第十二章-色谱分析法.ppt

1、1、概括地说，气相色谱理论的基础、气相色谱法、色谱分离方法的选择、高效液相色谱法、2，1、色谱生成色谱法是分离技术，俄罗斯植物学家茨维特创立于1906年从植物的叶子分离色素时，将叶子的石油醚(饱和烃混合物)提取液放入玻璃管中，在柱中填充CaCO3粉末(CaCO3有吸附能力)，使纯石油醚回流(淋浴清洗)。 色素受到两个作用力的影响，一是色谱分析法的概要，12(1)-1概要，3，(1)一是CaCO3吸附，使色素滞留于柱中(2)一是溶解于石油醚，使色素向下移动的各种色素结构不同，两个作用力的大小不同，4，TSS 6，12-1概要，色谱联用两相固定相固定相的CaCO3流动相推进混合物的流动的液体石油醚

2、色谱：将混合物携带在流动相的条件下通过色谱柱分离几种成分的方法。 流动相，液体流的速度慢，加压，流动加快，1969年HPLC发展，高压液相色谱法。 气体1952年发生了气相色谱，是色谱的革命性进展。7，7，12-1概要、固定相： (1)固体吸附剂： CaCO3、Al 2O3等(2)液体固定相(载体固定液高沸点有机化合物，涂布在载体上)色谱分离法必须先分离。 后分析必定是具有两相的固定相和流动相的分离：利用成分在两相中的分配系数或吸附能力的差异进行分离，8、随着分离的样品种类的增加，该方法被广泛用于无色物质的分离，“色谱”名称中的“颜色”失去了原来的意义，而“色谱”这一名称9、中国的情况，中国的

3、色谱分析领域的研究从1954年开始，由中国科学院大连化学物理研究所首先开发。 经过数十年的努力，中国色谱基础理论研究和应用技术研究具有特色，引领了世界。 10，12-1概要，4，特征： (1)分离性能高(2)灵敏度高(3)分析速度快(4)应用范围广，11，2，色谱分析法分类，1，两相(2)气相色谱：以气体为流动相，固定液为固定相。 12、液相色谱液体为流动相的(1)液固色谱：液体为流动相，固体吸附剂为固体相。 (2)液相色谱：以液体为流动相，固定液为固定相。 超临界液相色谱以超临界流体为色谱流动相。 13，2，按操作形式分类(1)柱色谱：填充柱色谱固定相将填充柱管内毛细管柱色谱固定相涂布于毛细

4、管内壁，中间为空。 (2)纸色谱：滤纸为固定相色谱，流动相为含有一定比例水的有机溶剂，样品在滤纸上展开分离。 (3)薄层色谱：将固体的固定相压制或涂抹在薄膜上的色谱。 二、色谱分析法分类、14、3、分离原理分类(1)吸附色谱：将分离各成分的吸附能力的差异在吸附剂表面分离。 (2)分配色谱：根据不同成分在两相中的分配系数和溶解度的不同进行分离。 (3)离子交换色谱：用不同的成分分离离子交换剂的亲和力差异。 (4)凝胶色谱法：利用对分子大小和形状不同的成分的凝胶阻碍作用不同这一点进行分离的色谱法。 二、色谱分析法分类，15，12 (1)-2色谱及色谱常用术语，一、色谱混合物样品(A B )色谱柱记

5、录分离检测器。 成分从色谱柱流出时，各成分在检测器中产生的信号随时间变化，所形成的曲线称为色谱图。 记录各成分流出柱的情况，在色谱流出曲线、16、2、色谱图的基本用语、17、1、基线实验操作条件下，柱后成分不流出的曲线称为基线。 如果稳定，则为一条直线。基线的上下变动称为噪声。 二、色谱中的基本术语18、2、色谱峰的高度h (1峰高度h色谱峰最高点和基线之间的距离可以用mm、mV、mA表示。 峰值的高低与成分浓度有关，峰值越高越窄越好。 二、色谱图中的基本术语，19，3 .色谱峰宽标准偏差峰高0.607倍色谱峰宽的一半。 二、色谱中的基本术语、20、峰底宽度Wb、色谱峰两侧拐点的切线在基线上的

