DX离子交换

❶ 高效液相色谱的原理及分析方法

原理主要有这几种：
液—液分配色谱法
(Liquid-liquid Partition Chromatography)及化学键合相色谱(Chemically Bonded Phase Chromatography) 流动相和固定相都是液体。流动相与固定相之间应互不相溶（极性不同，避免固定液流失），有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱，溶质在两相间进行分配。达到平衡时，服从于高效液相色谱计算公式： 高效液相色谱计算公式
式中，cs—溶质在固定相中浓度；cm--溶质在流动相中的浓度； Vs—固定相的体积；Vm—流动相的体积。LLPC与GPC有相似之处，即分离的顺序取决于K，K大的组分保留值大；但也有不同之处，GPC中，流动相对K影响不大，LLPC流动相对K影响较大。 a. 正相液 — 液分配色谱法(Normal Phase liquid Chromatography): 流动相的极性小于固定液的极性。 b. 反相液 — 液分配色谱法(Reverse Phase liquid Chromatography): 流动相的极性大于固定液的极性。 c. 液 — 液分配色谱法的缺点：尽管流动相与固定相的极性要求完全不同，但固定液在流动相中仍有微量溶解；流动相通过色谱柱时的机械冲击力，会造成固定液流失。上世纪70年代末发展的化学键合固定相（见后），可克服上述缺点。现在应用很广泛（70~80%）。
液—固色谱法
流动相为液体，固定相为吸附剂（如硅胶、氧化铝等）。这是根据物质吸附作用的不同来进行分离的。其作用机制是：当试样进入色谱柱时，溶质分子 (X) 和溶剂分子(S)对吸附剂表面活性中心发生竞争吸附（未进样时，所有的吸附剂活性中心吸附的是S），可表示如下：Xm nSa ====== Xa nSm 式中：Xm--流动相中的溶质分子；Sa--固定相中的溶剂分子；Xa--固定相中的溶质分子；Sm--流动相中的溶剂分子。 当吸附竞争反应达平衡时： K=[Xa][Sm]/[Xm][Sa] 式中：K为吸附平衡常数。[讨论：K越大，保留值越大。]
离子交换色谱法
(Ion-exchange Chromatography) IEC是以离子交换剂作为固定相。IEC是基于离子交换树脂上可电离的离子与流 离子交换色谱柱
动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。以阴离子交换剂为例，其交换过程可表示如下： X-(溶剂中) (树脂-R4N Cl-)=== (树脂-R4N X-) Cl- (溶剂中) 当交换达平衡时： KX=[-R4N X-][ Cl-]/[-R4N Cl-][ X-] 分配系数为： DX=[-R4N X-]/[X-]= KX [-R4N Cl-]/[Cl-] [讨论：DX与保留值的关系] 凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。
离子对色谱法
(Ion Pair Chromatography) 离子对色谱法是将一种 ( 或多种 ) 与溶质分子电荷相反的离子 ( 称为对离子或反离子 ) 加到流动相或固定相中，使其与溶质离子结合形成疏水型离子对化合物，从而控制溶质离子的保留行为。其原 离子色谱仪流程示意
理可用下式表示：X 水相 Y-水相 === X Y-有机相 式中：X 水相--流动相中待分离的有机离子（也可是阳离子）；Y-水相--流动相中带相反电荷的离子对（如氢氧化四丁基铵、氢氧化十六烷基三甲铵等）；X Y---形成的离子对化合物。 当达平衡时： KXY = [X Y-]有机相/[ X ]水相[Y-]水相 根据定义，分配系数为： DX= [X Y-]有机相/[ X ]水相= KXY [Y-]水相 [讨论：DX与保留值的关系] 离子对色谱法(特别是反相)发解决了以往难以分离的混合物的分离问题，诸如酸、碱和离子、非离子混合物，特别是一些生化试样如核酸、核苷、生物碱以及药物等分离。
离子色谱法
(Ion Chromatography) 用离子交换树脂为固定相，电解质溶液为流动相。以电导检测器为通用检测器，为消除流动相中强电解质背景离子对电导检测器的干扰，设置了抑制柱。试样组分在分离柱和抑制柱上的反应原理与离子交换色谱法相同。 以阴离子交换树脂（R-OH）作固定相，分离阴离子（如Br-）为例。当待测阴离子Br-随流动相（NaOH）进入色谱柱时，发生如下交换反应（洗脱反应为交换反应的逆过程）： 担体图示
抑制柱上发生的反应： R-H Na OH- === R-Na H2O R-H Na Br- === R-Na H Br- 可见，通过抑制柱将洗脱液转变成了电导值很小的水，消除了本底电导的影响；试样阴离子Br-则被转化成了相应的酸H Br-，可用电导法灵敏的检测。 离子色谱法是溶液中阴离子分析的最佳方法。也可用于阳离子分析。
空间排阻色谱法
(Steric Exclusion Chromatography) 空间排阻色谱法以凝胶 (gel) 为固定相。它类似于分子筛的作用，但凝胶的孔径比分子筛要大得多，一般为数纳米到数百纳米。溶质在两相之间不是靠其相互作用力的不同来进行分离，而是按分子大小进行分离。分离只与凝胶的孔径分布和溶质的流动力学体积或分子大小有关。试样进入色谱柱后，随流动相在凝胶外部间隙以及孔穴旁流过。在试样中一些太大的分子不能进入胶孔而受到排阻，因此就直接通过柱子，首先在色谱图上出现，一些很小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中，这些组分在柱上的保留值最大，在色谱图上最后出现。
分析方法：
综述
色谱柱的填料和流动相的组分应按各品种项下的规定.常用的色谱柱填料有硅胶和化学键合硅胶。后者以十八烷基硅烷键合硅胶最为常用,辛基键合硅胶次之,氰基或氨基键合硅胶也有使用；离子交换填料,用于离子交换色谱；凝胶或玻璃微球等，用于分子排阻色谱等。注样量一般为数微升。除另有规定外，柱温为室温，检测器为紫外吸收检测器。 在用紫外吸收检测器时,所用流动相应符合紫外分光光度法项下对溶剂的要求。 正文中各品种项下规定的条件除固定相种类、流动相组分、检测器类型不得任意改变外，其余如色谱柱内径、长度、固定相牌号、载体粒度、流动相流速、混合流动相各组分的比例、柱温、进化学键合固定相反应
样量、检测器的灵敏度等，均可适当改变, 以适应具体品种并达到系统适用性试验的要求。一般色谱图约于20分钟内记录完毕。 2.系统适用性试验 按各品种项下要求对仪器进行适用性试验，即用规定的对照品对仪器进行试验和调整,应达到规定的要求；或规定分析状态下色谱柱的最小理论板数、分离度和拖尾因子.
色谱柱的理论板数
在选定的条件下，注入供试品溶液或各品种项下规定的内标物质溶液，记录色谱图化学键合固定相应用
，量出供试品主成分或内标物质峰的保留时间t(R)和半高峰宽W(h/2)，按n＝5.54[t(R)╱W(h/2)]^2计算色谱柱的理论板数，如果测得理论板数低于各品种项下规定的最小理论板数，应改变色谱柱的某些条件（如柱长、载体性能、色谱柱充填的优劣等），使理论板数达到要求。
分离度
定量分析时，为便于准确测量，要求定量峰与其他峰或内标峰之间有较好的分离度。分离度（R）的计算公式为： 2[t(R2)-t(R1)] ，R＝ -W1＋W2 式中 t(R2)为相邻两峰中后一峰的保留时间； t(R1)为相邻两峰中前一峰的保留时间； W1及W2为此相邻两峰的峰宽。 除另外有规定外，分离度应大于1.5。
拖尾因子
为保证测量精度，特别当采用峰高法测量时，应检查待测峰的拖尾因子(T)是否符合各品种项下的规定,或不同浓度进样的校正因子误差是否符合要求。拖尾因子计算公式为： W(0.05h) T＝-2d1 式中 W(0.05h)为0.05峰高处的峰宽； d1为峰极大至峰前沿之间的距离。 除另有规定外，T应在0.95～1.05间。 也可按各品种校正因子测定项下，配制相当于80％、100％和120％的对照品溶液，加入规定量的内标溶液，配成三种不同浓度的溶液，分别注样3次,计算平均校正因子，其相对标准偏差应不大于2.0％。

