第五章萃取分離法萃取分離法是將樣品中的目標化合物選擇性地轉移到另外一相或選擇性保留在原來相（轉移非目標化合物）的分離方法。溶劑萃取固相萃取超臨界流體萃取1第五章萃取分離法萃取分離法是將樣品中的目標化第五章萃取分離法5.1溶劑萃取常規方法，大量使用污染嚴重分離效率較低自動化普及程度低2第五章萃取分離法5.1溶劑萃取2第五章萃取分離法5.1.1萃取平衡

分配平衡常數3第五章萃取分離法5.1.1萃取平衡3第五章萃取分離法分配比D:被萃取物質在有機相中總濃度和水相中的總濃度之比，即各種不同存在形式都考慮進去了。4第五章萃取分離法分配比D:4第五章萃取分離法萃取率:被萃取物質進入萃取劑相的總量與原始溶液中總量的比值，則有：R相比5第五章萃取分離法萃取率:R相比5第五章萃取分離法可以證明把同樣的萃取溶劑分成n份萃取n次比一次用完萃取1次的萃取率高。即小體積多次萃取可以節省試劑。

6第五章萃取分離法可以證明把同樣的萃取溶劑分成第五章萃取分離法分離因子:對于單一形態溶質，D=KD:7第五章萃取分離法分離因子:對于單一形態溶質，D=KD:7第五章萃取分離法5.1.2萃取過程熱力學

從一個溫度下的萃取平衡常數求算另一個溫度下的萃取平衡常數。8第五章萃取分離法5.1.2萃取過程熱力學8第五章萃取分離法5.1.3主要萃取體系及其應用除了可以直接萃取的體系外，多數情況需要采用萃取劑來幫助萃取。萃取過程：(1)水相被萃取物與萃取劑生成萃合物；(2)兩相界面萃合物因疏水作用進入有機相；(3)萃合物在有機相發生化學反應（聚合、離解、與其他組分反應等）；(4)兩相建立分配平衡。9第五章萃取分離法5.1.3主要萃取體系及其應用9第五章萃取分離法萃取劑的要求(1)形成萃合物的功能團；(2)足夠的疏水性，保證分配比大；(3)選擇性高；(4)萃取容量高，分子量小，配位數低。(5)物理性質優良，密度，黏度、表面張力等性質易于分層。(6)穩定性好，無毒，萃取速度快，不乳化，廉價易得等。10第五章萃取分離法萃取劑的要求10第五章萃取分離法稀釋劑

為了溶解萃取劑，或減少萃取劑用量、調節萃取劑的密度或黏度，常加入一種惰性溶劑。稀釋劑的密度一般介入0.63-1.59(正戊烷和四氯化碳)之間。11第五章萃取分離法稀釋劑11第五章萃取分離法主要萃取體系：中性配合萃取體系陽離子交換萃取體系離子締合萃取體系協同萃取體系簡單分子萃取體系高溫液-液萃取體系12第五章萃取分離法主要萃取體系：12第五章萃取分離法5.1.3.1中性配合萃取體系典型例子：磷酸三丁酯(TBP)－煤油萃取硝酸水溶液中的硝酸鈾酰。13第五章萃取分離法5.1.3.1中性配合萃取體系13第五章萃取分離法（1）含磷萃取劑：磷酸酯（磷酸三羥基酯）(RO)3PO膦酸酯（羥基膦酸二羥基酯）R(RO)2PO次膦酸酯R2(RO)

