色谱组基础知识培训

1、中鼎检测中鼎检测中检集团理化检测有限公司CCIC PHYSICAL&CHEMICAL色谱组基础知识培训色谱组基础知识培训中鼎检测中鼎检测目 录 索式提取(Soxhlet Extraction，SE)前处理 超声提取(Ultrasonic Extraction，USE) 微波提取(Microwave Extraction，ME) 气相色谱仪(GC)仪器分析 气质联用仪(GC-MS) 液相色谱仪 离子色谱仪(IC)高效液相色谱仪(HPLC) 中鼎检测中鼎检测前处理-索式提取Soxhlet Extraction 利用溶剂回流和虹吸原理，使固体物质每一次都能为纯的溶剂所萃取。萃取前应先将固体物

2、质研磨细，以增加液体浸溶的面积。然后将固体物质放在滤纸套内，放置于提取管中。当溶剂加热沸腾后，蒸汽通过导气管上升，被冷凝为液体滴入提取器中。当液面超过虹吸管最高处时，即发生虹吸现象，溶液回流入烧瓶，因此可萃取出溶于溶剂的部分物质。就这样利用溶剂回流和虹吸作用，使固体中的可溶物富集到烧瓶内。 优点：提取效率高 缺点：提取的时间较长 消耗溶剂较多 操作略微繁琐中鼎检测中鼎检测前处理-超声提取Ultrasonic Extraction 利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力，使固体样品不断与溶剂充分接触，从而使固体样品在溶剂中容易分散、乳化，加速了样

3、品在溶剂中的溶解速度。优点：提取效率高 提取时间短 提取温度低 适用性广 设备简单缺点：超声波能量分布不均匀 随时间变化超声波能量要衰减中鼎检测中鼎检测前处理-微波提取Microwave Extraction 利用微波能强化溶剂萃取效率，即在密闭容器中用微波加热样品及有机溶剂，将待测有机物组分从样品基体中提取出来的一种方法。优点：加热均匀，且热效率较高 试剂用量少，节能，污染小 萃取效率高，省时 选择性较好缺点：设备较为昂贵中鼎检测中鼎检测前处理-其他u 顶空法(Head Space，HS)u 吹扫捕集法(Purge and Trap，PT)u 热脱附法(Thermal Desorption，

4、TD)u 固相微萃取(Solid Phase Extraction，SPE)中鼎检测中鼎检测仪器分析-色谱分析理论基础1、色谱的起源：、色谱的起源：俄国植物学家茨维特于1906年首先提出。将植物叶的石油醚浸出液倒入填充满碳酸钙的玻璃管，并使用纯的石油醚淋洗，植物叶中的不同色素在玻璃管内得到分离，形成不同颜色的谱带。 随着色谱技术的发展，色谱对象已不再限于有色物质，但“色谱”一词却沿用下来。起分离作用的柱体称“色谱柱”，固定在柱内的填充物称“固定相”，柱内流动的流体称“流动相”中鼎检测中鼎检测2、色色谱分离基本原理：谱分离基本原理： 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附或溶解、挥发的过程叫做分

5、配分配。色谱法是利用不同物质在流动相流动相和固定相固定相两相间的分配系数分配系数不同，当两相做相对运动时，试验中各组分就在两相中经过反复多次的分配，从而使原来分配系数仅有微小差异的各组分能够彼此分离。3、色谱流出曲线及有关术语、色谱流出曲线及有关术语（1）基线：只有流动相通过检测器时响应信号的记录即为基线。（2）保留值：试样中各组分在色谱柱内滞留的程度，通常用时间或者相应的载气体积来表示。（3）区域宽度：即色谱峰宽度。仪器分析-色谱分析理论基础中鼎检测中鼎检测4、色谱柱效能、色谱柱效能 色谱柱的分离效能常根据一对难分离组分的分离情况来判断。如下图所示，左边的图两个峰严重重叠，分离不完全；右边的

6、图两个峰间有一定距离，分离完全。可见要使两组分分离，两组分的保留值要有足够的差别，而且要求峰形较窄。 组分保留值保留值的大小由组分在两相中的分配系数分配系数决定，受色谱过程的热力学热力学因素因素控制，而色谱峰的宽窄色谱峰的宽窄则由色谱过程的动力学因素动力学因素控制。仪器分析-色谱分析理论基础中鼎检测中鼎检测仪器分析-色谱分析理论基础5、色谱定性方法、色谱定性方法 色谱的定性能力相对较弱，目前主要是和质谱、红外光谱、核磁共振等技术进行联用，将色谱的强分离能力和光谱分析的强鉴定能力相结合。（1）利用保留值定性：）利用保留值定性：根据不同物质在一定的色谱条件下的保留值来进行定性。该方法局限性较大，结

