色譜課件_3_色譜儀

1、1第三章 色譜儀第一節(jié) 氣相色譜儀第二節(jié) 高效液相色譜儀第三節(jié) 離子色譜儀第四節(jié) 毛細管電泳儀2第一節(jié) 氣相色譜儀一、氣相色譜儀的主要部件13色譜工作站色譜工作站 14(毛細管氣相色譜儀的構(gòu)造會略有不同毛細管氣相色譜儀的構(gòu)造會略有不同)9由高壓鋼瓶由高壓鋼瓶1供給的流動相載氣。經(jīng)減壓閥供給的流動相載氣。經(jīng)減壓閥2、凈化器、凈化器3、流量、流量調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器4和轉(zhuǎn)子流速計和轉(zhuǎn)子流速計6后，以穩(wěn)定的壓力恒定的流速連續(xù)流后，以穩(wěn)定的壓力恒定的流速連續(xù)流過氣化室過氣化室7、色譜柱、色譜柱8、檢測器、檢測器11，最后放空。，最后放空。31. 氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng) 氣相色譜儀具有一個讓載氣連續(xù)運行、管路密閉的氣

2、相色譜儀具有一個讓載氣連續(xù)運行、管路密閉的氣路系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可以獲得純凈的、流速穩(wěn)定氣路系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可以獲得純凈的、流速穩(wěn)定的載氣。它的氣密性、載氣流速的穩(wěn)定性以及測量流的載氣。它的氣密性、載氣流速的穩(wěn)定性以及測量流量的準確性，對色譜結(jié)果均有很大的影響。量的準確性，對色譜結(jié)果均有很大的影響。 常用的載氣有氮氣、氫氣、氦氣，也有用氬氣和常用的載氣有氮氣、氫氣、氦氣，也有用氬氣和空氣。流速的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定是通過減壓閥、穩(wěn)壓閥等串空氣。流速的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定是通過減壓閥、穩(wěn)壓閥等串聯(lián)使用后達到。聯(lián)使用后達到。 氣相色譜儀的組成：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系氣相色譜儀的組成：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)

3、、檢測系統(tǒng)、記錄和控制系統(tǒng)。統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記錄和控制系統(tǒng)。4載氣源載氣源色譜儀色譜儀52. 進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng) 進樣系統(tǒng)的作用是將液體或固體試樣，在進入色譜進樣系統(tǒng)的作用是將液體或固體試樣，在進入色譜柱之前瞬間氣化，然后快速定量地轉(zhuǎn)入到色譜柱中。進柱之前瞬間氣化，然后快速定量地轉(zhuǎn)入到色譜柱中。進樣量的大小，進樣時間的長短，試樣的氣化速度等都會樣量的大小，進樣時間的長短，試樣的氣化速度等都會影響色譜的分離效果和分析結(jié)果的準確性和重現(xiàn)性。影響色譜的分離效果和分析結(jié)果的準確性和重現(xiàn)性。 氣體樣品的定量進樣也很重要。氣體樣品的定量進樣也很重要。（1 1）進樣器）進樣器 液體樣品的進樣一般采用微量注射器。

4、液體樣品的進樣一般采用微量注射器。 氣體樣品的進樣常用色譜儀本身配置定量進樣。氣體樣品的進樣常用色譜儀本身配置定量進樣。（2 2）氣化室）氣化室 為了讓樣品在氣化室中瞬間氣化而不分解，因此要為了讓樣品在氣化室中瞬間氣化而不分解，因此要求氣化室熱容量大，無催化效應。求氣化室熱容量大，無催化效應。6手動進樣手動進樣7Agilent 6820 GC Agilent 6820 GC 俯視圖俯視圖83. 分離系統(tǒng)分離系統(tǒng) 分離系統(tǒng)由色譜柱組成，有填充柱和毛細管柱兩類。分離系統(tǒng)由色譜柱組成，有填充柱和毛細管柱兩類。（1）填充柱一）填充柱一般內(nèi)徑為般內(nèi)徑為2 4mm，長，長1 3 m。由不銹鋼或。由不銹鋼或

5、玻璃材料制成，玻璃材料制成，內(nèi)裝固定相。填內(nèi)裝固定相。填充柱的形狀有充柱的形狀有U型和螺旋型二種。型和螺旋型二種。9（2）毛細管柱材質(zhì)為玻璃或石英。內(nèi)徑一般毛細管柱材質(zhì)為玻璃或石英。內(nèi)徑一般0.20.5mm，長度長度30 300m，呈，呈螺旋型。螺旋型。色譜柱的分離效果除與柱長、柱徑和柱形有關(guān)外，還與色譜柱的分離效果除與柱長、柱徑和柱形有關(guān)外，還與所選用的固定相和柱填料的制備技術(shù)以及操作條件等許所選用的固定相和柱填料的制備技術(shù)以及操作條件等許多因素有關(guān)。多因素有關(guān)。10Agilent 6820 GC 前視圖11色譜柱與柱箱色譜柱與柱箱124.4.檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)(1)(1)熱導池檢測器（熱導池