PO膦氧化合物（三羥基氧化膦）R3PO焦磷酸酯R4P2O7磷化氫的衍生物(RO)3P，如三苯氧膦萃取Cu2+14第五章萃取分離法（1）含磷萃取劑：14第五章萃取分離法（2）含氧萃取劑酮、酯、醇、醚在酸性條件下可以質子化形成“佯鹽”，代表性物質為甲基異丁基酮、仲辛醇等。（3）含硫萃取劑亞砜、硫醚，鉑簇金屬優良的萃取劑。（4）含氮中性萃取劑，如吡啶。15第五章萃取分離法（2）含氧萃取劑15第五章萃取分離法中性萃取劑的應用：（1）萃取強酸：非極性有機溶劑可萃取近乎中性的弱酸極性溶劑可萃取強酸，有機相中溶劑化的氫離子與溶劑分子或水分子之間形成氫鍵。16第五章萃取分離法中性萃取劑的應用：16第五章萃取分離法極性含氧溶劑萃取酸的規律：較弱的酸易萃取，如硝酸、三氯乙酸比鹽酸、高氯酸萃取性能好；酸分子體積大，易萃取，如HCl、HBr、HI、HClO4被萃取能力依次增強；水合能力強，則難被萃取，硫酸和磷酸17第五章萃取分離法極性含氧溶劑萃取酸的規律：17第五章萃取分離法（2）萃取金屬離子：常從硝酸溶液中萃取金屬離子，以M(NO3)n的形式被萃取；從HCl、HBr等溶液中萃取，則以HnMXm+n形式被萃取；從高氯酸中，則以離子對形式萃取；從硫酸溶液中難萃取。？磷酸三丁酯(TBP)能萃取多種金屬離子18第五章萃取分離法（2）萃取金屬離子：磷酸三丁酯(TBP)第五章萃取分離法5.1.3.2陽離子交換萃取體系有機酸HA萃取金屬離子，可看成水相的金屬陽離子與有機酸的氫離子的交換反應：有機酸HA容易通過分子間氫鍵在有機相中發生二聚反應。19第五章萃取分離法5.1.3.2陽離子交換萃取體系第五章萃取分離法陽離子交換劑主要有：酸性含磷萃取劑，二烷基膦酸，烷基膦酸單烷基酯，二烷基磷酸等，如二(2-乙基己基)磷酸（簡稱P204）；螯合萃取劑，包括－二酮類、8－羥基喹啉類、酚類、雙硫腙類、羥胺、雙磷氧等；有機羧酸和磺酸。20第五章萃取分離法陽離子交換劑主要有：20第五章萃取分離法5.1.3.3離子締合萃取體系陰離子與陽離子締合后能夠進入有機相。其平衡復雜，定量處理較難。溶劑化作用能使親脂性離子對穩定性提高：21第五章萃取分離法5.1.3.3離子締合萃取體系溶劑化作第五章萃取分離法離子締合萃取體系主要有：胺類萃取體系，如8個碳以上的叔胺，可萃取金屬離子和無機酸；萃取反萃取離子交換22第五章萃取分離法離子締合萃取體系主要有：萃取反萃取離子交第五章萃取分離法冠醚、穴醚萃取體系：金屬離子的體積和電荷與醚的環腔大小匹配，易萃取；金屬離子以配陰離子形式被萃取，如Fe3＋離子的鹽酸水溶液－乙醚體系。金屬離子以陽離子形式被萃取，如四苯基硼酸根、高氯酸根可以直接從水相萃取體積較大的金屬陽離子。23第五章萃取分離法冠醚、穴醚萃取體系：金屬離子的體積和電荷第五章萃取分離法5.1.3.4協同萃取體系使用兩種或兩種以上的萃取劑，其分配比顯著大于相同濃度下任何單一萃取劑。協同效應無協同效應反協同效應24第五章萃取分離法5.1.3.4協同萃取體系協同效應無協第五章萃取分離法作用機理：形成新的多核配合物，更穩定；溶劑化作用，金屬配位數沒飽和，水化，加入中性萃取劑S后，S取代水后有利于萃取；反協同作用來自于兩種萃取劑之間的作用，降低了對目標溶質的作用。25第五章萃取分離法作用機理：25第五章萃取分離法5.1.3.5簡單分子萃取體系中性分子，沒有萃取劑，兩相分配。26第五章萃取分離法5.1.3.5簡單分子萃取體系26第五章萃取分離法5.1.3.6高溫液－液萃取體系熔融鹽萃取：熔融MgCl2從熔融的鈾－鉍合金中萃取裂變產物元素，加入KCl或NaCl降低熔點，裂變產物中的第1、2、3簇元素核稀土元素被氯化進入鹽相，作為萃取劑中的Mg被還原進入合金相；熔融金屬萃取：熔融的金屬Mg與經過輻照的熔融鈾接觸，鈾輻照產生的钚進入Mg相，實現鈾－钚分離；27第五章萃取分離法5.1.3.6高溫液－液萃取體系27第五章萃取分離法(3)高溫有機溶劑萃取：TBPd的多聯苯溶液在150℃，從Ni(NO3)2和KNO3的熔融混合物中(熔點130℃)萃取Er、Nd、Am、Cm、Np等鑭系和錒系元素的硝酸鹽。與常溫下的萃取相比，分配比提高2～3個數量級。28第五章萃取分離法(3)高溫有機溶劑萃取：28共萃取和萃取抑制共萃取（coextraction），即若成分P不存在的情況下，不能萃取成分Q，Q伴隨著P的萃取而被萃取的現象。用高分子量的羧酸HA萃取金屬離子時，多種如Cu2A4(HA)2、BeOA6、Ni2A4等或者更高多核的Al6A12(OH)6這樣的化學種被萃取時，有極為相似的金屬離子存在情況下，含在萃取種內的金屬離子被它部分取代而生成異核多核體（heteropolynuclear）。第五章萃取分離法29共萃取和萃取抑制第五章萃取分離法29例如,鎳和鈷共存的溶液用辛酸進行萃取時，發生如下反應：完成上述兩種金屬離子各1個的萃取種。這種現象不僅僅在羧酸那樣的非鰲合劑萃取的情況下存在。例如鈣和鍶難以用二氧六環萃取，當鈧和鈮共存時，很容易萃取，這是因為生成Ca(ScOX4)2萃取種的緣故。第五章萃取分離法30例如,鎳和鈷共存的溶液用辛酸進行萃取時，發生如下反應羧酸RCOOH被非極性溶劑以二聚體的形式萃取，當兩種羧酸HA、HB共存時，與(HA)2、(HB)2、HAHB型異種羧酸結合的二聚體也被萃取。某種成分由于共萃取而萃取更好，從分離的角度并不希望如此。進行分離時，如果只憑單一成分的知識，會由于共萃取而導致意想不到的失敗。第五章萃取分離法31羧酸RCOOH被非極性溶劑以二聚體的形式萃取，當兩種萃取抑制：與共萃取相反，由于常量成分的存在會發生微量成分的萃取抑制。例如在由配位性溶劑（酮、醚、磷酸三丁酯）萃取鹵代金屬酸時，有機相中發生質子解離的情況下，存在如下萃取平衡：第五章萃取分離法32萃取抑制：第五章萃取分離法32萃取常數為：金屬離子的分配比為：第五章萃取分離法33萃取常數為：金屬離子的分配比為：第五章萃取分離法33合并得到氫鹵酸的濃度較高而且為定值時，式中右邊除[H+]org外均為定值，DM與[H+]org成反比。第五章萃取分離法34合并得到氫鹵酸的濃度較高而且為定值時，式中右邊除[H金屬離子M、N被萃取時，有機相中N為常量成分而M為微量成分時，因此近似為即在常量成分N共存而被萃取時，與此萃取相反，微量成分M的分配比降低。這種萃取抑制現象對于金屬精制極為有利。實質上是競爭的結果第五章萃取分離法35金屬離子M、N被萃取時，有機相中N為常量成分而M為微量鐵（III）0.5mol

