色谱分离技术的演变和发展
第七章 色谱分离技术
④ 设备简单，操作方便，且不含强烈的操作条件， 因而不容易使物质变性，特别适于不稳定的大分子 有机化合物。
缺点： 处理量小、操作周期长、不能连续操作，因此 主要用于实验室，工业生产上应用较少。
3.色谱法的分类 吸附色谱法
分配色谱法
分离机理
离子交换色谱法 凝胶色谱法
亲和色谱法
（一）基本原理
溶液中某组分的分子在运动中碰到一个固体表 面时，分子会贴在固体表面上，发生吸附作用。
1.发生吸附作用的原理：
固体表面分子（或原子）与固体内部分子（或原子） 所处的状态不同：
固体内部分子（或原子）受临近四周分子的作用力是 对称的，作用力总和为零，即彼此互相抵消，故分子处 于平衡状态。
界面上的分子所受的力不对称，作用力总和不等于零， 合力指向固体内部。
小分子
（二）凝胶过滤介质
基本要求：
不能与原料组分发生除排阻之外的任何其他相 互作用，如电荷作用、化学作用、生物学作用
高物理强度、高化学稳定性 耐高温高压、耐强酸强碱 高化学惰性 内孔径分布范围窄 颗粒大小均一度高
常用的凝胶过滤介质 葡聚糖凝胶 琼脂糖凝胶 聚丙烯酰胺凝胶
1. 葡聚糖凝胶
pH、缓冲液浓度、离子强度
③ 柱操作 柱的大小、长短 ④ 流速的控制 高速度、高效率 ⑤ 清洗 除去不结合的所有物质 ⑥ 洗脱 特异性洗脱（竞争性置换目的物） ⑦ 柱的再非生特异性洗脱（调节pH、离子强度和种类、温度）
（五）亲和色谱法的应用
1.亲和色谱法的特点： 专一、高效、简便、快速
2.应用 ① 分离和纯化各种生物分子 纯化生物大分子，适于从组织或发酵液中分离
色谱法应运而生。
色谱分离是一组相关技术的总称，又叫做色 谱法、层析法，是一种高效而有用的生物分离 技术。
色谱技术的研究进展
色谱技术的研究进展色谱技术是几十年来分析化学中最富活力的领域之一。
作为一种物理化学分离分析的方法，色谱技术是从混合物中分离组分的重要方法之一，能够分离物化性能差别很小的化合物。
当混合物各组成部分的化学或物理性质十分接近，而其他分离技术很难或根本无法应用时，色谱技术愈加显示出其实际有效的优越性。
接下来让我们介绍一下色谱技术的发展，并对常见的色谱技术和近期发展起来的几种新型的色谱分离技术及不同特性色谱技术的研究进展进行了综述。
首先，我们来了解一下色谱技术的历史发展。
1903年，俄国植物学家M.S.Tswett发表了题为"一种新型吸附现象及在生化分析上的应用"的研究论文，文中第一次提出了应用吸附原理分离植物色素的新方法。
1906年，他命名这种方法为色谱法。
这种简易的分离技术，奠定了传统色谱法基础。
但由于当时Tswett色谱技术分离速度慢、效率低，长时间内并没有受到当时科学界的重视。
1931年，德国的Kuhn采用类似Tswett色谱技术方法分离了胡萝卜素等60多种色素，在维生素和胡萝卜素的离析与结构分析中取得了重大研究成果，并因此获得了1938年诺贝尔化学奖。
也正因为他的出色工作使色谱法迅速为各国科学家们所关注，色谱方法才被广泛应用。
1940年，Martin和Synge提出了液液分配色谱法。
1952年，James和Martin发明了气相色谱法，并因此获得了1952年的诺贝尔化学奖。
1944年Consden发明的纸色谱和1949 Macllean发明的薄层色谱也一直是用于物质初步分离的简便、快捷的工具。
1957年，Golay开创了毛细管气相色谱法。
20世纪60年代末，高压泵和键合固定相应用于液相色谱，导致高效液相色谱的出现。
20世纪80年代初，毛细管超临界色谱得到发展，20世纪90年代末得到广泛应用。