6、距离Wb=4半峰宽度W1/2峰高度一半处的色谱峰的宽度w1/2=2.354wb=4w1/2=的对称的色谱相对于2不对称的色谱峰a=1. 065 h (w0. 15 w0. 85 )/2，2，色谱中的基本用语，22，5 .相对于色谱保持值定性的依据，成分停留在色谱中的数值是可以利用的成分在固定相中的溶解性能越好，或者柱滞留时间变长，消耗流动相体积变大，固定相、流动相固定，条件一定，则成分的保持值一定。 二、色谱图中的基本术语，23，(1)死亡时间t0在固定相上吸附或不溶解的成分流过色谱柱所需的时间。 从试样注入开始到柱后出现峰值的最大值所需的时间。 气相色谱惰性气体(空气、甲烷等)流出色谱柱所需

7、的时间。 5、色谱保持值定性的根据、t0、24、(2)保持时间tR成分流过色谱列所需要的时间。 从试样注入开始到列后出现最大值所需的时间。 操作条件不变时，1个成分有tR值、定性残奥仪。 25、(3)调整保留时间tR减去死亡时间的保留时间。 tR=tR-t0也称为校正保留时间，是实际的保留时间。 tR表示成分吸附或溶解于柱中的时间。 二、色谱中的基本术语，tR、26、保持值用体积表示： (4)死体积V0不滞留在固定相中的成分流经柱所消耗的流动相体积称为死体积，柱中载气所占的体积。 V0=t 0F0柱后出口处的流动相的体积流速mL/min，27，(5)保持体积VR成分从试样注入开始到柱后成为最大

8、值为止所需的流动相体积，成分通过柱时所需的流动相体积VR=t RF 0 (6)调整保持体积VR减去死体积的保持体积， 实际上，VR=TRF 0，2，色谱中的基本术语，由于V0，t0与被测定成分无关，所以VR . tR更合理地反映了柱中的物质的保持状况。 (28 )、28、(7)在相对保持值2、1或I、s相同的操作条件下，成分2或成分I的保持值与其他参照成分1或s之比、二、色谱中的基本用语、29、概念、显示方法及修正式的总结，表- 1、30色谱保持值的定性根据色谱峰的高度或色谱保留值或区域宽度柱的分离性能评价指标色谱峰间距固定相或流动相的选择是否适当的依据。31、3、分配平衡、一定温度下，成分在

9、流动相和固定相之间达到的平衡称为分配平衡，成分在两相的分配行为多用分配系数k和分配比k表示。 k根据t而变化，与固定相、流动相的体积无关，为1、分配系数k (浓度分配系数)、32、2、分配比k (也称为容量系数、容量比)、固定相中的成分的质量成分在流动相的质量=ms/mm=即k=tr/t0=(tr-t0)/t0k=VR/v 0 (3)色谱峰的位置及峰的宽度可以评价色谱柱效应的高低。、34，12 (1)-3色谱的基本理论，一、梯度理论、50年代、色谱技术发展初期，Martin等将色谱分离过程比作分级过程，将分级过程中的半经验理论梯度理论用于色谱分析法。35、塔板理论假设柱与分馏塔相比，柱内有n个

10、塔板，各塔板的高度称为理论塔板的高度，用h表示，在各塔板内，试样的各成分在两相中分配平衡，最后挥发度大的成分和挥发度小的成分相互分离， 挥发度大的一开始是从塔顶(即柱后)开始，该理论并不完全符合柱的分离过程，色谱分离和一般的分馏塔分离有很大差异，但由于该比喻形象简洁，因此，经过数十年的继承。 一、货架理论、36、一、货架理论对于一个竖塔来说，竖塔的长度越是l，一个货架的高度h越小，货架的数量越多，分离效果越好，竖塔效果越好。 用n表示货架数。 n=L/H或H=L/n H越小，n越多，分离效果越高，用h，n评价列效果。 从层次理论导出n和Wb、w的1/2的关系。 *n=5.54(tR/w1/2)

11、2=16(tr/wb)2、37，时间n大，分离效果也差，因为tr包含tm，所以之后切换为有效架级数。 另一方面，塔板理论，n有效=5.54 (tR /W 1/2)2=16 (tR/Wb )2 H有效n有效，塔板理论的成功之处，提出理论塔板高度、修正塔板数的公式以及评价柱效果的方法，并且是有效的。 n理=5.54 (tR /W 1/2)2=16 (tR/Wb )2 H理n理，38，如先前已知的那样，使用梯度理论说明列内的各成分的分离过程是不合理的。 因为柱内没有架子。 同一试料进入同一色谱柱时，移动相速度变化时，得到不同的色谱图。 测定的n和h也不同，充分说明搁板理论不足以说明柱的分离过程。 速