dm-3共存時各種微量金屬離子的分配情況溶劑（鹽酸濃度）微量金屬離子微量金屬離子的分配D1/D2不存在鐵存在鐵b,b'氯二乙醚（8mol/kg）Ga7002232In0.250.0018140Tl(III)4000.56710Sb(V)173.05.7第五章萃取分離法36鐵（III）0.5moldm-3共存時各種微量金屬離子的分鐵（III）0.5mol

dm-3共存時各種微量金屬離子的分配情況溶劑（鹽酸濃度）微量金屬離子微量金屬離子的分配D1/D2不存在鐵存在鐵磷酸三丁酯（9mol/kg）Zn5.00.00331500Co2.50.0012500In220.012200Sb(III)3.20.674.8Sb(V)10005.5180Hg250.012500第五章萃取分離法37鐵（III）0.5moldm-3共存時各種微量金屬離子的分第五章萃取分離法5.1.4影響溶劑萃取的因素萃取劑濃度；酸度；金屬離子濃度；鹽析劑；溫度；萃取劑和稀釋劑；第三相……38第五章萃取分離法5.1.4影響溶劑萃取的因素38第五章萃取分離法萃取劑濃度以簡單離子締合體系為例：成正比39第五章萃取分離法萃取劑濃度成正比39第五章萃取分離法酸度中性配合萃取體系中，酸度直接影響與金屬離子形成中性鹽的陰離子的濃度；陽離子交換體系中，H＋與金屬離子競爭萃取劑；pH增加1，一價離子分配比增加10倍，二價離子增加100倍，三價離子增加1000倍。40第五章萃取分離法酸度pH增加1，一價離子分配比增加10倍第五章萃取分離法金屬離子濃度金屬離子濃度較低時，影響幾乎沒有。當金屬離子濃度較大時，消耗的萃取劑多，在初始萃取劑濃度不變的情況下，水相中游離的萃取劑濃度明顯降低，分配比降低。鈾離子濃度(g/L)1.03.05.010.02550100200分配比6033.433.232.330.021.07.431.37萃取率98.497.197.197.096.795.488.057.8TBP萃取硝酸鈾酰時鈾酰離子濃度對分配比的影響41第五章萃取分離法金屬離子濃度鈾離子濃度(g/L)1.03第五章萃取分離法鹽析劑的影響萃取過程中，往水相中加入另外一種無機鹽使目標萃取物(通常是金屬離子)的分配系數或分配比提高的作用成為鹽析。機理：同離子效應；降低水的活度；價態高，離子半徑小的金屬鹽鹽析作用強。42第五章萃取分離法鹽析劑的影響42第五章萃取分離法溫度的影響萃取反應放熱，則溫度升高，分配比降低；反之，則溫度升高，分配比增加。43第五章萃取分離法溫度的影響43第五章萃取分離法萃取劑和稀釋劑的影響對于多數萃取劑，萃取能力隨著稀釋劑的介電常數升高而下降，原因可能是稀釋劑影響了萃取劑的聚合或稀釋劑可能與萃取劑形成了氫鍵；

冠醚萃取體系則相反，可能是因為冠醚在介電常數小的溶劑中溶解度太小的原因。44第五章萃取分離法萃取劑和稀釋劑的影響44第五章萃取分離法第三相的影響兩層有機相和一層水相的情況，原因可能：(1)萃取劑在有機相溶解度太小，如胺類，在烷烴中溶解度小，在芳烴中大，為避免產生第三相，常用芳烴稀釋劑，或用煤油稀釋劑，則加辛醇等助溶劑；45第五章萃取分離法第三相的影響45第五章萃取分離法(2)萃合物在有機相溶解度太小。如TBP－煤油萃取硝酸溶液中的釷，萃合物Th(NO3)4

2TBP不能全部溶解到有機相，出現第三相。可增加相比消除。(3)另一種萃合物的形成。如TBP－煤油萃取硝酸溶液中的鈾時，硝酸濃度過高，可能出現H[UO2(NO3)3

2TBP]。

提高萃取溫度，增加不同相之間的互溶性，有助于消除第三相。46第五章萃取分離法(2)萃合物在有機相溶解度太小。465.1.5連續萃取技術水相和有機相多次接觸提高萃取率。第五章萃取分離法有機相比水輕475.1.5連續萃取技術第五章萃取分離法有機相比水輕4第五章萃取分離法有機相比水重固體樣品48第五章萃取分離法有機相比水重固體樣品48第五章萃取分離法逆流色譜(CCC)建立在逆流萃取分離的基礎之上新型色譜分離技術。逆流色譜可以廣義地定義為：(1)任何利用兩相不相混溶液的色譜技術；(2)其中一相以一種相對均勻的方式縱向分布在一根空管或一系列的腔體中；(3)同時另一相以一定的速度通過第一相并與之混合。49第五章萃取分離法逆流色譜(CCC)49逆流色譜的發展歷史：（1）逆流分溶法

