气相色谱法和液相色谱法PPT课件

1、第1页/共145页 他在研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。这种方法因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来的含义，但仍被人们沿用至今。 在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相 ；自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相 ；第2页/共145页 装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱 。当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强

2、弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。第3页/共145页石油醚碳酸钙颗粒色素玻璃柱色 谱 起 源1906年，分离植物色素第4页/共145页ts第5页/共145页第6页/共145页1941 Martin和Synge提出液-液色谱理论；1952 James和Martin发展了气相色谱；1956 Van Deemter提出速率理论；1967 Kirkland等研制高效液相色谱法；80年代以后 出现毛细管电泳和毛细管电动色谱等一系列新的色谱分析方法。第7页/共145页二、分类按流动相分气相色谱（GC）液相色谱（LC）超临界流体色谱（

3、SFC）气体为流动相的色谱称为气相色谱（GC） 根据固定相是固体吸附剂还是固定液（附着在惰性载体上的一薄层有机化合物液体），又可分为气固色谱（GSC）和液色谱（GLC）。 第8页/共145页色谱方法的分类1. 色谱是通过组分在流动相和固定相之间分配比的差异进行分离的。2. 根据流动相和固定相的状态，色谱法分类 第9页/共145页液体为流动相的色谱称液相色谱（LC）.同理液相色谱亦可分为液固色谱（LSC）和液液色谱（LLC）。超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色谱（SFC）。同理液相色谱亦可分为液固色谱（LSC）和液液色谱（LLC）。超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色谱（SFC）。按机理分

4、吸附色谱分配色谱离子交换色谱排阻色谱第10页/共145页Gas chromatograph - examplesAgilent 6890GC/5973 MSDShimadzu GC-17A Series第11页/共145页第12页/共145页按固定相在支持体中的形状分柱色谱平板色谱纸色谱薄层色谱按分离效率分经典液相色谱高效液相色谱第13页/共145页最新进展微柱色谱毛细管电动色谱三、基本概念与术语1、色谱流出曲线 （chromatogram）指样品注入色谱柱后，信号随时间变化的曲线。第14页/共145页第15页/共145页色谱流出曲线示意图WbW1/21/2h0.607h第16页/共145页E

5、xample: Analysis of Gasoline Samples第17页/共145页2、常用术语（1）基线无组分通过色谱柱时，检测器的噪音随时间变化的曲线。（2）峰宽峰底宽Wb 峰半宽W1/2标准偏差4bW2ln2221W第18页/共145页色谱参数示意图1/2h0.607hW1/22WbtRt0第19页/共145页（3）峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。 色谱流出曲线和色谱峰 基线（a） 峰高（h）第20页/共145页（4）保留值保留时间tR进样到出现色谱峰的时间保留体积VR进样到出现色谱峰时消耗的流动相体积死时间t0流动相流过色谱柱的时间死体积V0色谱柱的空隙体积

6、第21页/共145页校正保留时间Rt校正保留体积RV0tttRR0VVVRRFtVRRF流动相流动线速度（5）相对保留值1 . 21212RRVVttrRR第22页/共145页（6）分配系数和分配比（容量因子）分配系数：一定温度与压力下两相达平衡后，组分在固定相和流动相浓度的比值mSCCK 分配比（容量因子）： 一定温度与压力下两相达平衡后，组分在固定相和流动相量的比值qpk 固定相重量流动相重量第23页/共145页第24页/共145页 一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； 试样一定时，K主要取决于固定相性质； 每个组份在各种固定相上的分配系数K不同； 选择适宜的固定相可改善分离效果；

7、 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出第25页/共145页分配比也称： 容量因子(capacity factor)；容量比(capacity factor)；1. 分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。 2.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越大，该组分的保留时间越长。 3. 分配比可以由实验测得。第26页/共145页ssmSVVkVqVpCCK00/K与k的关系：（7）容量因子k与保留值的关系000tttttkRR)1 (0kttR第27页/共145页证明：当组分

