[科普中国]-放射色谱法

简介

色谱法过去称色层法或层析法,最早是于1903年由俄国植物学家M.S.Tswett发现的。
色谱法是利用混合物中各组分在固定相和流动相中亲和力的差异使各组分在两相之间分配不同来实现彼此分离的一种方法。

色谱法的分类1

按流动相物态的不同,可分为气相色谱法和液相色谱法(流动相为液体)。

按分离过程机理的不同,可分为吸附色谱法、离子交换色谱法、萃取色谱法和凝胶色谱法等。

按固定相使用方式的不同,可分为柱色谱法、纸色谱法和薄层色谱法等。

柱色谱法分为吸附柱色谱法 、离子交换柱色谱法 、萃取柱色谱法 、凝胶渗透柱色谱法和高效液相色谱法1。

吸附柱色谱法(Absorption column chromatography)

吸附柱色谱法2又可分为液-固和气-固两种,这里着重介绍液-固色谱法。
1)基本原理
吸附柱色谱法是利用溶液(流动相)在通过装有吸附剂(固定相)的柱子时，各组分因吸附能力的不同，在吸附剂上滞留程度也 不同，从而实现各组分的分离。

2)基本操作

① 吸附剂的选择和预处理

|| ||

粉碎、过筛、浸泡、洗涤和活化

②装柱

柱子的选择

装柱的方法可分为干法和湿法两种

③ 分离操作

常用的分离技术为淋洗法

吸附

洗涤

淋洗

离子交换柱色谱法(ion-exchange column chromatography)

1、基本原理 离子交换柱色谱法3是利用某些固体物质中的可交换离子与溶液中的同种电荷离子之间能发生交换反应（等当量）来进行分离的一种方法。具有这种交换能力的固体物质称为离子交换剂。这种交换反应称为离子交换反应。

2、离子交换剂的分类

天然……

无机离子交换剂 人工……

离子交换剂 （AMP）

有机离子交换剂 天然……

人工……

3、交换树脂分类

阳离子交换树脂 ：强酸性阳离子交换树脂 弱酸性阳离子交换树脂

阴离子交换树脂：强碱性阴离子交换树脂 弱碱性阴离子交换树脂
特种离子交换树脂： 特殊交换性能的树脂 特殊结构性能的树脂

4、影响离子交换亲和力的因素

影响离子交换亲和力的因素主要是离子的电荷数Z和离子的水化离子半径r水（离子势 Z/ r水）。电荷数Z越大,水化离子半径r水越小，则亲和力越大。 同一价态的离子，离子半径r裸越大，水合离子半径r水越小。

5、基本操作

离子交换剂的选择和预处理

装柱与转型

分离操作

萃取柱色谱法萃取柱色谱法4又称为分配柱色谱法,它可分为正相萃取和反相萃取两种。

1、基本原理

萃取柱色谱法是利用不同物质在固定相(萃取剂)和流动相(试样、淋洗剂)之间分配系数的不同来达到彼此分离的一种方法。

2、支持体与固定相

在萃取柱色谱法中，是将有机萃取剂吸附在惰性固体物质的表面。这里的惰性固体物质起着支持萃取剂的作用，称为支持体或担体，萃取剂称为固定相。吸附了萃取剂的支持体称为色谱粉。

（1）常用的支持体

含硅无机化合物，如硅胶、玻璃粉等；

含氟塑料，如聚四氟乙烯粉、低密度聚三氟氯乙烯(Kel-F)粉等；

聚乙烯类高分子聚合物。
（2）固定相（萃取剂）

原则上，凡适用作溶剂萃取的萃取剂均可作固定相，其中应用最普遍的是中性磷类萃取剂(如TBP)、酸性磷类萃取剂(如HDEHP)和胺类萃取剂(如TOA，N-253)等。

3、应用

由于萃取柱色谱法分离效率高，操作简便、快速，因而已成为分离微量放射性物质和相似元素的一种有效手段。
例如：用Kel-F粉作支持体，N-235作固定相的萃取柱色谱法已成功地从食品中分离测定了铀、钍和钚等。

凝胶渗透柱色谱法(gel permeation chromatography,GPC)

凝胶渗透柱色谱法5是利用交联、聚合而形成的表面惰性的多孔物质凝胶，经泡胀后具有一定孔径的三维网状结构，其网孔可使一定大小的分子渗透入内，较大的分子不能进入网孔，可不受阻滞地通过色谱柱，从而达到分离不同大小分子一种方法，又称为凝胶过滤色谱法(gel filtration chromatography)。

凝胶渗透柱色谱法分离的关键是凝胶。常用的有葡聚糖凝胶(Sephadex商品名)等。分离时，大分子物质先流出，小分子物质后流出。

凝胶渗透柱色谱法的优点是不依赖流动相和固定相的相互作用，分离容量比其它色谱法大得多，且回收率高，副反应少，凝胶使用寿命长等。其缺点是不能分离分子大小相近的物质等。
凝胶渗透柱色谱法的基本操作与吸附柱和离子交换柱色谱法大致相同，不再赘述。

高效液相色谱法(high performance liquid chromatography)

高效液相色谱法6(HPLC)又称高压液相色谱法，是以液体为流动相，固态或液态物质为固定相的色谱方法。具有分离速度快、效果好的特点。

纸色谱法纸色谱法7是用色谱纸或以萃取剂、液体离子交换剂吸附在色谱纸上作固定相，用有机溶剂或水溶液作流动相来分离不同物质的一种色谱分离方法。

各组分在色谱纸上移动的情况可用比移值Rf来表示:

x为 某组分移动的距离；y为展开剂前沿移动的距离。

Rf,A=a/c

Rf,B=b/c

纸色谱法的测量：可用放射性计数法、自显影法测量和采取放射性扫描色谱仪、电子自动放射显影仪测量，以此进行定性和定量分析。

纸色谱法操作简便，所需试样量少，方法灵敏，适用于微量物质的分离与分析。放化纯度测定常采用此方法。

薄层色谱法(thin layer chromatography,TLC)

薄层色谱法8是将固定相均匀地涂覆在一块玻璃板或塑料板上，形成薄层，然后将试样滴在薄层的一端(即原点)，用适宜的展开剂作流动相，借助毛细作用流经薄层，使不同组分随流动相展开，从而达到分离目的的一种方法。

该方法集中了柱色谱和纸色谱法的优点，克服了两者的缺点，具有设备简单、操作方便、分离速度快、效率高、用样量少、灵敏度高等优点，因而得到了发展。但由于薄层板的制作技术较复杂和重现性较差，使它的应用也受到了限制。

例如：从医用113Sn-113Inm放射性核素发生器中分离出来的113Inm，就常用薄层色谱法鉴定其被113Sn沾污的程度。