7、果受色谱条件影响较大。（2）与其它方法联用）与其它方法联用定性：定性：质谱、红外光谱、核磁共振等仪器的鉴定能力很强，但不适合复杂混合物的定性鉴定，但如果经过色谱仪的分离后再进行鉴定，则能够得到很好的效果。其中，气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）是目前解决复杂未知物定性问题的有效工具之一，已建成大量化合物的标准谱库，可用于数据的快速处理和检索，给出未知试样各色谱峰的分子结构信息。后面将专门介绍安捷伦科技的GC-MS联用仪。中鼎检测中鼎检测仪器分析-色谱分析理论基础6、色谱定量方法、色谱定量方法 色谱常见的定量方法主要有归一化法、内标法和外标法三种。在这三种方法中都涉及到一个概念：定量校正因子（也

8、叫响应因子，RF）质量： 100 100 200面积： 3000 2500 4000 引入引入RF的原因：校正检测的原因：校正检测器的响应。相同质量的不同物器的响应。相同质量的不同物质通过检测器时峰面积不等。质通过检测器时峰面积不等。 中鼎检测中鼎检测（1）归一化法）归一化法 当试样中所有组分都能够流出色谱柱，且在色谱图上都显示色谱峰时，可用此法计算其组分含量。假定假定所有组分都所有组分都流出；所有流出；所有组分都被检测到组分都被检测到优点优点简单、快速的定量简单、快速的定量过程；进过程；进样量不要求严格样量不要求严格缺点缺点所有组分峰都要所有组分峰都要流出；流出；需测量所有的需测量所有的组分

9、；组分；必须校正所有的必须校正所有的峰峰仪器分析-色谱分析理论基础中鼎检测中鼎检测（2）外标法）外标法 外标法是以待测成分的对照品作为对照物质，相对比较以求得供试品含量。外标法在操作上可分为校正曲线法校正曲线法和校正因子求算法校正因子求算法。校正曲线法校正曲线法 取纯物质配成不同浓度的标准溶液，利用色谱仪作出峰面积和浓度的关系标准曲线。通过标准曲线直接查出待测组分浓度。优点优点缺点缺点操作和计算简便，无需操作和计算简便，无需所有峰都能被检测到所有峰都能被检测到进样量必须准确，仪器要求具有良好的稳定性进样量必须准确，仪器要求具有良好的稳定性仪器分析-色谱分析理论基础中鼎检测中鼎检测（3）内标法）

10、内标法 当试样中所有的组分不能全部出峰，或者试样中各组分含量差异很大，或仅需测定其中某个或某几个组分时，可用此法。注：内标法中常以内标物为基准，即注：内标法中常以内标物为基准，即RF（内）（内）=1.0优点优点缺点缺点进样量和操作条件不严格要求；只对欲分析的组分峰做校正必须加一个组分进到样品，易增加面积测量误差。仪器分析-色谱分析理论基础中鼎检测中鼎检测仪器分析-气相色谱仪(GC)1、气相色谱法的特点和应用、气相色谱法的特点和应用 气相色谱法是以气体为流动相的色谱分析法，它具有高效、快速、灵敏。应用范围广等特点。气相色谱法适合分离、分析的试样应该是可挥发、热稳定的，沸点一般不超过500。在目前

11、已知的化合物中，15%20%可用气相色谱直接分析，该方法不适合分析难挥发物质和热不稳定物质。2、气相色谱分析流程、气相色谱分析流程 一般的气相色谱仪由五个部分组成：载气系统、进样系统、色谱载气系统、进样系统、色谱柱、检测器、柱、检测器、数据数据系统系统。载气载气进样口进样口色谱柱色谱柱检测器检测器数据系统数据系统中鼎检测中鼎检测仪器分析-气相色谱仪(GC)3、色谱柱简介、色谱柱简介 气相色谱分离是在色谱柱中完成的，因此色谱柱是色谱仪的核心部件。色谱柱主要分为填充柱和毛细管柱两大类，目前气相色谱主要使用的是毛细管柱。气相色谱柱中固定相是影响组分分配系数的主要因素，固定相可以是固体（即气固色谱）或

