色谱分析浙江大学化学系实用教案

1、色谱分析(s p fn x)方法第1页/共197页第一页，共197页。2022-5-142色谱(s p)分离方法：气 固 色 谱气 相 色 谱气 液 色 谱液 固 色 谱液 相 色 谱液 液 色 谱超 临 界 流 体 色 谱毛 细 管 电 泳第2页/共197页第二页，共197页。2022-5-143色谱法是一种(y zhn)分离方法，它利用被分离的诸物质在互不相溶的两相中分配系数的微小差异进行分离。当两相作相对移动时，使被测物质在两相之间进行反复多次分配，使原来微小的差异累加产生了很大的效果，形成差速迁移，使各组分在柱内移动的同时逐渐分离，以达到分离、分析及测定一些物理化学常数的目的。 第3页

2、/共197页第三页，共197页。2022-5-144色谱分析(s p fn x)技术有广泛的应用领域色谱分离是目前应用最广泛的分离方法。已广泛地用于石油化工(sh yu hu n)、有机合成、生理生化、医药卫生、环境监测、刑事侦查、生产在线控制，乃至空间探索等许多领域，以解决各种分离分析课题。第4页/共197页第四页，共197页。2022-5-145石油化工石油化工(sh yu hu n) 石油产品质量监控(jin kn) 油田开发（吸附丝技术）第5页/共197页第五页，共197页。2022-5-146环保环保(hunbo)污水检测大气检测(室内和环境中空气质量(kn q zh lin)监测、

3、汽车内空气质量(kn q zh lin)监测)第6页/共197页第六页，共197页。2022-5-147医药卫生医药卫生提纯净化(jnghu)如手性色谱分离有效成分药物中间体的处理食品卫生监测（瘦肉精、农残、抗生素）第7页/共197页第七页，共197页。2022-5-148化学化学(huxu)研究研究样品提纯如合成(hchng)产品的检验等物质性质与其配比的相关性色谱法和化学计量学方法结合第8页/共197页第八页，共197页。2022-5-149生命科学研究生命科学研究(ynji) DNA测序用CE、HPLC技术、 生物工程(shn w n chn)下游技术细胞的培养、分离、纯化和分析检测 参

4、见 刘国诠主编 生物工程(shn w n chn)下游技术 化学工业出版社，1993年第9页/共197页第九页，共197页。2022-5-1410一、方法(fngf)的发展1952年，Martin和Synge首次用气体为流动相，配合微量酸碱滴定，发明了气相色谱法。 1953年，Adams和Holmes合成了离子交换剂，并将其用于色谱分离，从而形成了离子交换色谱法。 1958年，Golay提出(t ch)了分离效能极高的毛细管柱气相色谱法 第10页/共197页第十页，共197页。2022-5-1411一、方法(fngf)的发展 1938年，Izmailov等将糊状氧化铝铺展在玻璃板上，形成2mm

5、厚的薄层，用于分离药用植物的萃取物，开始了薄层色谱法。 1944年，Consden、Cordon和Martin创立了纸色谱法。他们利用滤纸的毛细作用，让溶剂由下至上地渗透，结合混合物中各组分在两相中的溶解度的差异，使各组分以不同速率(sl)在滤纸上迁移而得到分离 第11页/共197页第十一页，共197页。2022-5-1412一、方法(fngf)的发展 1959年，Porath和Flodin提出了大小排阻色谱法，其原理是利用柱内多孔填料对不同尺寸的分子具有选择渗透作用。 80年代发展起来的毛细管电泳，解决了DNA及其片段、单克隆抗体、蛋白质及多肽等一般色谱技术难于解决的分离分析问题。现在已经派

6、生出毛细管胶束电动(din dn)色谱、毛细管等电聚焦、毛细管电泳离子分析法、微填充毛细管电泳法等多个新分支。第12页/共197页第十二页，共197页。2022-5-1413二、仪器(yq)的发展五十年代第一台色谱仪问世(wnsh) 第13页/共197页第十三页，共197页。2022-5-1414二、仪器(yq)的发展六十年代就有数台5公斤重的色谱仪随阿波罗飞船(fi chun)同登月球，自动取样分析，1970年更有一台100克重的色谱仪飞上了火星。 第14页/共197页第十四页，共197页。2022-5-1415二、仪器(yq)的发展1967年时全世界共有色谱仪7万台1972年就发展到20万

7、台现在我国的仪器就有数十万台过去庞大的体积，到现在的越来越小巧过去只有(zhyu)进口的，现在国产的也很好第15页/共197页第十五页，共197页。2022-5-1416二、色谱法的特点(tdin)1分离效率高：可在很短的时间内分离多达二、三百个组分的复杂物质，柱效能可达106的理论板。2检测能力强：可以检测出10-1110-15克级的痕量组分，能满足环境检测、农药残留等大量日常检测分析的需要。3样品用量少：样品用量一般(ybn)为微升级，少的可达纳克级。4适用范围广：几乎所有与化学有关的领域都有其用武之地。第16页/共197页第十六页，共197页。2022-5-1417多模式(msh)及联用

8、技术复杂样品靠单一分离方法或技术是不够的，需多模式及多项新技术的联用。极性溶剂提取物可考虑用HPLC有挥发性的化合物优先用GC毛细管电泳是HPLC的补充和发展(fzhn)联用技术是今后的趋势 GC-MS LC-MS GC-MS-MS GC-FTIR第17页/共197页第十七页，共197页。色谱色谱(s p)基本理论基本理论第18页/共197页第十八页，共197页。2022-5-1419三、色谱(s p)基本理论第19页/共197页第十九页，共197页。2022-5-1420色谱(s p)分离原理第20页/共197页第二十页，共197页。2022-5-1421基本(jbn)关系式RRMttt 保