8、一半流出色谱柱时SSmmRCVCVCV0mRCVSSmCVCV0第28页/共145页SSmmRCVCVCV0mSSRCCVVV0SKVV 0SsVVVkV0000kVVVR)1 (0kttR)1 (0kV色谱基本保留方程第29页/共145页四、分离效能指标1、选择性（相对保留值）12121 . 212KKkkttrRR相对保留值由两组分的热力学性质决定，与色谱柱的长短粗细无关。第30页/共145页2、区域宽度 色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，用于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。表示色谱峰区域宽度通常有三种方法。1. 标准偏差 即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。2. 半

9、峰宽W1/2 即峰高一半处对应的峰宽。它与标准偏差的关系为 W1/2=2.3543. 峰底宽度W 即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距间的距离。第31页/共145页第32页/共145页它与标准偏差的关系是 W = 4 从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：(i) 根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的最少个数；(ii) 根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析；(iii) 根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析；(iv) 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；(v) 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。第33页/共145页 色谱分析的目的是将样品中

10、各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。 但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。第34页/共145页3、分离度21212bbRRWWttR分离度考虑了保留时间和峰宽度，是一个综合指标：R 1.0两峰明显重叠R = 1.0两峰达97.7%分离R 1.5两峰完全分开第35页/共145页小结色谱法研究的核心：选择最适合的色谱体系和条件、在最短的时

11、间达到最佳的分离效果。第36页/共145页第二节色谱理论一、塔板理论目的从理论上得到描述色谱流出曲线的方程，并通过这一方程各参数来研究影响分离的因素。假设 （1）色谱柱存在多级塔板;（2）组分通过时在每级塔板两相间达到一次平衡;第37页/共145页r 塔板数N 转移次数设：有A、B两组分，kA = 2kB = 1/2当 N = 0r = 0A组分在两相分配达平衡后：流动相分量=固定相分量=333.03111kpqq667.0321kkpqpr0r1r2。rn第38页/共145页塔片号塔片号0123456组分组分A BA BA BA BA BA BA B进进 样样 (I)1.0 1.0流动相固定

12、相N=0分配平衡分配平衡0.334 0.666流动相0.666 0.334固定相进流动相进流动相 (II)0.334 0.666流动相0.666 0.334固定相N=1分配平衡分配平衡0.222 0.2230.111 0.444流动相0.444 0.1110.223 0.222固定相进流动相进流动相 (III)0.222 0.2230.111 0.444流动相0.444 0.1110.223 0.222固定相N=2分配平衡分配平衡0.148 0.0740.148 0.2970.037 0.296流动相0.296 0.0370.297 0.1480.074 0.148固定相下表列出经过各级转移后

13、组分在每一级塔板中的量：第39页/共145页塔片号塔片号0123456组分组分A BA BA BA BA BA BA B进流动相进流动相 (IV)0.148 0.0740.148 0.2970.037 0.296流动相流动相0.296 0.0370.297 0.1840.074 0.148固定相固定相N=3分配平衡分配平衡0.099 0.0250.148 0.1480.074 0.2970.012 0.197流动相流动相0.197 0.0120.297 0.0740.148 0.1480.025 0.099固定相固定相进流动相进流动相 (V)0.099 0.0250.148 0.1480.07

14、4 0.2970.012 0.197流动相流动相0.197 0.0120.297 0.0740.184 0.1480.025 0.099固定相固定相N=4分配平衡分配平衡0.066 0.0080.132 0.0660.099 0.1970.033 0.2630.004 0.131流动相流动相0.131 0.0040.264 0.0330.197 0.0990.066 0.1320.008 0.066固定相固定相进流动相进流动相 (VI)0.066 0.0080.132 0.0660.099 0.1970.033 0.2640.004 0.131流动相流动相0.131 0.0040.264 0.