12、者液体（即气液色谱）。中鼎检测中鼎检测仪器分析-气相色谱仪(GC)4、气相色谱检测器简介、气相色谱检测器简介 检测器的作用是将经色谱柱分离后的各组分按其特性及含量转换为相应的电信号，在一定的范围内，信号的大小与进入检测器的物质的质量（或浓度）成正比。 检测器种类虽然多，但常用的仅四五种，其中尤以热导检测器（TCD）和氢火焰离子化检测器（FID）应用最多。热导检测器氢火焰检测器中鼎检测中鼎检测符号TCDFIDECDFPDNPDMSD检测方法物理常数法气相电离法气相电离法光度法气相电离法质谱法工作原理热导率差异火焰电离化学电离分子发射热表面电离电离与质量色散结合类型浓度型通用型非破坏性质量型准通用

13、型破坏性质量型选择型非破坏性浓度型选择型破坏性质量型选择型破坏性质量选择型灵敏度2500mv.ml/mg10-11g/s10-13g/s硫10-10g/s磷10-11g/s氮510-11g/s磷210-12g/s线形范围104106102-104硫102磷103-104105105应用范围所有化合物有机化合物电负性化合物硫、磷化合物氮、磷化合物、农药残留所有化合物(结构检定)常用检测器中鼎检测中鼎检测5、气相色谱操作条件的选择、气相色谱操作条件的选择（1）载气的选择：载气的选择：一般为惰性、干燥、纯净的气体，并考虑检测器的种类，TCD常用He（或H2），FID常用N2，GC常用N2，GC-MS

14、联用时常用He。（2）柱温的选择：柱温的选择：柱温的选择应使难分离的两组分达到预期的分离效果，一般柱温应比试样中各组分的平均沸点低2030；对于沸点范围较宽的试样，宜采用程序升温。（3）进样量和进样时间：进样量和进样时间：进样量太少会导致无法检出、太多会导致色谱峰重叠，液体进样约在0.1L5L，气体进样约在0.1ml10ml。为防止影响分离效果，进样速度必须快，一般在1秒内完成。（4）气化温度的选择：气化温度的选择：气化温度一般较柱温高3070，与试样的平均沸点相近，但气化温度也不宜过高，以防试样分解。仪器分析-气相色谱仪(GC)中鼎检测中鼎检测仪器分析-气质联用仪(GC-MS)一一、质谱法基

15、本原理、质谱法基本原理 以某种方式使有机分子电离、碎裂，然后按质荷比大小把各种离子分离，检以某种方式使有机分子电离、碎裂，然后按质荷比大小把各种离子分离，检测它们的强度，并排列成谱，称为质谱法。测它们的强度，并排列成谱，称为质谱法。质谱法是分离和记录离子化的原子或分子的方法。它能够提供有机物的相对分子质量、分子式、所含结构单元及连接次序等信息，是有机物结构分析的重要工具之一。中鼎检测中鼎检测 上图为苯酚的电子轰击质谱图，谱图的纵坐标为离子相对强度（丰度），横坐标是离子的质荷比。有机分子经电子轰击后，将产生多种离子，其中最重要的是分子离子分子离子、同位素离子同位素离子和碎片离子碎片离子，它们的质

16、荷比及相对强度可提供有机物丰富的结构信息。二二、质谱分析简介、质谱分析简介仪器分析-气质联用仪(GC-MS)中鼎检测中鼎检测1、分子离子、分子离子 分子失去一个价电子后生成的正离子成为分子离子。分子离子是质谱图中最重要的离子，因为：（1）它的质荷比就等于化合物的相对分子质量；）它的质荷比就等于化合物的相对分子质量；（2）它的相对强度表明分子的稳定程度，由此可推测化合物的类型；（3）谱图中所有碎片离子都是由分子离子直接或间接碎裂产生的。2、同位素离子、同位素离子 组成有机化合物的常见元素中，除了个别元素外，基本都有一个以上的稳定的同位素，它们的相对丰度是恒定的。根据分子离子和它的同位素离子质量根

17、据分子离子和它的同位素离子质量和相对强度可以推测有机物中含有元素的种类和原子个数。和相对强度可以推测有机物中含有元素的种类和原子个数。3、碎片离子、碎片离子 有机分子被高能电子轰击碎裂后产生的带正电的碎片叫碎片离子。每一个每一个有机分子都有独特的、可以重复的碎裂方式，不同的分子得到不同的质荷比和有机分子都有独特的、可以重复的碎裂方式，不同的分子得到不同的质荷比和相对强度的碎片离子，所以可以把它们区别开。相对强度的碎片离子，所以可以把它们区别开。仪器分析-气质联用仪(GC-MS)中鼎检测中鼎检测仪器分析-气质联用仪(GC-MS)调节阀分子筛捕集阱 氧气捕集阱载气色谱柱MSDGC三、安捷伦三、安捷