6、檢測器（TCDTCD） 熱導池檢測器是一種結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，線性范圍熱導池檢測器是一種結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，線性范圍寬，對無機、有機物質(zhì)都有響應，靈敏度適中的檢測器。寬，對無機、有機物質(zhì)都有響應，靈敏度適中的檢測器。信號放大記錄系統(tǒng)載氣參比氣檢測器恒溫箱熱導池檢測器是根據(jù)各種物質(zhì)和載氣的導熱系數(shù)不同，熱導池檢測器是根據(jù)各種物質(zhì)和載氣的導熱系數(shù)不同，采用熱敏元件進行檢測的。采用熱敏元件進行檢測的。13 通常載氣與樣品的導熱系數(shù)相差越大，靈敏度越高。通常載氣與樣品的導熱系數(shù)相差越大，靈敏度越高。常用載氣的導熱系數(shù)大小順序為常用載氣的導熱系數(shù)大小順序為H2 He N2。因此在使用。因此在使用熱導池檢

7、測器時，為了提高靈敏度，一般選用熱導池檢測器時，為了提高靈敏度，一般選用H2為載氣。為載氣。14(2) (2) 氫火焰離子化檢測器氫火焰離子化檢測器 氫火焰離子化檢測器（氫火焰離子化檢測器（FIDFID）簡稱氫焰檢測器。它具有）簡稱氫焰檢測器。它具有結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，死體積小，響應快，穩(wěn)定性好的特點。它僅簡單，靈敏度高，死體積小，響應快，穩(wěn)定性好的特點。它僅對含碳有機化合物有響應。對含碳有機化合物有響應。氫焰檢測器是以氫氫焰檢測器是以氫氣和空氣燃燒的火氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用焰作為能源，利用含碳化合物在火焰含碳化合物在火焰中燃燒產(chǎn)生離子，中燃燒產(chǎn)生離子，在外加的電場作用在外加的電

8、場作用下，使離子形成離下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號強度，產(chǎn)生的電信號強度，檢測被色譜柱分離檢測被色譜柱分離出的組分。出的組分。15Agilent 6820 GC Agilent 6820 GC 俯視圖俯視圖16（3）電子捕獲檢測器）電子捕獲檢測器l在檢測器池體內(nèi)，裝有一個不銹鋼棒作為正極，一個圓筒狀-放射源（3H、63Ni）作負極，兩極間施加流電或脈沖電壓。17l 工作原理： 當純載氣（通常用高純N2）進入檢測室時，受射線照射，電離產(chǎn)生正離子（N2+）和電子e-，生成的正離子和電子在電場作用下分別向兩極運動，形成基流。加入樣品后，若樣品中含有某些電負性強的元素，

9、就會捕獲這些低能電子，產(chǎn)生帶負電荷陰離子（電子捕獲），這些陰離子和載氣電離生成的正離子結(jié)合生成中性化合物，被載氣帶出檢測室外，從而使基流降低，產(chǎn)生負信號，形成倒峰。l 電子捕獲檢測器是一種高選擇性檢測器。高選擇性是指只對含有電負性強的元素的物質(zhì)，如含有鹵素、O、S、P、N等的化合物有響應。化合物電負性越強，檢測靈敏度越高。185.5.記錄和控制系統(tǒng)記錄和控制系統(tǒng)記錄儀和譜圖處理系統(tǒng)是記錄色譜數(shù)據(jù)的設備。記錄儀和譜圖處理系統(tǒng)是記錄色譜數(shù)據(jù)的設備。記錄儀記錄儀是一種能自動記錄電信號的裝置，得到從檢測器是一種能自動記錄電信號的裝置，得到從檢測器輸出的電信號隨時間變化的曲線，即色譜圖。輸出的電信號隨時

10、間變化的曲線，即色譜圖。譜圖處理系統(tǒng)或色譜工作站譜圖處理系統(tǒng)或色譜工作站是一種專用于色譜分析的微是一種專用于色譜分析的微機系統(tǒng)。機系統(tǒng)。計算積分器計算積分器是現(xiàn)今更為普遍使用的色譜數(shù)據(jù)處理裝置，是現(xiàn)今更為普遍使用的色譜數(shù)據(jù)處理裝置，它包括微處理器、前置放大器、采樣控制電路、寄存器它包括微處理器、前置放大器、采樣控制電路、寄存器和狀態(tài)指示器等。和狀態(tài)指示器等。19控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 包括溫度控制和顯示，微電流放大器和電源部件。包括溫度控制和顯示，微電流放大器和電源部件。溫度直接影響色譜柱的選擇分離、檢測器的靈敏度和穩(wěn)定性。溫度直接影響色譜柱的選擇分離、檢測器的靈敏度和穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)主要針對柱溫箱