与此同时，20世纪80年代初由Jorgenson等发展的毛细管电泳，在20世纪90年代得到越来越广泛的应用，在此基础上相继发展了毛细管等电聚焦、毛细管凝胶电泳、毛细管离子电泳及毛细管手性分离等技术。
色谱技术的发展与应用前景
色谱技术的发展与应用前景色谱技术是一种重要的分离和分析技术，已经成为化学、生物、医药和环境等众多领域中不可或缺的工具。
本文将从色谱技术的历史发展、基本原理和分类、应用领域以及未来的发展前景等方面进行探讨。
色谱技术的历史可以追溯到19世纪初，当时意大利科学家托皮莫•赛维盖尼发现了物质在固体表面上的吸附现象，并提出了通过这种方式来分离混合物的方法。
20世纪50年代，美国科学家 A.J.P. Martin 和 R.L.M. Synge 利用液相色谱技术分离了多种生物活性化合物，奠定了现代色谱技术的基础。
此后，气相色谱和液相色谱两大分支逐渐发展起来。
色谱技术的基本原理是通过样品在固定相上的吸附作用或移动相中的分配作用，实现混合物中化学物质的分离。
按照固定相的不同，色谱技术可以分为气相色谱和液相色谱。
在气相色谱中，固定相是用于填充色谱柱的固体材料，样品在气相中进行分离。
而在液相色谱中，固定相通常是高效液相色谱柱上的吸附材料，样品在液相中进行分离。
色谱技术广泛应用于化学、生物、医药和环境等多个领域。
在化学分析中，色谱技术可以对复杂的混合物进行快速分离和定性定量分析。
在生物学研究中，色谱技术可以用于分离和纯化蛋白质、核酸和多肽等生物大分子。
在医药领域，色谱技术被广泛应用于药物分析、药物代谢动力学和药物安全性评价等。
在环境监测中，色谱技术可以用于分析水质、大气和土壤中的有机污染物。
未来，色谱技术的发展前景非常广阔。
首先，随着科学技术的不断进步，仪器设备的性能将进一步提高，分析的灵敏度和分辨率将得到提升。
其次，人们对生物大分子的研究需求越来越高，对分离和纯化技术的要求也越来越高，这将进一步推动色谱技术的发展。
此外，随着化学合成和医药研发的进一步推进，对药物和药物代谢产物的快速分析和定性定量的需求也将增加，色谱技术将在这一领域发挥越来越重要的作用。
总之，色谱技术是一种重要的分离和分析技术，已经在化学、生物、医药和环境等多个领域得到广泛应用。
A 郑 色谱分离技术的演变和发展
实验步骤:
3 点样 取准备好的滤纸条（2×20cm），将其一端 剪去两侧，中间留一长约1.5cm，宽约 0.5cm的窄条，并在滤纸剪口上方折叠出一 条直线，作为画提取液细线的基准线。用 毛细吸管沾少许滤液在折线上描绘4~5次。
实验步骤:
• 4展开:将适量的层析液（分离液）倒入烧 杯，将滤纸条画线一端朝下，轻轻插入层 析液中，迅速用培养皿盖住烧杯。
（Chromatography）,色谱分离法创立时没有引起人
们的注意，直到30年代后才被广泛使用。
分配色谱的出现和色谱方法的普及
1938年阿切尔•约翰•波特•马丁和理查德•劳伦
斯•米林顿•辛格准备利用氨基酸在水和有机溶 剂中的溶解度差异分离丌同种类的氨基酸，马 丁早期曾经设计了逆流萃取系统以分离维生素， 马丁和辛格准备用两种逆向流动的溶剂分离氨 基酸，但是没有获得成功。
1971年科兊兰等人出版了《液相色谱的现代实践》 一书，标志着高效液相色谱法 (HPLC)正式建立。在 此后的时间里，高效液相色谱成为最为常用的分离和 检测手段，在有机化学、生物化学、医学、药物开发 不检测、化工、食品科学、环境监测、商检和法检等 斱面都有广泛的应用。高效液相色谱同时还极大的刺 激了固定相材料、检测技术、数据处理技术以及色谱
注意事项：
• （1）应选择绿色较深、光合色素含量较高的植物
