高效液相色谱分析

22 49 14 第五章液相色谱分析法 一 影响分离的因素factorsinfluencedseparation二 分离类型的选择choiceofseparationtypes三 液相色谱的应用applicationofHPLC四 液相制备色谱preparativeliquidchromatography 第四节影响分离的因素与操作条件的选择 highperformanceliquidchromatograph factorsinfluencedseparationandchoiceofoperationcondition 22 49 14 vanDeemter方程的数学简化式为H A B u Cu式中u为流动相的线速度 A B C 为常数 分别代表涡流扩散系数 分子扩散项系数 传质阻力项系数 一 影响分离的因素factorsinfluencedseparation 22 49 14 影响分离的因素与提高柱效的途径在高效液相色谱中 液体的扩散系数仅为气体的万分之一 则速率方程中的分子扩散项B U较小 可以忽略不计 即 H A Cu故液相色谱H u曲线与气相色谱的形状不同 如图所示 22 49 14 液体的黏度比气体大一百倍 密度为气体的一千倍 故降低传质阻力是提高柱效主要途径 由速率方程 降低固定相粒度可提高柱效 液相色谱中 不可能通过增加柱温来改善传质 恒温改变淋洗液组成 极性是改善分离的最直接的因素 22 49 14 流动相线速度对板高的影响 1 LC和GC的H u图根据vanDeemter公式作LC和GC的H u图 LC和GC的H u图十分相似 对应某一流速都有一个板高的极小值 这个极小值就是柱效最高点 22 49 14 流动相线速度对板高的影响 1 LC和GC的H u图根据vanDeemter公式作LC和GC的H u图 LC和GC的H u图十分相似 对应某一流速都有一个板高的极小值 这个极小值就是柱效最高点 22 49 14 固定相粒度大小对板高的影响 22 49 14 LC板高极小值比GC的极小值小一个数量级以上 说明液相色谱的柱效比气相色谱高得多 LC的板高最低点相应流速比起GC的流速亦小一个数量级 说明对于LC 为了取得良好的柱效 流速不一定要很高 22 49 14 2 流速 流速大于0 5cm s时 H u曲线是一段斜率不大的直线 降低流速 柱效提高不是很大 但在实际操作中 流量仍是一个调整分离度和出峰时间的重要可选择参数 3 固定相及分离柱气相色谱中的固定液原则上都可以用于液相色谱 其选用原则与气相色谱一样 但在高效液相色谱中 分离柱的制备是一项技术要求非常高的工作 一般很少自行制备 22 49 14 二 分离类型选择choiceofseparationtypes 22 49 14 三 HPLC的应用applicationofHPLC 1 环境中有机氯农药残留量分析固定相 薄壳型硅胶 37 50 m 流动相 正己烷流速 1 5mL min色谱柱 50cm 2 5mm 内径 检测器 示差折光检测器 可对水果 蔬菜中的农药残留量进行分析 22 49 14 2 稠环芳烃的分析 稠环芳烃多为致癌物质 固定相 十八烷基硅烷化键合相流动相 20 甲醇 水 100 甲醇线性梯度淋洗 2 min流速 1mL min柱温 50 C柱压 70 104Pa检测器 紫外检测器 22 49 14 四 制备型液相色谱preparativeliquidchromatography 获得高纯物质 色谱纯 的有效方法 半制备柱 内径8mm 长度15 30cm 一次制备量 1 mg 1 色谱柱的柱容量 柱负荷 对分析柱 不影响柱效时的最大进样量 对制备柱 不影响收集物纯度时的最大进样量 超载 进样量超过柱容量 柱效迅速下降 峰变宽 超载可提高制备效率 以柱效下降一半或容量因子k降低10 为宜 22 49 14 2 液相制备色谱的方法 收集组分时 通常有以下情况 1 可获得良好分离 主峰使用制备柱 超载提高效率 2 两主成分之间的小组分 超载 分离切分使待分离组分成为主成分 富集 后 再次分离制备 22 49 14 3 制备型液相色谱 制备型液相色谱 结构与分析型一样 但泵流量大 进样量大 采用制备柱 柱后馏分收集器 制备柱 内径20 50mm 柱长50cm 22 49 14 第五章液相色谱分析法 一 离子色谱法原理principleofIC二 离子色谱连续抑制装置suppressedapparatusofIC三 离子色谱的应用applicationofIC 第五节离子色谱法 highperformanceliquidchromatograph ionchromatograph IC 22 49 14 离子色谱仪 22 49 14 一 离子色谱法原理principleofIC IonChromatography 简称IC 以无机 特别是无机阴离子混合物为主要分析对象 在七十年代出现 八十年代迅速发展 传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题 1 需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长 2 洗脱后的组分缺乏灵敏 快速的在线检测方法 动画 22 49 