❷ 高效液相色谱法的原理是什么

高效液相色谱法的原理是以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测。

高效液相色谱法有“四高一广”的特点：

①高压：流动相为液体，流经色谱柱时，受到的阻力较大，为了能迅速通过色谱柱，必须对载液加高压。

②高速：分析速度快、载液流速快，较经典液体色谱法速度快得多，通常分析一个样品在15～30分钟，有些样品甚至在5分钟内即可完成，一般小于1小时。

③高效：分离效能高。可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果，比工业精馏塔和气相色谱的分离效能高出许多倍。

④高灵敏度：紫外检测器可达0.01ng，进样量在μL数量级。

⑤应用范围广：百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。

(2)DX离子交换扩展阅读

高效液相色谱还有色谱柱可反复使用、样品不被破坏、易回收等优点，但也有缺点，与气相色谱相比各有所长，相互补充。高效液相色谱的缺点是有“柱外效应”。

在从进样到检测器之间，除了柱子以外的任何死空间（进样器、柱接头、连接管和检测池等）中，如果流动相的流型有变化，被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽，柱效率降低。高效液相色谱检测器的灵敏度不及气相色谱。

空间排阻色谱法以凝胶(gel) 为固定相。它类似于分子筛的作用，但凝胶的孔径比分子筛要大得多，一般为数纳米到数百纳米。

溶质在两相之间不是靠其相互作用力的不同来进行分离，而是按分子大小进行分离。分离只与凝胶的孔径分布和溶质的流动力学体积或分子大小有关。试样进入色谱柱后，随流动相在凝胶外部间隙以及孔穴旁流过。

在试样中一些太大的分子不能进入胶孔而受到排阻，因此就直接通过柱子，首先在色谱图上出现，一些很小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中，这些组分在柱上的保留值最大，在色谱图上最后出现。

❸ 水质邻苯二甲酸二丁酯高效液相色谱法是怎么样的呢

含量=[（浓度X稀释倍数）/供试品称样量]X100%

首先确定样品成分，获取该成分的纯品（对照品），将对照品溶液配制成与样品成分浓度相当的浓度（比如样品浓度是10mg/ml左右，对照品溶液就配制成10mg/ml）。

对照品溶液和供试品溶液分别进样，进行色谱分析，获得对照品成分峰面积与供试品溶液峰面积

此时已知对照溶液峰面积，对照溶液浓度，求供试品溶液浓度，因为成分在液相中响应值不变，故对照品溶液浓度/对照品溶液峰面积=F（即响应因子）=供试品溶液浓度/供试品溶液峰面积，求得供试品溶液浓度。

(3)DX离子交换扩展阅读：

高效液相色谱法有“四高一广”的特点：

①高压：流动相为液体，流经色谱柱时，受到的阻力较大，为了能迅速通过色谱柱，必须对载液加高压。

②高速：分析速度快、载液流速快，较经典液体色谱法速度快得多，通常分析一个样品在15～30分钟，有些样品甚至在5分钟内即可完成，一般小于1小时。

③高效：分离效能高。可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果，比工业精馏塔和气相色谱的分离效能高出许多倍。

④高灵敏度：紫外检测器可达0.01ng，进样量在μL数量级。

⑤应用范围广：百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。

⑥柱子可反复使用：用一根柱子可分离不同化合物

⑦样品量少、容易回收：样品经过色谱柱后不被破坏，可以收集单一组分或做制备

❹ dy是什么意思

dy是指化学元素镝。

镝（英语：Dysprosium）是一种化学元素，符号为Dy，原子序为66。镝属于稀土元素，其外观具银色金属光泽。镝在大自然中不以单质出现，而是包含在多种矿物之中，例如磷钇矿。自然形成的镝由7种同位素组成，其中丰度最高的是164Dy。

