第十二章 色谱分析法(1).ppt

1、1、第十二(1)章色谱分析法分析法引论、Chromatography，2、概论、气体色谱法理论基础、气体色谱法法、色谱分析法分离方法选择、高效液色谱分析法法，3，1、 色谱分析法的生成色谱分析法为分离技术，从植物的叶子中分离色素时，将叶子的石油精(饱和烃混合物)提取液放入玻璃管中，在柱中填充CaCO3粉末(CaCO3具有吸附能力)，用纯石油精洗提(淋浴清洗)。 色素受到两个作用力的影响，一是色谱分析法分析法的概要，12(1)-1概要，4，(1)一是CaCO3吸附，使色素滞留在柱中，(2)一是溶解在石油精中，使色素向下移动的各种色素结构不同，两个作用力的大小不同，5，Tsweet的实验，6，6

2、7、12-1概要、色谱分析法共同使用二相固定相固定相的CaCO3流动相来推进混合物的流动的液体石油精色谱分析法：在流动相的携带下用柱分离出几个成分的方法。 流动相，液体流的速度慢，加压，流动加快，1969年HPLC发展，高压液质联用。 瓦斯气体1952年发生了气体色谱法，是色谱分析法的革命性进展。8，8，12-1概要、固定相： (1)固体吸附剂： CaCO3、Al 2O3等(2)液体固定相(载体固定液高沸点有机化合物，涂布在载体上)色谱分析法分离法必须先分离。 后分析必定是具有两相的固定相和流动相的分离：利用组分在两相中的分配系数或吸附能力的差异进行分离，9、随着分离的样品种类的增加，该方法被

3、广泛用于无色物质的分离，“色谱”名称中的“颜色”失去了原来的意义，而“色谱”这个名称现在10、中国的状况，中国的色彩频谱分析领域的研究始于1954年，是中国科学院大连化学物理研究所最先开发的。 经过几十年的努力，中国的色谱基础理论研究和应用技术研究具有特色，引领世界。 11，12-1概要，4，特征： (1)分离性能高(2)灵敏度高(3)分析速度快(4)应用范围广，12，2，色谱分析法分析法分类，1，两相(2)气体色谱法：以气体为流动相，以固定液为固定相。 13、以液相色谱液体为流动相的(1)液固色谱：以液体为流动相，以固体吸附剂为固体相。 (2)液质联用：以液体为流动相，以固定液为固定相。 以

4、超临界液相色谱仪超临界流体为库吉卜赛人格拉夫流动相。14、2、按操作形式分类(1)柱色谱分析法：填充柱色谱分析法固定相将填充柱管内毛细拉力赛柱色谱分析法固定相涂于毛细拉力赛内壁，中间为空白。 (2)纸色谱分析法：滤纸为固定相的色谱分析法，流动相为含有一定比例水的有机溶剂，样品在滤纸上展开分离。 (3)薄层色谱法：将固体的固定相压制或涂在薄膜上的色谱分析法。 二、色谱分析法分类、15、3、按分离原理分类(1)吸附色谱：用吸附剂表面分离分离各成分的吸附能力差异。 (2)分配色谱：根据不同成分在两相中的分配系数和溶解度的不同进行分离。 (3)络离子交换色谱：用不同组分分离络离子交换剂亲和力的差异。

5、(4)凝胶色谱分析法：利用对于分子大小和形状不同的成分的凝胶阻碍作用不同这一点进行分离的色谱分析法。二、色谱分析法分类、16，12 (1)-2色谱常用术语、一、色谱混合物样品(A B )色谱柱记录分离检测器。 各成分从光谱列流出时，各成分在检测器中产生的信号随时间变化，所形成的曲线称为色频谱图。记录各成分流出柱的情况，在色谱图流出曲线、17、2、色谱图的基础术语、18、1、基线实验操作条件下，柱后成分不流出的曲线称为基线。 如果稳定，则为一条直线。 基线的上下变动称为噪声。 二、色谱图中的基础术语、19、2、时钟脉冲格拉夫峰的高度h (1峰高度h -时钟脉冲格拉夫峰最高点和基线之间的距离可以用

6、mm、mV、mA表示。 峰值的高低与成分浓度有关，峰值越高越窄越好。 二、色彩频谱图中的基础术语，20，3 .色谱峰宽度标准离差峰高度为0.607倍，色谱峰宽度的一半。 二、在色谱图中的基础术语、21、峰底宽度Wb矢量格拉夫峰的两侧的拐点所成的切线的地面线上的距离Wb=4半峰宽度W1/2峰高度一半的矢量吉卜赛人格拉夫峰的宽度w1/2=2.354wb=4w1/2=的对称的矢量图形峰a=1.066 相对于2非对称的kutt格拉夫峰A=1.065h(W 0.15 W 0.85)/2、2、kutt格拉夫中的基础术语、23、5.kutt吉卜赛人格拉夫保持值定性的根据，成分停留在kutt图中的值，可以利用