15、0330.197 0.0990.066 0.1320.008 0.066固定相固定相N=5分配平衡分配平衡0.044 0.0030.110 0.0270.114 0.1060.055 0.2220.014 0.2220.001 0.087流动相流动相0.087 0.0010.220 0.0140.219 0.0530.110 0.1110.027 0.1110.003 0.044固定相固定相N=6进流动相进流动相(VII)0.044 0.0030.110 0.0270.110 0.1060.055 0.2220.014 0.2220.001 0.087流动相流动相0.087 0.0010.22

16、0 0.0140.219 0.0510.110 0.1100.027 0.1110.003 0.044固定相固定相第40页/共145页r0r1r2。rn当经过1次转移（N=1）以后：第0级塔板：r = 0组分的分量 =)(32ppqp第1级塔板：r = 1组分的分量 =)(31qpqq组分在两级塔板上的量可表示为：1) (qp 若抽象成一个规律：第41页/共145页由上表可以看出，经N次转移后，组分在各级塔板上的量符合二相式分布，即Nqp) (当N = 4时，组分分布在5级塔板上：4322344464) (qpqpqpqpqp以A组分为例，5级塔板上的分量分别是：012. 0099. 0296

17、. 0395. 0198. 0)333. 0667. 0(4第42页/共145页Nqp) (任一级塔板上的分量为 的展开式对应的一项，可用一个通式表示：)(,)!( !rNrrNpqrNrNf当求 最后一级塔板的组分的量时，r = n，以NfnN,作图，即得色谱流出曲线，因此上式称为流出曲线方程。)(,)1()11()!( !rNrrNkkkrNrNf第43页/共145页tCtRCmax对于两个组分A和B，如果k不同，则流出曲线的形状不同：第44页/共145页222)(02ttRecc 第45页/共145页由于所获得的流出曲线在N很大时呈正态分布，因此可将流出曲线方程转化为正态分布方程形式：)

18、(2exp*22RRtttnCC将此方程与标准正态分布曲线方程比较：2)*(exp*22xxyy可知：221221Rtn所以：ntR22第46页/共145页或：2)(Rtn 4bW2ln2221W根据：所以：22122)(54. 5)(16)(WtWttnRbRRn 称为色谱柱的理论塔板数。因为tR是热力学常数，当色谱柱的长度一定，理论板数目n越大，色谱峰越窄。22122)(54. 5)(16)(WtWttnRbRReff第47页/共145页neff 与 n 的关系：2)(Refftn2)(Rtn 2002) 1()(ktktttnnRReff2)1(kknneff第48页/共145页1、从理

19、论上得到了描述色谱流出曲线的方程，通过该方程可以预测具有不同分配系数K的两种物质在塔板数为n的色谱柱上分离的情况；小结)(,)1()11()!( !rNrrNkkkrNrNf2、通过这一方程看出影响柱效率的因素是理论板数n，其值越大，色谱峰月窄，分离效果越好；第49页/共145页22122)(54. 5)(16)(WtWttnRbRReff第50页/共145页3、既然色谱分离的依据是组分在两相中的分配能力差异，因此，两相不限于液-固相，对气体成分而言，亦可是气-固项或气-液相。第51页/共145页问题怎样提高色谱柱的理论塔板数n，从而提高色谱柱的效率？ 第52页/共145页二、速率理论1、塔板

20、理论的不足塔板理论虽然指出了理论板数n或理论板高度H对色谱柱效率的影响，但是没有指出影响塔板高度的因素，因此无法在理论指导下从实验上提高色谱柱的效率。2、Van Deemter方程1956年Van Deemter提出速率方程，指出了提高柱效率的途径：第53页/共145页Van Deemter方程CuuBAH式中 u流动相流动的线速度（1）A涡流扩散项：指固定相填充不均匀引起的扩散dpA2为填充的不规则因子dp固定相颗粒粒径第54页/共145页涡流扩散示意图第55页/共145页（2）B/u 纵向分子扩散项指分子沿色谱柱轴向扩散引起的色谱谱带展宽B = 2 r Dm式中： r弯曲因子，填充柱 r

