色谱分析课件

色谱分析 主讲 付大友 ChromatographyAnalysis 内容 1绪论 2色谱理论基础 3色谱定性定量方法 4气相色谱分析 5高效液相色谱分析 6超临界流体色谱和毛细管电泳 7色谱联用简介 8计算机技术在色谱分析中的应用 1绪论 一 色谱法简介起源 原理 特点 仪器展示二 色谱法的分类三 色谱法的发展 1903年 俄国植物学家 BeT 茨维特或Tswett 在题为 一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用 中应用色谱法 研究绿色植物叶子石油醚浸取液 1906年 茨维特将其正式命名为色谱法 Chromatography 1907年 首次展示了色谱图 显示着彩色环带的柱管 但是由于 BeT在当时并非著名的科学家 而且他的论文使用俄文 所以并没有引起足够的重视 20多年后Kuhn与Lederer为了证实蛋黄内的叶黄素系植物叶黄素与玉米玉米黄质的混合物 采用了 BeT的方法 色谱法迅速为各国科学家注意并运用 色谱法起源 返回 俄国植物学家茨维特 Tswett 1906年创立色谱法 色谱柱 ChromatographyColumn 固定相 StationaryPhase 碳酸钙 流动相 MobilePhase 石油醚 返回 返回 色谱法分离原理 流动相带着样品流经固定相 由于样品在固定相之间的吸附 溶解 渗透或离子交换等作用的不同 样品在两相间进行反复多次地分配过程 使得原分配系数具有微小差别的各组分 在固定相中的移动速度不同 经过一定长度的色谱柱后 彼此分离开来 先后流出色谱柱 返回 吸附 指被分离组分经过色谱柱时 与色谱固定相 固体 之间的作用是固定相对不同物质的吸附力的大小不同 作用机理为 吸附 解吸 再吸附 再解吸 反复多次洗脱 被测组分分配系数不同 差速迁移 分离如 Tswett实验的CaCO3与叶绿素的作用 返回 溶解 当色谱柱中的固定相是液体固定相时 样品组分随流动相经过色谱柱时 会溶解在固定液中 样品组分在流动相和固定相之间存在溶解分配 根据分配系数的不同 组分彼此达到分离的目的 分配系数K是指在一定的温度和压力下 当组分在流动相和固定相间的分配系数达到平衡时 组分在固定相中的浓度与流动相中的浓度之比值 返回 渗透 对不同体积大小的物质进行分离时 利用一些胶体物质 凝胶 作为固定相 小体积的组分更易渗入胶体内 不易流出来 因而在色谱柱中的移动速度慢 后流出色谱柱 大体积的组分分子可以渗入到凝胶的大孔内 但进不了小孔甚至于完全被排斥 因而在色谱柱中停留的时间短 较快流出 达到彼此分离的目的 如 凝胶色谱法 凝胶色谱法又叫排阻色谱 返回 离子交换 离子交换色谱以离子交换树脂为固定相 树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团 当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时 组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆交换 根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离 返回 色谱法特点 1 高选择性2 高分离效能3 高灵敏度指目前选用的检测器可以检测出10 11 10 13g的痕量物质 4 分析速度快一般较为复杂的样品只需几分钟至几十分钟就可完成一个分析周期 5 应用范围广 返回 高选择性 色谱法的高选择性指固定相对性质极为相似的组分 如同位素 同系物 烃类 异构体等有强的分离能力 这种选择分离 主要是通过用高选择性的固定液 使各组分的分配系数有较大的差别而实现的 例如 气相色谱法如用有机皂土固定液 可使邻 间 对二甲苯分离 返回 1 正辛烷 2 苯 3 正壬烷 4 甲苯 5 对二甲苯 6 间二甲苯 7 邻二甲苯 高分离效能 色谱法的高分离效能指能分析沸点极为相近的多组分混合物和极为复杂的多组分混合物 例如 气相色谱用毛细管柱 一次可分析轻油中150个组分 返回 