項目簡介：  

本項目創立的計量置換理論（Stoichiometric displacement theory，SDT），揭示了發生在液-固界面上的一個普遍現象－溶質和溶劑之間的計量置換，用數學公式描述了組分之間固有的定量關系，并應用到許多科學和技術領域。

（1）提出了液-固界面上溶質和溶劑之間的計量置換概念，建立了液－固界面上吸附的物理圖象，考慮了體系中存在的各種分子間相互作用，在后推導出不同于馬丁-辛格分配色譜理論和蒂塞留斯的吸附色譜理論的計量置換保留模型（SDM-R）。還考慮了強溶劑和弱溶劑之間的競爭吸附作用，推導出了液相色譜（LC）中溶質的統一保留模型。經實驗檢驗，該SDM－R適用于多種LC模式中小分子和生物大分子溶質的分離。（2）依據計量置換概念，將應用了一個多世紀的，一直成為大學教材中重要內容的，描述液－固吸附體系的經驗弗侖德利希公式和朗格謬爾公式從理論上推導出來；并稱之為計量置換吸附模型（SDM-A）；（3）用SDT將描述組分在液－固吸附體系中的吸附機理和LC中溶質的保留機理統一起來。（4）提出了可用于表征LC和液－固吸附體系特性的11個新的表征參數，并且成功地運用于溶質、溶劑、固定相和吸附劑性質以及蛋白質分子構象變化的表征。

該成果受到了美國《分析化學》評論卷和國際上知名專家Snyder博士等的正面評價，并用其支撐他們所發表論文中的關鍵論點，獲得了國內外同行的公認，并寫入教育部推薦的研究生教材《現代分離科學理論導引》中。在SDT指導下，開發了用于蛋白復性與同時純化的色譜餅，并成功應用于工業生產中。該項目發表論文150余篇，專著兩部，發明專利1項，國際大會報告10余次，其中被SCI收錄93篇，EI收錄27篇，ISTP收錄4篇。據SCI提供的數據，他引為376次。項目成果成功地應用于化學、化工、生物和藥學等領域。

該項目曾獲2006年陜西省科學技術獎壹等獎。

主要發現點：

（1）發現組分在液-固界面上的吸附和解吸附是以計量置換方式進行的。該過程表示為：當溶劑化溶質（或組分1）被溶劑化固定相（或吸附劑）吸附時，必然從液-固界面上釋放出一定計量的溶劑分子（或組分2）。(色譜分析，膠體化學與界面化學；代表作1,2,3,4,5,10）；

（2）發現液-固體系中存在的每一種組分都影響溶質的吸附。研究體系中分子之間的所有作用，如溶質在雙組分溶液中被吸附時的5種和在多組分溶液中被吸附時的6種作用以及蛋白質分子構象變化，都會對溶質的吸附有貢獻，并用物理圖象表示了該相互作用的中間和最終狀態。發現用熱力學平衡方法，可將發生在液－固體系中分子之間的每種作用力及表征蛋白分子構象變化的平衡用分步平衡常數表示，其總的平衡常數包含了每步平衡常數，而分子之間所有作用對溶質吸附的貢獻都可以用該一個總平衡常數表示。（色譜分析，膠體化學與界面化學；代表作1,2,3,4,5,10）；

（3）從理論上推導出了LC中的計量置換保留模型(SDM-R)和表面物理化學中描述液－固吸附的計量置換吸附模型（SDM-A）以及他們的數學表達式。每個表達式表達了各種相互作用的定量關系。（色譜分析，膠體化學與界面化學；代表作1,2,3,4,5,10）；

（4）在反相色譜（RPLC）中有機溶劑是置換劑，而在疏水相互作用色譜（HIC）中，水是置換劑，改變了鹽是改變流動相表面張力的固有觀念。（色譜分析；代表作1,3,4,5,10）；

（5）除離子交換色譜（IEC）和親合色譜（AFC）是由其他科學家完成外，我們完成了RPLC、HIC、正相色譜（NPC）、紙色層(PC)和薄層色譜(TLC)及在表面物理化學中多種吸附體系中的SDM。（色譜分析，膠體化學與界面化學；代表作1,2,3,4,5,10）；