9、留(boli)时间 保留(boli)体积 容量因子k (1)RMSPMVVV KVk()PRMMSKtVktVk 组分在固定相中的量组分在流动相中的量第21页/共197页第二十一页，共197页。2022-5-1422基本(jbn)关系式 相对(xingdu)保留值( )( )( )( )( )( )( )( )R iR iN iR iR SR SR SR StVVtrtVVt相对保留值是衡量分离情况的重要参数相对保留值是衡量分离情况的重要参数(cnsh)，大多数手册上可查到。因其只与，大多数手册上可查到。因其只与色谱柱种类及柱温有关，故也是重要的定性色谱柱种类及柱温有关，故也是重要的定性指标。

10、指标。第22页/共197页第二十二页，共197页。2022-5-1423基本(jbn)关系式 分离因子(ynz) 塔板数 塔板高度(2)(2)2 /1(1)(1)RRRRtVtV22165.54RRhttNWWLHNN和H都有理论值和有效值两类,其差别在于(ziy)用保留时间和校正保留时间第23页/共197页第二十三页，共197页。2022-5-1424基本(jbn)关系式（死时间测定） 死时间的测定很难： 无合适样品（完全(wnqun)不保留并有足够强的紫外信号） 一般测定方法为（紫外检测器）： 1. 正向四氟乙烯 反向苯甲酸、硝酸等 2. 比流动相少一个C的同系物 3. 不具备条件时可用下

11、式计算 Mt空管柱体积 柱总空隙度流动相体积流量213123221()RRRRMRRRRRtttttttttt第24页/共197页第二十四页，共197页。2022-5-1425基本(jbn)关系式（分离度）212112122()2()()()RRRRbbttttRWWWW imihhh21122()1.7()RRhhttRWW第25页/共197页第二十五页，共197页。2022-5-1426基本(jbn)关系式22141NrkRrk222221161rkNRrk3222221161RkrHtRrkU第26页/共197页第二十六页，共197页。2022-5-1427柱性能参数： 总孔率 柱压降

12、渗透率22MMTFFtFtu rL rV020iPLuPPPk d2201000PPPdKk d第27页/共197页第二十七页，共197页。2022-5-1428色谱(s p)理论塔板理论塔板理论是由Martin等人在平衡色谱理论的基础上发展起来的。他们把色谱柱比拟为分馏塔，中间设想成可分为许多分馏塔片（板）。他们假定：1流动相按前进方向以脉冲使通过柱子，最小单位为一塔板体积;2. 组分(zfn)在柱内两相间的分配系数是恒定的，与组分(zfn)浓度及在柱内的位置无关;3. 组分(zfn)在所有塔板上的两相平衡在瞬间建立;4. 所有组分(zfn)浓度以起始塔板中的浓度为基准 第28页/共197页

13、第二十八页，共197页。2022-5-1429色谱(s p)理论塔板理论 由塔板理论可得到：在色谱过程中色谱峰是要展宽的，展宽的宽度平方值和理论板高H成正比。即相达成“平衡”所需的距离H值越大，则色谱峰展宽也就越严重(ynzhng)。反之，若理论板高H值越小。而就一定柱长而言，组分在两相间的“平衡”次数就越多，色谱柱的分离效率就越高，因此理论板高H值是衡量色谱柱效率的一个很好的指标。 塔板理论回答了影响色谱峰保留时间和峰宽度这二个重要问题，但它没有回答宽度也就是相应的理论板高究竟受哪些操作条件的影响。 第29页/共197页第二十九页，共197页。2022-5-1430色谱(s p)理论速率理论

14、1952年Lapidus等对填充柱色谱过程做了较详细的研究，指出色谱过程中引起(ynq)组分宽度扩张的因素主要是：1.沿柱流动方向的纵向扩散效应；2.组分在两相间的平衡不能瞬时达成，即它在两相交换时传质速度是有限的。 第30页/共197页第三十页，共197页。2022-5-1431色谱(s p)理论速率理论这就是著名的范底姆特方程(fngchng)。也可把Van Deemter方程(fngchng)描述为： 22222220.0182(1)(1)fPPgLdDkdkHdUUUkDkD/HAB UCU第31页/共197页第三十一页，共197页。2022-5-1432色谱(s p)理论速率理论与气

15、相色谱(s p)不同，液相色谱(s p)有其特点，因而其速率理论的表述方式也有区别：ELSMMSMHHHHHH各项分别(fnbi)为：涡流扩散项、分子扩散项、传质阻力项（固定相、流动流动相和滞留流动相）第32页/共197页第三十二页，共197页。2022-5-1433色谱(s p)理论速率理论各项可具体(jt)表述为：E222222202H22 1 1130 11MPLfSSdLppMMSMMMBDAdHuudkkHquHtuDkkddkHuHuDDk第33页/共197页第三十三页，共197页。2022-5-1434色谱理论(lln)速率理论(lln)可图示为： 第34页/共197页第三十四页