应用范围广 气相色谱和液相色谱的根本区别在于流动相状态 气相色谱法采用气体作流动相 液相色谱法采用液体作流动相 气相色谱法能分析分子量较低 M 1000 低沸点 易挥发 热稳定性较好的化合物 液相色谱法可分析高沸点 难挥发 热稳定性差 分子量 M 1000 2000 较大的液体化合物 返回 仪器展示 示意图 仪器展示 上分112A 仪器展示 Agilent6890N 仪器展示 日本岛津LC 20AT 仪器展示 BergerSFCAP6000超临界流体色谱 仪器展示 CL1030高效毛细管电泳仪 返回 色谱法的分类 1 按两相 流动相和固定相 状态分类2 按固定相存在形式分类柱色谱法 其中又含填充柱色谱法和开管柱色谱法 平面色谱法 其中又含纸色谱法和薄层色谱法等 3 按分离原理分类 物理化学原理 4 按照展开程序分类按照展开程序的不同 可将色谱法分为洗脱法 顶替法 和迎头法 各种色谱法总表几种常见色谱装置 返回 按两相 流动相和固定相 状态分类 色谱法中共有两相 相就是体系中的某一均匀部分 即固定相和流动相 固定相为填充于色谱柱内固定不动的物质 又分为固体固定相和液体固定相 固体固定相是由一种具有多孔性及较大表面积的吸附剂研磨成一定大小的颗粒 如活性炭 硅胶 分子筛等 液体固定相是在担体 又叫载体 表面 涂上一层固定液 高沸点有机化合物 液膜 流动相为在色谱柱内带着被分离物质移动的气体或液体物质 按流动相的不同 色谱分析法分为气相色谱 GasChromatography 简称GC 分析法和液相色谱 LiquidChromatography 简称LC 分析法 固定相是固体的色谱分析法又分为气 固色谱 GSC 分析法和液 固色谱 LSC 分析法 固定相是液体的色谱分析法又分为气 液色谱 GLC 分析法和液 液 LLC 色谱分析法 返回 按分离原理分类 物理化学原理 吸附色谱法 利用组分在吸附剂 固定相 上的吸附能力强弱不同而得以分离的方法 分配色谱法 利用组分在固定液 固定相 中溶解度不同而达到分离的方法 离子交换色谱法 利用组分在离子交换剂 固定相 上的亲和力大小不同而达到分离的方法 凝胶色谱法 利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的方法 最近 又有一种新分离技术 利用不同组分与固定相 固定化分子 的高专属性亲和力进行分离的技术称为亲和色谱法 常用于蛋白质的分离 返回 返回 返回 色谱法的发展 二十世纪七十年代以前 色谱法是在普遍性和广泛性方面发展 七十年代有深入的高阶段的发展 八十年代有突飞猛进的全面的竞争性的高层次的大发展 近二 三十年来 色谱学各分支都得到了深入的研究和广泛的应用 色谱学的发展 可归结为以下四个方面 色谱理论方面色谱技术方面色谱仪器方面色谱应用方面 返回 1 色谱理论方面 色谱法的提出是从经典液体色谱开始的 但就其理论的发展是在气相色谱法中提出的 并不断的进步与完善 色谱理论主要有 塔板理论 速率理论 非平衡理论和质量平衡理论 近年来 国内外色谱理论研究成果越来越多 不过多集中在 柱过程热力学和动力学参数 多维色谱匹配 开管和高效液相色谱柱 保留规律预测 最佳色谱柱分离条件选择及超临界流体色谱等方面 返回 2 色谱技术方面 由于色谱理论的发展和色谱应用范围的迅速扩大 色谱技术得到了多方位的进展 目前集中在进样技术 特别是关于毛细管色谱的进样的技术 色谱柱制备技术 固定相和流动相的选择技术 流出组分检出技术 程序升温技术和梯度洗脱技术 多组分多样品分析方法联用技术 以及色谱程序控制和数据处理技术 甚至色谱系统的计算机技术等 返回 3 色谱仪器方面 色谱仪器是验证色谱理论和色谱技术应用的重要手段 也是建立各种分析方法的必须条件 六十年代以后 各国色谱仪器的制造技术有了迅速的进步 为适应色谱学发展的需要 制造出了各种门类的色谱仪器 八十年代以来 色谱仪器的多样化 高精度化 自动化 联用技术化等程度更是日新月异 大力推动着色谱分析法向深度和广度方面进展 按其主要方法可分为 气相色谱仪 液相色谱仪 薄层色谱仪 离子色谱仪 凝胶渗透色谱仪