20世紀50年代，Craig發明的非連續逆流分溶裝置，由一系列的分液漏斗連接而成。

缺點：設備復雜，易碎，溶劑體系容易乳化，溶劑消耗量大，分離時間長，很快在60年代被液相色譜所取代。第五章萃取分離法50逆流色譜的發展歷史：第五章萃取分離法50（2）液滴逆流色譜1972年由TokyoRikakikai實現商品化，并廣泛用于天然產物的分離。缺點：分離時間長，2－3天，能夠使用的溶劑體系有限，清洗困難，連接處容易滲漏，70年代后期逐漸被淘汰。第五章萃取分離法典型的裝置由300根長度60cm內徑1.8mm的玻璃管組成，管柱之間用窄內徑的聚四氟乙烯管連接。51（2）液滴逆流色譜第五章萃取分離法典型的裝（3）離心分配色譜和螺旋管式逆流色譜利用離心力場實現固定相的保留，大大提高了兩相溶劑的混合效率，允許使用較高的流動相流速，極大地縮短了分離時間。根據固定相保留方式和柱體設計的不同，分為兩種，一種是流體靜力學平衡體系HSES,一種是流體動力學平衡體系HDES。第五章萃取分離法52（3）離心分配色譜和螺旋管式逆流色譜第五章萃取分離法52建立HSES基礎上的稱為離心分配色譜。它是從DCCC發展來的。離心力將固定相保留在一系列腔體中。噪聲低，絕大部分的兩相體系都可以使用。死體積大，不能充分混合，分離效率和相同體積的流體動力學逆流色譜儀差。采用旋轉密封接頭，易產生滲漏。Sanki逆流色譜儀第五章萃取分離法53建立HSES基礎上的稱為離心分配色譜。它是建立在HDES基礎上的逆流色譜儀是日本YoichiroIto教授于20世紀70年代發明設計的多層螺旋管式離心分離儀。第五章萃取分離法螺旋管的行星式運動產生變化的離心力場將固定相保留在螺旋管中，并允許流動相快速通過螺旋管并與固定相進行連續高效的混合和分配，分離效率較CPC大大提高。54建立在HDES基礎上的逆流色譜儀是日本Yoich（4）高速逆流色譜和雙向逆流色譜Ito教授在行星運動模式和螺旋管柱在支持體上的幾何位置找到一種理想的結合狀態，發展出一種特殊的同步行星運動模式（J模式），可在短時間內實現高效分離，并可實現兩相流體在管內的雙向流動。第五章萃取分離法55（4）高速逆流色譜和雙向逆流色譜第五章萃取分離法55（5）pH區帶精制逆流色譜1993-1994年間偶然的發現，即當在酸性物質的樣品中加入一定濃度的有機酸時，可以產生一個非同尋常的窄而尖的峰，收集到的樣品僅有幾毫升。當樣品量增大時，每個組分在柱中形成一個高濃度濃縮的等值pH區帶，并以一個矩形峰被洗脫出來。在氨基酸、多肽、染料、生物堿等物質的分離中有很好的應用。第五章萃取分離法56（5）pH區帶精制逆流色譜第五章萃取分離法56（6）離心沉淀色譜逆流色譜技術利用兩相溶劑在一根開管柱中的逆向流動進行分離，由此Ito在1998年聯想到是否可以在開管柱的中間加一層半透膜來實現蛋白質的連續沉淀分離。這種方法為生物大分子以及細胞等生物物質的分離開辟了一個新的途徑。第五章萃取分離法57（6）離心沉淀色譜第五章萃取分離法572、逆流色譜的應用和發展趨勢以制備為主，既適合小分子，也適合大分子。目前的發展趨勢：（1）研制更加適合生物大分子分離制備的高速逆流色譜儀；（2）目前該項技術還沒有達到大規模工業化生產的程度，在其放大過程中的一些技術問題需要進一步的研究解決。第五章萃取分離法582、逆流色譜的應用和發展趨勢第五章萃取分離法583、逆流色譜的基本原理（1）流體靜力學平衡體系（HSES）第五章萃取分離法593、逆流色譜的基本原理第五章萃取分離法59（2）流體動力學平衡體系（HDES）螺旋管的行星式運動產生一個強度和方向都變化的離心力場。在離心力高的時候，兩相出現傾析，離心力發生逆轉時，分開的兩相又混合乳化，傾析和混合區域交替地出現在管中。第五章萃取分離法60（2）流體動力學平衡體系（HDES）螺旋管的行星式運動產生一重力場中旋轉螺旋管內流體動力分布2000多年前，希臘數學家阿基米德利用旋轉的螺旋結構將河水提升到河岸，他的這種裝置叫做“阿基米德螺旋”。（a）重力作用使氣泡處在上端、玻璃珠在下端，隨著螺旋管的慢速轉動，氣泡和玻璃珠都向一個方向運動到螺旋管的一端，這一端通常稱為首端，另一端稱為末端。第五章萃取分離法61重力場中旋轉螺旋管內流體動力分布2000多年前，（b）上圖是小體積重相的情況，下圖是小體積輕相的情況第五章萃取分離法62（b）上圖是小體積重相的情況，下圖是小體積輕相的情況第五章（c）重相和輕相差不多的情況，螺旋管的旋轉使得兩相競爭地向首端遷移，不久，兩相在首端建立了一種流體動力學平衡，在每一圈管內兩相占據幾乎相同的體積。任何一相的過量都會被推向螺旋管的尾端一側。一旦這種平衡建立起來，螺旋管的繼續轉動，只會使兩相在每一圈管內前后混合，兩相在螺旋管內的總體分布不變。第五章萃取分離法63（c）重相和輕相差不多的情況，螺旋管的旋轉使得兩相競爭地向首進一步的研究表明，流體動力學平衡體系中兩相的體積比與螺旋管的轉速密切相關。第一區段：慢速區，兩相均衡分布；第二區段：臨界轉速范圍，兩相建立起單向性流體動力學平衡，重相完全占據首端一側；第三區段：臨界轉速后，重相在首端一側量迅速減小，進一步提高轉速又回復兩相均衡分布的狀態。第五章萃取分離法氯仿－乙酸－水體系64進一步的研究表明，流體動力學平衡體系中兩相的螺旋管內的兩相溶劑分配是一個復雜的流體動力學現象，現在還難以準確用數學公式解釋。該分配作用與螺旋管不同部位的離心力有關。第五章萃取分離法65螺旋管內的兩相溶劑分配是一個復雜的流體動力學現1）當轉速慢時，離心力可以忽略，重力起主要作用，此時，阿基米德螺旋力同時對兩相起作用，競爭性地建立平衡。