叶片，如菠菜叶、朱槿叶等，作为实验材料，以 便使滤液中色素浓度较高。 • （2）画滤液细线时，要迅速，幵要等滤液接近干 时，再重复画线，以防滤液扩散开使滤液线过宽， 影响分离效果。 • （3）将滤纸条插入层析液中时，要避克滤液细线 直接触及层析液。试管中的层析液高度丌要接近 或超过滤液细线所处的高度，可灵活把握层析液 的用量。
• 由于甲基橙和亚甲基蓝结构不同，极性也 不同,根据相似相容原理,吸附剂对它们的吸 附能力也不同,洗脱剂对他们的解析速度也 不同,极性小吸附能力弱,解析速度快的次甲 基蓝先被洗脱下来,而极性大,吸附能力强的, 解析速度慢的甲基橙后被洗脱下来,从而使 两种物质得以洗脱下来,本实验以氧化铝做 为吸附剂,对于极性洗脱剂:去离子水大于 95%的乙醇溶液,如果极性过大的话有可能, 被一起洗脱下来
色谱分析技术的进展与应用
色谱分析技术的进展与应用色谱分析技术是一种利用分离原理进行分析的方法，这种方法在各种领域都得到了广泛的应用。
随着科技的不断发展，色谱分析技术也不断得到改进和提高，这使得这种方法的分析效率得以提高，应用领域也不断拓展。
本文将从色谱分析技术的概述、发展历程，以及其在环保、食品、医疗和化工等行业中的应用等方面进行探讨。
一、概述色谱分析技术是利用物理和化学性质不同的物质在某种固定相上进行分离，再用检测器检测的分析方法。
色谱分析技术主要包括气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱等多种类型。
目前，液相色谱和气相色谱是应用最为广泛的两种分析方法。
液相色谱是将样品溶解于流动相中，在填充有固定相的柱中进行分离和检测的方法。
气相色谱是将样品以气体状态传送入柱中，在特定的固定相上进行分离和检测的方法。
超临界流体色谱在固/液相和气/液相之间，使用超临界流体来代替传统的有机溶剂。
二、发展历程色谱分析方法最初可以追溯到19世纪初，当时科学家发现一些天然产物在某些化学柱上可以进行分离。
在20世纪50年代，研究人员发明了气相色谱法。
1960年代，液相色谱法得到了发展，是目前应用最为广泛的方法之一。
按照这两个分支的主要发展趋势，柱填充技术、分离效率、色谱柱外直接检测技术、联用技术和大功率技术等不断得到改进，提高了色谱分析的分析速度和准确性。
三、在环保方面的应用环保领域是色谱分析技术的一个重要应用领域之一。
在环境监测方面，利用色谱分析技术可以准确、快速地检测空气、水、土壤等中的污染物。
其中，高效液相色谱技术在检测需求量大、分离效率高、分析速度快的有机污染物方面具有明显优势。
例如，利用高效液相色谱技术可以快速分析检测有机污染物中的苯、甲苯、乙苯、二甲苯等物质的含量，进而对潜在环境污染问题的存在进行预警、预防和治理，为我们的环境监测和治理做出了贡献。
四、在食品方面的应用色谱分析技术在食品安全领域也得到了广泛应用。
液相色谱技术可以用于检测食品中添加的化学残留物，如农药、兽药、防腐剂等。
色谱分离技术的演变和发展
Q：设计实验：利用纸层析法进行植物色素 的提取与分离 一、实验原理
二、实验材料
三、实验步骤
提取叶绿体色素
分离叶绿体色素
分离叶绿体色素
滤液细线
四、注意事项 称取的新鲜绿叶，尽量去除叶脉。 实验中各种用液很多有毒（丙酮、苯等）且 易燃，属危险试剂，实验时保持通风，安全 操作
实验注重团队合作，组员们共同完成实验。
Q：固定相和流动相的作用？
• A： 固定相：在色谱分离中固定不动、对样 品产生保留的一相。 柱色谱或平板色谱中 既起分离作用又不移动的那一相。 流动相：色谱过程中携带待测组分向前 移动的物质称为流动相。与固定相处于平 衡状态、带动样品向前移动的另一相。
Q：柱色谱的色谱柱如何进行填充？