12、度理论范围穆特方程，39，1956年，荷兰学者范围穆特提出了描述柱分离过程中复杂因素扩大色谱峰降低柱效应(即增加h )的影响的方程。 这个方程式被简化写成：这个方程式叫做速率方程式(扇方程式)。 其次，对式中的各项目进行研究。 u提出了流动相线速度cm.s-1、线速度=柱长/死时间、速度理论范围汤姆方程、40、速度理论范围汤姆方程、(1)影响三个因素：涡流扩散项(2)在流动相流速的时机，最小时小，n最高，柱效应高。最大的时候，才能大，n最小，柱子效果低。 41，(1)涡流扩散项a被称为涡流扩散，因为在填充柱中，当成分与流动相一起向柱出口移动时，流动相受到固定相粒子的阻碍，流动方向不断改变，成分

13、分子在前进中形成紊乱的“涡流”那样的流动。 42、A2dp A与填充物的平均直径dp的大小和填充不规则因子有关。 减少：固定相粒子应适度细，均匀填充。 (1)涡流扩散项a、43，被测定成分以“栓”的形式被带入柱中，“栓”的前后有浓度梯度，从浓淡方向扩散，纵向扩散，扩大柱的峰值。 (2)分子扩散项B/u (纵扩散项)、44、B2D是填充柱内移动相扩散路径弯曲的主要原因，也称为弯曲因子，固定相的几何形状反映了阻碍分子扩散的状况。 d是流动相中成分的扩散系数(c m2s-1 )。 Dg气相扩散系数比液相扩散系数Dm大(约105倍)、(2)分子扩散项B/u (纵扩散项)、45、缩小纵扩散项u的措施：为

14、了适当提高流动相流速u、缩小保持时间，将相对分子量大的气体作为流动相。Dg B2Dg包含柱温度c .(2)分子扩散项B/u (纵扩散项)、46、(3)传递阻力项Cu、传递阻力系数两个部分，是m Cs两个组成Cm流动传递阻力系数成分从流动相向固定相表面移动而进行两相间的质量交换时受到的阻力，m、47， 作为Cs固定项的传递阻力系数的成分从两相界面向固定相内部移动，达到分配平衡后，再次回到两相界面，在这个过程中受到的阻力是固定传递阻力。 (3)传递阻力项Cu，2，成分在固定相中的扩散系数，固定液膜厚，48，小措施：采用粒度小的填充物Cmdp2对分子质量小的载气Dg大。 Cm1/Dg必须降低固定液膜

15、厚度(Csdf2)，液膜必须是均匀的。 膜厚、扩散、需要时间的情况下，但不要太薄。 不那样的话，就包不住职业生涯。 Ds越大越好，提高柱温度是提高Ds的方法之一。 (3)传递阻力项Cu、49为了提高柱效应，小，因此应注意以下几点： )适当地采用小且均匀的载体，柱填充必须均匀。 固定液的液膜薄而均匀，而且不能流失。 载气流速小时，u为影响因素，选择r大的载气，载气流速大时，C u为影响因素，选择r小的载气，H2、Ne )采用适当的柱温度。 气相色谱、50、液相色谱、51、h、u、GC(a )、LC(b )、GC(a)u最低点为u。 u小或u大、h大的LC(b)u没有最低点u大，h不大，所以可以以

16、高流速提高分析速度，52、求解与可测定的3种流速对应的板高h、三维一次方程式，求a、b、c，则求u最佳和h最小在实际工作中，为了缩短分析时间，选择较高的u最佳流速，常用u最佳。 GC中的最佳流速由实验和修正方法微分得到，53，2，色谱基本分离方程，分离度柱的总分离性能指标定义：两个相邻峰的保持值之差与两个峰宽平均值之比，式中：分子反映溶质在两相分配行为对分离的影响，是色谱分离的热力学要素。 分母反映了溶质区带在动态过程中的扩展对分离的影响，是色谱分离的动力学因素。 其中，两种溶质的保留时间差越大，色谱峰越窄，分离越好。 54、两峰tR之差越大，表示w越窄，值越大，表示列分离越高。 52个成分可以完全分离。 0两种成分可以分离，满足分析要求。 0两峰部分重叠。55、56、分离度与柱性能、选择性的关系、柱性能是指柱分离过程中的分离性能，常用n