2）臨界范圍轉速時，由于徑向離心力場的加強，使得作用在螺旋管底部的凈力場增強，頂部的凈力場減弱，在這種不對稱力場的作用下，重相向首端的遷移被加速，輕相的遷移受到阻礙，結果在螺旋管內產生一種單向性的流體動力學分配。第五章萃取分離法661）當轉速慢時，離心力可以忽略，重力起主要作用，此時，阿基米3）轉速進一步增加時，產生一個更強的徑向離心力場，使兩相溶劑重新分配，重相占據螺旋管的外層空間，輕相占據螺旋管的內層空間，最終導致在整個螺旋管內每一圈均等分布（開始時注入等體積的兩相）。第五章萃取分離法673）轉速進一步增加時，產生一個更強的徑向離心力場，使兩相溶劑J型行星式運動螺旋管內，轉速750r/min，靠近中心軸的約1/4區域兩相劇烈混合，其余區域兩相分層，重相占據外部，輕相占據管內部，沿螺旋管形成一個清晰的界面。每個混合區都向螺旋管的首端行進，行進速率與管柱的公轉速率相同。流動相恒速通過固定相時，在管柱內任何部位的兩相都以極高的速率進行混合和沉積分配過程，頻率可達13次/s。第五章萃取分離法混合區沉積區68J型行星式運動螺旋管內，轉速750r/min，靠近中心軸的約當螺旋管以超過臨界速度旋轉時，兩相溶劑在柱子里面建立一種單向性的流體動力學平衡，這樣分別將尾端相從首端引入，首端相從尾端引入，則可以實現雙向逆流色譜分離。第五章萃取分離法69當螺旋管以超過臨界速度旋轉時，兩相溶劑在柱子里面建立一種單向4、影響逆流色譜的兩相分布的物理參數1）疏水性，對于上相為有機溶劑，下相為水相的體系，增強疏水性有利于上相移向首端，下相移向尾端；2）增大兩相界面張力；3）減小溶劑的粘度；4）增大兩相的密度差；5）加大值（自傳半徑/公轉半徑），可以減小公轉半徑，或者加大螺旋管半徑。第五章萃取分離法704、影響逆流色譜的兩相分布的物理參數第五章萃取分離法70（4）pH區帶精制逆流色譜（pHzonerefiningCCC）Ito在研究高速逆流色譜分離純化BrAcT3(N-溴乙酰基-3,3’,5-三碘代甲腺氨酸）時，觀察到產物形成了一個非同尋常的尖峰，其理論塔板數高于2000，而相鄰的雜質峰顯示正常峰寬，理論塔板數500左右。第五章萃取分離法71（4）pH區帶精制逆流色譜（pHzonerefining采用由正己烷-乙酸乙酯-甲醇-15mmol/L醋酸胺緩沖溶液組成的pH值為4的兩相溶劑體系。第五章萃取分離法72采用由正己烷-乙酸乙酯-甲醇-15mmol/L醋酸胺緩沖溶液第五章萃取分離法對收集組分進行pH值測量時發現，pH曲線在溶劑峰后曾出現一段逐漸下降的趨勢，然后恰巧在產物尖峰出現的位置急劇增加。樣品溶液的質譜分析顯示溴乙酸的出現，這是合成反應的副產物。73第五章萃取分離法對收集組分進行pH值測量時發現，pH曲線現在將溴乙酸稱為“保留酸”，因為它能將分析物在柱中保留更長的時間。近年來的研究表明，很多有機酸都可以單獨或者混合作為保留酸。進一步的研究表明，將保留酸加入固定相中會產生在樣品溶液中類似的效果。第五章萃取分離法74現在將溴乙酸稱為“保留酸”，因為它能將分析物由于其非線性等溫線，保留酸形成了一個陡峭的緩行邊界，該邊界在柱中移動的速度比流動相慢。第五章萃取分離法當酸性分析物出現在位置(1)時，由于低的pH值形成疏水的中性形式，并且隨后進入有機固定相的位置(2)。隨著陡峭保留邊界遷移，分離物暴露與一個較高pH位置(3)，此時失去質子并且轉移到水相(4)，在水相中分析物快速傳過陡峭邊界重復上述循環。因此，分析物總是被限定在保留酸的邊界中伴隨著保留酸邊界洗脫成一個尖峰。75由于其非線性等溫線，保留酸形成了一個陡峭的緩行邊界，該邊界在為了將分析物限制在保留邊界附近，必須滿足一定的條件。第五章萃取分離法76為了將分析物限制在保留邊界附近，必須滿足一定的條件。第五章該方法允許使用多重的保留酸為間隔劑（spacer），使不同的被分離物以窄峰的形式出現在保留酸的邊界上。第五章萃取分離法77該方法允許使用多重的保留酸為間隔劑（spacer），使不同的進樣量由1mg增加到100mg，其余條件與前圖相同，可以發現有沒有保留酸和間隔酸效果相差十分明顯。第五章萃取分離法78進樣量由1mg增加到100mg，其余條件與前圖相同，可以發現與HPLC的比較：簡單，相比不一樣，達到同樣的分離度需要的理論塔板數少。第五章萃取分離法79與HPLC的比較：簡單，相比不一樣，達到同樣的分離度需要的理逆流色譜的應用：制備，特別是中藥成分的提取（目前最主要的應用領域）。第五章萃取分離法80逆流色譜的應用：第五章萃取分離法80第五章萃取分離法81第五章萃取分離法81第五章萃取分離法82第五章萃取分離法82長春花生物堿的HSCCC-UV色譜圖第五章萃取分離法83長春花生物堿的HSCCC-UV色譜圖第五章萃取分5.1.6溶劑萃取新技術5.1.6.1液相微萃取技術1996年Cantwell等提出微液-液相微萃取法(MD—LPME)。1999年Pedersen-Bjergaard等提出了中空纖維膜-液相微萃取法(HF～LPME)，由于中空纖維膜的保護，有機相比較穩定，且不容易被雜質污染的問題，得到了更理想的結果。第五章萃取分離法845.1.6溶劑萃取新技術第五章萃取分離法84LPME原理：兩相萃取和三相萃取水-膜-有機相萃取水-膜-水相萃取第五章萃取分離法85LPME原理：兩相萃取和三相萃取水-膜-有機相萃取水-膜-水兩相LPME：待測物質通過被固定在中空纖維膜微孔中不溶于水的有機相進入到中空纖維膜內部的接收相，有機相與接收相相同。富集系數主要取決于待測物質在兩相之間的分配系數K接收／水。K接收／水=C接收／C水第五章萃取分離法86兩相LPME：第五章萃取分離法86三相LPME：在中空纖維膜里面的接收相不是有機相，而是另一個水相。萃取效果同樣是由分配系數決定：K接收/水=K接收／有機