7、的成分向固定相的溶解性能越好，或者固定相的吸附性越强柱滞留时间变长，消耗流动相体积变大，固定相、流动相固定，条件一定，则成分的保持值一定。 二、色频谱图中的基础术语、24、(1)死亡时间t0在固定相中吸附或不溶解的成分在色谱柱上流动所需的时间。 从试样注入开始到柱后出现峰值的最大值所需的时间。 气体色谱法惰性瓦斯气体(空气、甲烷等)流出柱所需要的时间。 5、色谱保持值定性的根据、t0、25、(2)保持时间tR成分流过色谱列所需要的时间。 从试样注入开始到列后出现最大值所需的时间。 操作条件不变时，1个成分有tR值、定性残奥仪。 26、(3)调整保留时间tR减去死亡时间的保留时间。 tR=tR-

8、t0也称为校正保留时间，是实际的保留时间。 tR表示成分吸附或溶解于柱中的时间。 二、色谱图中的基础术语、tR、27、保持值用体积表示： (4)死体积V0不滞留在固定相中的成分流过柱所消耗的流动相体积称为死体积，柱中的载流子瓦斯气体所占的体积。 V0=t 0F0柱后出口处的流动相的体积流速mL/min，28，(5)保持体积VR成分从试样注入开始到柱后成为最大值为止所需的流动相体积，成分通过柱时所需的流动相体积VR=t RF 0 (6)调整保持体积VR减去死体积的保持体积， 实际上VR=TRF 0，2，色谱图中的基础术语，由于V0，t0与被测定成分无关，所以VR . tR更合理地反映了柱中的物质

9、的保持状况。 (29 )相对保持值2，1或I，s在相同的操作条件下，成分2或成分I的保持值与其他参照成分1或s之比、二、色谱图中的基础术语、30、概念、表示方法及修正公式的总结，表- 1，31时钟吉卜赛人格拉夫保持值的定性的根据；吉卜赛人峰值的高度或面积的定量的根据； 时钟格拉夫保持值或区域宽度柱的分离性能评价指标时钟格拉夫峰间距固定相或流动相的选择是否适当的依据。32、三、分配平衡、在一定温度下，成分在流动相与固定相间达成的平衡称为分配平衡，成分在两相的分配行为多以分配系数k与分配比k表示。k根据t而变化，与固定相、流动相的体积无关，为1、分配系数k (浓度分配系数)、33、2、分配比k (

10、也称为容量因数、容量比)、固定相中的成分的质量成分在流动相中的质量=ms/mm=即k=tr/t0=(tr-t0 )/t0k=VR/v0=(VR-t0 )。 (3)时钟格拉夫峰的位置和峰的宽度可以评价时钟格拉夫柱效应的高度。35，12 (1)-3色谱分析法的基本理论，一、塔板理论，50年代，在色谱分析法技术发展的初期，Martin等人将色谱分析法分离过程比喻成分析过程，将分析过程中的半经验理论塔板理论用于色谱分析法分析法。36、塔段理论假设柱与分馏塔相比，柱内有n段，塔段高度称为理论塔段高度，用h表示，在各塔段内，试样的各成分在两相中分配平衡，最后挥发度大的成分和挥发度小的成分相互分离，挥发度大

11、的是该理论并不完全符合柱的分离过程，色谱分析法分离与一般分馏塔分离有很大的区别，但该比喻图像由于简洁而被传承了几十年。 一、货架理论、37、一、货架理论对于一个竖塔来说，竖塔的长度越是l，一个货架的高度h越小，货架的数量越多，分离效果越高，竖塔效果越好。 用n表示货架数。 n=L/H或H=L/n H越小，n越多，分离效果越高，用h，n做评估列效果。 从层次理论导出n和Wb、w的1/2的关系。 *n=5.54(tR/w1/2)2=16(tr/wb)2、38，时间n大，分离效果也差，因为tr包含tm，所以之后切换为有效架级数。 另一方面，提出了货架理论、n有效=5.54 (tR /W 1/2)2=

