同济大学分析化学(环境生物版)9色谱分析法.ppt

* /bbs/ 色谱分析法 同济大学化学系 /bbs/ 2/462/41 上周要点 1 历史 1903 Tsweet的实验 植物提取液 CaCO3玻璃柱 石油醚淋洗 /bbs/ 3/463/41 流动相 固定相 stationary phase mobile phase 什么是两相？ 上周要点 2 两相 气 相 色 谱 液 相 色 谱 流 动 相 按M相分类 80% /bbs/ 4/464/41 基线 死时间tM 保留时间tR 调整 tR 峰高h标准差半峰宽Y1/2峰底宽Yb 上周要点 3 流出曲线 /bbs/ 5/465/41 色谱流出曲线中得到的重要信息 根据色谱峰的个数，可以判断试样中所含组分 的最少个数。 根据色谱峰的保留值或位置，可以进行定性 分析。 根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分 析。 色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱 分离效能的依据。 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相和流动 选择是否合适的依据。 /bbs/ 6/466/41 载气系统 进样系统 色谱柱 检测器 气相色谱分析流程示意图 1 载气钢瓶； 2 减压阀； 3 干燥管； 4 针形阀； 5 流量计； 6 压力表； 7 进样器； 9 色谱室； 10 检测器； 11 记录仪 记录系统 上周要点 4 仪器结构 /bbs/ 7/467/41 上周要点 4 两类柱 L 10-150m ID 0.1-0.5mm Film 0.1-1m L 1-5m ID 2-6mm Film 10m HP-1 30/0.25/0.25 石英弹性毛细管 不绣钢管(p230说的最常用，过去时) 材 料 /bbs/ 8/468/41 上周要点 5 分离本质 两相分配理论 K越大，tR越大，越慢出峰 分离本质，K不同 K=0, 不保留, 最先出峰, tR= tM (死时间) 谁先出峰？ 苯/甲苯/对二甲苯 /bbs/ 9/469/41 上周要点 6 塔板理论 塔高H柱长L的关系 有效板高Heff 假想色谱柱中许多塔板 实为平衡次数 neff和Heff是柱效能指标 /bbs/ 10/4610/41 上周要点 7 速率理论 1956 Van Deemter方程 u为 载气 流速 H为板高 A：涡流扩散 C：传质阻力 B：分子扩散 各类扩散 高斯分布 本 章 目 录 12.1 色谱法概述 12.4 色谱条件的选择 12.5 检测器 12.6 定性定量方法 12.2 色谱柱 12.3 色谱理论 今 天 继 续 /bbs/ 12/4612/41 12.4 色谱条件 分离度 R = 0.75不完全分离 R = 1.0 峰A中含有4%的 B Rs = 1.5 基本完全分离 保留时间之差 底峰宽的均值 /bbs/ 13/4613/41 如何确保分离度？ 适 当 的 柱 长 第 一 笨 招 整 柱 长 P241导出 R不够 增柱长 换个思路 /bbs/ 14/4614/41 载气流速 载气种类 H2/N2 / Ar H umin Hmin A Cu B/u u 图 12-11 H与u的关系示意图 有最佳流速, 实际略高于此值 太慢分子扩散峰展宽 太快传质阻力峰也宽 载气流速/种类 /bbs/ 15/4615/41 原则：保证相似组分分离 尽量低柱温、tR适宜、不拖尾 气化温度 低于固定液使用温度，约350 略低于组分沸点，如300组分可取约180 能低则低！基线稳定，柱寿命延长 太高？样品分解！ 太低？进样效率低！ 常高于柱温30-50 柱温/气化温度 /bbs/ 16/4616/41 其他条件 柱长 固定液/固定相讨论 其他条件 L增，R增 但tR也增 确保难分组分分离度即可！ 内径过大，柱效下降 填充柱: 36 mm 毛细管: 0.10.5 mm 柱内径 /bbs/ 17/4617/41 固定相与固定液 化学惰性多孔颗粒，热稳定，不易碎 担体 常用硅藻土，天然物煅烧成后预处理 非硅藻土类担体：聚四氟乙烯等，宜于腐蚀性组分 填 充 柱 需 要 /bbs/ 18/4618/41 固定液 高沸点难挥发有机物或聚合物 挥发性小，长时间载气流动不易流失 热稳定性好，操作温度下不易分解。最高温度 对各组分选择性好，溶解能力适当 化学稳定性好，不与被测物反应 弱极性、中等极性、强极性的固定液 固定相与固定液 各 种 柱 都 需 要 /bbs/ 19/4619/41 看二甲苯混合液分离 对二甲苯 间二甲苯 邻二甲苯 沸点 138.4 139.1 144.4 极性 沸 点 是 最 重 要 出 峰 依 据 /bbs/ 20/4620/41 固定相是分离的 重要因素 商品名: HP-INNOWax 30m0.25mm0.25um 聚乙二醇: 极性强 商品名: HP-1 30m0.25mm0.25um 二甲基聚硅氧烷: 弱极性 对/间/邻二甲苯 分成2峰 对间/邻二甲苯 只有3峰 固定液 极性 /bbs/ 21/4621/41 1 分离非极性物质选用非极性色谱柱 各组分按沸点顺序先后流出色谱柱。 