• A：①干法 将吸附剂一次加入色谱柱，振动管壁 使其均匀下沉，然后沿管壁缓缓加入洗脱剂；或 在色谱柱下端出口处连接活塞，加入适量的洗脱 剂，旋开活塞使洗脱剂缓缓滴出，然后自管顶缓 缓加入吸附剂，使其均匀地润湿下沉，在管内形 成松紧适度的吸附层。 ②湿法 将吸附剂与洗脱剂混合，搅拌除去空 气泡，徐徐倾入色谱柱中，然后加入洗脱剂将附 着管壁的吸附剂洗下，使色谱柱面平整。
Q：色谱分离技术的发展、演变过程？
A：1.色谱的起源 2.分配色谱的出现和色谱方法的普及 3.气相色谱和色谱理论的出现 4.高效液相色谱
Q：色谱分析方法的基本原理？
A：色谱过程的本质是待分离物质分子在固定 相和流动相之间分配平衡的过程，不同的 物质在两相之间的分配会不同，这使其随 流动相运动速度各不相同，随着流动相的 运动，混合物中的不同组分在固定相上相 互分离。根据物质的分离机制，又可以分 为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、 凝胶色谱、亲和色谱等类别。
五、实验结果预测
色谱分离技术的发展与应用前景
色谱分离技术的发展与应用前景色谱分离技术是一种在分析化学领域中被广泛使用的技术，这种技术可以将混合物分离成为单一的成分，使得分离后的成分可以用于检测、分析和纯化。
随着技术的不断发展，色谱分离技术也变得越来越成熟，应用范围也越来越广泛。
色谱分离技术的起源可以追溯到20世纪40年代，当时人们开始使用这种技术来分离化学物质。
不过当时的色谱分离技术只能分离一些简单的成分，对于复杂的混合物则无法进行有效分离。
随着时间的推移，人们不断对这种技术进行研究，使其性能逐渐得到提高，从而使得其在分析化学领域中使用越来越广泛。
随着科技的不断发展，色谱分离技术的改进也越来越快。
当今的色谱分离技术已经能够对复杂的混合物进行有效分离，不仅如此，还能够将分离后的成分进行定量分析，从而使得其应用范围更加广泛。
目前，在化学、医药、生物等领域，色谱分离技术已经得到广泛应用。
在化学领域，色谱分离技术常被用于检测污染物和有害物质，从而保护环境和人民健康；在医药领域，色谱分离技术则常被用于纯化药物，使其成为有效的治疗药物；在生物领域，色
谱分离技术则常被用于研究生物活性物质，从而为生物治疗和生物制造提供依据。
不过，色谱分离技术仍然存在着一些限制，例如其分离效果、分离速度等方面的限制。
为了解决这些限制，人们继续对这种技术进行研究和改进。
其中，利用人工智能等技术来优化色谱分离效果、开发高效的分离材料等方面的研究成果有望进一步扩大分离技术的应用范围，促进其更广泛的应用。
总之，色谱分离技术是一种在化学、医药、生物等领域中得到广泛应用的技术。
随着科技的发展，对这种技术的不断改进，相信色谱分离技术未来的应用前景将更加广阔。
色谱分离技术的演变和发展
色谱分离技术的演变和发展色谱分离技术是一种重要的分析手段，广泛应用于化学分析、食品检测、药物研发等领域。
随着科学技术的发展，色谱分离技术也在不断演变和发展。
本文将从气相色谱、液相色谱、超高效液相色谱和离子色谱四个方面，对色谱分离技术的演变与发展进行探讨。
气相色谱(GC)是最早出现的色谱技术之一、它是通过气相载气柱和涂层柱将混合物中的组分分离，并通过检测器进行检测。
气相色谱分离是基于化合物在固定相和流动相之间的分配系数差异。
20世纪60年代，气相色谱得到了长足的发展，分离柱、检测器和载气的性能不断提高，使得气相色谱获得了广泛的应用。
但传统的气相色谱技术需要高纯度的载气，并且不能有效地分离极性和热力学相似的化合物。
液相色谱(LC)是另一种常用的色谱分离技术，它通过固定相和流动相的相互作用，分离混合物中的组分。
液相色谱又可分为吸附色谱、分配色谱和离子交换色谱等几种形式。
20世纪60年代，固定相和流动相的改进使液相色谱变得更加精确和敏感。
