萃取色谱柱的一般操作过程
同修 / 2022-07-07
7.3.1.6 萃取色谱柱的一般操作过程
萃取色谱柱一般有三种操作方式：洗脱色谱法、流出色谱法和顶替色谱法，以第一种方式最实用。
用洗脱色谱法操作可得到如图7.1所示的洗脱曲线。根据式
可以算得分配系数，从式可估计出理论塔板数和塔板高度。
色谱柱的操作程序大致如下：
柱的预处理：用5～10个床体积的流动相淋洗色谱柱床，使固定相为流动相所平衡；
试样的引进： 将样品溶液调节至萃取所需要的最佳条件。用移液管定量吸取适量的溶液，直接加入到色谱柱端，然后再用少量溶液冲洗移液管，洗涤液一并加入色谱柱中。若试样是大体积溶液，那么样品可置于柱端的贮液器中。
洗涤：用与试样溶液相似的水溶液作流动相来洗涤柱床，可将残留在柱端上少量试液引入柱内，同时能将滞留于柱床中的共存杂质洗掉。洗涤液的流速与进样相同，用量多少应根据实际需要而定，一般用3～5个左右床体积。
洗脱：洗脱液的成分可参照液-液萃取中反萃取液的条件来考虑。洗脱液流速、温度对分离结果影响较大，操作时务必严加控制。
洗脱过程尚有单一洗脱与分步洗脱之分。用单种溶液作洗脱剂，保留干固定相中的各个组分，将按其分配系数的大小顺序，逐个被洗脱流出柱床，从而达到相互分离。实际上，试图用单一洗脱法来分离多组分混合物是困难的。不仅如此，如果试样中存在一种分配系数较大的金属离子，那么就会消耗大体积的洗脱液，分离时间相应增加，而且得到的色谱峰也较宽，效果并不理想。
因此，这种洗脱已很少应用。目前，萃取色谱中基本上都是采用用分步洗脱法，即有计划地变换洗脱剂程序的方法来实现分离的。通常是在洗脱液中加入不同的络合剂，盐析剂或氧化还原剂等成分，以改变各个组分的分配系数，从而达到快速有效的分离目前。在高压反相萃取色谱中使用的是梯度洗脱法，基本原理与此相似。
流出液的收集与分析鉴定： 萃取色谱柱的各部分流出液可由手工方法收集，也可以用自动接液器收集。然后再用各种有效的仪器分析方法来测定各份溶液中各种组分的浓度。
必须着重指出，为了防止柱床中固定相的流失，在实际情况许可的前提下，每步操作的流动相溶液，最好都用相应的萃取剂预饱和，以增加柱的使用寿命和重复性能。在某些分析实践中，分离条件常常是与标准物质的比对试验中确定的，此时，标准与试样之间的所有操作条件要保持一致，否则，应重作标准的洗脱曲线，然后再据此确定试样分离的操作条件。
7.3.1.7主要色谱柱参数的测定
为了确定最佳的萃取色谱分离条件，对于色谱柱的主要参数必须事先进行测定，这些方法包括：
床体积：即色谱粉占有的柱空间。它是由支持体体积、固定相和稀释剂的体积以及流动相体积的总和构成。可根据柱的大小来计算；
固定相的体积： 通常由加入到柱中的固定相重量除以该实验温度下该试剂的密度获得；
空隙体积： 可以借助于某种完全不被固定相萃取的放射性核素，如Cs作示踪剂来测定。从色谱柱上端加入Cs起，直至柱末端检测到y放射性为止，收集此段流出液的体积就是柱的空隙体积。实际上，由此测得的是柱的自由体积，它包括柱床的空隙体积和柱的死体积。
流速： 可根据给定时间内流出液体积除以时间而得。用此法测得的是容量流速，常以毫升/分表示。将该数据除以床的截面积，可得线性流速，毫升/厘米2·分。
吸附容量：它是指每毫升床体积吸附待测金属离子的毫克当量数，可用穿透曲线法测得。
有关测定方法的细节在文献中已有详细叙述，此处不再赘述。
7.3.2平板萃取色谱技术
7.3.2.1纸萃取色谱的实验技术
纸上萃取色谱的特点是以涂有萃取剂的色谱纸作为支持体，而展开剂则是采用水溶液。
纸萃取色谱分离的操作过程大致包括色层纸的选择与预处理，加样，展开，显色与测定等步骤，现分别简述如下。
(1)色谱纸的选择与预处理在纸萃取色谱中对色谱纸的要求不严，国产滤纸与进口滤纸均可使用。杭州新华造纸厂出品的各类滤纸是国内常用的色谱纸。英国 Whatman公司生产的1～4号滤纸也是通用的。此外，从德意志联邦共和国(如SS，2040a，2040b等)和德意志民主共和国(如FN1～8号)进口的某些滤纸也有应用。
色谱纸选定后，须先用HNO。和蒸馏水洗涤净化，然后凉干。根据试样含量的多少和展开的方式，将干滤纸裁剪成大小适当的不同形状。对于纸条色谱，可把纸剪成宽1～3厘米，长20～30厘米的纸条；用于环形展开的，可剪成直径为10～15厘米圆盘形；在双向展开的色层法中，色谱纸应剪成正方形或长方形；对于卷简色是而言，色请纸的宽度要与卷筒的尺寸相匹配，一般宽16-24厘米。在分析实践中，以纸条萃取色谱法为最常用。
为了把萃取剂均匀地涂于滤纸上，事先可将滤纸置于40～60℃的烘箱内，以除去其中的一些水分。冷却后，将滤纸浸入需要浓度的萃取剂溶液中。浸渍的时间不要太长，5分钟即可取出，用干净的粗滤纸吸去多余的溶剂，然后在室温下凉干。必要时，可重复操作一次，应该选择一些无毒、易挥发的溶剂作萃取剂的稀释剂。若要定量测定滤纸上固定相的含量，可以称量滤纸涂渍以后的重量变化。由此可得单位滤纸面积上的萃取剂的毫克数。
(2)加样与展开 对于痕量无机分析而言，试样应该预先进行必要的浓集，以使体积缩小到最低程度。用毛细管将试样滴加在涂有萃取剂的滤纸一端(对于环形展开法，试样应滴加在纸的中心)。试液的斑点要尽可能小，其直径控制在5毫米以内，以防止色谱带出现拖尾。加样后的斑点应立即烘干。
纸萃取色谱法的展开方式有上行法，下行法，环形法和双向展开法等，以上行法为最常用(见图7.20)。纸色谱的展开过程必须在密闭容器(色谱缸或色谱管)内进行。色谱容器大多数用玻璃制成，如果需要用氢氟酸一类腐蚀性试剂作展开剂时，色谱容器应改用聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料制作。
上行展开的具体操作程序是，取一条涂好萃取剂的色层纸，在纸下端离底边约2厘米处轻轻划上一条横线，待测试样滴在此线的中点上，烘干试样斑点，随即将滤纸挂在色谱缸内，让其下端刚好浸入展开剂溶液中。展开在封闭的体系下进行，当流动相前沿升高至15～20厘米时，可将滤纸取出，凉干(或烘干)，待测。上行法的展开速度比较缓慢，一次展开快则几小时，慢达几十小时。为了缩短分析时间，曾经试图将离心力作用于纸色谱上，这样可大大缩短展开过程，使一些简单的分离体系，在5～20分钟内就能实现分离。但这种体系的设备复杂，结果的重复性差。
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