16、，共197页。2022-5-1435色谱(s p)理论速率理论最低板高：最佳(zu ji)流速：min2HABC/optUB C第35页/共197页第三十五页，共197页。色谱色谱(s p)参考资料参考资料第36页/共197页第三十六页，共197页。2022-5-1437专著(zhunzh)史坚编，现代柱色谱分析，上海科学技术文献出版社，1988.7.达世禄编色谱学导论武汉大学出版社，1988.10. 周良模等编著，气相色谱新技术，科学出版社，1994.11.卢佩章等色谱理论(lln)基础科学出版社，1989年第一版，1997年第二版.第37页/共197页第三十七页，共197页。专著(zhun

17、zh) 任惠敏主编的色谱技术(jsh)丛书化学工业出版社，一套13本，涵盖所有色谱技术(jsh)： 色谱分析概论 离子色谱方法及应用 色谱定性和定量 毛细管电泳技术(jsh)及应用 气相色谱检测方法 色谱分析样品处理 液相色谱检测方法 色谱联用技术(jsh) 气相色谱方法及应用 色谱柱技术(jsh) 高效液相色谱方法及应用 色谱仪器维护与故障排除 平面色谱方法及应用第38页/共197页第三十八页，共197页。2022-5-1439杂志(zzh) 色谱科学杂志（J，Chromatography Sci）1963年创刊,原名气相色谱杂志（J,Gas Chromat）,1969年改为现名,主要发表气

18、相、液相原始论文和总结性文章（英文）和色谱标准(biozhn)图谱。 色谱杂志（J， Chromatograpy）1958年创刊,系多科性（包括气相、液相色谱，薄层色谱，纸色谱，离子交换色谱等）国际杂志，刊登各种原始论文及讲座性文章，并附有定性、定量数据及色谱文摘，文章以英文、法文或德文发表，从1993年起分A、B卷发行，每年还有Review专辑。第39页/共197页第三十九页，共197页。2022-5-1440杂志(zzh) 色层法（Chromatographia），1968年创刊，多科性国际杂志，亦称色谱快报，文章以英文、法文、或德文发表，并附有三种(sn zhn)文字的摘要。 Jouyn

19、al of Chromatography Library, 不定期出版。 液 相 色 谱 杂 志 （ J , o f L i q u i d Chromatography）, 1978年创刊,主要发表HPLC的研究报告。 高 分 离 色 谱 与 色 谱 通 讯 （ J . o f H i g h Resolution Chromatography and Chromatography Communication）1978年创刊。第40页/共197页第四十页，共197页。2022-5-1441杂志(zzh) 色谱，1984年创刊(chungkn)，刊登各种原始论文和综述，为双月刊。 刊登色谱文章

20、和评论性文章的还有各种分析化学相关的杂志，如各国的“分析化学”（中、美、英、日、德等），中文的理化检验、环境化学等专业文献上也有相当比例的色谱论文发表。第41页/共197页第四十一页，共197页。2022-5-1442手册(shuc) 手册是最方便地查阅相关文献的工具，尽管所列数据并非最新的。 如1999年3月起再版(zibn)的分析化学手册第二版，共10个分册： 1-基础知识与安全知识 2-化学分析 3-光谱分析 4-电分析化学 5-气相色谱分析 6-液相色谱分析 7-核磁共振波谱分析 8-热分析 9-质谱分析 10-化学计量学第42页/共197页第四十二页，共197页。2022-5-144

21、3学术会议文集(wnj)每年都有不同(b tn)组织者组织召开的国际国内的各种分析界的学术报告会，会议的文集也是一种很好的参考文献，值得收集阅读。全国色谱学术报告会和浙江省色谱学术报告会均每两年举办一次，全国会议每次能征集到论文 500篇以上，省会议也能征集到60篇以上。第43页/共197页第四十三页，共197页。2022-5-1444色谱(s p)网站已有很多国际网站，包括美国化学会的网站，可搜索后查取相关文献。浙江省关于色谱(s p)方面的网站有： sepu .com 第44页/共197页第四十四页，共197页。色谱色谱(s p)柱系统柱系统Chromatographic Column S

22、ystem第45页/共197页第四十五页，共197页。2022-5-1446色谱柱是色谱分析(s p fn x)的心脏色谱分析是分离方法，完成(wn chng)分离任务的色谱柱十分重要。固定相柱内不移动、起分离作用的物质，有固体和液体之分。第46页/共197页第四十六页，共197页。2022-5-14471 气固填充(tinchng)色谱柱固定相为吸附剂，有以下(yxi)特点：较大的比表面大于200M2/克较好的选择性良好的稳定性使用方便第47页/共197页第四十七页，共197页。2022-5-14481.1 吸附(xf)等温线与峰形状第48页/共197页第四十八页，共197页。2022-5-

23、14491.2 传统(chuntng)固定相活性炭(Activated Carbon)非极性，分析(fnx)永久性气体氧化铝(Alumina)中等极性，分析(fnx)气体混合物硅胶(Silica Gel)氢键型，分析(fnx)小分子烷烃分子筛(Molecular Sieves)强极性，永久性气体第49页/共197页第四十九页，共197页。2022-5-1450活性炭分离(fnl)气体混合物第50页/共197页第五十页，共197页。2022-5-1451氧化铝分离(fnl)汽油第51页/共197页第五十一页，共197页。2022-5-1452分子筛分离(fnl)永久性气体第52页/共197页第五