12、16 (tR/Wb )2 H有效n有效、货架理论的成功之处、理论货架高度、订正货架数的公式以及做评估柱效果的方法，并使之有效。 n理=5.54 (tR /W 1/2)2=16 (tR/Wb )2 H理n理，39，如先前已知的那样，使用梯度理论说明柱内的各成分的分离过程是不合理的。 因为柱内没有架子。 当同一试料进入同一颜色光谱柱时，当移动相速度变化时，得到不同的颜色光谱统计图表。 测定的n和h也不同，向一盏茶说明搁板理论在说明柱的分离过程中不一盏茶。 速率理论范围穆特方程，40，1956年，荷兰学者范围穆特提出了一个描述柱分离过程中复杂因素加宽kutto吉卜赛人格拉夫峰值降低柱效应(即，增加h

13、 )的方程。 这个方程式被简化写成：这个方程式叫做速率方程式(扇方程式)。 其次，对式中的各项目进行研究。 u提出了流动相线速度cm.s-1、线速度=柱长/死时间、速率理论范围汤姆方程、41、速率理论范围汤姆方程、(1)影响三个因素：涡流扩散项(2)流动相流速的时间节点，最小时小，n最高，柱效应高。最大的时候，才能大，n最小，柱子效果低。 42，(1)涡流扩散项a被称为涡流扩散，因为在填充柱中，当成分与流动相一起向柱出口移动时，流动相受到固定相粒子的阻碍，流动方向不断改变，成分分子在前进中形成紊乱的“涡流”那样的流动。 43、A2dp A与填充物的平均直径dp的大小和填充不规则因子有关。 减少

14、：固定相粒子应适度细，均匀填充。 (1)涡流扩散项a、44，被测定成分以“栓”的形式被带入柱中，“栓”的前后有浓度梯度，从浓淡方向扩散，纵向扩散，扩大柱的峰值。(2)分子扩散项B/u (纵扩散项)、45、B2D是填充柱内流动相扩散路径弯曲的主要原因，也称为弯曲因子，固定相的几何形状反映了阻碍分子扩散的状况。 d是流动相中成分的扩散系数(c m2s-1 )。 Dg气相扩散系数比液相扩散系数Dm大(约105倍)、(2)分子扩散项B/u (纵扩散项)、46、缩小纵扩散项u的措施：为了适当提高流动相流速u、缩小保持时间，将相对分子量大的瓦斯气体作为流动相。 Dg B2Dg包含柱温度c .(2)分子扩散

15、项B/u (纵扩散项)、47、(3)传递阻力项Cu、传递阻力系数两个部分，是m Cs两个组成Cm流动传递阻力系数成分从流动相移动到固定相表面进行两相间的质量交换时受到的阻力。 作为m、48、Cs固定项的传递电阻系数的成分从二相界面向固定相内部移动，达到分配平衡后，再次回到二相界面，在这个过程中受到的电阻是固定传递电阻。 (3)传递阻抗项Cu，2，成分在固定相中的扩散系数，固定液膜厚，49，小措施：采用粒度小的填充物Cmdp2，相对于分子质量小的载流子瓦斯气体，Dg大。 Cm1/Dg降低了固定液液膜厚度(Csdf2 )，液膜必须是均匀的。 膜厚、扩散、需要时间的情况下，但不要太薄。 不那样的话，

16、就包不住职业生涯。 Ds越大越好，提高柱温度是提高Ds的方法之一。 (3)传递电阻项Cu、50为了提高柱效应，小，因此应注意以下几点： )适当地采用小且均匀的载体，柱填充必须均匀。 固定液的液膜薄而均匀，而且流失使不得。 当载流子瓦斯气体流速小时，u是影响因素，选择r大的载流子瓦斯气体，当载流子瓦斯气体流速大时，C u是影响因素，选择r小的载流子瓦斯气体，H2，Ne )采用适当的柱温度。 气体色谱法、51、液质联用、52、h、u、GC(a )、LC(b )、GC(a)u是最低点u最好。 u小或u大、h大的LC(b)u没有最低点且u大，h为不大点，因此能够以高流速提高分析速度，53、求解与可测量

17、的3种流速相对应的板高h、三元一次方程式，求出a、b、c，能够求出u最佳和h最小。 在实际工作中，为了缩短分析时间，选择较高的u最佳流速，常用u最佳。 GC中的最佳流速由实验和修正方法微分得到，54，2，库特基本分离方程，分离度柱的总分离性能指标定义：相邻两个峰的保留值之差与两个峰幅平均值之比，式中：分子反映了溶质在两相中的分配行为对分离的影响，是库特格拉夫分离的热力学要素。 分母反映了溶质区带在动态过程中的扩展对分离的影响，是色谱分离的动力学因素。 其中，两种溶质的保留时间差越大，色谱峰越窄，分离越好。 55、两峰tR之差越大，表示w越窄，值越大，表示列分离越高。 52个成分可以完全分离。 0两种成分可以分离，满足分析要求。 0两峰部