18、伦GCMS系统系统中鼎检测中鼎检测仪器分析-气质联用仪(GC-MS)安捷伦安捷伦MS系统简介系统简介真空系统+.e+离子源电离分子四极杆过滤质量检测器测量响应+ + +- -检测器离子聚焦高能打拿极电子倍增器电子正离子信号输出中鼎检测中鼎检测1、高效液相色谱法的特点和应用、高效液相色谱法的特点和应用 高效液相色谱法是以液体为流动相的色谱分析法，它在经典色谱理论的基础上，采用了高压泵、化学键合固定相高效分离柱、高灵敏专用检测器等实验技术建立的一种液相色谱分析法。适用于溶解后能制成溶液的样品(包括有机介质溶液)，不受样品挥发性和热稳定性的限制，对分子量大、难气化、热稳定性差的样品及高分子和离子型样

19、品均可检测，用途广泛，可分析80%的有机化合物。2、高效液相色谱分析流程、高效液相色谱分析流程 一般的高效液相色谱仪由五个部分组成：高压输液系统、进样系高压输液系统、进样系统、色谱分离系统、检测系统、数统、色谱分离系统、检测系统、数据处理系统据处理系统。仪器分析-高效液相色谱仪(HPLC)中鼎检测中鼎检测仪器分析-高效液相色谱仪(HPLC)3、高效液相色谱法的分类、高效液相色谱法的分类 根据使用的固定相和流动相极性的不同，分为正相液相色谱和反相液相色谱：正相键合相色谱法(Normal phase chromatography)：固定相的极性大于流动相的极性，适用于分离油溶性或水溶性的极性或强极

20、性化合物反相键合相色谱法(Reversed phase chromatography)：固定相的极性大于流动相的极性，适于分离非极性、极性和离子性化合物。应用最广泛中鼎检测中鼎检测4、固定相、固定相 用来制备键合固定相的载体，几乎都是用硅胶。利用硅胶表面的硅醇基(Si-0H)与有机官能团可成键，即可得到各种性能的固定相。疏水基团 如不同链长的烷烃（C8和C18）和苯基等极性基团 如氨丙基，氰乙基、醚和醇等仪器分析-高效液相色谱仪(HPLC)SiOOHSiOOHSiOOH固定相表面C H SiCl18 373SiOOSiOOSiOO固定相表面C H18 37Si中鼎检测中鼎检测仪器分析-高效液相

21、色谱仪(HPLC)类型分离方式应用特点C-18反相、离子对普适性好，保留值大。溶于水的高极性化合物、中等极性化合物C-8反相、离子对与C-18类似，保留值略小C-3,C-4反相保留值小，适合肽类和蛋白质苯基反相保留适中，选择性不同。非极性、中等极性化合物-CN反相、正相选择性与硅胶类似，保留小，用途广-NH2反相、正相、离子交换分离糖类、核苷酸、固醇等二醇基正相分离有机酸、排阻分蛋白质等醚基反相、正相分离酚类、芳硝基化合物，保留比C-18强聚苯乙烯基反相PH使用范围广，对部分分离峰形好，寿命长中鼎检测中鼎检测仪器分析-高效液相色谱仪(HPLC)5、流动相、流动相 - 溶剂具有稳定的化学性质 -

22、 溶剂的选择与使用的检测器要有相容性 - 溶剂的粘度要小 - 溶剂的沸点不能太低 - 溶剂的纯度要高且价格便宜正相：正己烷、正庚烷、乙醚、二氯甲烷、氯仿等，己烷为主体，加入质子接受体乙醚或甲基叔丁基醚，质子给予体氯仿，偶极溶剂二氯甲烷 反相：水、甲醇、乙腈、四氢呋喃、乙醇及其混合物等，以水为主体，加入质子接受体甲醇，质子给予体乙腈，偶极溶剂四氢呋喃。中鼎检测中鼎检测仪器分析-高效液相色谱仪(HPLC)6、高效液相色谱检测器简介、高效液相色谱检测器简介 检测器的作用是将柱流出物中样品组成和含量的变化转化为可供检测的信号。常用检测器种类： 可变波长检测器VWD(Variable Wavelengt