24、十二页，共197页。2022-5-14531.3传统(chuntng)固定相改性 针对各自的固有弱点而展开： 结构改性主要为扩大表面毛细孔径，使其比较均匀 化学改性除去表面的活性基团(-OH等) 氧化铝用不同浓度(nngd)的KF改性作用不同 (填或扩)。第53页/共197页第五十三页，共197页。2022-5-1454第54页/共197页第五十四页，共197页。2022-5-14551.4 新型气固色谱(s p)固定相 石墨化炭黑(Cabopack系列，GCB系列)：加热使炭黑成片状石墨化结构，选择性提高，色谱峰形改善(gishn)。 碳分子筛(TDX系列等)：是高分子产品，对-CH2-保留

25、强。 多孔硅胶(Porasil系列等)：分离性能提高。 高分子多孔小球(Porapak, Chropmosorb等): 既是吸附剂又是载体，效果好。第55页/共197页第五十五页，共197页。2022-5-1456Poropak 固定相结构苯乙烯-二乙烯苯共聚(gngj)体小球第56页/共197页第五十六页，共197页。2022-5-1457碳分子筛分离(fnl)含硫化合物1.空气(kngq) 2. 硫化氢 3. 氧硫化碳4. 三氧化硫 5. 甲基硫醇 6. 二硫化碳第57页/共197页第五十七页，共197页。2022-5-1458上试402有机载体 (1)水 (2)甲酸 (3)乙酸(y su

26、n) (4)丙酸 (5)丁酸粒度：20/80目，柱长：2米4mm，柱温：160 载气：H2 25ml/分 第58页/共197页第五十八页，共197页。2022-5-1459Poropak Q 测溶剂(rngj)中水 1.6英尺英寸(0D)SS. Porapak Q(150-200目) TC=220, He 37ml/min, TCD 第59页/共197页第五十九页，共197页。2022-5-14602 气液填充(tinchng)色谱柱在惰性固体(gt)表面涂渍高沸点有机化合物，以其特殊的性质进行分离。惰性固体(gt)载体有机化合物固定液第60页/共197页第六十页，共197页。2022-5-1

27、4611. 气液色谱(s p)载体分为硅藻土和非硅藻土两大类，基本要求为：表面积大，孔径(kngjng)均匀：承载更多固定液，并使液膜薄而均匀。惰性好：能附着固定液且不和样品反应。热稳定性和机械强度好：保证柱效粒度均匀：便于填充第61页/共197页第六十一页，共197页。2022-5-14621.1 硅藻土载体(zit)(Diatomite Suport)由具有一定气孔的单细胞海藻残骸堆积(duj)而成，因此硅藻土保持了海藻的多孔结构. 第62页/共197页第六十二页，共197页。2022-5-14631) 硅藻土载体(zit)性质两种硅藻土载体的化学(huxu)组成、内部结构基本相似，但表面

28、结构大不相同，性能也不同。 品种特点承载固定液用途机械特性比表面催化性能红色好大4 m2 / g强多可达40%分析非极性样品白色差小1 m2 / g弱少可达20%分析极性样品第63页/共197页第六十三页，共197页。2022-5-14642) 载体吸附(xf)作用载体表面具有硅醇（Si-OH）和硅醚（Si-O-Si）结构(jigu)，且有少量金属（如铁、铝）氧化物（特别是红色载体），故表面存在着氢键和酸碱活性作用点，是引起载体吸附甚至化学反应或催化反应的根本原因。 第64页/共197页第六十四页，共197页。2022-5-14653) 吸附作用(zuyng)的消除 酸洗：目的是除去载体(zi

29、t)表面上铁等金属氧化物 碱洗：目的是除去载体(zit)表面Al2O3等酸性杂质 硅烷化：目的是消附载体(zit)表面的硅醇基团，减弱生成氢键作用力 。此法可拓展应用于特殊基团的引入 釉化：目的是堵塞载体(zit)表面的微孔和改变表面性质 加脱活剂：用表面活性剂饱和(键合)载体(zit)表面的吸附中心。第65页/共197页第六十五页，共197页。2022-5-14662. 非硅藻土载体(zit)有多种类型，主要有：高分子小球：（如前述）氟载体(zit)：可分析腐蚀性气体或强极性物质，但柱效不高，且装填困难。玻璃微球：表面积小，渗透性好 ，但柱效低 。第66页/共197页第六十六页，共197页。

30、2022-5-1467载体名称 硅藻土载体玻璃球石英球氟 塑 料化学组成多孔的硅藻土颗粒内含SiO2(6090%) Fe2O310%,Al2O33950%,MgO少量。硬质玻璃组成的小球（其成分随原料不同而异）主 要 成 份 为S i O2含 量 占90% 以上一般为聚四氟乙烯或聚三氟氯乙烯催化性能有小小很小最高使用温度硅烷化350一般500250500180涂渍固定液的难易易易易难用途通用载体低固定液，能在较低温度下分离沸点较高的化合物与玻璃球使用相同，温度上限高。用于分离强腐蚀性和强极性化合物第67页/共197页第六十七页，共197页。2022-5-14682. 气液色谱(s p)固定液为

31、高分子有机化合物，在操作温度下必须呈液态，基本要求为：对组分有良好的选择性 ：使样品中各组分能彼此分离 蒸气压低 ：减少(jinsho)色谱柱固定液的流失 热稳定性和润湿性好好：保证柱效化学惰性好 ：不与组分、载体、载气发生不可逆的化学反应 凝固点低，粘度适当，成分稳定 ：第68页/共197页第六十八页，共197页。2022-5-14692.1 分子(fnz)间作用力 各组分之所以能在色谱柱中被分离，决定于分子间作用力的大小。 作用力大的保留值大，留柱时间(shjin)长，后出峰。 主要有 色散力(非极性或弱极性分子之间的一种作用力 ) 诱导力 (极性分子与非极性分子之间使非极性分子极化而产生

