《色谱分析法概论》PPT课件.ppt

第十六章色谱分析法概论,概述色谱法是一种重要的分离、分析技术。一、色谱法（起源）,1906年，俄国植物学家茨维特（Tswett）首次研究了植物叶的色素成分。（如图）分析过程为离线的，即不能连续进行。人们将这种方法称为色谱法，随着色谱法的发展，可对大量无色物质进行分离，但仍沿用了色谱法这一名词。,现代色谱法的分离、分析过程是在线的，即连续进行。,二、色谱法特点分离效率高选择性好集分离、分析于一体灵敏度高（可测10-1110-13g）分析速度快易与其它仪器联用，应用范围广,第一节色谱法的分类和发展,一、色谱法的分类1.按两相（固定相与流动相）状态分类气相色谱法色谱法液相色谱法超临界色谱法,2.按分离原理分类吸附色谱分配色谱色谱法离子交换色谱凝胶色谱（扩散）、亲和色谱、络合色谱、热色谱等,3.按固定相形式分类填充柱色谱柱色谱色谱法毛细管色谱纸层色谱薄层色谱,二、色谱法的发展色谱法的历史色谱法的现状和发展趋势1.新型固定相和检测器的研制2.色谱新方法的研究3.色谱联用技术4.色谱专家系统,第二节色谱过程和基本原理,一、色谱过程及色谱图,二、色谱流出曲线和有关概念色谱流出曲线1.色谱流出曲线当试样流经色谱柱后，各组分随流动相的移动而在两相间反复进行吸附、解吸、或分配、萃取过程，最后依次得到各组分，将各组分浓度经检测器转换成电信号而记录下来，得到一条信号随时间变化的曲线，称为色谱流出曲线。,2.基线操作条件稳定后，仅有流动相通过时，检测器响应讯号随时间变化的曲线。3.色谱峰（P339)4.色谱峰区域宽度它是组分在色谱柱中谱带扩张的函数，可反映出色谱柱的分离效能,度量色谱峰区域宽度常用三种方法：,标准偏差即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。半峰宽W1/2即峰高一半处对应的峰宽W1/2=2.354峰底宽Wb即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距Wb=4,保留值保留值是试样各组分在色谱柱中保留行为的量度，可反映出组分与固定相间作用力大小。1.死时间t0不被固定相吸附或溶解的组分，即非滞留组分（如空气、甲烷）从进样开始到出现其色谱峰最大值所需的时间。它也是气体流经色谱柱中空隙所需时间。,2.保留时间tR某组分从进样到出现色谱峰最大值的时间。它取决于色谱过程的热力学因素，是定性依据。3.调整保留时间tR扣除死时间后的保留时间。它反映了组分与固定相作用所消耗的时间，是各组分产生差速迁移的物化基础。,4.死体积V0指在t0这段时间内通过色谱柱的载气体积。即色谱柱内载气所占的体积。V0=t0Fc(Fc，ml/min为流动相流速)5.保留体积VR指从进样到出现某组分色谱峰最大值时所通过的载气体积。VR=tRFc,6.调整保留体积VR指扣除死体积后的保留体积。VR=VR-V0=tRFc7.相对保留值r2，1指在相同操作条件下，某组分2的调整保留值与另一组分1的调整保留值之比。即,相对保留值仅与柱温、固定相性质有关。可用来表示色谱柱的选择性。*r2，1，两组分越易实现分离。*r2，1=1时，两组分色谱峰重叠。,8.保留指数I在GC中，把组分的保留行为换算成相当于正构烷烃的保留行为，也就是以正构烷烃系列作为组分相对保留值的标准，用两个保留时间紧邻待侧组分的基准物质来标定组分，这个相对值称为保留指数。,色谱峰高和峰面积1.峰高h是组分在柱后出现浓度极大时的检测信号，即色谱峰顶至基线的距离。2.峰面积A色谱曲线与基线间包围的面积。,分离度（分辨率）R,柱效能和选择性对分离的影响,柱效选择性差差差好好好,因此，单独用柱效或选择性不能真实反映组分在色谱柱中的分离情况，需引入一个综合指标分离度R分离度：相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰峰底宽度平均值之比。即,理论证明，若相邻两色谱峰对称且满足正态分布，当R50），曲线接近正态分布曲线。给出了n与Wb的关系式（由此关系式可得出流出曲线与分离效果关系）n，柱效。若两组分K相同，则无论n多大，都无法分离。,塔板理论不足：,无法解释峰扩展原因。（为使n，则Wb应，如何使Wb？）无法解释影响塔板高度的因素（L一定，n1/H,如何使H？）,二、速率理论,1956年荷兰学者VanDeemter等人吸收了塔板理论的概念，并把影响塔板高度的动力学因素结合起来，提出了色谱过程的动力学理论-速率理论。它把色谱过程看作一个动态非平衡过程，研究过程中的动力学因素对峰展宽（即柱效）的影响。,速率理论的简化方程式:H=A+B/u+Cu影响塔板高度(柱效)的动力学因素涡流扩散：A=2dp由于色谱柱内填充剂的几何结构不同，分子在色谱柱中的流速不同而引起的峰展宽。dp为填料直径，为填充不规则因子，填充越不均匀越大。HPLC常用填料粒度一般为310m，最好35m，粒度分布RSD5%。但粒度太小难于填充均匀（大），且会使柱压过高。大而均匀（球形或近球形）的颗粒容易填充规则均匀，越小。总的说来，应采用细而均匀的载体，这样有助于提高柱效。毛细管无填料，A0。,纵向扩散：B=2Dm由于进样后溶质分子在柱内存在浓度梯度，导致轴向扩散而引起的峰展宽。u为流动相线速度，分子在柱内的滞留时间越长（u小），展宽越严重。在低流速时，它对峰形的影响较大。Dm为分子在流动相中的扩散系数，由于液相的Dm很小，通常仅为气相的10-410-5，因此在HPLC中，只要流速不太低的话，这一项可以忽略不计。是考虑到填料的存在使溶质分子不能自由地轴向扩散，而引入的柱参数，用以对Dm进行校正。一般在0.60.7左右，毛细管柱的1。,传质阻力由于溶质分子在流动相、静态流动相和固定相中的传质过程而导致的峰展宽。溶质分子在流动相和固定相中的扩散、分配、转移的过程并不是瞬间达到平衡，实际传质速度是有限的，这一时间上的滞后使色谱柱总是在非平衡状态下工作，从而产生峰展宽。液相色谱的传质阻抗项Cu又分为三项。流动相线速度对塔板高度的影响见P353页,从速率方程式可以看出，要获得高效能的色谱分析，一般可采用以下措施：进样时间要短。填料粒度要小。改善传质过程。过高的吸附作用力可导致严重的