仪器分析中的吸附剂分类与性质

吸附剂分为无机和有机两大类。无机吸附剂有硅胶、氧化铝、活性碳酸钙、活性氧化镁、硅藻土、沸石及分子筛等；有机吸附剂有聚酰胺和大孔吸附树脂等。以硅胶、氧化铝和大孔吸附树脂最为常用。

1.硅　胶

硅胶是二氧化硅微粒子的三维凝聚多孔体的总称，其化学组成用SiO2·xH2O表示。早期液相色谱用硅胶是薄壳形微珠，后来全多孔型硅胶出现成为主流。典型的制备方法是溶胶-凝胶法：可溶性硅酸盐酸化，溶胶-水凝胶过程中形成水凝胶，水凝胶酸洗后脱水形成干凝胶，即硅胶。硅胶是无定形多孔结构的凝聚物，外观为白色粉末，质轻。

因为硅胶的外表面和孔内表面存在的大量的硅羟基（Si—OH），它是极性基团、“吸附活性中心”，是与组分分子产生相互作用的位点，吸附活性中心的多少决定硅胶的吸附能力的大小。评价硅胶的指标主要有平均粒径和比表面积等。

硅胶的硅羟基与水结合而失去吸附活性（失活），将它置于105～110℃烘箱中0.5～1h，可除去吸附水又恢复吸附活性（再生）。硅胶含水量与活性关系见表8-3。

表8-3　硅胶和氧化铝的含水量与活性的关系

2.氧化铝

用作色谱吸附剂的氧化铝也是水合物，其分子式为Al2O3·xH2O（x=0～3）。通常利用水合氧化铝的再沉淀工艺以制备具有不同化学组成和相组成的氧化铝。将水合氧化铝溶于酸，再以碱中和，使氢氧化铝沉淀出来并与杂质得到部分分离。以不同的煅烧温度，可以得到具有不同水含量、不同晶相及不同孔结构的氧化铝，有低温氧化铝（600℃煅烧，有γ-Al2O3、ρ-Al2O3、χ-Al2O3，有残余水分）和高温氧化铝（900～1000℃煅烧，有θ-Al2O3、χ-Al2O3、δ-Al2O3，无残余水分）。色谱用氧化铝主要是γ-Al2O3，其表面有铝羟基，它是氧化铝的吸附活性中心位点。由于γ-Al2O3中通常含有碱金属和碱土金属杂质而常呈碱性。将γ-Al2O3悬浮于水中，其pH值可达9，故常称为碱性氧化铝。利用适当的酸中和，可以得到中性氧化铝乃至酸性氧化铝。氧化铝含水量与活性的关系参见表8-3。

碱性氧化铝，pH9～10，适用于碱性和中性化合物的分离。(www.xing528.com)

酸性氧化铝，pH5～4，适用于分离酸性化合物的分离，如有机酸、酸性色素及某些氨基酸、酸性多肽及对酸稳定的中性化合物等。

中性氧化铝，pH7.5，适用范围广，适用于酸性、碱性氧化铝的化合物，尤其适用于分离生物碱、挥发油、萜类、甾体、蒽醌以及在酸碱中不稳定的苷类和内酯等成分。

3.聚酰胺

聚酰胺是高分子合成材料纤维，又称尼龙，由环内酰胺聚合而成。作为色谱吸附剂用的聚酰胺主要有尼龙-6,6、尼龙-6两种。聚酰胺的分子中存在着大量酰胺基和羰基极性基团，两者都易于形成氢键，这些表面的极性基团就是其吸附活性中心位点。所以，聚酰胺对极性化合物具有较好的色谱分辨能力。聚酰胺与化合物形成的氢键形式和能力不同，吸附能力就不同，从而使各类化合物得到分离。一般来说，具有形成氢键基团较多的化合物，其吸附能力较大。例如，中药有效成分和天然产物中的酚类、黄酮、鞣质、酸类，是以其羟基与酰胺的羰基形成氢键；硝基化合物和醌类化合物是与酰胺的胺基形成氢键。这些化合物，可以利用它们形成氢键的形式和能力的差异而实现分离。

4.大孔吸附树脂

大孔吸附树脂是一种不含交换基团的高分子化合物，是具有大孔网状结构的高分子吸附剂，它同时具有吸附和分子筛的作用。合成大孔吸附树脂的单体有非极性、中等极性、极性和强极性的等，由此合成的大孔吸附树脂的表面就带有聚合单体基团的相应极性，所以根据大孔吸附树脂的表面性质，分为非极性、中等极性、极性和强极性四类。

非极性大孔吸附树脂是由苯乙烯加交联剂聚合而成的聚苯乙烯树脂，不带任何功能基，孔表疏水性较强，最适于由极性溶剂（如水）中吸附非极性物质。中极性吸附树脂含酯基的吸附树脂，其表面兼有疏水和亲水两部分，既可由极性溶剂中吸附非极性物质，又可由非极性溶液中吸附极性物质。极性与强极性树脂是指含酰胺基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫不同极性功能基的吸附树脂，该类树脂最适用于由非极性体系里分离极性物质。

大孔吸附树脂的孔径与比表面积都比较大，在树脂内部具有三维空间立体孔结构，具有物理化学稳定性高、比表面积大、吸附容量大、选择性好、吸附速度快、解吸条件温和、再生处理方便、使用周期长、宜于构成闭路循环、节省费用等诸多优点。