资源简介

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1.概述
混合物最有效的分离、分析方法。
俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置：
色谱原型装置，如图。
色谱法是一种分离技术，
试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。
其中的一相固定不动，称为固定相；
另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。
色谱法
当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。
与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。
两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础
2.色谱法分类
(1)气相色谱：流动相为气体（称为载气）。
按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；
按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱
液相色谱
(2)液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。
按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。
离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固定相，不同pH值的水溶液为流动相。
(3)其他色谱方法
薄层色谱和纸色谱：
比较简单的色谱方法
凝胶色谱法：测聚合物分子量分布。
超临界色谱: CO2流动相。
高效毛细管电泳:
九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。
3.色谱分离过程
色谱分离过程是在色谱柱内完成的。
填充柱色谱: 气固(液固)色谱和气液(液液)色谱，两者的分离机理不同。
气固(液固)色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。
固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。
气液(液液)色谱的固定相: 由 担体和固定液所组成。
固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。
气固色谱的分离机理:
吸附与脱附的不断重复过程；
气液色谱的分离机理：
气液(液液)两相间的反复多次分配过程。
⑴ 气相色谱分离过程
当试样由载气携带进入色谱柱与固定相接触时，被固定相溶解或吸附;
随着载气的不断通入，被溶解或吸附的组分又从固定相中挥发或脱附;
挥发或脱附下的组分随着载气向前移动时又再次被固定相溶解或吸附;
随着载气的流动，溶解、挥发，或吸附、脱附的过程反复地进行。
⑵ 分配系数K
组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数，用K 表示，即：
分配系数是色谱分离的依据。
色谱柱的柱效能
塔板高度： H=L/n
理论塔板数
色谱柱长
★★同长度的色谱柱塔板数越多，塔板高度H越小，
分离效果越好。
⒋色谱流出曲线与术语
⑴基线
无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。
⑵保留值
①时间表示的保留值
保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；
（动画）
死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间；
调整保留时间（tR ＇）：tR＇= tR－tM
②用体积表示的保留值
保留体积（VR）：
VR = tR×F0
F0为柱出口处的载气流量，
单位：m L / min。
死体积（VM）：
VM = tM ×F0
调整保留体积(VR＇)：
V R＇ = VR －VM
（动画）
⑶ 相对保留值r21
组分2与组分1调整保留值之比：
r21 = t R2 / t R1= V R2 / V R1
相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。
⑷ 区域宽度
用来衡量色谱峰宽度的参数，有三种表示方法：
①标准偏差( )：即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。
②半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一半处的宽度 Y1/2 =2.354
③峰底宽(Wb)：Wb=4
三、气相色谱结构流程
载气系统
进样系统
色谱柱
检测系统
温控系统
气相色谱仪
结构流程
四、气相色谱仪主要部件
1. 载气系统
包括气源、净化干燥管和载气流速控制；
常用的载气有：氢气、氮气、氦气；
净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；
载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。
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。最后通过热导池、流量计而放入大气。
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
2. 进样装置
进样装置：进样器+气化室；
气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。 试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；
液体进样器：
不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10μL；毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。
气化室：将液体试样瞬间气化的装置。无催化作用。对汽化室的要求是：（1）体积小；（2）热容量大；（3）对样品无催化作用
载气入口
接色谱柱
散热片
加热块
汽化室示意图
进样系统
3. 色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。
柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据需要确定。
柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。
液-固色谱：固体吸附剂
液-液色谱：担体+固定液
柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将 柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。
　　
色谱柱是气相色谱仪的分离系统，它是色谱仪的核心部件，其作用是分离样品。色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱。 1）填充柱 填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径为2～4 mm，长1～3m。填充柱的形状有U型和螺旋型二种。 2）毛细管柱毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁，多孔层和涂载体空心柱。涂壁空心柱是将固定液均匀地涂在内径0.l～0.5 mm的毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。 毛细管色谱柱渗透性好，传质阻力小，而柱子可以做到长几十米。与填充往相比，其分离效率高（理论塔板数可达106）、分析速度块、样品用量小，但柱容量低、要求检测器的灵敏度高，并且制备较难。
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
（1）固体固定相：
固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
4. 检测系统
色谱仪的眼睛，
通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；
被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图；
检测器：广普型——对所有物质均有响应；
专属型——对特定物质有高灵敏响应；
常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器；
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
5. 温度控制系统
温度是色谱分离条件的重要选择参数；
气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；
气化室：保证液体试样瞬间气化；
检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；
分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离；

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