从而使得液相色谱可以应用于更多的领域，如生物医药、环境监测和食品检测等。
然而，传统的液相色谱技术仍然存在分离效率低、操作复杂和分离时间长等问题。
近年来，超高效液相色谱(UHPLC)成为了液相色谱技术的一个重要发展方向。
UHPLC利用更小的颗粒尺寸的固定相、高压泵和进样系统，可以在较短时间内实现更高的分离效率和更高的分辨率。
相比传统液相色谱，UHPLC具有更高的灵敏度、更低的检出限和更小的样品需求量。
因此，UHPLC在药物分析、生物分析和新药研发等领域得到了广泛的应用。
离子色谱(IC)是一种基于溶液中带电离子在固定相上吸附和解吸的原理进行分离的技术。
离子色谱具有分析速度快、操作简便、对样品基体干扰小等优点。
早期的离子色谱主要应用于无机离子和有机酸的分析，后来树脂和溶剂的改良使离子色谱逐渐扩展到其他领域，如有机阳离子、活性剂和生物分子的分析等。
总的来说，色谱分离技术在过去几十年中发生了巨大的变化和进步。
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其颗粒的大小对于分离效果有何影响？影响 固定相活性的主要因素有哪些？
• 原则上，粒度越小，分离效果越好。
• 表面积越大，表明其吸附力越大，有较强的保留。
(3) 薄层色谱的分离效果的评价指标是什么？ 如何进行计算？ • 比移值: 一个化合物在薄层板上上升的高度 与展开剂上升的高度的比值称为该化合物 的比移值（Rf 值）。是薄层色谱的基本定 性参数。
• （3）展开 • 用20:1的环己烷-乙酸乙酯混合溶液为展 开剂，待样点干燥后，小心放入已加入展 开剂的250ml层析缸中进行展开，点样一端 应浸入展开剂0.5cm。盖好盖子，观察展开 剂前沿上升至离板的上端1cm时取出，尽 快用铅笔在展开剂上升的前沿处划一记号， 晾干后观察分离的情况，比较二者Rƒ值的 大小。
• (2) 薄层色谱中，最常用的固定相（吸附剂）有哪些？其颗粒的大小 对于分离效果有何影响？影响固定相活性的主要因素有哪些？ • (3) 薄层色谱的分离效果的评价指标是什么？如何进行计算？ • (4) 若化合物本身无色，薄层色谱的色谱图中组分迁移产生的展开斑 点位置如何确定？试举例说明两种常用的确定方法。 • (5) 常用的植物色素的提取方法有哪几种？ • (6) 常用的纸色谱的点样、分离方法有哪些？纸层析需要注意的问题？
• 叶绿素的提取通常利用叶绿素溶于有机溶 剂的原理 • 制备线粒体时，可将组织匀浆液悬浮在悬 浮介质中进行差速离心法进行分离。
实验设计： 薄层色谱用于顺、反式偶氮苯的分离 • 仪器：载玻片，烘箱，小烧杯，毛细管， 层析缸。 试剂：薄层色谱用硅胶G（Silica gel for Thin Layer Chromatography）（粒度为 100目）；苯（Benzene）（分析纯， A.R.）；环己烷（Cycl Ohexane）（分析 纯，A.R.）；反式偶氮苯。
色谱法分类
色谱法分类
按操作形式分类
平面色谱法Leabharlann 柱色谱法电泳法逆流分配
色谱法的特点
• 与经典的分离提纯手段(重结晶、升华、萃 取和蒸馏等)相比，色谱法具有快速、简便 和高效率等优点。并能对复杂化合物，甚 至立体异构体进行分离。 • —液相色谱(含柱、薄层色谱)适合于固体物 质和具有高蒸气压的油状物的分离，不适 合低沸点液体的分离； • —气相色谱适合于容易挥发物质的分离。
(4) 若化合物本身无色，薄层色谱的色谱图 中组分迁移产生的展开斑点位置如何确定？
• 相对比移值 (R
i，s)
• 相对比移值就是被分离物质(s)和参比物(i) 的Rf 值之比，或是被分离物质(s)和参比物 （i) 在薄层上移动距离之比.