K有機/水提高分配系數的數值是得到較好的萃取效果的常用方法，例如調整接收相溶劑的pH值，使得待測物質子化，或者發生絡合反應等。第五章萃取分離法87三相LPME：第五章萃取分離法87LPME的影響因素有機接收相-離子液體pH值-最重要最有效攪拌-擺動攪拌優于磁力攪拌萃取時間-決定于平衡過程樣品鹽度-鹽析降低某些待測物在水溶液中的溶解度，提高萃取常數中空纖維膜材料-多孔憎水性聚丙烯膜，固定有機相溶液，過濾樣品溶液中脂肪、蛋白質等大分子或懸浮物雜質，解決了SPME在處理生物樣品時經常遇到的問題，一次性使用無殘留第五章萃取分離法88LPME的影響因素第五章萃取分離法88LPME的應用生物樣品血液、尿樣、唾液、乳汁等，其待測組分能直接用LPME前處理。環境樣品中混合污染物的選擇性富集，因為各組分在各相之間的分配系數存在差異，如除草劑、多環芳烴、有機氯農藥，硝基苯酚等。第五章萃取分離法89LPME的應用第五章萃取分離法895.1.6.2膠體（膠團）萃取萃取物以膠體或膠團形式被萃取。長期以來限于氯仿萃取膠體金，乙醚或氯仿萃取膠體銀，硫酸鋇等。隨著生物化工技術的發展，出現了反相微膠團萃取技術。可以滿足不破壞生物物質的活性，且能溶解生物物質并能于水相分離的要求。第五章萃取分離法905.1.6.2膠體（膠團）萃取第五章萃取分離法90反相微膠團的形成過程：向非極性溶劑中加入表面活性劑第五章萃取分離法91反相微膠團的形成過程：向非極性溶劑中加入表面活性劑第五章蛋白質的溶解微膠團中含水量是一個重要參數，W0越大，微膠團半徑越大。W0＝[H2O]/[S]第五章萃取分離法92蛋白質的溶解微膠團中含水量是一個重要參數，W0越大，微膠團半主要影響因素表面活性劑種類和濃度：常用AOT琥珀酸二（2－乙基己基）酯璜酸鈉水相pH：蛋白質帶電情況，正電易萃取離子強度其他因素：溫度、含水量、溶劑等等第五章萃取分離法93主要影響因素第五章萃取分離法93第五章萃取分離法94第五章萃取分離法94第五章萃取分離法95第五章萃取分離法95制備含蛋白質的微膠團的方法慢，蛋白質有機相穩定快速簡單適合水不溶型蛋白質第五章萃取分離法96制備含蛋白質的微膠團的方法慢，蛋白質有機相穩定快速簡單適合水分離過程第五章萃取分離法97分離過程第五章萃取分離法975.1.6.3雙水相萃取兩個水相能發生相分離嗎？聚合物的不相容性導致雙水相的產生。空間阻礙作用，相互間無法滲透，不能形成單一的水相。第五章萃取分離法985.1.6.3雙水相萃取空間阻礙作用，相互間無法滲透，不能第五章萃取分離法99第五章萃取分離法99第五章萃取分離法100第五章萃取分離法100生物分子在雙水相體系中的分配（1）界面張力的作用（2）杜南效應：帶電大分子在兩相分配時，會在兩相產生電位，此即杜南效應（Donnan）第五章萃取分離法101生物分子在雙水相體系中的分配第五章萃取分離法101第五章萃取分離法102第五章萃取分離法102雙水相萃取的應用第五章萃取分離法103雙水相萃取的應用第五章萃取分離法103第五章萃取分離法104第五章萃取分離法104影響分配的主要因素（1）聚合物組成與濃度：影響分配系數K（2）pH：影響蛋白質電荷（3）鹽的種類和濃度：影響分配第五章萃取分離法105影響分配的主要因素第五章萃取分離法105PEG-葡聚糖體系第五章萃取分離法106PEG-葡聚糖體系第五章萃取分離法106第五章萃取分離法107第五章萃取分離法107雙水相萃取的優點（1）含水量高達70％～90％，同時組成兩相的高聚物對生物活性物質無傷害。（2）可以直接從含有菌體的發酵液和培養液中提取蛋白質，能不經過破碎提取細胞內的酶。（3）易于放大，連續操作，處理量大。第五章萃取分離法108雙水相萃取的優點第五章萃取分離法1085.1.6.3凝膠萃取