21、1 空心柱r = 1 Dm组分在流动相中的扩散系数由于组分在液相中的扩散系数只有气体中的1/105，因此在液相色谱中B可以忽略。第56页/共145页（3）Cu传质阻力项指组分在流动相和固定相之间传质的阻力mpsfDdDdkkqC222)1 (流动相传质阻力固定相传质阻力q 和 为与两相的构型和性质有关的常数dp 和 df 为固定相颗粒直径和固定液膜的厚度第57页/共145页综上所述，速率方程为：uDduDdkkquDrdpHmpsfm222)1 (22问题：1、怎样装柱才能使色谱柱的效率提高？2、空心柱是否能够用于色谱分离？3、如何获得色谱最佳流速？第58页/共145页0dCuuBddAdH0

22、2CuBdudHu 在上述方程各项中存在矛盾，因此，应求出最佳值：第59页/共145页CuB2CBuoptBCAH2minuHminuopt第60页/共145页Van Deemter方程式填充柱毛细柱第61页/共145页三、分离条件的选择综合塔板理论和速率理论，可获得影响色谱分离效率的因素：21212122bRbbRRWttWWttRR22)(162bReffWtneffRbntW224第62页/共145页effRbRntttWttRRRR2122124effnrrR1 , 21 , 241nkkrrR11411 , 21 , 2第63页/共145页第三节 气相色谱法一、气相色谱仪载气净化器流

23、量计色谱柱柱箱汽化室检测器记录器进样放空气相色谱仪流程图第64页/共145页气相色谱仪的基本流路图钢瓶He,N2载气控制进样口色谱柱检测器数据处理载气控制：手动、数字(AFC)/ 恒压、恒流进样口：DRI、SPL/Splitless、OCI、PTV检测器：FID、TCD、ECD、FPD、FTD数据处理：C-R6A 、C-R7A、 C-R8A、 CLASS-GC10第65页/共145页气相色谱仪主要包括四部分：1、载气系统2、进样系统3、分离系统4、检测系统1、载气系统载气由压缩气体钢瓶供给，经减压阀、稳压阀控制压强和流速，由压强计指示气体压强，然后进入检测器热导池的参考臂，继而进入色谱柱。最后

24、通过热导池、流量计而放入大气。第66页/共145页气相色谱对载气的基本要求：（1）纯净通过活性炭或分子筛净化器，除去载气中的水分、氧等有害杂质。（2）稳定采用稳压阀或双气路方式：载气第67页/共145页气相色谱仪的流动相-载气 氦气（纯度99.99%以上） 氮气（纯度99.99%以上） 氩气（纯度99.99%以上）特殊分析使用 氢气（纯度99.99%以上）注意安全第68页/共145页（3）常用的载气：氮气氢气氦气2、进样系统包括进样装置和汽化室。进样通常用微量注射器和进样阀将样品引入。液体样品引入后需要瞬间汽化。汽化在汽化室进行。对汽化室的要求是：（1）体积小；（2）热容量大；（3）对样品无催

25、化作用第69页/共145页载气入口接色谱柱散热片加热块汽化室示意图第70页/共145页对高分子样品，采用裂解装置：管式炉裂解器热丝裂解器居里点裂解器载气入口第71页/共145页尼龙6/66共聚物在6500C的裂解色谱图第72页/共145页3、分离系统色谱柱填充柱（2-6mm直径，1-6m长毛细管柱（0.1-0.5mm直径, 几十米长固定相固体固定相：固体吸附剂液体固定相：由担体和固定液组成第73页/共145页色谱柱的选择 固定液极性的选择（按相似相溶原则）非极性固定液-有按沸点顺序溶出倾向极性固定液-沸点相同时，按极性由小到大的顺序溶出 固定液的浓度或毛细管柱的膜厚对低沸点化合物 高浓度（10

26、%30%)高膜厚(15m)对高沸点化合物 低浓度（1%5%)低膜厚(0.250.5m)第74页/共145页色谱柱的担体 担体的选择应从担体的比表面积及惰性方面考虑 根据待测样品的性质，进行过适当处理的担体，如：酸洗、碱洗、甲基硅烷化等第75页/共145页色谱柱的类型 填充柱柱材：不锈钢，玻璃内径：2.6-3mm长度：0.5-6m填料：担体和固定液的种类固定液的浓度 1-30%担体有硅藻土、玻璃、石英、塑料担体（TPA）等。第76页/共145页毛细柱柱材：熔融石英、铝内径：0.2mm-0.53mm长度：10-100m固定相种类：OV-1，PEG-20M，OV-17等固定相膜厚：0.2-5m 第7