1886年保罗首次辨认出镝元素，但要直到1950年代离子交换技术的发展后，才有纯态的镝金属被分离出来。

(4)DX离子交换扩展阅读：

物理性质

镝和钬拥有所有元素中最高的磁强度，在低温状态下更为显著，镝在85 K（−188.2 °C）以下具有简单的铁磁序，但在这一温度以上会转变为一种螺旋形反铁磁状态，其中特定基面上所有原子的磁矩都互相平行，并相对相邻平面的磁矩有固定的角度。

这种奇特的反铁磁性在温度达到179 K（−94 °C）时再转变为无序顺磁态。

❺ 高效液相色谱法的原理

原理：

流动相和固定相都是液体。流动相与固定相之间应互不相溶（极性不同，避免固定液流失），有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱，溶质在两相间进行分配。达到平衡时，服从于高效液相色谱计算公式：

式中，cs—溶质在固定相中浓度；cm—溶质在流动相中的浓度； Vs—固定相的体积；Vm—流动相的体积。LLPC与GPC有相似之处，即分离的顺序取决于K，K大的组分保留值大；但也有不同之处，GPC中，流动相对K影响不大，LLPC流动相对K影响较大。

补充：

高效液相色谱法又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。

高效液相色谱按其固定相的性质可分为高效凝胶色谱、疏水性高效液相色谱、反相高效液相色谱、高效离子交换液相色谱、高效亲和液相色谱以及高效聚焦液相色谱等类型。用不同类型的高效液相色谱分离或分析各种化合物的原理基本上与相对应的普通液相层析的原理相似。其不同之处是高效液相色谱灵敏、快速、分辨率高、重复性好，且须在色谱仪中进行。

❻ 高效液相色谱法依据是什么

高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上，引用了气相色谱的理论，在技术上，流动相改为高压输送(最高输送压力可达4.9107Pa);色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成，从而使柱效大大高于经典液相色谱(每米塔板数可达几万或几十万);同时柱后连有高灵敏度的检测器，可对流出物进行连续检测。
一、特点：
1.高压：液相色谱法以液体为流动相(称为载液)，液体流经色谱柱，受到阻力较大，为了迅速地通过色谱柱，必须对载液施加高压。一般可达150～350×105Pa。
2. 高速：流动相在柱内的流速较经典色谱快得多，一般可达1～10ml/min。高效液相色谱法所需的分析时间较之经典液相色谱法少得多，一般少于 1h 。
3. 高效：近来研究出许多新型固定相，使分离效率大大提高。
4.高灵敏度：高效液相色谱已广泛采用高灵敏度的检测器，进一步提高了分析的灵敏度。如荧光检测器灵敏度可达10-11g。另外，用样量小，一般几个微升。
5. 适应范围宽：气相色谱法与高效液相色谱法的比较：气相色谱法虽具有分离能力好，灵敏度高，分析速度快，操作方便等优点，但是受技术条件的限制，沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难于应用气相色谱法进行分析。而高效液相色谱法，只要求试样能制成溶液，而不需要气化，因此不受试样挥发性的限制。对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大(大于 400 以上)的有机物(这些物质几乎占有机物总数的 75% ～ 80% )原则上都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。 据统计，在已知化合物中，能用气相色谱分析的约占20%，而能用液相色谱分析的约占70～80%。
二、性质及原理：高效液相色谱按其固定相的性质可分为高效凝胶色谱、疏水性高效液相色谱、反相高效液相色谱、高效离子交换液相色谱、高效亲和液相色谱以及高效聚焦液相色谱等类型。用不同类型的高效液相色谱分离或分析各种化合物的原理基本上与相对应的普通液相层析的原理相似。其不同之处是高效液相色谱灵敏、快速、分辨率高、重复性好，且须在色谱仪中进行。
高效液相色谱法的主要类型及其分离原理
根据分离机制的不同，高效液相色谱法可分为下述几种主要类型：
1 .液 — 液分配色谱法(Liquid-liquid Partition Chromatography)及化学键合相色谱(Chemically Bonded Phase Chromatography) 流动相和固定相都是液体。流动相与固定相之间应互不相溶(极性不同，避免固定液流失)，有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱，溶质在两相间进行分配。 LLPC与GPC有相似之处，即分离的顺序取决于K，K大的组分保留值大;但也有不同之处，GPC中，流动相对K影响不大，LLPC流动相对K影响较大。
a. 正相液 — 液分配色谱法(Normal Phase liquid Chromatography): 流动相的极性小于固定液的极性。
b. 反相液 — 液分配色谱法(Reverse Phase liquid Chromatography): 流动相的极性大于固定液的极性。
c. 液 — 液分配色谱法的缺点：尽管流动相与固定相的极性要求完全不同，但固定液在流动相中仍有微量溶解;流动相通过色谱柱时的机械冲击力，会造成固定液流失。上世纪70年代末发展的化学键合固定相(见后)，可克服上述缺点。现在应用很广泛(70~80%)。
2 .液 — 固色谱法
流动相为液体，固定相为吸附剂(如硅胶、氧化铝等)。这是根据物质吸附作用的不同来进行分离的。其作用机制是：当试样进入色谱柱时，溶质分子 (X) 和溶剂分子(S)对吸附剂表面活性中心发生竞争吸附(未进样时，所有的吸附剂活性中心吸附的是S)，可表示如下：
Xm + nSa ====== Xa + nSm
式中：Xm--流动相中的溶质分子;Sa--固定相中的溶剂分子;Xa--固定相中的溶质分子;Sm--流动相中的溶剂分子。
当吸附竞争反应达平衡时：
K=[Xa][Sm]/[Xm][Sa]
式中：K为吸附平衡常数。[讨论：K越大，保留值越大。]
3 .离子交换色谱法(Ion-exchange Chromatography)
IEC是以离子交换剂作为固定相。IEC是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。
以阴离子交换剂为例，其交换过程可表示如下：
X-(溶剂中) + (树脂-R4N+Cl-)=== (树脂-R4N+ X-) + Cl- (溶剂中)
当交换达平衡时：
KX=[-R4N+ X-][ Cl-]/[-R4N+Cl-][ X-]
分配系数为：
DX=[-R4N+ X-]/[X-]= KX [-R4N+Cl-]/[Cl-]
[讨论：DX与保留值的关系]
凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。