具有敏感反應與自我調節的凝膠，如外界的pH、溫度、電場、離子強度、官能團等的變化引起凝膠的溶漲或者收縮，可以實現選擇性萃取或者化學閥的功能。生物體的大部分由柔軟而含水分的凝膠組成，例如海參就是利用其獨特的凝膠結構從周圍環境吸取養分。第五章萃取分離法1095.1.6.3凝膠萃取第五章萃取分離法109凝膠的溶漲和收縮是其三維高分子網絡中交聯點之間鏈段的伸展和蜷縮的宏觀表現。凝膠的性質取決于凝膠網絡和溶劑及其相互作用，其體積取決于作用在聚合物網絡上斥力和引力的平衡。第五章萃取分離法110凝膠的溶漲和收縮是其三維高分子網絡中交聯點（1）溫度敏感凝膠含有一定比例的疏水和親水基團，溫度的變化可以影響這些基團的疏水相互作用以及分子間的氫鍵，從而使凝膠結構發生變化。聚N-烷基丙烯酰胺類凝膠聚合物在水后形成的親水性凝膠具有溫度敏感性。高分子凝膠一般有下臨界溫度（LCST），在該溫度下，隨著溫度降低，凝膠急劇膨脹。在該溫度上，隨著溫度上升，凝膠急劇收縮。第五章萃取分離法111（1）溫度敏感凝膠第五章萃取分離法111N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯共聚微凝膠微凝膠的DH（水動力學直徑）隨溫度變化曲線第五章萃取分離法112N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酸叔丁酯共聚微凝膠微凝膠的DH（水動（2）pH敏感凝膠聚丙烯酸（PAA）的羧基隨著pH變化而離解或非離子化，離解時產生離子，因靜電斥力，官能團之間距離增大，大分子網絡伸展，反之，大分子網絡收縮。第五章萃取分離法113（2）pH敏感凝膠第五章萃取分離法113納米凝膠的透光率隨pH變化圖聚（N-異丙基丙烯酰胺-丙烯酸）納米凝膠，低pH，不帶電荷，高分子鏈間與鏈內形成氫鍵，收縮，透光率低，高pH，帶負電，溶漲，透光率增大。第五章萃取分離法114納米凝膠的透光率隨pH變化圖聚（N-異丙基丙烯酰（3）電敏凝膠高分子凝膠網絡上帶電荷，在直流電場下均會發生凝膠的電收縮。在電場下，帶正電的凝膠的對離子帶著水分一起從陽極放出，帶負電的凝膠水分從陰極放出。凝膠的電收縮是可逆的。凝膠的電收縮速率與電場強度成正比，與水的粘度成反比。單位庫侖電量引起的收縮量與凝膠的電荷密度成反比，與電場強度無關。第五章萃取分離法115（3）電敏凝膠第五章萃取分離法115（4）凝膠的篩分作用除了相變特性外，另外一個重要特征是凝膠的篩分作用。因此，凝膠可以用作固相萃取劑，對溶液中大分子物質進行濃縮和凈化，以及不同大小分子的分級。第五章萃取分離法116（4）凝膠的篩分作用第五章萃取分離法116（5）萃取用凝膠的要求不溶解不污染溶液溶漲和收縮快、溶漲量大、易與溶液分離對溶質的吸著選擇性高強度好、壽命長、易再生第五章萃取分離法117（5）萃取用凝膠的要求第五章萃取分離法117（6）凝膠萃取的優點耗能少，萃取劑易再生，設備及操作簡單，對物料分子不存在機械剪切或熱破壞等。（7）凝膠萃取的應用稀溶液中提取有機物或生物制品，如淀粉脫水，發酵液中抗生素的提取，蛋白質的提取與濃縮，廢水中微量有機物的去除等。第五章萃取分離法118（6）凝膠萃取的優點第五章萃取分離法1181熱流體進口2機殼3溶液4凝膠顆粒5溫度計6進料口7轉鼓8擋板9取樣口10放液口凝膠萃取機（天津大學的王宇新等設計制作）第五章萃取分離法1191熱流體進口2機殼3溶液4凝膠顆粒5溫度堿性蛋白酶的濃縮聚N-異丙基丙烯酰胺溫敏凝膠放入堿性蛋白酶溶液中，相變點溫度為37.5℃，溫度35℃以下時溶漲度為25-50倍，濾去凝膠，溶液得到濃縮。將溫度調節到37.4℃時，很快可以干縮到溶漲度接近2倍。第五章萃取分離法120堿性蛋白酶的濃縮第五章萃取分離法120固定化半乳糖苷酶的可控酶反應