27、7页/共145页毛细柱的内径、膜厚及柱容量内径膜厚柱容量第78页/共145页各公司常用毛细柱商品名及固定液对照表固定相岛津J&WSGE信和化工FrontierLABRESTECSUPELCOCHROMPACK聚甲基硅氧烷OV-1CBP1DB-1BP-1HR-1Rtx-1SPB-1CP Sil 5 CB聚苯基甲基硅氧烷（5%苯基）SE-52CBP5DB-5BP-5HR-52Rtx-1,MXT-5SPB-1,PTE-5SAC-5CP Sil 8 CB聚苯基甲基硅氧烷（20%苯基）OV-7Rtx-20聚苯基甲基硅氧烷（50%苯基）OV-17,DB-17DB-17thRtx-50SP-2250

28、6%腈乙基甲基硅酮Rtx-1301OVI-G4314%腈乙基甲基硅酮OV-1701CBP10DB-1701BP-10HR-10Rtx-1701SPB-1701CP Sil 19 CB50%三氟丙基甲基硅氧烷OV-210DB-210Rtx-200CP Sil 43 CB50%腈乙苯基甲基硅酮DB-225HR-225Rtx-22550%腈乙基甲基硅酮DB-23聚乙二醇（硝苯二酸修饰）FFAPDB-FFAPStabilwax-DANukolCP Wax 58 CB,FFAP-CB聚乙二醇PEG-20MCBP20DB-WAXBP-20HR-20MALLOY-CWStabilwaxSupecolwax-

29、10Carbowax 20MCP Wax 52 CB,联苯基聚甲基硅氧烷（14%联苯基）DB-XLB聚苯基甲基硅氧烷（65%苯基）ALLOY-TRGRtx-65TAP-CB90%二丙腈基10%腈乙苯基甲基硅酮Rtx-2330SP-2380第79页/共145页色谱柱的老化 为什么必须进行色谱柱老化？新色谱柱含有溶剂和高沸点物质，所以基线不稳，出现鬼峰和噪声；旧柱长时间未用，也存在同样问题。一般 采用升温老化，即从室温程序升温到最高温度，并在高温段保持数小时。新柱老化时，最好不要连接检测器。 每天都要进行老化吗？视仪器基线情况，确定是否需要老化以及老化时间。第80页/共145页（1）固体固定相：固

30、体吸附剂包括活性碳、硅胶、Al2O3、分子筛等；用于H2、O2、N2、CO、CO2、C1-C4的分离；（2）液体固定相担体固定液第81页/共145页固定液的选择：依据极性原则（A）非极性组分分离非极性固定液 ，组分出峰的顺序由蒸汽压决定，沸点高保留时间长（B）中等极性组分分离中等极性固定相，沸点与分子间力同时起作用（C）强极性组分分离强极性固定相，分子间力起作用，按极性大小出峰（D）极性+非极性组分分离极性固定相第82页/共145页例如：苯和环己烷的色谱分离苯沸点 80.10C环己烷沸点 80.70C采用非极性固定液 ，因组分出峰的顺序由蒸汽压决定，所以分不开；但是苯容易极化tR(苯）/tR（

31、环己烷）（1）用弱极性的邻苯二甲酸二辛酯1.5（2）用极性的聚乙二醇-4003.9（3）用，氧二丙氰6.3第83页/共145页几种常见固定液的相对极性第84页/共145页几种代表性固定液的极性(Mc Reynolds 常数)Squalane0 （非极性） PEG20M(DBWAX) 322（强极性）SE3015 FFAP 340OV101(DB1)17 PEG1000 347SE54(DB5)33 （弱极性） EGA 372DC55074 DEGS 484OV17119（中极性） TCEP 593 （超强极性） BCEF 690名称I Benzene 名称 I Benzene第85页/共145

