离子交换色谱保留机理的研究

论文摘要

本论文在综述了离子交换色谱的分离体系以及传统色谱理论的基础上,研究了离子交换色谱保留机理,论文主要分为以下三个方面:一、鉴于离子交换色谱中被测离子和有机聚合物树脂之间存在的疏水作用,以阴离子交换色谱柱IonPacAS9-HC为研究对象,对离子交换色谱中的吸附保留行为,从色谱混合保留机理的角度出发,考虑各色谱柱固定相含量和界面吸附面积的不同,建立柱间保留的相互关系方程:V’R（X）/V’R（S2）=aV’R（S1）/V’R（S2）+b。在5根不同批号IonPacAS9-HC柱上,对15个不同结构类型的无机和有机阴离子的保留行为进行研究,并采用推导所得的混合保留机理模型对溶质这一保留特征进行表征,结果较为理想,其中一价离子的相关系数为0.9～0.999,二价离子的相关系数为0.999～1;对保留值进行预测也得到较为准确的结果,为离子交换色谱中吸附保留行为的研究提供了新方法。二、测定了IonPacAS9-HC阴离子交换色谱柱在293、303、313、318、323K柱温下35个无机和有机阴离子的保留值,考察了柱温对色谱保留的影响,同时求得各溶质色谱过程中的热力学焓变（△H）和似交换熵变（△S’）,从热力学角度对离子交换色谱保留机理进行解释,发现在离子色谱中类似于碳数规律的实验现象;提出用静电作用、色散作用和氢键作用为离子交换色谱中保留作用的主要形式,采用Gaussian98W对所测的化合物进行HF/6-31*水平上的优化,并提取21种结构参数来描述这三种作用力,研究了△H和AS’与结构参数间的关系,从结构参数出发进一步对保留机理进行分析,首次建立了24个羧酸结构参数和热力学参数的定量关系（QSPR）。三、在上述工作的基础上,将计算得到的结构参数作为理论描述符引入到与离子色谱容量因子的多元线性回归中,建立25个羧酸在不同柱温下的色谱定量保留关系（QSRR）模型,通过比较这些模型,对离子交换色谱保留机理进行进一步的讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号表
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1 有关离子交换色谱中影响保留的各个因素
• 1.1 离子交换色谱的分离体系
• 1.2 溶质离子本身性质对保留的影响因素
• 1.3 离子交换色谱柱中的疏水作用
• 2 有关色谱过程的动力学、热力学和色谱保留模型
• 2.1 色谱动力学
• 2.2 色谱热力学
• 2.3 色谱保留模型
• 2.3.1 计量置换模型
• 2.3.2 计算流体力学模型
• 3 有关溶质结构参数与色谱保留行为的关系
• 3.1 定量结构保留关系
• 3.1.1 有关研究初期液相色谱参数模型
• 3.1.2 液相色谱QSRR模型的新进展
• 3.2 人工神经网络模型
• 参考文献
• 第二章 离子交换色谱中混合保留机理的研究
• 1 实验部分
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 色谱实验
• 1.3 交换容量的测定
• 2 理论及公式推导
• 3 结果与讨论
• 3.1 交换容量的测定
• 3.2 不同批号色谱柱上各溶质保留行为的比较
• 3.3 浅析流动相中有机溶剂对色谱保留的影响
• 3.4 混合保留机理的探讨
• 3.5 混合保留机理在预测中的应用
• 3.6 有关混合保留机理的一点补充
• 4 结论
• 参考文献
• 第三章 离子交换色谱保留过程的热力学研究
• 1 实验部分
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 色谱实验
• 1.3 数据后处理
• 2 结果与讨论
• 2.1 不同柱温下各溶质离子的保留行为的考察
• 2.2 热力学参数与溶质的色谱保留
• 2.2.1 有关离子交换色谱中的焓变△H
• 2.2.2 有关离子交换色谱中的熵变△S
• 2.2.3 从焓熵补偿中分析离子交换过程的保留机理
• 2.3.溶质离子的结构参数与色谱过程的焓变和熵变定量关系
• 2.3.1 理论基础
• 2.3.2 计算方法
• 2.3.3 相似结构的溶质离子间色谱焓、熵变化与结构参数之间的关系
• 2.3.4 溶质离子的结构参数与色谱过程的焓变和熵变定量关系的建立
• 4 结论
• 参考文献
• 第四章 离子交换色谱定量保留关系的初步探讨
• 1 实验部分
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 色谱实验
• 2 结果与讨论
• 2.1 不同柱温下的静电作用
• 2.2 不同柱温下的氢键作用
• 2.3 不同柱温下的色散作用
• 3 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