用N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯的N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酰胺的共聚物凝膠，可以用于固定化鄰硝基苯基-

-D-半乳糖苷酶的水解反應。溶漲時，促進底物溶液的吸收與擴散，凝膠內底物濃度增大，促進酶反應，收縮時則抑制酶反應。第五章萃取分離法121固定化半乳糖苷酶的可控酶反應第五章萃取分離法121牛血清蛋白和牛血紅蛋白的分離水解淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物，相變點為pH＝3.5，會溶漲40-50倍。pH降到3.0時，凝膠收縮。通過凝膠的溶漲，可以分別從0.1％牛血清蛋白和0.05％牛血紅蛋白溶液中濃縮，分配系數分別為16和44。如果采用顆粒度較小的凝膠并使溶液的pH值小于溶質的等電點，則由于吸附等原因，牛血紅蛋白可以進入膠相呈紅色，可將兩種蛋白分離。第五章萃取分離法122牛血清蛋白和牛血紅蛋白的分離第五章萃取分離法122胰島素釋放設備在這個系統中，多孔膜作為胰島素存儲器與血液之間的支撐介質。含有P(MAA-g-EG)的水凝膠填充于這些孔之間。當葡萄糖濃度較高時，發生葡萄糖氧化酶催化的反應，生成葡萄糖酸，導致周圍的pH值降低，引起凝膠收縮。凝膠收縮后導致膜孔徑增大（分子閥門被打開），允許胰島素以擴散的方式釋放出來。當葡萄糖濃度降低后，pH升高引起凝膠溶漲，分子閥門關閉，膜不允許胰島素的滲透。第五章萃取分離法123胰島素釋放設備第五章萃取分離法123分子閥門系統的活動機制

葡萄糖氧化酶C6H12O6+O2+H2O－－－－C6H12O7+H2O2第五章萃取分離法124分子閥門系統的活動機制葡萄糖氧化酶第五章5.1.6.4超臨界流體萃取第五章萃取分離法純物質的相圖壓力增大，流動相密度增加，溶劑力增大臨界點附近溫度和壓力的微小變化會引起密度的顯著變化，即溶解能力的顯著變化。1255.1.6.4超臨界流體萃取第五章萃取分離法純物質的CO2超臨界流體臨界點Tc31.06℃，pc7.39MPa；無毒、價廉、易得、易與萃取物分離；溶解力可通過溫度、壓力調節，也可以通過添加試劑(醇類、芳烴等)來改變；萃取率較低，選擇性低特別適合天然產物的分離第五章萃取分離法126CO2超臨界流體第五章萃取分離法126超臨界流體萃取裝置液體物料為循環式，固體物料間歇式。第五章萃取分離法127超臨界流體萃取裝置第五章萃取分離法127萃取過程第五章萃取分離法128萃取過程第五章萃取分離法128影響超臨界流體萃取的因素壓力。壓力大，密度大，溶解力強；溫度。復雜，先升高后降低。超臨界流體的性質和被萃取物的極性。CO2極性小，對于極性大的物質的萃取，必須加入添加劑，稱為提攜劑或改性劑。流量。擴散慢的溶質流量不宜大。第五章萃取分離法129影響超臨界流體萃取的因素第五章萃取分離法129原料的顆粒度小，利于萃取，但太小會出現堵塞或結塊造成溝流等不利現象；萃取時間。增加萃取強度，可以縮短時間。可能的機理是組分之間的“溶解互助”效應，即先萃取出來的物質起到改性劑的作用，增加了溶解能力。第五章萃取分離法130原料的顆粒度小，利于萃取，但太小會出現堵塞或結塊造成溝流等不超臨界流體萃取的應用中藥有效成分的提取。植物原料，生物堿、黃酮、有機酸、皂苷、萜類、揮發油、糖類、油脂、氨基酸、色素、鞣質、蛋白質、酶等，傳統方法復雜，流程長，SPE簡單快速效率高。天然香料提取。食品有效成分提取。環境樣品前處理。與其他方法聯用，色譜、精餾、質譜、核磁、紅外等第五章萃取分離法131超臨界流體萃取的應用第五章萃取分離法1315.5固相萃取基于液-固分配作用的萃取方法，主要用于樣品預處理，對柱效要求較低。

快速實現大量基體物質或其他干擾物質與目標成分的分離。第五章萃取分離法怎樣實現？目標成分保留極強，基體或干擾成分保留弱；目標成分保留極弱，基體或干擾成分保留強。1325.5固相萃取第五章萃取分離法怎樣實現？目標成分保留固相萃取模式與LC分離模式相同：正相萃取----從非極性溶劑中萃取有機酸、弱陰離子等極性組分，固定相常為硅膠在載體的二醇基、丙氨基小柱；反相萃取----非極性固定相，萃取非極性至中等極性化合物，應用范圍最廣泛，固定相常為十八烷基、辛基、二甲基丁基等鍵合硅膠；第五章萃取分離法133固相萃取模式與LC分離模式相同：第五章萃取分離法133離子交換萃取----離