❼ 高效液相色谱原理是什么

高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。

❽ 污染物在地下水中的运移

污染物随地下水在含水层中的运动与迁移是极其复杂的过程。人们通常运用地下水水动力弥散理论来阐述、解释这些过程。弥散理论是研究多孔介质中溶质的运动、迁移规律，即各种溶质的浓度在多孔介质中时空变化规律。依据这一理论建立起来的数学模型，可以较好地定性或定量地预测含水层中污染物现在或将来的分布状况。

5.4.1 水动力弥散理论基础

在多孔介质中，当存在两种或两种以上可溶混的流体时，在流体运动作用下其间发生过渡带，并使浓度趋于平均化，这种现象称为多孔介质中的水动力弥散现象，简称弥散现象。形成弥散现象的作用，简称弥散作用。

我们用下面的简单实验来举例说明弥散现象的存在。

取一圆筒，内装均匀细砂，让其饱水，并在筒中形成稳定流场。这时（t=0）在筒上端连续地注入浓度为c₀的示踪剂溶液（该示踪剂不与筒中物质发生反应），并且保证在注入示踪剂之前，筒中示踪剂的浓度为零。整个装置如图5.3（a）所示。假设在圆筒砂柱末端测出的示踪剂的浓度为c_t，并用穿透曲线的形式来表示示踪剂浓度c_t与时间t之间的关系〔图5.3（b）〕。如果没有弥散作用，浓度曲线应该是图5.3（b）中虚线所示。而实际上，由于存在弥散作用，浓度曲线却显示出如图5.3（b）中实线所示。

图5.3 室内弥散实验简图

实际上，污染物在含水层中运移时，一般都会发生弥散现象。

造成弥散现象的原因可归结为：水在介质中流动，介质孔隙系统的复杂微观形状、溶质浓度梯度引起的分子扩散、水性质的改变（如粘度、密度等）对速度分布（流速场）的影响。水中溶质与固相颗粒间的相互作用——吸附、沉淀、降解、离子交换、生物化学等过程。

弥散过程主要是分子扩散与机械弥散结合的结果，以下分别予以介绍。

5.4.1.1 分子扩散

分子扩散是物质在物理化学作用下，由浓度不一引起的物质运动现象，它是由不均一向均一发展的过程。不仅在液体静止时有分子扩散，在运动状态下同样也有分子扩散，既有沿运动方向的纵向扩散，也有垂直运动方向的横向扩散。也就是说，在多孔介质内的整个弥散过程中，始终存在着分子扩散作用。因此，地下水与污水在不发生相对流动时，污水中的污染物质亦会因为有分子扩散作用而进入地下水中。在静止的流体中，溶质的分子扩散可以用菲克恩第一定律（Fickian law Ⅰ）来描述：

环境地质与工程

式中：φ——扩散通量，即单位时间和面积上溶质的质量流通量，其量纲为M·L^-2·T^-1；

D₀——分子扩散系数，负值为弥散从高浓度区向低浓度区方向进行；

c——溶质的体积浓度；

dc/dx——在x方向上溶质的浓度梯度。

由于在多孔介质中，扩散作用进行得很慢，虽然污染地下水在含水岩层中的弥散，原则上可以由单纯的分子扩散作用来实现，但这取决于污染物浓度梯度。如果浓度梯度不是很大，这种弥散实际上是非常缓慢的。

因此，人们多认为如果迁移的距离大于数米或要求预报的期限小于100～200a，则在计算预报污染物的分布时，可以不予考虑分子扩散作用。只有在研究这个过程的延续期很长（大于几百年）时，或在没有渗流的条件下研究很短距离的迁移时，或在研究放射性废物的污染问题时，才应考虑分子扩散作用。

5.4.1.2 对流（扩散）

实际上，对流与弥散总是联系在一起的，不可分割的，只是为了研究方便起见，我们才把它们区分开来。对流扩散是指污染物质点在含水层中以地下水平均实际流速（亦称平均流速）传播的现象，这个速度可以根据达西定律确定：

环境地质与工程

式中：u_x——x方向上的地下水平均实际流速；

k——渗透系数；

n——有效孔隙率；

dh/dl——水力梯度。

5.4.1.3 机械弥散

当污染物质点在孔隙介质中运动时，由于流体粘滞性和固体颗粒的存在，使得流场中各点运动速度的大小和方向都不相同。这种速度矢量的非均一性非常明显，以至于用平均流速矢量不能很好的描述溶质质点的真实运动状况。也就是说，流场中有大量偏离平均流速的运动存在。结果，溶质的运移就自然而然地超出了我们用平均流速所预计的范围，如图5.4所示。这种流速矢量的非均一性主要与空隙介质特征有关，可分为以下几种情况：①由于流体粘滞性的存在，单个孔隙通道中靠近颗粒表面处的流速为零，而通道中心处流速最大，如图5.5（a）所示；②孔径大小不同的通道，其最大流速，平均流速各不相同，如图5.5（b）所示；③流体在多孔介质中流动时，受到固体颗粒阻挡而发生绕行，流速有时也会出现其他方向上的分支和分流，流线相对于平均流动方向产生起伏和偏离，如图5.5（c）所示。所有这些都使得溶质质点不仅在水流方向上传播，而且也在垂直于水流方向上传播。人们把这种溶质质点在微观尺度上由于流速的变化而引起的相对于平均流速的离散运动，称为机械弥散。

