樹脂大孔樹脂 由聚合單體、交聯(lián)劑、致孔劑和分散劑等物質(zhì)經(jīng)聚合反應(yīng)由聚合單體、交聯(lián)劑、致孔劑和分散劑等物質(zhì)經(jīng)聚合反應(yīng) 制備而成的高分子樹脂。制備而成的高分子樹脂。 大孔樹脂具有豐富的毛細大孔樹脂具有豐富的毛細管結(jié)構(gòu)，根據(jù)組成單體極性管結(jié)構(gòu)，根據(jù)組成單體極性大小可分為非極性、弱極性大小可分為非極性、弱極性和極性三種類型。和極性三種類型。O返回 直徑小于樹脂直徑的就直徑小于樹脂直徑的就進入到樹脂內(nèi)部，大于樹進入到樹脂內(nèi)部，大于樹脂直徑的分子從樹脂顆粒脂直徑的分子從樹脂顆粒之間的縫隙中隨流動相快之間的縫隙中隨流動相快

7、速流動，利用流速差將不速流動，利用流速差將不同大小分子分離開。同大小分子分離開。1.篩分大顆粒不能進入毛細孔而被篩分大顆粒不能進入毛細孔而被篩分大顆粒不能進入毛細孔而被篩分大顆粒不能進入毛細孔而被篩分O返回 進入樹脂毛細孔的分子，進入樹脂毛細孔的分子，根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)和極性，根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)和極性，在孔道內(nèi)受到大小不同的在孔道內(nèi)受到大小不同的范德華引力。由于不同分范德華引力。由于不同分子所受的吸附力不同，因子所受的吸附力不同，因而存在移動速度差，從而而存在移動速度差，從而達到分離的目。達到分離的目。2.吸附部分顆粒被吸附在毛細孔中部分顆粒被吸附在毛細孔中O返回 吸附色譜柱有管式吸附色譜柱有管式和釜

8、式兩類。管式色譜和釜式兩類。管式色譜柱與普通色譜柱結(jié)構(gòu)相柱與普通色譜柱結(jié)構(gòu)相同，釜式吸附色譜柱結(jié)同，釜式吸附色譜柱結(jié)構(gòu)如圖所示。構(gòu)如圖所示。O返回1.新樹脂的預(yù)處理新樹脂的預(yù)處理 首先使用飽和食鹽水（工業(yè)用）首先使用飽和食鹽水（工業(yè)用）, ,用量約等于被處理樹脂用量約等于被處理樹脂的的2 2 倍倍, ,將樹脂置于食鹽中浸泡將樹脂置于食鹽中浸泡181820 h ,20 h ,然后放盡食鹽水然后放盡食鹽水, ,用清水漂洗凈用清水漂洗凈, ,使排出的水不顯黃色使排出的水不顯黃色, ,再用再用2 %2 %4 %4 %氫氧化鈉氫氧化鈉( (或或5 %5 %鹽酸鹽酸) ) 溶液溶液( (其量與上同其量與上

9、同) ) 浸泡浸泡2 24h(4h(或小流量清或小流量清洗洗) ,) ,放盡堿或酸液后沖洗樹脂直至水接近中性待用。放盡堿或酸液后沖洗樹脂直至水接近中性待用。 O返回2.2.吸附與洗脫吸附與洗脫 處理好的大孔樹脂上柱且用去離子水平衡后處理好的大孔樹脂上柱且用去離子水平衡后即可上樣，上樣時控制流速，確保樣品吸附。平即可上樣，上樣時控制流速，確保樣品吸附。平衡后用去離子水洗脫水溶性雜質(zhì)，再用有機溶劑衡后用去離子水洗脫水溶性雜質(zhì)，再用有機溶劑洗脫目標產(chǎn)物，分段接受洗脫液，儲存待用。洗脫目標產(chǎn)物，分段接受洗脫液，儲存待用。 O返回 3. 3.大孔樹脂的再生大孔樹脂的再生 樹脂柱經(jīng)反復(fù)使用后樹脂柱經(jīng)反復(fù)使

10、用后, ,樹脂表面及內(nèi)部殘留許樹脂表面及內(nèi)部殘留許多非吸附性成分或雜質(zhì)使柱顏色變深多非吸附性成分或雜質(zhì)使柱顏色變深, ,柱效降低柱效降低, ,需要再生需要再生, ,一般用一般用95 %95 %乙醇洗至無色后用大量水乙醇洗至無色后用大量水洗去醇化即可。如樹脂顏色變深可用稀酸或稀堿洗去醇化即可。如樹脂顏色變深可用稀酸或稀堿洗脫后水洗。洗脫后水洗。O返回吸附分離工藝流程如圖所示：吸附分離工藝流程如圖所示：1、洗脫器進料閥、洗脫器進料閥2、后力平衡儲罐、后力平衡儲罐3、減壓間、減壓間4、減壓間、減壓間5、管道過濾器、管道過濾器O返回一、離子交換樹脂一、離子交換樹脂（一）離子交換樹脂（一）離子交換樹脂1