32、页4、控温系统作用K是热力学常数，随温度变化，温度越高，K值越小，因此保留时间越短，据此，可通过柱温调节分离程度。恒温程序升温提高温度程序升温第86页/共145页恒温和程序升温分析烃类化合物第87页/共145页5、检测器作用：将色谱分离后的各组分的量转变成可测量的电信号，然后纪录下来。要求：灵敏度高线性范围宽响应速度快结构简单通用性强常用检测器：热导检测器氢火焰离子化检测器电子捕获检测器第88页/共145页一、热导检测器(Thermal Conductivity Detector, TCD) 第89页/共145页某些气体和蒸汽的热导系数气体 00C1000C气体 00C1000CH217.41

33、 22.4甲烷3.014.56He14.57 17.41乙烷1.803.06N22.433.14丙烷1.512.64空气2.173.14正丁烷 1.34 2.34CO21.472.22甲醇1.422.30第90页/共145页热导检测器的主要特点:(1) 结构简单(2) 对无机物和有机物都有响应(3) 灵敏度不高二、氢火焰离子化检测器Flame Ionization Detector (FID)有机物在火焰中电离形成离子流，根据离子流的出现和大小进行分析。第91页/共145页载气+样品组分H2空气极化极收集极放大记录离子流方向第92页/共145页氢火焰离子化检测器的特点：（1）灵敏度高，线性范围

34、宽（2）适于有机物的检测（3）不能检测惰性气体、空气、水、CO、CO2、NO、SO2等气体第93页/共145页新型检测器5、其它检测器（1）GC-MS（2）GC-FTIR第94页/共145页气相色谱的检测器第95页/共145页6、检测器的性能指标（1）灵敏度（Sensitivity）指样品量变化引起信号变化的程度，程度越大灵敏度越高。第96页/共145页QRSRQQR单位浓度（或质量）的物质通过检测器时所产生信号的大小。R 峰高mV面积A=（mV）2Q浓度mg/ml，ml/ml质量 g/sS浓度mV ml/mgA ml/mg质量mV s/gA s/g第97页/共145页（2）检测限（Detec

35、tion Limit）三倍噪音所相当的物质的量称为检测限SND3N为噪音，单位为mV（3）线性范围（Linear range）指检测器信号与样品浓度（或量）之间成正比关系的范围。第98页/共145页小结气相色谱仪主要包括四部分：1、载气系统2、进样系统3、分离系统4、检测系统第99页/共145页二、气相色谱分析方法1、定性分析（1）保留时间定性法（已知物对照方法） 在一定的色谱系统和操作条件下，每种物质都有一定的保留时间，如果在相同色谱条件下，未知物的保留时间与标准物质相同，则可初步认为它们为同一物质。为了提高定性分析的可靠性，还可进一步改变色谱条件（分离柱、流动相、柱温等）或在样品中添加标准

36、物质，如果被测物的保留时间仍然与标准物质一致，则可认为它们为同一物质。第100页/共145页050001000015000200002500030000012345678910111213retention time / minutesintensity 75As / counts3425610001500200025003000012345678910111213retention time / minutesintensity 75As /counts4567050001000015000200002500030000012345678910111213retention time / m

37、inutesintensity 75As / counts425第101页/共145页（2）保留指数（I）定性法以正购烷烃为参考标准，某一未知组分的保留行为用两个紧靠近它的标准物质（正构烷烃）来标定：I = 100 NN为碳原子数例如：正己烷 I = 600正辛烷 I = 800其它化合物 Ix = 100 xx为组分相当于正构烷烃C原子的数第102页/共145页例如：苯在某柱子上的Ix = 733表示苯在该柱上的保留值相当于含7.33个碳原子的正构烷烃的保留值。所以保留指数可计算如下：N，N+n 分别为两个正构烷烃的碳原子数, n最好等于1C7C8苯第103页/共145页（3）与其他仪器联用