（6）該SDM是我們所知的唯一一個不僅能分別統一上述兩種領域中的多個保留和吸附模型，而且能統一該兩種領域中的保留和吸附模型的一個理論。（色譜分析，膠體化學與界面化學；代表作1,2,3,4,5,10）；（7）發現在SDT中的11個新的參數不僅可用于表示溶質吸附和保留的本質特征，而且還可用來表示溶質、吸附劑和液相各自的特征。（色譜分析，膠體化學與界面化學；代表作1,2,3,4,5,9）。（8）用SDT建立了收斂點的方程，從理論上解釋液相色譜中的收斂現象。（色譜分析；代表作8, 9）；（9）依據SDT，研究了生物大分子的色譜熱力學量；提出了蛋白折疊機理。（色譜分析；代表作6，8）；（10）發現在液、固吸附體系中的一個規律，即無論溶質和吸附劑之間的不同，也無論在吸附劑表面上多么的不均勻，其溶質更為合理的吸附機理是溶質對溶劑的計量置換。（色譜分析，膠體化學與界面化學；代表作1,2,3,4,5,10）

主要完成人：

1.  耿信篤

（1）他在美國普度大學擔任客座教授期間與Fred E Regnier 教授合作發表的兩篇論文（代表作（4，5））中，提出計量置換概念，設計和完成了在RPLC中二元流動相體系中的全部實驗，從理論推導出SDM-R并撰寫論文初稿（論文3，4）。（2）在1984年他回國后，他作為他在西北大學的學術團隊的帶頭人，花了20余年的時間帶領他的學術團隊將其研究和發展到適用范圍更寬，系統組成更復雜的HPLC中多組成的流動相體系的統一的SDM-R，以及適用于液－固吸附的SDM-A，提出11個新的表征參數并將SDM-R與SDM-A統一起來，他設計總體研究思路、參與制定實驗方案，解決科學和技術難題、理論處理、撰寫論文等，除做實驗以外的所有工作。工作量為60%

2.  白泉

本人對發現點(8)和（9）作出了創造性貢獻。從1994年，本人一直研究小分子溶質和生物大分子的色譜熱力學。用SDT研究了生物大分子在HIC中的溫度收斂以及蛋白在HIC中的折疊機理，并用實驗進行了驗證。（代表作8和6）。工作量為55%

3.  衛引茂

本人對發現點（7）和（8）作出了創造性貢獻。從1994年，本人一直用小分子研究HIC中的保留機理。以小分子溶質驗證了HIC中的SDM-R，研究了參數Z和logI與溶質結構、van der Waal表面面積、van der Waal體積、疏水片段指數和溫度的關系，以及HIC中的濃度收斂和碳數收斂，并用實驗進行了驗證。此外，他還合成了多種支持SDT的HIC色譜填料。（代表作9）。工作量為55%

4.  郭立安

本人對發現點（5）作出了創造性貢獻，是疏水色譜中的計量置換保留模型的實驗驗證者（代表作1和7）。

10篇代表性論文：

1.   Study of the Retention Mechanism of Proteins in Hydrophobic Interaction Chromatography/ J. Chromatogr.

2.   A Stoichiometric Displacement Model of Solute Adsorption in Liquid-solid System/ Science in China(Ser.B)

3.   Retention Model for Proteins in Reversed-phase Liquid Chromatography/ J. Chromatogr

4.   Stoichiometric Displacement of Solvent by Non-polar Solutes in Reversed-phase Liquid Chromatography/ J. Chromatogr.

5.   A Stoichiometric Dispacement Model for Retention of Solute in Liquid Chromatogrpahy with Multi-component System/ Science in China (Ser. B)

6.   Mechanism of simultaneously refolding and purification of proteins by hydrophobic interaction chromatographic unit and applications/ Science in China (Ser. B)

7.   Studies on the correlation of chromatographic behavior of biopolymers between reversed-phase and hydrophobic interaction chromatography - testing the stoichiometric displacement between biopolymer and

8.   The temperature convergence of biopolymers in reversed-phase liquid chromatography/ Chromatographia

9.   Influences of the Mobile Phase Composition and Temperature on the Retention Behavior of Aromatic Alcohol Homologues in Hydrophobic Interaction Chromatography/ Chromatographia

10.  A unified retention model of solute in liquid chromatography /Chinese Chemical Letters