11、.離子交換樹脂的組成離子交換樹脂的組成 由聚苯乙烯與二乙烯由聚苯乙烯與二乙烯苯交聯(lián)所得苯交聯(lián)所得多孔網(wǎng)狀多孔網(wǎng)狀高高分子有機化合物分子有機化合物, ,其多其多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上連接了活孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上連接了活性基團。性基團。 離子交換樹脂電鏡圖離子交換樹脂電鏡圖O返回連接酸性基團的稱為連接酸性基團的稱為陽離子交換樹脂，陽離子交換樹脂，連接堿性基團的稱為連接堿性基團的稱為陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂。732732強酸型陽離子交換樹脂結(jié)構(gòu)通式強酸型陽離子交換樹脂結(jié)構(gòu)通式 717717強堿型陰離子交換樹脂結(jié)構(gòu)通式強堿型陰離子交換樹脂結(jié)構(gòu)通式 HSOCHR32OHNRR3O返回2.2.離子交換樹脂的性能參數(shù)離子

12、交換樹脂的性能參數(shù) （1 1）顆粒度）顆粒度 0.20.21.2 mm 1.2 mm 之間之間（2 2）交換容量）交換容量 單位體積樹脂可交換的毫摩爾數(shù)就是樹脂的體積交換單位體積樹脂可交換的毫摩爾數(shù)就是樹脂的體積交換容量，單位容量，單位 mlmmol（3 3）含水量）含水量 單位質(zhì)量干樹脂所能吸收水分的數(shù)量稱為含水量。單位質(zhì)量干樹脂所能吸收水分的數(shù)量稱為含水量。 離子交換樹脂的含水量一般為離子交換樹脂的含水量一般為 0.30.3 0.7g.0.7g.O返回（二）離子交換樹脂的工作原理（二）離子交換樹脂的工作原理HMeSOCHRMeHSOCHR3232 陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂 陰離子交換樹

13、脂陰離子交換樹脂 OHXNRCHRXOHNRCHR3232O返回混合使用，則兩種交換過程同時發(fā)生，其總反應(yīng)式為：混合使用，則兩種交換過程同時發(fā)生，其總反應(yīng)式為：OHXNRRCHMeSORCHXMeOHNRRCHHSORCH232323232OHOHH2 如果制備去離子水，通過混合柱使交換進行得十分徹底，如果制備去離子水，通過混合柱使交換進行得十分徹底，其出水水質(zhì)優(yōu)于陰、陽離子串聯(lián)柱，出水電阻率可其出水水質(zhì)優(yōu)于陰、陽離子串聯(lián)柱，出水電阻率可達達 ，獲得高純度的成品水。，獲得高純度的成品水。cm18M-1O返回二、離子交換樹脂柱二、離子交換樹脂柱（一）常用離子交換樹脂柱（一）常用離子交換樹脂柱1.

14、1.單樹脂柱單樹脂柱 由圓柱形殼體、承重板、水帽、分布器、進水管、出水由圓柱形殼體、承重板、水帽、分布器、進水管、出水管、進氣口、反沖水進口管等部件組成。管、進氣口、反沖水進口管等部件組成。 裝填陽離子交換樹脂的柱稱為陽柱裝填陽離子交換樹脂的柱稱為陽柱 裝填陰離子交換樹脂的柱叫陰柱裝填陰離子交換樹脂的柱叫陰柱 在同一殼體中裝填有陰、陽離子交換樹脂的柱叫混柱。在同一殼體中裝填有陰、陽離子交換樹脂的柱叫混柱。 O返回O返回 PP玻璃柱玻璃柱 不銹鋼玻璃柱不銹鋼玻璃柱 不銹鋼樹脂柱不銹鋼樹脂柱O返回2.2.混合柱混合柱 混合柱是用來制備去離子水的樹脂柱，其內(nèi)裝填有混合柱是用來制備去離子水的樹脂柱，其