32、的力)第69页/共197页第六十九页，共197页。2022-5-14702.1 分子(fnz)间作用力 定向力(极性分子间的永久偶极矩所引起分子间的一种作用力) 氢键作用力 (特殊的定向作用力) 选择性分子间作用力的研究有很好前景。其实是“超分子化学(huxu)”理论的不同表述而已。第70页/共197页第七十页，共197页。2022-5-14711) 集团(jtun)结构适应理论 在色谱分离中，有许多反常例子，出峰顺序与常规分子间作用力大小有违（20种典型化合物在12种固定相上201个相对保留数据中有66个与预测值不相符）。 由于分子中存在着各种集团，不同分子间的集团在电子性质及空间因素上各有

33、不同。当它们互相适应时就能相互(xingh)耦合，发生较强作用，宏观体现为后出峰。当它们不相适应时，虽有集团存在亦无这种加强作用。 换言之，分子间引力存在某种选择性。提出了选择性分子间引力理论，或称“集团结构适应理论”。第71页/共197页第七十一页，共197页。2022-5-14722) 选择性分子(fnz)间力第72页/共197页第七十二页，共197页。2022-5-14732.2 固定(gdng)液分类按极性分：可根据被测物极性的大小来查阅，方便地寻找极性相似的固定液作替代品 按官能团分：便于了解(lioji)固定液的类别，可由结构考虑来选择固定相 第73页/共197页第七十三页，共19

34、7页。2022-5-1474A. 按极性分类(fn li)的考虑 方法： 选3根柱子：,氧二丙腈，角鲨烷，待测柱 选两个(lin )评价物：苯环己烷测相对保留值 计算相对极性：logitqt苯环己烷第74页/共197页第七十四页，共197页。2022-5-1475按极性分类(fn li)的考虑 计算相对(xingdu)极性 按20为一级分类112100 1xxqqPqq第75页/共197页第七十五页，共197页。2022-5-1476B. 固定液特征常数(chngsh)概述 以不同性质的多种物质分别考察某固定液，将得到不同结果。将这些数据按一定的规律归类，并命名为特征(tzhng)常数。 由R

35、ohrschneider于1966年首先提出，后由McReynods修正。第76页/共197页第七十六页，共197页。2022-5-14771) 评价(pngji)物及意义罗氏罗氏作用情况作用情况符号符号麦氏麦氏苯苯电子给予体电子给予体X苯苯乙醇乙醇质子给予体质子给予体Y丁醇丁醇丁酮丁酮定向偶极力定向偶极力Z戊酮戊酮-2硝基甲烷硝基甲烷电子接受体电子接受体U硝基丙烷硝基丙烷吡啶吡啶质子接受体质子接受体S吡啶吡啶第77页/共197页第七十七页，共197页。2022-5-14782) 两种评价(pngji)体系的差异罗氏评价物：在测定时需要用到气态烃类化合物，操作麻烦。麦氏正是针对该不足而提出，现

36、广泛采用麦氏常数。 色谱手册上有该参数，有按5种评价物数值的大小(dxio)排列的，也有以五项指标值之和（或平均值）排列的。第78页/共197页第七十八页，共197页。2022-5-14793)部分固定(gdng)液的McReynods常数值固定液XYZUSSE-301655446642Apiezon L3222153242XE-60204381340493367XF-1125204381340493367OV-1011757456743SP-21001757456743QF-1144233355463305PEG 20M322536368572510第79页/共197页第七十九页，共197页

37、。2022-5-14804) 特征常数(chngsh)的应用1)判断固定液性质(极性大小、对哪类样品保留大)。2)选择替代品(常数基本相同的便可替代)。3)判断峰形好坏(在某固定相上已拖尾，则在常数值大的柱上拖尾将更严重)。4)判断出峰顺序(常数值大的后出峰，且两数值之比大于1.5，可认为能很好分离)。5)用于合理选择固定相(根据样品中不同(b tn)组分的主要性质差异，合理选择相应参数差值大的固定液)。第80页/共197页第八十页，共197页。2022-5-1481固定(gdng)相的优选固定相众多，实验室不可能也没必要(byo)配全。推荐用固定相主要有：第81页/共197页第八十一页，共1

38、97页。2022-5-1482名 称缩写麦氏常数和D值最高使用温度1角鲨烷SQ001502甲基硅油SE-30,OV-101205-2291003503苯基(10%)甲基聚硅氧烷OV-34231943504苯基(20%)甲基聚硅氧烷OV-75922713505苯基(50%)甲基聚硅氧烷DC-710,OV-17827-8843773756苯基(60%)甲基聚硅氧烷OV-2210754883507三氟丙基(50%)甲基聚硅氧烷OV-10,QF-11500-25507092758氰乙基(25%)甲基聚硅氧烷XE-6017858212509聚乙二醇-20000PEG-20M2308105222510 聚