14 1 离子色谱法原理 离子交换原理 与传统离子交换的不同点 采用交换容量非常低的特制离子交换树脂为固定相 细颗粒柱填料 高柱效 采用高压输液泵 低浓度淋洗液或本底电导抑制 在分离柱后 采用抑制柱来消除淋洗液的高本底电导 可采用电导检测器 快速分离分析微量无机离子混合物 各种抑制装置及无抑制方法的出现 发展迅速 22 49 14 2 离子色谱具有以下优点 1 分析速度快可在数分钟内完成一个试样的分析 2 分离能力高在适宜的条件下 可使常见的各种阴离子混合物分离 例 使用双柱法 在十几分钟内 可使七种阴离子完全分离 3 分离混合阴离子的最有效方法 4 耐腐蚀 仪器流路采用全塑件 玻璃柱 22 49 14 二 离子色谱装置类型suppressedapparatusofIC 抑制型 抑制柱型 连续抑制型分离柱中离子交换树脂的交换容量通常在0 01 0 05毫摩尔 克干树脂 非抑制型 当进一步降低分离柱中树脂的交换容量 0 007 0 07毫摩尔 克干树脂 使用低浓度 低电离度的有机弱酸及弱酸盐作淋洗液 如苯甲酸 苯甲酸盐等 检测器可直接与分离柱相连 不需抑制柱 22 49 14 离子色谱连续抑制装置图 22 49 14 离子色谱连续抑制原理图 22 49 14 三 离子色谱的应用applicationofIC 阴离子分析 双柱 薄壳型阴离子交换树脂分离柱 3 250mm 流动相 0 003mol L 1NaHCO3 0 0024mol L 1Na2CO3 流量138mL hr 七种阴离子在20分钟内基本上得到完全分离 各组分含量在3 50ppm 22 49 14 第五章液相色谱分析法 一 超临界流体色谱的特点与原理featureandprincipleofSFC二 超临界流体色谱仪的结构流程structureandgeneralprocessofSFC三 超临界流体色谱的应用applicationofSFC 第六节超临界色谱 highperformanceliquidchromatograph supercriticalfluidchromatograph SFC 22 49 14 一 超临界流体色谱的特点与原理principleandcharacterofsupercriticalfluidchromatography 1 概述超临界流体 在高于临界压力与临界温度时 物质的一种状态 性质介于液体和气体之间 超临界流体色谱 SFC 80年代快速发展 具有液相 气相色谱不具有的优点 1 可处理高沸点 不挥发试样 2 比LC有更高的柱效和分离效率 22 49 14 2 超临界流体性质 1 性质介于液体和气体之间 具有气体的低黏度 液体的高密度 扩散系数位于两者之间 2 可通过改变超临界流体的密度 程序改变 调节组分分离 类似于气相色谱的程序升温 液相色谱中的梯度淋洗 超临界流体的密度与压力有关 22 49 14 3 原理 SFC的流动相 超临界流体 CO2 N2O NH3SFC的固定相 固体吸附剂 硅胶 或键合到载体 或毛细管壁 上的高聚物 可使用液相色谱的柱填料 填充柱SFC和毛细管柱SFC 分离机理 吸附与脱附 组分在两相间的分配系数不同而被分离 通过调节流动相的压力 调节流动相的密度 调整组分保留值 22 49 14 压力效应 SFC的柱压降大 比毛细管色谱大30倍 对分离有影响 柱前端与柱尾端分配系数相差很大 产生压力效应 超临界流体的密度所受压力在临界压力处最大 超过该点 影响小 超过临界压力20 柱压降对分离的影响小 压力效应 在SFC中 压力变化对容量因子产生显著影响 超流体的密度随压力增加而增加 密度增加提高溶剂效率 淋洗时间缩短 CO2流动相 当压力改变 7 0 9 0 106Pa 则 C16H34的保留时间25min 5min 22 49 14 程序升压 22 49 14 HPLC与SFC比较 22 49 14 二 超临界流体色谱的结构与流程instrumentstructureandthegeneralprocessofSFC 1 结构流程 22 49 14 2 主要部件 1 SFC的高压泵无脉冲的注射泵 通过电子压力传感器和流量检测器 计算机控制流动相的密度和流量 2 SFC的色谱柱和固定相可以采用液相色谱柱和交联毛细管柱 SFC的固定相 固体吸附剂 硅胶 或键合到载体 或毛细管壁 上的高聚物 专用的毛细管柱SFC 22 49 14 主要部件 3 流动相SFC的流动相 超临界流体 CO2 N2O NH3CO2应用最广泛 无色 无味 无毒 易得 对各类有机物溶解性好 在紫外光区无吸收 缺点 极性太弱 加少量甲醇等改性 4 检测器可采用液相色谱检测器 也可采用气相色谱的FID检测器 22 49 14 三 超临界流体色谱的应用applicationofSFC 1 聚苯醚低聚物的分析色谱柱 10m 63 mi d 毛细管柱 固定相 键合二甲基聚硅氧烷 流动相 CO2 柱温 120 C 程序升压 22 49 14 2 甘油三酸酯的分析 四种组分仅双键数目和位置不同 难分离 色谱柱 DB 225SFC毛细管柱 流动相 CO2 从15MPa程序升压到27MPa 2 5hr完全分离 22 49 14 内容提要 第一节高效液相色谱的特点与仪器featureandinstrumentofHPLC