图5.4 连续点源示踪剂在均匀流中传播

图5.5 弥散的几种情况

在非均质含水层中，由于渗流速度分布不均而引起的弥散现象称为宏观机械弥散，其机制原则上与机械弥散是一致的，仍然是以流速不均为主要原因，只不过所研究的单元更大而已。如在透水性不同的层状含水层中，污染水便会沿透水性好的岩层呈舌状侵入，延伸较远。在隙宽不等的裂隙含水层中，污水在宽大的裂隙中运移得较快，可以达到很远的距离。反之，在窄小的裂隙中，污水迁移得慢。

通常假设机械弥散是一个不可逆过程。为了运算上的方便，在数学上我们就可以用类似于费克恩定律的数学表达式来描述它。

环境地质与工程

式中：φ——弥散通量；

c——流场中溶质的体积浓度；

D_n——常数，称为机械弥散系数，其量纲为［L²T^-1］，负号表示溶质向浓度低的方向传播。

5.4.1.4 水动力弥散

水动力弥散是由于多孔介质的渗流场速度分布的不均一性和溶质浓度分布的不均一性而造成的溶质相对于平均流速扩散运移的现象。它是一个不可逆过程。

在水动力弥散作用下，污染物浓度随距污染源的距离增大而减小，在地下水流动方向上纵向流速大于横向流速，即纵向扩散要大于横向扩散。

5.4.2 影响污染物在地下水中运移的其他因素

污染物质在地下水中呈两种类型，反应型和不反应型。不反应型物质（如氯化物）不与地下水和含水层发生反应，其运移只是对流和水动力弥散综合作用的结果；但对于反应型物质，则必须考虑它在含水层中将发生反应，诸如吸附-解吸、离子交换、沉淀-溶解、氧化-还原以及生物反应。

5.4.2.1 吸附作用

污染物在含水层中运移时，由于介质的吸附，使某些污染物数量减少。属于这方面的作用主要有：

（1）机械过滤作用：由于介质孔隙大小不一，在小孔隙或“盲孔”中，地下水中的悬浮物、胶体物及乳状物被机械过滤而截留，使水中这些物质的含量减少。

（2）物理吸附作用：在孔隙介质中，由于岩石颗粒具有表面能，可以吸附水中的阳离子，特别是高度分散的粘性土颗粒，表面能很大，可以吸附大量的离子。还会发生阳离子交换作用，使水中某些离子减少，而另一些离子增加。

（3）化学吸附作用：污水中的某些离子被介质吸附进入其结晶格架中，成为介质结晶格架的一部分，它不可能再返回溶液，从而水中这些离子浓度减小。

（4）生物吸收作用：微生物在地下水中运移情况，一方面取决于微生物在地下水中生存时间的长短，另一方面与岩石颗粒对其吸附性有关。由于岩石颗粒的表面能和静电力可以吸附大量的微生物。因此，生物（尤其是细菌）在地下水运移过程中浓度迅速降低，其迁移的距离一般不超过数百米。

在对溶质运移进行数学描述时，常将各种吸附作用综合在一起用一个系数来表示，把它与水动力弥散区分开来。

5.4.2.2 液体的密度和粘滞度的影响

图5.6 层状岩层中不同密度液体的倾斜分界面（ρ₁＞ρ₂）

污水在岩层中运移时，弥散带的形成主要是由于各种弥散作用所致，而弥散过渡带的发展演化，还要受到液体密度和粘度的影响。

当污水密度与洁净地下水不同时，在水平岩层的分界面处，由于重力的作用，会使铅直的分界面逐渐发生倾斜，密度大的重的液体在斜面下方，较轻的则“浮”在斜面之上。当两者密度差别较大时，重的液体在斜面之下，沿层底可以形成较长的指状或舌状侵入，如咸水的侵入便是这种情况。许多研究者认为在层状均质岩层中，两种液体分界面在x轴上的投影长度L_p（图5.6）与相对密度差、地层性质及渗透时间有关，可得出下列经验关系式：

环境地质与工程

式中：———相对密度差，=（ρ₁-ρ₂）/ρ₂；

ρ₁，ρ₂——含水层中推挤液体和被推挤液体的密度；

k，m，n——含水层的渗透系数，厚度和孔隙度；

φ——岩层的倾角；

t——推挤运移延续时间；

x——系数，一般为1.4～2.2。

如果时间较长，重的（矿化度高的）液体可以沿层底推进到很远的距离。例如当k=20m/d，m=25m，n=0.1，ρ₁=1.01g/cm³，ρ₂=1.00g/cm³，取x=1.6，经过10a（t=3 650d）以后分界线的长度（实际上是指状侵入的长度）可达600m左右。如果污水的矿化度不大，则两者的密度差小，Δρ＜0.001时，则分界面的长度不会太大，每年仅增加几米。

密度差不仅影响分界面的形状，而且对分界面的运动速度也有一定影响，可由下式表示：

环境地质与工程

式中：q——单宽流量，为定流量；其余符号同前。

在水平岩层中，φ=0，sinφ=0，则V_ρ=q/mn，这与均质液体活塞式推进的运动速度V相等；倾斜运动时，如果与sinφ的符号（正负号）相同，上式中第二项为负，则V_ρ＜V，反

之则V_ρ＞V；污水垂直向下运动时，如由贮污库中的垂直渗漏，φ=π，sinφ=-1，则

环境地质与工程

这里的是由于密度不同而引起的附加渗透梯度I_ρ=。因此，较重的污水位于淡地下水之上时，在水动力静止的条件下（I=0，q=0），也会产生污染水的运移，即在重力效应的作用下具有速度

环境地质与工程

运用数据：K=20m/d，m=25m，n=0.1，=0.01来计算较重的污染水从水面沉入到含水层底所需的时间t：

环境地质与工程

由此可见，重的污染水下沉排挤淡水的速度是非常快的。

液体粘度对弥散的影响可以用粘度比M来评价，M=（μ₁/μ₂），其中μ₁为推挤液体（污水）的粘度，μ₂为被推挤液体（洁净地下水）的粘度。许多实验资料表明：当密度一定时，M愈大则弥散带的长度愈小，液体的流速愈大，粘度的影响愈明显。在纯分子扩散中则无影响。当粘度随水温下降而增高时，弥散系数也随之增大。