39、乙二醇二乙二酸酯DEGA2764129520011 聚丁二醇二乙二酸酯DEGS3504161220012 1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷TCEP41451885175第82页/共197页第八十二页，共197页。2022-5-1483键合固定(gdng)相 以分子键的形式将固定液键合到适当的载体上，减少流失损失。 再适当胶联聚合，进一步提高性能，尤其(yuq)是对毛细管柱。 主要的键和体系是以PEG系列为对象。 引入特殊基团可提高柱选择性(类似于具有选择作用的螯合树脂)。第83页/共197页第八十三页，共197页。2022-5-1484混合(hnh)固定相单一固定液不能满足分离需要(xyo)

40、时可考虑用混合柱。混合模式：混合涂 混合装 单柱串联前两法的效果基本相近，较另一法好。第84页/共197页第八十四页，共197页。2022-5-1485混合固定(gdng)相配比选择可用窗口法求出合适(hsh)的固定液比第85页/共197页第八十五页，共197页。2022-5-1486混合固定(gdng)相配比选择第86页/共197页第八十六页，共197页。2022-5-1487程序(chngx)柱 按预先设置的程序，按一定方式装填固定相而制成的柱子。 可改变的因素有：液载比、载体(zit)粒度、装填长度。 组合恰当，可得很好的分离效果。第87页/共197页第八十七页，共197页。2022-5

41、-14884) 固定(gdng)液选用原则 “相似相溶原则” 被分离(fnl)样品为非极性物质，一般选用非极性固定液。被分离(fnl)的样品为极性物质，则一般先用极性固定液。 被分离(fnl)样品为极性物质（或易被极化物质）和非极性物质的混合物，一般也选用极性固定液 第88页/共197页第八十八页，共197页。2022-5-14894) 固定液选用(xunyng)原则 被分离的样品(yngpn)若为形成氢键的物质，一般选择极性或氢键型固定液被分离样品(yngpn)为具有酸性和碱性（吡啶类）的极性物质，会产生严重拖尾，一般选用极性固定液，并加酸性或碱性减尾剂第89页/共197页第八十九页，共19

42、7页。2022-5-14904) 固定液选用(xunyng)原则 被分离(fnl)样品为异构体，一般选用强极性或有特殊作用力的固定液 被分离(fnl)样品为不同族的混合物，视具体情况而定，或用单一固定液，或用混合物固定液。 第90页/共197页第九十页，共197页。2022-5-14915) 固定(gdng)液使用中的有关问题A固定液的纯度和精制固定液的纯度和精制固定液是一种高沸点的有机物，由于固定液的生产过固定液是一种高沸点的有机物，由于固定液的生产过程 、 包 装 、 贮 存 和 供 应 等 方 面 的 问 题 ， 有 时程 、 包 装 、 贮 存 和 供 应 等 方 面 的 问 题 ，

43、有 时(yush)会使得固定液中含有影响色谱分析的杂质，会使得固定液中含有影响色谱分析的杂质，即达不到要求的纯度。如商品邻苯二甲酸酯和磷酸即达不到要求的纯度。如商品邻苯二甲酸酯和磷酸二甲酯中混有酸性化合物，聚酯和聚乙二醇等往往二甲酯中混有酸性化合物，聚酯和聚乙二醇等往往含有低聚物。因此，此类固定液在使用前必须予以含有低聚物。因此，此类固定液在使用前必须予以精制。精制。目前常用固定液精制的方法有精密分馏和气相色谱分目前常用固定液精制的方法有精密分馏和气相色谱分离纯化两种，后法简便、快速，得到的固定液纯度离纯化两种，后法简便、快速，得到的固定液纯度可达可达99.99%以上，但需用制备色谱仪，前法在

44、实以上，但需用制备色谱仪，前法在实验室就可进行。验室就可进行。第91页/共197页第九十一页，共197页。2022-5-1492 B固定液的最高使用(shyng)温度和最低使用(shyng)温度固定液虽是高沸点有机物，但也不能在太高的温度下使用。该限制温度即谓最高使用温度，它应比相应(xingyng)固定液的沸点低大约150200。超过最高使用温度可能使固定液变质，产生流失现象或者缩短色谱柱的寿命。有的固定液使用温度有一个“下限”，即最低使用温度。低于此温度，固定液溶解被测组份的能力降低，或分离效果很差。如二甲基硅橡胶最低使用温度为100125、阿匹松L的最低使用温度为75、六环聚苯醚的最低使

45、用温度为75等等。第92页/共197页第九十二页，共197页。2022-5-1493C. C. 固定固定(gdng)(gdng)液的液的涂渍与老化涂渍与老化色谱柱质量还与固定液能否均匀分布在载体表面以及填充情况有密切的关系。当选好固定液后，还需要确定固定液与载体的量比(液载比，3:100到10:100)。固定液一般采用动态法涂渍：涂渍须在通风柜进行。称取一定量固定液溶解在适当的有机溶剂中(必要时可回流)，然后加入一定量经过处理和筛分过的载体，在适当温度下轻轻拍打烧杯，待其中(qzhng)所有溶剂完全挥发后即涂渍完毕。第93页/共197页第九十三页，共197页。2022-5-1494C. C.