15、內(nèi)裝填有陰離子和陽離子樹脂。混合柱的結(jié)構(gòu)與單柱有所不同，在陰離子和陽離子樹脂?；旌现慕Y(jié)構(gòu)與單柱有所不同，在圓筒形殼體上有上下兩個封頭，上封頭設(shè)置有酸堿液進口圓筒形殼體上有上下兩個封頭，上封頭設(shè)置有酸堿液進口和反洗水及空氣排出口，中上部設(shè)置有純化水進口，中下和反洗水及空氣排出口，中上部設(shè)置有純化水進口，中下部開有中排孔。下封頭設(shè)計安裝了酸堿液進口、反沖洗水部開有中排孔。下封頭設(shè)計安裝了酸堿液進口、反沖洗水及空氣進口，以及去離子水出口。及空氣進口，以及去離子水出口。O返回O返回3.3.反柱反柱 主體結(jié)構(gòu)和工主體結(jié)構(gòu)和工作過程與常規(guī)結(jié)構(gòu)作過程與常規(guī)結(jié)構(gòu)的單樹脂柱相似，的單樹脂柱相似， 只是進料液管

16、延長只是進料液管延長到樹脂柱底部，料到樹脂柱底部，料液從底部的分布管液從底部的分布管中均勻進入樹脂層。中均勻進入樹脂層?；旎?柱柱O返回離子交換法制純水設(shè)備離子交換法制純水設(shè)備O返回三、離子交換樹脂柱的操作三、離子交換樹脂柱的操作（一）樹脂預(yù)處理（一）樹脂預(yù)處理 1.1.陽離子交換樹脂的預(yù)處理陽離子交換樹脂的預(yù)處理 飽和氯化鈉飽和氯化鈉1M1M氫氧化鈉氫氧化鈉1M1M鹽酸鹽酸3BV123BV12小時小時 3BV 23BV 2 4 4小時小時 3BV43BV4 8 8小時小時O返回2.陰離子樹脂的預(yù)處理陰離子樹脂的預(yù)處理 飽和氯化鈉飽和氯化鈉1M鹽酸鹽酸1M氫氧化鈉氫氧化鈉3BV12小時小時 3

17、BV 2 4小時小時 3BV4 8小時小時O返回（二）裝柱（二）裝柱 1.1.干法裝柱干法裝柱 將干的離子交換樹脂緩緩加入柱中，同時輕輕振動色譜將干的離子交換樹脂緩緩加入柱中，同時輕輕振動色譜柱，使離子交換樹脂松緊一致，樹脂高度一般約為柱內(nèi)徑的柱，使離子交換樹脂松緊一致，樹脂高度一般約為柱內(nèi)徑的8 81010倍。隨后小心沿壁加入洗脫劑，至剛好覆蓋離子交換倍。隨后小心沿壁加入洗脫劑，至剛好覆蓋離子交換樹脂頂部平面。樹脂頂部平面。O返回 2.2.濕法裝柱濕法裝柱 將濕離子交換樹脂加入合適量洗脫劑調(diào)成稀糊狀，然后徐將濕離子交換樹脂加入合適量洗脫劑調(diào)成稀糊狀，然后徐徐灌入柱子，讓離子交換樹脂自然沉降。

18、沉降后，樹脂高度徐灌入柱子，讓離子交換樹脂自然沉降。沉降后，樹脂高度一般應(yīng)在柱內(nèi)徑的一般應(yīng)在柱內(nèi)徑的8 81010倍范圍。倍范圍。O返回裝柱后樹脂層中不能裝柱后樹脂層中不能存留氣泡，不能使樹脂露出水面存留氣泡，不能使樹脂露出水面 O返回（三）上樣和洗脫（三）上樣和洗脫 1.1.濕法上樣濕法上樣 把被分離的組分溶解在少量洗脫劑中，小心把被分離的組分溶解在少量洗脫劑中，小心加在離子交換樹脂頂部，注意保持離子交換樹脂加在離子交換樹脂頂部，注意保持離子交換樹脂表面為水平面，上面的液體無湍動現(xiàn)象。表面為水平面，上面的液體無湍動現(xiàn)象。2.2.干法上樣干法上樣 在樣平液中加入適量離子交換樹脂，攪拌交換在樣平液中加入適量離子交換樹脂，攪拌交換一定時間，收集樹脂裝入樹脂柱。一定時間，收集樹脂裝入樹脂柱。O返回3.3.洗脫洗脫 在樹脂柱中緩緩加入洗脫劑，進行洗脫，各組分則先后在樹脂柱中緩緩加入洗脫劑，進行洗脫，各組分則先后被洗出。洗脫液合并后，回收溶劑，得到某單一組分。整被洗出。洗脫液合并后，回收溶劑，得到某單一組分。整個操作過程必須保持樹脂表面的溶液無湍動現(xiàn)象，液面恒個操作過程必須保持樹脂表