38、定性 将具有定性能力的分析仪器如红外（IR）、核磁（NMR）、质谱（MS）、原子光谱（AAS、AES等仪器作为色谱仪的检测器获得比较准确的定性信息。由于保留值（保留时间、保留指数等）定性受温度影响，因此应严格控制温度；当两个化合物的保留值相同或相近时，容易出现错判。第104页/共145页2、定量分析色谱定量分析的依据是被测物质的量与它在色谱图上的峰面积（或峰高）成正比。 fi 称为定量校正因子。 （1） 校正因子fi分为绝对和相对校正因子两种。绝对校正因子为第105页/共145页绝对校正因子受实验条件的影响，定量分析时必须与实际样品在相同条件下测定标准物质的校正因子。因此常用相对校正因子： 相

39、对校正因子f 指某物质i与一选择的标准物质S的绝对校正因子之比。 即相对校正因子只与检测器类型有关，而与色谱条件无关。常用于作为标准物质S的有苯（热导检测器）和庚烷（氢火焰离子化检测器）等。第106页/共145页峰面积的测量 （1）峰高（h）乘半峰宽（Y 1/2）法：近似将色谱峰当作等腰三角形。此法算出的面积是实际峰面积的0.94倍： A = 1.064 hY1/2 （2）峰高乘平均峰宽法：当峰形不对称时，可在峰高0.15和0.85处分别测定峰宽，由下式计算峰面积： A = h（Y 0.15 + Y 0.85 ）/ 2 （3）峰高乘保留时间法：在一定操作条件下，同系物的半峰宽与保留时间成正比，

40、对于难于测量半峰宽的窄峰、重叠峰（未完全重叠），可用此法测定峰面积： A = hbtR （4）自动积分和微机处理法第107页/共145页（2）定量分析的方法A、归一化法若流出色谱柱组分的总量为：则X组分所占的百分含量为归一化法是将所有组分的峰面积Ai分别乘以它们的相对校正因子后求和，即所谓“归一”采用归一化法进行定量分析的前提条件是样品中所有成分都要能从色谱柱上洗脱下来，并能被检测器检测。第108页/共145页面积归一化法各组分浓度以面积百分率表示，该结果可以确认大概的浓度，但有误差。公式：%100%AiAiCi第109页/共145页优点：1）无需做校正，简便，快速2）进样量不严格要求缺点：1

41、）所有组分都流出且被检测到2）所有组分的检测灵敏度都相同第110页/共145页 B、外标法 将某组分的峰面积与该组分标准峰面积直接比较定量。或采用标准曲线法定量：AtRAxtRx第111页/共145页外标法该法是应用最广泛的方法之一，其误差来源主要是进样误差，因此，分析前一定要做面积重复性（即进样重复性）实验。公式：iFiFAiCi21优点：1）不需所有峰都流出或被检测到2）只对所测组分作校正缺点：1）进样量必须准确2）仪器必须有良好的稳定性第112页/共145页C、 内标法比较标准质和被测组分的峰面积，从而确定被测组分的浓度。ssiisiAfAfWW由于标准物质和被测组分处在同一基体中，因此

42、可以消除基体带来的干扰。而且当仪器参数和洗脱条件发生非人为的变化时，标准物质和样品组分都会受到同样影响，这样消除了系统误差。第113页/共145页内标法在样品中添加内标物，通过组分与内标峰的面积比，对组分进行定量。公式：ISISCiFiFAAiCi)(21优点：1）进样量不严格要求2）只对所测组分作校正缺点：1）必须在样品中加一内标组分2）操作较为繁琐3）选择内标物困难第114页/共145页内标物应满足的要求：l在所给定的色谱条件下具有一定的化学稳定性；l在接近所测定物质的保留时间内洗脱下来；l与两个相邻峰达到基线分离；l物质特有的校正因子应为已知的或者可测定；l与待测组分有相近的浓度和类似的

43、保留行为；l具有较高的纯度。第115页/共145页环境水样中芳香烃，杀虫剂，除草剂，水中锑形态石油原油成分、汽油中各种烷烃和芳香烃化工喷气发动机燃料中烃类，石蜡中高分子烃食品、水果、蔬菜植物精炼油中各种烯烃、醇和酯，亚硝胺，香料中香味成分，人造黄油中的不饱和十八酸，牛奶中饱和和不饱和脂肪酸生物植物中萜类，微生物中胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯类医药血液中汞形态、中药中挥发油应用领域分析对象举例法医学血液中酒精，尿中可卡因、安非他命，奎宁及其代谢物，火药成分，纵火样品中的汽油气相色谱的应用举例第116页/共145页气相色谱分析步骤开机：连好流路，先开载气再开电源，开辅助气设定流量、温度、检测器参数用默