46、固定固定(gdng)(gdng)液的涂液的涂渍与老化渍与老化涂渍完毕还需进行老化处理，其目的有二：彻底除去填充物中的残余溶剂和某些挥发性杂质，促进固定液均匀牢固地分布于载体表面。老化操作通常在较低的载气流速、略高于操作柱温，但又不超地固定液的最高使用(shyng)温度的条件下，加热十几个小时，然后接入正常气路，直至记录器上的基线平直，就可进行分析。第94页/共197页第九十四页，共197页。2022-5-1495D. 色谱柱柱体的选择色谱柱柱体的选择(xunz)，试漏和清洗试漏和清洗填充色谱柱一般是玻璃柱或不锈钢柱(34mm14m)，根据实验条件(如柱压柱温)和样品性质(如反应性能、腐蚀性等)

47、选择合适柱材，现多为螺旋形(螺旋直径与柱内径之比一般为15：1到25：1)。柱子使用前都需进行试漏和清洗。试漏方法：将柱出口堵死后浸在水里，通气(tng q)，在高于操作压力下，不应有气泡冒出。柱的清洗与柱材有关：一般有碱洗、水洗、有机溶剂洗。第95页/共197页第九十五页，共197页。2022-5-1496 E. 固定固定(gdng)相的填充相的填充一 般 采 用 泵 抽 法 填 充 ， 在 柱 的 一 端(ydun)（以后接检测器那端）填入少量玻璃棉后用布包紧，接上真空泵抽气，另一端(ydun)用小漏斗加入固定相，在不断轻轻敲击柱身中直至填满。要注意的是，敲打不能过重，以免载体碎裂；对涂渍

48、低沸点固定液的固定相不宜用泵抽法；装填要均匀，不要太松或太紧。第96页/共197页第九十六页，共197页。2022-5-1497F、其他、其他(qt)柱子柱子现在多采用毛细管柱进行分离，它的处理以后(yhu)专门论述。第97页/共197页第九十七页，共197页。2022-5-1498柱故障(gzhng)的诊断与排除 (1. 多出峰)有两种类型的附加峰1. 1. 即使不进样也会出现的峰 ( (鬼峰) ) ，并且在色谱分析(s p fn x)(s p fn x)过程中也会出现在真实的峰之中 2. 2. 由样品产生的附加峰第98页/共197页第九十八页，共197页。2022-5-1499鬼峰o 柱头

49、污染o烘焙色谱柱，然后做空运行（无样品）o进样垫流失o使用高质量的产品o进样口污染o 残留在进样口或衬管中的物质o载气不纯o使用高纯度的载气及高质量的气体净化器，并定期更换(gnhun)o载气中杂质与固定相发生反应 o若使用分离/无分流进样口o进样口底部的密封垫可能会与样品反应o使用精制进口密封垫第99页/共197页第九十九页，共197页。2022-5-14100样品(yngpn)(yngpn)产生的附加峰o即使进纯样，也会出现附加峰o做一次空运行-o如果这些峰还存在，不是由样品产生的，按照前面介绍的方法检查o进样口温度过热，可以导致样品组分的降解o每次将进样口降低(jingd)20， 观察峰

50、是否仍出现o衬管与样品起反应o使用脱活的衬管o衬管内填充物有活性o更换衬管内填充物或使用无填充物的衬管第100页/共197页第一百页，共197页。2022-5-14101样品(yngpn)(yngpn)产生的附加峰o样品在进样口停留的时间(shjin)太长o增加柱流速o样品组分稳定性差o尽可能降低进样口温度o使用脉冲式无分流或脉冲式分流进样第101页/共197页第一百零一页，共197页。2022-5-14102柱故障的诊断与排除(pich) (2. 丢失峰)o进样口温度太低o高沸点的化合物不能很快地气化o增加进样口温度o进样口温度太高o许多(xdu)挥发性的组分在进样口降解 o降低进样口温度o

51、进样口被污染o进样口的污染物与样品发生反应o清洗进样口，更换衬管和进样垫o衬管有活性o使用脱活的衬管 色谱(s p)图中没有出现你希望得到的样品组分峰第102页/共197页第一百零二页，共197页。2022-5-14103柱故障的诊断(zhndun)与排除o柱过载o将样品稀释10倍重新(chngxn)进样o使用较厚液膜但固定液相同的色谱柱o减少进样量o小体积进样 o增加分流比o可能是几个未分离的色谱峰o将柱温降低20再进样o局部的分离可以显示其它额外的样品组分峰型不好(b ho)第103页/共197页第一百零三页，共197页。2022-5-14104柱故障的诊断(zhndun)与排除o使用(s

52、hyng)较长的色谱柱o试一试不同选择性或不同极性的柱子 o如将HP-1换成HP-5o如将HP-5换成HP-35或HP-50+o例如半挥发性的苯甲酸（色谱性能不好）峰型不好(b ho)第104页/共197页第一百零四页，共197页。2022-5-14105柱故障(gzhng)的诊断与排除峰型很差o合并的峰（未分离的峰）o将柱温降低20-30o在进样口的底部安装柱子的地方安装绝缘帽o将进样口温度增加20-30o检查样品(yngpn)与溶剂的选择是否正确o对极性的化合物使用极性的溶剂峰顶(fn dn)分叉（双肩峰）105第105页/共197页第一百零五页，共197页。2022-5-14106柱故障

53、(gzhng)的诊断与排除峰型很差检测器过载减少进样量或将样品稀释10倍 或者使用较大的分流(fn li)比 稀释样品可以达到较好的效果峰顶(fn dn)分叉（双肩峰）106第106页/共197页第一百零六页，共197页。2022-5-14107色谱柱安装(nzhung)位置引起的问题o色谱柱到检测器安装位置(wi zhi)不正确; 使其不能到达FID喷嘴o色谱柱到进样口安装位置(wi zhi)不正确. 使其不能到达进样口o色谱柱到进样口及检测器的位置(wi zhi)安装正确107第107页/共197页第一百零七页，共197页。2022-5-14108色谱柱安装(nzhung)到进样口 评定因