5.4.2.3 衰变与降解

当研究放射性污染物和有机物在地下水中的运移时，放射性物质的物理衰变和有机物的生物降解会导致它们在地下水中的浓度不断降低，应当予以考虑。

放射性物质的浓度变化为：

环境地质与工程

式中：C₀——初始浓度，量纲为ML^-3；

C_t——在时间t时的浓度，量纲为ML^-3；

λ_R——放射性物质的衰变常数，T^-1；

t——时间，T。

上式也可以用来描述有机污染物的生物降解过程，但需用生物降解常数λ_c 取代λ_R。

5.4.3 溶质在地下水中运移的基本数学模型

描述溶质在地下水中运移的数学模型可以分为三类：确定性模型、随机模型和“黑箱”模型。它们是与近代描述地下水运动的数学模型相对应的，但溶质的运移要比地下水的运动更为复杂。本节主要讨论溶质运移的确定性模型。

考虑到溶质在运移过程中的对流作用和水动力弥散作用，再结合质量守恒定律，采用空间平均的方法我们就可以导出所谓的对流-弥散方程，它是描述溶质运移的基本数学模型。具体的推导过程如下。

图5.7 微元体示意图

在所研究的渗流场中任取一微小的质量均衡体（微元体）（如图5.7），dt时间内微元体中溶质质量的变化是由三方面引起的。

5.4.3.1 水动力弥散作用

水动力弥散作用由机械弥散和分子扩散作用组成。设φ₁为机械弥散通量，φ₂为分子扩散通量，P为水动力弥散通量，C为渗流场中溶质的浓度，那么：

环境地质与工程

式中：D=D_n+D₀，D为水动力弥散系数，它是各向异性的，其为二阶张量。

环境地质与工程

式（5-10）亦可表示为：

环境地质与工程

在x方向上由于弥散而引起微元体内溶质质量的变化为x断面流进与x+Δx断面流出的溶质质量之差M′_x。即：

环境地质与工程

式（5-12）中：n为有效空隙度。

同理，在y和z方向上有：

环境地质与工程

在Δt时间内由于弥散，整个微元体中溶质质量的改变量为：

环境地质与工程

5.4.3.2 对流作用

令u代表地下水实际平均流速。在x方向上，由于水的平均整体运动而引起的微元体内溶质质量的变化M″_x为：

环境地质与工程

所以对流作用所引起的微元体中溶质质量的变化M″为：

环境地质与工程

5.4.3.3 吸附作用及其他

假设由于化学反应（如吸附作用等）或其他原因，单位时间单位体积地下水中溶质质量的变化量为W，那么Δt时间内微元体中由此而引起的溶质质量的变化量I为：

环境地质与工程

假设点（x，y，z）附近t时刻溶质浓度的变化率为，则在Δt时间内，微元体中溶质质量的变化量M为：

环境地质与工程

依质量守恒定律应有：

环境地质与工程

将以上各式同时代入（5-20）中即得：

环境地质与工程

假定弥散主方向与坐标轴一致，那么：

环境地质与工程

将（5-22）代入（5-21）中有：

环境地质与工程

方程（5-23）就称为对流-弥散方程（或水动力弥散方程）。

考虑密度变化，不考虑化学作用等因素的情况下，对流-弥散方程可以表示为：

环境地质与工程

式中：K=D/n，ρ为液体的密度，u为地下水的实际平均流速。

上述水动力弥散方程是定量描述溶质在地下水中运移的基本数学模型，它是一个二阶非线性偏微分方程。其求解方法一般可分为解析解、半解析解和数值解法3种。且实际发生的地下水污染问题又是十分复杂的（如污染源有点源、线源、面源和多点源等）；其注入方式有瞬时的，也有连续的；含水层环境也是多变的。对此已有颇多的有关论著作了较全面的精辟论述可供参考，由于篇幅所限，这里不再介绍。

❾ 高效液相色谱法的原理与适用范围及采样要求

高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上，引用了气相色谱的理论，在技术上，流动相改为高压输送（最高输送压力可达4.9´107Pa）;色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成，从而使柱效大大高于经典液相色谱（每米塔板数可达几万或几十万）；同时柱后连有高灵敏度的检测器，可对流出物进行连续检测。
特点

1．高压：液相色谱法以液体为流动相（称为载液），液体流经色谱柱，受到阻力较大，为了迅速地通过色谱柱，必须对载液施加高压。一般可达150～350×105Pa。
2. 高速：流动相在柱内的流速较经典色谱快得多，一般可达1～10ml/min。高效液相色谱法所需的分析时间较之经典液相色谱法少得多，一般少于 1h 。
3. 高效：近来研究出许多新型固定相，使分离效率大大提高。
4.高灵敏度：高效液相色谱已广泛采用高灵敏度的检测器，进一步提高了分析的灵敏度。如荧光检测器灵敏度可达10-11g。另外，用样量小，一般几个微升。
5.适应范围宽：气相色谱法与高效液相色谱法的比较：气相色谱法虽具有分离能力好，灵敏度高，分析速度快，操作方便等优点，但是受技术条件的限制，沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难于应用气相色谱法进行分析。而高效液相色谱法，只要求试样能制成溶液，而不需要气化，因此不受试样挥发性的限制。对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大（大于 400 以上）的有机物（这些物质几乎占有机物总数的 75% ～ 80% ）原则上都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。 据统计，在已知化合物中，能用气相色谱分析的约占20%，而能用液相色谱分析的约占70～80%。

高效液相色谱按其固定相的性质可分为高效凝胶色谱、疏水性高效液相色谱、反相高效液相色谱、高效离子交换液相色谱、高效亲和液相色谱以及高效聚焦液相色谱等类型。用不同类型的高效液相色谱分离或分析各种化合物的原理基本上与相对应的普通液相层析的原理相似。其不同之处是高效液相色谱灵敏、快速、分辨率高、重复性好，且须在色谱仪中进行。
高效液相色谱法的主要类型及其分离原理
根据分离机制的不同，高效液相色谱法可分为下述几种主要类型：