44、认处理参数进行样品分析根据图谱调整分析条件，再分析样品，直至得到理想谱图确定定量方法（内标、外标、面积归一等）选择校正点数，编辑ID表（输入组分的保留时间和标样浓度）选择校正次数（每浓度取几次均值）选择曲线计算方式（直线、最小二乘或折线 ）按从低浓度到高浓度的顺序，分析完所有标样，即完成曲线制作进行未知样分析，每次分析结束，自动计算定量结果分析完了，关机：系统降温后，关电源，关载气。第117页/共145页第七章 高效液相色谱法 High Performance Liquid Chromatography, HPLC一、概述气相色谱只适合分析较易挥发、且化学性质稳定的有机化合物，而HPLC则适合

45、于分析那些用气相色谱难以分析的物质，如挥发性差、极性强、具有生物活性、热稳定性差的物质。所以，HPLC的应用范围已经远远超过气相色谱。 通常将液相色谱法按分离机理分成吸附色谱法、分配色谱法、离子色谱法和凝胶色谱法四大类。其实，有些液相色谱方法并不能简单地归于这四类。 第118页/共145页吸附色谱吸附能，氢键异构体分离、族分离，制备 分配色谱疏水分配作用各种有机化合物的分离、分析与制备凝胶色谱溶质分子大小高分子分离，分子量及其分布的测定离子交换色谱库仑力无机离子、有机离子分析手性色谱立体效应手性异构体分离，药物纯化 类 型 主要分离机理 主要分析对象或应用领域亲和色谱生化特异亲和力蛋白、酶、抗

46、体分离，生物和医药分析第119页/共145页二、高效液相色谱仪第120页/共145页第121页/共145页检测器高压输液泵 高压输液泵 输液系统进样系统分离系统检测系统数据处理系统第122页/共145页1、输液系统 (1) 高压输液泵高压输液泵是液相色谱仪的关键部件，其作用是将流动相以稳定的流速或压力输送到色谱系统。输液泵的稳定性直接关系到分析结果的重复性和准确性。高压输液泵在线脱气装置第123页/共145页(2)在线脱气装置在线脱气装置用于脱去流动相中的溶解气体，流动相先经过脱气装置再输送到色谱柱。除在线脱气装置外，目前也采用超声脱气、真空脱气等方式。脱气不好时有气泡，导致流动相流速不稳定，

47、造成基线飘溢，噪音增加。第124页/共145页（3）梯度洗脱装置通过两个输液泵流速的变化，改变流动相的洗脱能力，其作用与气相色谱的程序升温类似。ABABCC第125页/共145页2、进样系统通常采用六通伐进样：色谱柱色谱柱泵泵12进样第126页/共145页3、色谱柱Normal column5-um、4.6-umNarrow bore column1-3 umMicro column 1 um色谱柱是实现分离的核心部件，要求柱效高、柱容量大和性能稳定。柱性能与柱结构、填料特性、填充质量和使用条件有关。 第127页/共145页4、检测器 作用 用来连续监测经色谱柱分离后的流出物的组成和含量变化的装置。目前最常用的检测器主要有：紫外-可见检测器荧光检测器电化学检测器蒸发光散射检测器质谱检测器第128页/共145页（1）紫外-可见检测器光源检测室光栅二极管阵列检测器第129页/共145页第130页/共145页（2）荧光检测器许多有机化合物，特别是芳香族化合物、被一定强度和波长的紫外光照射后，发射出较激发光波长要长的荧光。但可以与发荧光物质反应衍生化后检测。 特点： 有非常高的灵敏度和良好的选择性，灵敏度要比紫外检测法高23个数量级，特别适合于药物和生物化学样品的分析。第131页/共14