54、素o安装深度 - 柱到针的间隙o按照厂方的介绍, o在进样针头到柱保留1-2厘米的间隙 o对分析物和样品基质选择适用的衬管o使用专用的柱切割器o保证(bozhng)所有的柱接头及其它接口不漏第108页/共197页第一百零八页，共197页。高效(o xio)液相色谱法的相关情况第109页/共197页第一百零九页，共197页。2022-5-14110液相色谱(s p)柱的保养柱的稳定性与固定相类型及使用情况有关。如流动相中盐类的存在会使键合相柱的性能衰退；以SiO2为基质的固定相，过程随温度和pH(8)增加而加速。一根柱子使用是否得当，直接影响它的柱效和寿命。对于填装了粒度为10m以下的固定相的柱

55、子，尤其如此。为了(wi le)保持柱效、柱容量及渗透性，必须进行仔细地保养。是否会由于柱外效应，使分析柱的柱效明显下降？第110页/共197页第一百一十页，共197页。2022-5-14111液相色谱(s p)柱的保养1柱易被极细的颗粒堵塞，因此必须将流动相仔细地蒸馏、过滤。在流动相贮槽与柱之间，使用0.5m孔径的过滤器。水往往是一个重要的污染源。在水溶液流动相（如缓冲液）中，细菌容易生长，可能堵塞筛板。防止细菌生长的办法是加入抑制剂，如0.01%NaNO3。显然，抑制剂不能干扰(gnro)分离和测定。第111页/共197页第一百一十一页，共197页。2022-5-14112液相色谱(s p

56、)柱的保养2在恒定压力下，发现流量减少，柱子可能部分堵塞。堵塞最容易发生在极窄的入口接头处以及入口、出口筛板处。堵塞后需要仔细拆洗(chix)，清除堵塞物，但必须防止较强的机械震动，防止用热手接触柱子，以扰动柱内的固定相层，使柱效发生变化。第112页/共197页第一百一十二页，共197页。2022-5-14113液相色谱(s p)柱的保养3柱子的实际操作压力应低于填装时的最高压力，最好在最高压力的一半以下。实际操作压力过高，易使入口的固定(gdng)相层下沉，形成一个空穴。若空穴形成，应重新装柱。在空穴中加入新的匀浆或玻璃微珠，也无法恢复到原来的柱效。4应该用进样阀，而不用注射器进样，以防止注

57、射隔膜碎屑集聚在柱入口。第113页/共197页第一百一十三页，共197页。2022-5-14114液相色谱(s p)柱的保养5要防止反冲（流动相逆向流动），否则使固定相层位移，柱效下降。6柱子两端用金属( jnsh)螺帽封闭，保存在纯净的有机溶剂中。应该将柱子保存在以下pH范围内的水溶液流动相中：2pH0.20大于 0.5适合简单样品分析第122页/共197页第一百二十二页，共197页。2022-5-14123第123页/共197页第一百二十三页，共197页。2022-5-14124 与填充柱相比，毛细管柱的特点为： 分离(fnl)效能高 分析速度快 样品用量少 可在几十分钟内分离(fnl)出

58、包含几百种化合物的汽油馏分，然而样品用量仅有数微克 在快速分析方面，可在几秒钟内分离(fnl)含十几个组份的样品。第124页/共197页第一百二十四页，共197页。2022-5-14125其独特的特点在于：渗透性大，分析速度快传质阻力小，可用长柱，并得高的总柱效。色谱动力学认为：填充柱可看作是一束长毛细管的组合，其内径约等于粒子粒度，因其弯曲，多径扩散严重(ynzhng)，故理论板数少。毛细管柱完全没有这些缺陷，故理论板数可高大106数量级。第125页/共197页第一百二十五页，共197页。2022-5-14126 用毛细管柱，有利于： 提高色谱分离能力， 加快色谱分析速度(sd)， 促进色谱

59、的应用都是十分必要的：第126页/共197页第一百二十六页，共197页。2022-5-14127 二、毛细管色谱法的相关(xinggun)理论UCUCUBAHg1/填充柱UCUCUBHg1/毛细管1毛细管柱的速率方程：毛细管色谱理论和填充柱色谱理论基本相同，但各有特色，对操作(cozu)条件选择有指导意义。其表达式为：第127页/共197页第一百二十七页，共197页。2022-5-14128UDdKKUDKdKUrDdHfgpgp122222)1 (32)1 (01. 022UDdkkUkkkDrUDHlfgg22222)1 (32)1 (2411612填充(tinchng)柱：毛细管柱：第1

60、28页/共197页第一百二十八页，共197页。2022-5-14129 在毛细管柱，柱内只有一个流路，故多径项2dp为0，弯曲因子=1，且用其液膜厚代替了填充柱中载体(zit)的颗粒直径dp。比较(bjio)两式可得：第129页/共197页第一百二十九页，共197页。2022-5-141302毛细管柱的最小理论(lln)板高 毛细管柱的HU图也是一个双曲线，在U值是最佳值时，H值最小。 式中Cg、C1的大小取决于分配系数及柱的几何性（以相比(xin b)为代表），但一般毛细管柱液膜薄，值较大，液相传质阻力C1项不起控制作用。21min)(CCBHg第130页/共197页第一百三十页，共197页