1 ．液 — 液分配色谱法(Liquid-liquid Partition Chromatography)及化学键合相色谱(Chemically Bonded Phase Chromatography)

流动相和固定相都是液体。流动相与固定相之间应互不相溶（极性不同，避免固定液流失），有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱，溶质在两相间进行分配。达到平衡时，服从于下式：

式中，cs—溶质在固定相中浓度；cm--溶质在流动相中的浓度； Vs—固定相的体积；Vm—流动相的体积。LLPC与GPC有相似之处，即分离的顺序取决于K，K大的组分保留值大；但也有不同之处，GPC中，流动相对K影响不大，LLPC流动相对K影响较大。

a. 正相液 — 液分配色谱法(Normal Phase liquid Chromatography): 流动相的极性小于固定液的极性。

b. 反相液 — 液分配色谱法(Reverse Phase liquid Chromatography): 流动相的极性大于固定液的极性。

c. 液 — 液分配色谱法的缺点：尽管流动相与固定相的极性要求完全不同，但固定液在流动相中仍有微量溶解；流动相通过色谱柱时的机械冲击力，会造成固定液流失。上世纪70年代末发展的化学键合固定相（见后），可克服上述缺点。现在应用很广泛（70~80%）。

2 ．液 — 固色谱法

流动相为液体，固定相为吸附剂（如硅胶、氧化铝等）。这是根据物质吸附作用的不同来进行分离的。其作用机制是：当试样进入色谱柱时，溶质分子 (X) 和溶剂分子(S)对吸附剂表面活性中心发生竞争吸附（未进样时，所有的吸附剂活性中心吸附的是S），可表示如下：

Xm + nSa ====== Xa + nSm

式中：Xm--流动相中的溶质分子；Sa--固定相中的溶剂分子；Xa--固定相中的溶质分子；Sm--流动相中的溶剂分子。

当吸附竞争反应达平衡时：

K=[Xa][Sm]/[Xm][Sa]

式中：K为吸附平衡常数。[讨论：K越大，保留值越大。]

3 ．离子交换色谱法(Ion-exchange Chromatography)

IEC是以离子交换剂作为固定相。IEC是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。

以阴离子交换剂为例，其交换过程可表示如下：

X-(溶剂中) + (树脂-R4N+Cl-)=== (树脂-R4N+ X-) + Cl- (溶剂中)

当交换达平衡时：

KX=[-R4N+ X-][ Cl-]/[-R4N+Cl-][ X-]

分配系数为：

DX=[-R4N+ X-]/[X-]= KX [-R4N+Cl-]/[Cl-]

[讨论：DX与保留值的关系]

凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。

4 ．离子对色谱法(Ion Pair Chromatography)

离子对色谱法是将一种 ( 或多种 ) 与溶质分子电荷相反的离子 ( 称为对离子或反离子 ) 加到流动相或固定相中，使其与溶质离子结合形成疏水型离子对化合物，从而控制溶质离子的保留行为。其原理可用下式表示：

X+水相 + Y-水相 === X+Y-有机相

式中：X+水相--流动相中待分离的有机离子（也可是阳离子）；Y-水相--流动相中带相反电荷的离子对（如氢氧化四丁基铵、氢氧化十六烷基三甲铵等）；X+Y---形成的离子对化合物。

当达平衡时：

KXY = [X+Y-]有机相/[ X+]水相[Y-]水相

根据定义，分配系数为：

DX= [X+Y-]有机相/[ X+]水相= KXY [Y-]水相

[讨论：DX与保留值的关系]

离子对色谱法(特别是反相)发解决了以往难以分离的混合物的分离问题，诸如酸、碱和离子、非离子混合物，特别是一些生化试样如核酸、核苷、生物碱以及药物等分离。

5 ．离子色谱法(Ion Chromatography)

用离子交换树脂为固定相，电解质溶液为流动相。以电导检测器为通用检测器，为消除流动相中强电解质背景离子对电导检测器的干扰，设置了抑制柱。试样组分在分离柱和抑制柱上的反应原理与离子交换色谱法相同。

以阴离子交换树脂（R-OH）作固定相，分离阴离子（如Br-）为例。当待测阴离子Br-随流动相（NaOH）进入色谱柱时，发生如下交换反应（洗脱反应为交换反应的逆过程）：

抑制柱上发生的反应：

R-H+ + Na+OH- === R-Na+ + H2O

R-H+ + Na+Br- === R-Na+ + H+Br-

可见，通过抑制柱将洗脱液转变成了电导值很小的水，消除了本底电导的影响；试样阴离子Br-则被转化成了相应的酸H+Br-，可用电导法灵敏的检测。

离子色谱法是溶液中阴离子分析的最佳方法。也可用于阳离子分析。
6 ．空间排阻色谱法(Steric Exclusion Chromatography)

空间排阻色谱法以凝胶 (gel) 为固定相。它类似于分子筛的作用，但凝胶的孔径比分子筛要大得多，一般为数纳米到数百纳米。溶质在两相之间不是靠其相互作用力的不同来进行分离，而是按分子大小进行分离。分离只与凝胶的孔径分布和溶质的流动力学体积或分子大小有关。试样进入色谱柱后，随流动相在凝胶外部间隙以及孔穴旁流过。在试样中一些太大的分子不能进入胶孔而受到排阻，因此就直接通过柱子，首先在色谱图上出现，一些很小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中，这些组分在柱上的保留值最大，在色谱图上最后出现。