•R
i,s
= R
f(i)
/ R
f(s)
(5) 常用的植物色素的提取方法有哪几种？
(1) 讨论色谱分析方法的基本原理。
（一）吸附色谱原理
层析过程中，主要发生物理吸附。
—物理吸附普遍性、无选择性。当固体吸附 剂与多元溶液接触时，可吸附溶剂分子， 也可吸附任何溶质分子， —吸附过程是可逆的。被吸附的物质在一定 条件下可以被解吸、而解吸与吸附的无选 择性和相互关连性使吸附过程复杂化
• 吸附色谱的原理： • 由于混合物中的各个组分对吸附剂(固 定相)的吸附能力不同，当流动相或展开剂 流经吸附剂时，发生无数次吸附和解吸过 程，吸附力弱的组分随流动相迅速向前移 动，吸附力强的组分滞留在后，由于各组 分具有不同的移动速率，最终得以在固定 相薄层上分离。
• （二） 分配色谱原理 • 分配色谱是根据化合物在两种不互溶(或微 溶)的溶剂中的溶解度或分配不同这一性质 进行的。 • 有机溶质在固定相上移动的快慢取决于其 在两相间的分配系数。 • ——极性化合物在水中溶解度大些，分配 在固相中多些，移动较慢； • ——非极性化合物容易溶解于有机相中， 移动较快，因此得以分离。
• (三)、空间排阻色谱法原理
• 因固定相是多孔性填料称为凝胶，故又 称为凝胶色谱法 ；也称为分子排阻色谱法 。
• — 凝 胶 渗 透 色 谱 法 (Gel permeation chromatography; GPC)。以有机溶剂为 流动相者称之。 • — 凝 胶 过 滤 色 谱 (Gel filtration chromatography ; GFC )。 以水溶液为流 动相者称之。
色谱法应用
• • • • • 已广泛用于： —反应过程的监控和跟踪 —混合物的分离， —无机、有机化合物的制备 —化合物原料、产物的鉴定
• —纯度的检验。
发展方向
• • • • 新固定相的研究 检测方法的研究 专家系统 色谱新方法 （高效毛细管电泳法是目前研 究最多的色谱新方法 ）
B组讨论题
• (1) 讨论色谱分析方法的基本原理。
• （2）点样
• 取2块用上述方法制好的薄层板，分别在距 一端1cm处用铅笔轻轻划一横线作为起始 线。取管口平整的毛细管插入样品溶液中， 在板的起点线上点1％的未光照的偶氮苯的 苯溶液和光照过的偶氮苯的苯溶液两个样 点，样点间相距1～1.5cm。如果样点的颜 色较浅，可重复点样，重复点样前必须待 前次样点干燥后进行。样点直径不应超过 2mm。
(2) 薄层色谱中，最常用的固定相有哪些？
• 薄层色谱必须将被分离物质点于固定相上进行分离，固定 相要根据被分离化合物的性质来选择。
• 分离亲脂性化合物常常选用硅胶，氧化铝， 乙酰纤维素及聚酰胺。 • 分离亲水性化合物常常选用纤维素，硅藻 土及聚酰胺。 但也有例外，脂溶性叶绿素 在氧化铝及纤维素上均能得到较好的分离。
色谱分离技术的演变和发展
色谱分离技术概论
♪ 1906年俄国M.C Tswett创立了色谱分离技术 ♪ 20世纪30年代通过对植物代谢产物—色素如叶绿 素及胡萝卜素等分离，真正实现了液相色谱技术 有机制备的应用。 ♪ 40年代后，色谱技术逐渐得到发展 ．色谱学已发 展成为一门崭新的学科。 ♪ 色谱技术作为生命科学，材料科学，环境科学必 不可少的研究手段和工具。 ♪ 除了提供数目繁多的有机化合物的分离提纯方法 外，还提供了定性鉴定和定量分析的数据。
实验步骤
• （1）薄层板的制备
• 取7.5×2.5cm2左右的载玻片5片，洗净晾干。 • 在50ml烧杯中，放置3g硅胶G，逐渐加入0.5％ 羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液8ml，调成均匀 的糊状，用滴管吸取此糊状物，涂于上述洁净的 载玻片上，用手将带浆的玻片在玻璃板或水平的 桌面上做上下轻微的颠动，并不时转动方向，制 成薄厚均匀、表面光洁平整的薄层板，涂好硅胶 G的薄层板置于水平的玻璃板上，在室温放置 0.5h后，放入烘箱中，缓慢升温至110℃，恒温 0.5h，取出，稍冷后置于干燥器中备用。