23、h Detector) 二极管阵列检测器DAD(Diode Array Detector) 示差折光检测器RID(Refractive Index Detector) 荧光检测器FLD(Fluorescence Detector) 蒸发光散射检测器ELSD(Evaporative Light Scattering Detector) 中鼎检测中鼎检测7、高效液相色谱操作条件的选择、高效液相色谱操作条件的选择 流动相种类与配比 梯度 温度 流速 检测波长 进样量仪器分析-高效液相色谱仪(HPLC)中鼎检测中鼎检测仪器分析-离子色谱仪(IC)一一、离子色谱法的基本原理、离子色谱法的基本原理 离子色

24、谱法是利用被测物质的离子性物质的离子性进行分离和检测的液相色谱液相色谱方法。 离子性：在水溶液中能够电离，生成带离子性：在水溶液中能够电离，生成带+、电荷的物质电荷的物质： 阴离子：F-、Cl-、NO3-、SO42- 阳离子：Li+、Na+、K+、Ca2+ 中鼎检测中鼎检测仪器分析-离子色谱仪(IC)离子色谱分析的对象物质离子类别离子类别主要离子种类主要离子种类无机阴离子卤素及简单阴离子、酸根阴离子、阳离子的配阴离子无机阳离子碱金属、铵离子、碱土金属、过渡金属、稀土元素有机阴离子有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸、多聚磷酸有机阳离子胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱、锍盐天然有机物糖、醇、酚、醛、维生

25、素生物物质有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、蛋白质、碱基、抗生素中鼎检测中鼎检测仪器分析-离子色谱仪(IC)二二、离子色谱基本构成、离子色谱基本构成 u 输液系统： 双柱塞高压泵（并联或串联）u 进样系统： 六通阀固定体积定量环u 分离系统 ： 离子交换分离u 抑制系统： 填充柱抑制，膜抑制，柱膜混合抑制u 检测系统： 电导检测 中鼎检测中鼎检测仪器分析-离子色谱仪(IC)三三、离子色谱分离方式、离子色谱分离方式离子交换离子交换 就固定相而言 . 阳离子需要阳离子交换基团 .阴离子需要阴离子交换基团固定相结构固定相结构: :苯乙烯苯乙烯二乙烯基苯二乙烯基苯苯乙烯苯乙烯- -二乙烯基苯树脂二乙烯基

26、苯树脂阳离子交换基团阳离子交换基团阴离子交换基团阴离子交换基团中鼎检测中鼎检测仪器分析-离子色谱仪(IC)离 子 色 谱 离子交换色谱 固定相由3部分组成: l 乳胶物质或 树脂载体 l 间隔基l 承载离子交换的基团材料: 苯乙烯/二乙烯基苯 聚甲基丙烯酸酯 硅酸盐 / 硅胶 羟乙基甲基丙烯酸酯 (HEMA)阴离子交换剂: 季胺功能团 碱性胺基 羟基碱性季胺盐 丙烯酸基碱性季胺盐 交联方式阳离子交换剂: 磺酸基 羧酸盐间隔基: 烷基链中鼎检测中鼎检测仪器分析-离子色谱仪(IC)离 子 色 谱 离子交换色谱 流动相解吸和运载样品 . 水相洗脱液:阴离子阴离子 (I)l 邻苯二甲酸邻苯二甲酸l 邻

27、羟基苯甲酸（水杨酸）邻羟基苯甲酸（水杨酸） l p-羟基苯甲酸羟基苯甲酸l 苯甲酸苯甲酸l 硼酸盐硼酸盐l 硼酸盐硼酸盐 / 乙酸盐乙酸盐l 氢氧化钾氢氧化钾.阴离子阴离子 (II)l 碳酸盐碳酸盐 / 碳酸氢盐碳酸氢盐l 氢氧化钾氢氧化钾l 硼酸盐硼酸盐阳离子阳离子 (I)l 硝酸硝酸l 酒石酸酒石酸l 酒石酸酒石酸 / 吡啶二羧酸吡啶二羧酸 l 酒石酸酒石酸 / 柠檬酸柠檬酸l 磷酸二磷酸二 氢钾氢钾l 草酸草酸 / 乙二胺乙二胺 / 丙酮丙酮.中鼎检测中鼎检测仪器分析-离子色谱仪(IC)离 子 色 谱 离子交换色谱 固定相和流动相竞争待测组份 阳离子分离机理 中鼎检测中鼎检测仪器分析-离子