高效液相色谱仪主要有进样系统、输液系统、．分离系统、检测系统和数据处理系统，下面将分别叙述其各自的组成与特点。

1．进样系统

一般采用隔膜注射进样器或高压进样间完成进样操作，进样量是恒定的。这对提高分析样品的重复性是有益的。

2．输液系统

该系统包括高压泵、流动相贮存器和梯度仪三部分。高压泵的一般压强为l．47～4．4X107Pa，流速可调且稳定，当高压流动相通过层析柱时，可降低样品在柱中的扩散效应，可加快其在柱中的移动速度，这对提高分辨率、回收样品、保持样品的生物活性等都是有利的。流动相贮存错和梯度仪，可使流动相随固定相和样品的性质而改变，包括改变洗脱液的极性、离子强度、PH值，或改用竞争性抑制剂或变性剂等。这就可使各种物质（即使仅有一个基团的差别或是同分异构体）都能获得有效分离。

3.分离系统

该系统包括色谱柱、连接管和恒温器等。色谱柱一般长度为10～50cm（需要两根连用时，可在二者之间加一连接管），内径为2～5mm，由"优质不锈钢或厚壁玻璃管或钛合金等材料制成，住内装有直径为5～10μm粒度的固定相（由基质和固定液构成）．固定相中的基质是由机械强度高的树脂或硅胶构成，它们都有惰性（如硅胶表面的硅酸基因基本已除去）、多孔性（孔径可达1000?）和比表面积大的特点，加之其表面经过机械涂渍（与气相色谱中固定相的制备一样），或者用化学法偶联各种基因（如磷酸基、季胺基、羟甲基、苯基、氨基或各种长度碳链的烷基等）或配体的有机化合物。因此，这类固定相对结构不同的物质有良好的选择性。例如，在多孔性硅胶表面偶联豌豆凝集素（PSA）后，就可以把成纤维细胞中的一种糖蛋白分离出来。

另外，固定相基质粒小，柱床极易达到均匀、致密状态，极易降低涡流扩散效应。基质粒度小，微孔浅，样品在微孔区内传质短。这些对缩小谱带宽度、提高分辨率是有益的。根据柱效理论分析，基质粒度小，塔板理论数N就越大。这也进一步证明基质粒度小，会提高分辨率的道理。

再者，高效液相色谱的恒温器可使温度从室温调到60C，通过改善传质速度，缩短分析时间，就可增加层析柱的效率。

4．检测系统

高效液相色谱常用的检测器有紫外检测器、示差折光检测器和荧光检测器三种。

（1）紫外检测器

该检测器适用于对紫外光（或可见光）有吸收性能样品的检测。其特点：使用面广（如蛋白质、核酸、氨基酸、核苷酸、多肽、激素等均可使用）；灵敏度高（检测下限为10-10g／ml）；线性范围宽；对温度和流速变化不敏感；可检测梯度溶液洗脱的样品。

（2）示差折光检测器

凡具有与流动相折光率不同的样品组分，均可使用示差折光检测器检测。目前，糖类化合物的检测大多使用此检测系统。这一系统通用性强、操作简单，但灵敏度低（检测下限为10-7g／ml），流动相的变化会引起折光率的变化，因此，它既不适用于痕量分析，也不适用于梯度洗脱样品的检测。

（3）荧光检测器

凡具有荧光的物质，在一定条件下，其发射光的荧光强度与物质的浓度成正比。因此，这一检测器只适用于具有荧光的有机化合物（如多环芳烃、氨基酸、胺类、维生素和某些蛋白质等）的测定，其灵敏度很高（检测下限为10-12～10-14g／ml），痕量分析和梯度洗脱作品的检测均可采用。

（5）数据处理系统

该系统可对测试数据进行采集、贮存、显示、打印和处理等操作，使样品的分离、制备或鉴定工作能正确开展。

❿ 含钾元素高对身体有害吗

钾K

氯化钠、氯化钾溶于水中产生钠离子、钾离子和氯离子，它们的重要作用是控制细胞、组织液和血液内的电解质平衡，这种平衡对保持体液的正常流通和控制体内的酸碱平衡是必要的。氯是胃液中胃酸的成分，胃酸主要是盐酸组成，所以氯是重要的生命必需元素。

尽管钾在人体内占总矿物元素含量的5%，仅次于钙和磷，但也许是因为食物中都含有充足的钾而不易引起缺乏，以至于人们未能认识到钾对于机体健康的重要性。人体内钾70%存在于肌肉，10%在皮肤，其余在红细胞、骨髓和内脏中。

钾的生理功能： 钾作为人体的一种常量元素，在维持细胞内的渗透压和维持体液酸碱性平衡，维持机体神经组织、肌肉组织的正常生理功能以及在细胞内糖和蛋自质代谢等方面具有重要的意义，机体中大量的生物学过程都不同程度地受到血浆钾的浓度影响。值得注意的是，钾的大部分生理功能都是在与钠离子的协同作用中表现出来的，因此，维持体内钾、钠离子的浓度平衡对生命活动是十分重要的。

钾的供给量与来源： 一般成人每天摄取2g～2.5g的钾是比较合适的。钾广泛存在于各种动植物食物中，肉类、蔬菜以及水果都是钾的良好食物源，尤其是大豆、花生仁、虾米中更含有丰富的钾，马铃薯、香蕉、番茄、橙子以及肉类、鱼类都含有较多的钾。

在人体内钠离子、钾离子和氯离子三种离子都应保持平衡，任何一种离子不平衡，都会对身体产生影响。例如运动员在激烈的运动过程中大量出汗，汗水中除了水分外，还含有Na+、K+和Cl-等离子，因此，出汁太多，使体内Na+、K+和Cl-等离子浓度大为降低，促使肌肉和神经受到影响，导致运功员出现恶心、呕吐，严重的出现衰竭和肌肉痉挛。所以运动员在比赛前后要注意补充盐分，炼钢工人或高温工作者的饮料中要加入适量的食盐。人体内缺钠会感到头晕、乏力，长期缺钠易患心脏病，并可异致低钠综合症。但人体内钠含量高了也会危害健康，科学界已基本认定食盐过量与高血压有一定的关系，有报道说，人体随食盐摄取量的增加，骨癌、食道癌、膀胧癌的发病率也增高。因此，对于高血压患者，世界卫生组织建议的含盐摄入标准是每天不超过6克。