2 分离强极性样品 选用强极性色谱柱 试样中的各组分主要按极性顺序分离 非极性或极性色谱柱，视组分的性质而定 3 分离极性和非极性混合物 固定相的选择 本 章 目 录 12.1 色谱法概述 12.4 色谱条件的选择 12.5 检测器 12.6 定性定量方法 12.2 色谱柱 12.3 色谱理论 下 一 单 元 /bbs/ 23/4623/41 12.5 色谱检测器 一个理想的检测器 - 灵敏度高 - 稳定性和重现性好 - 对样品无损检测 - 通用性好，对所有样品都有响应 - 线性响应范围宽 AD? however /bbs/ 24/4624/41 GC 常用检测器 热导检测器 氢火焰离子检测器 电子捕获检测器 火焰光度检测器 质谱检测器 TCD thermal conductivity detector FPD flame photometric detector FID hydrogen flame ionization detector MSD mass spectrum detector ECD electron capture detector /bbs/ 25/4625/41 质量型检测器测量的是载气中所携带的样品 进入检测器的速度变化，即检测器的响应信 号正比于单位时间内组分进入检测器的质量 。如氢焰离子化检测器（FID）和火焰光度检 测器（FPD）。 浓度型检测器测量的是载气中组分浓度的瞬间 变化，即检测器的响应值正比于组分的浓度。 如热导检测器（TCD）、电子捕获检测器（ ECD）。 GC 常用检测器 /bbs/ 26/4626/41 热敏电阻 不同气体的热扩散作用改变电阻 “万能”检测器，但是灵敏度低 常用于填充柱和浓度较大时 热敏电阻丝R参热敏电阻丝R测 载气+组份 参比池测量池 纯载气 构造 TCD检测器 /bbs/ 27/4627/41 TCD检测器 工作原理:电桥 记 录 仪 E R1 R参 R测 R2 气体热导系数之差 色谱峰面积 参比池仅通过载气测量池通过组分 /bbs/ 28/4628/41 TCD 的影响因素 桥流大灵敏度高基线不稳, 缩短使用寿命 池体温度低灵敏度高不低于柱温，防止冷凝 热敏元件电阻温度系数(铼钨合金)大于钨丝 载气H2热导系数最大组分热导系数小 H2HeN2Ar提高灵敏度用H2 /bbs/ 29/4629/41 FID检测器 FID 特点 含碳物质氢火焰中离子化 外电场作用形成电流, 与待测物质 量正比 检测含碳化合物更通用 灵敏度比TCD高的多，选择性也 更高 /bbs/ 30/4630/41 FID 特点 比TCD更常用 毛细管GC中基本不用TCD FID检测器 （1）检测含碳有机化合物更通用 （2 2）无机气体、水、四氯化碳等含氢）无机气体、水、四氯化碳等含氢 少或不含氢的物质灵敏度低或不响应少或不含氢的物质灵敏度低或不响应 /bbs/ 31/4631/41 GC 常用检测器 热导检测器 氢火焰离子检测器 电子捕获检测器 火焰光度检测器 质谱检测器 TCD thermal conductivity detector FPD flame photometric detector FID hydrogen flame ionization detector MSD mass spectrum detector ECD electron capture detector /bbs/ 32/4632/41 MSD 检测器 MSD 特点 通用性强，对所有样品都有响应 常使用电子轰击源(EI) 配质谱标准谱库，进行定性分析 高灵敏度 下次单独讲座 /bbs/ 33/4633/41 卷烟香气成分分析 GC-MS实例 /bbs/ 34/4634/41 GC-MS实例 定性能力强 本书虽未提及 但是最强大有效检测器 本 章 目 录 下 一 单 元 12.1 色谱法概述 12.4 色谱条件的选择 12.5 检测器 12.6 定性定量方法 12.2 色谱柱 12.3 色谱理论 /bbs/ 36/4636/41 12.6 色谱定性分析方法 保留值 标样加入 双柱定性 相对保留值 保留指数 纯标准样对照 文献值对照 GC-MS GC-NIR 身高法找人！ 流行中！ 仪器联用定性 色谱自身定性保留值 /bbs/ 37/4637/41 12.7色谱定量分析方法 定量依据:组分含量与峰面积成正比 峰面积A测定 峰型对称峰型不对称仪器自动积分 主流 积分软件 强大的分离能力 主流 /bbs/ 38/4638/41 定量校正因子 绝对校正因子 相对校正因子 原因:不同检测器对不同组分的灵敏度不同 测量f 常用标准物:苯(TCD), 正庚烷（FID) 自身测得,受条件影响 相对某种标准物/便于比较 12.7色谱定量分析方法 /bbs/ 39/4639/41 为什么要引入校正因子？ TCD原理： 热导系数差，样品与载气 各样品灵敏度不同 色谱峰面积同，含量并不同，必须校正 液体的比重概念，水与乙醇 12.7色谱定量分析方法 /bbs/ 40/4640/41 特点及要求： 简便、准确 进样量/操作条件对结果影响不大(同时) 试样中所有组分必须全出峰 1 归一化法 常用定量方法 /bbs/ 41/4641/41 2 外标法 方法: 已知浓度标准系列作工作曲线 注意: 控制相同条件 常用定量方法 /bbs/ 42/4642/41 3 内标法 内标物要满足以下要求： 试样中无与被测组分性质相似 不与待测组分反应峰邻近又较好分离 目的:为消除进样量、操作条件对色谱定量的影响 方法:定量地将内标准物质加入试样中并混匀 常用定量方法 /bbs/ 43/46 本章作业：p253-255 概念与选择题等自行完成 上交计算题：12.26/12.29 * /bbs/ 顶空色谱法 基本样品预处理技术之一 色谱最麻烦的环节：样品预处理 Headspace：大花园中的 样品预处理：百花齐放大花园 本 章 目 录 内 容 摘 要 概念 实验内容 基本原理 仪器 /bbs/ 46/46 气相萃取法顶空密封瓶 顶空色谱概念 加热 底部液/固相 有关成分挥发 取样 上部气相 气相色谱适合： 易挥发成分 顶空优势！ /bbs/ 47/4647/41 实验 自己采样，三种树皮，1g就够！ 香樟、松树、梧桐：树皮色谱指纹图谱 http:/chemcenter