11、、氣化室、檢測器的溫度控制。控制系統(tǒng)主要針對柱溫箱、氣化室、檢測器的溫度控制。色譜柱的溫度控制方式主要有色譜柱的溫度控制方式主要有恒溫恒溫和和程序控溫程序控溫二種。二種。20將將GC GC 與與Cerity Chemical Cerity Chemical 計算機連接計算機連接俯視圖俯視圖21二、氣相色譜儀的生產(chǎn)廠家1955年首臺商品氣相色譜儀問世1、北京北分瑞利分析儀器（集團）公司該公司引進瓦里安公司的制造技術(shù)2、安捷倫科技有限公司（Agilent）6820 GC,6890 GC等3、瓦里安技術(shù)中國有限公司（Varian）VISTA 6000 GC221.流動相儲罐 2.高壓輸液泵 3.壓力

12、表 4.過濾器 5.脈沖阻尼器 6.進樣器 7.色譜柱 8.檢測器 9.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 10.恒溫箱分析前，選擇適當?shù)纳V柱和流動相，開泵，沖洗柱子，待柱子達到平衡而且分析前，選擇適當?shù)纳V柱和流動相，開泵，沖洗柱子，待柱子達到平衡而且基線平直后進樣，流動相把試樣帶入色譜柱進行分離，分離后的組分依次流入基線平直后進樣，流動相把試樣帶入色譜柱進行分離，分離后的組分依次流入檢測器的流通池，最后和洗脫液一起排入流出物收集器。當有樣品組分流過流檢測器的流通池，最后和洗脫液一起排入流出物收集器。當有樣品組分流過流通池時，檢測器把組分濃度轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)過放大，用記錄器記錄下來就得通池時，檢測器把組分濃度轉(zhuǎn)

13、變成電信號，經(jīng)過放大，用記錄器記錄下來就得到色譜圖。到色譜圖。第二節(jié) 高效液相色譜儀一、高效液相色譜儀的主要部件12345678910排空23狀態(tài)指示燈電源指示燈Agilent 1100 HPLC 外觀圖24 高壓輸液系統(tǒng)由 溶劑貯存器、真空脫氣裝置、高壓溶劑貯存器、真空脫氣裝置、高壓泵、梯度洗脫裝置和壓力表泵、梯度洗脫裝置和壓力表 等組成。 1).1).溶劑貯存器溶劑貯存器 溶劑貯存器一般由玻璃、不銹鋼或氟塑料制成，容量為1到2 L，用來貯存足夠數(shù)量、符合要求的流動相。 高效液相色譜儀由 高壓輸液系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、高壓輸液系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記錄和控制系統(tǒng)分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記

14、錄和控制系統(tǒng) 等五大部分組成。 1、高壓輸液系統(tǒng)252）.真空脫氣裝置263 3）. .高壓泵高壓泵 由于液相色譜儀所用色譜柱徑較細，所填固定相粒度很小，因此，對流動相的阻力較大，為了使流動相能較快地流過色譜柱，就需要高壓泵注入流動相。 高壓輸液泵是高效液相色譜儀中關(guān)鍵部件之一，其功能是 將溶劑貯存器將溶劑貯存器中的流動相以高壓形式連續(xù)不斷地送入液路系統(tǒng)中的流動相以高壓形式連續(xù)不斷地送入液路系統(tǒng)。 對泵的要求：對泵的要求：輸出壓力高、流量范圍大、流量恒定無脈動，還應耐腐蝕、密封性好。4).4).梯度洗脫裝置梯度洗脫裝置 梯度洗脫梯度洗脫就是在分離過程中使兩種或兩種以上不同極性的溶劑按一定程序連

15、續(xù)改變它們之間的比例，從而使流動相的強度、極性、pH值或離子強度相應地變化，達到提高分離效果，縮短分析時間的目的。272、進樣系統(tǒng)、進樣系統(tǒng) 自動進樣器包括進樣口、注射器和進樣閥等，它的作用是把分析試樣定量地送入色譜柱上進行分離。閥切換閥切換283、分離系統(tǒng)、分離系統(tǒng) 分離系統(tǒng)包括色譜柱、恒溫器和連接管等部件。色譜柱一般用內(nèi)部拋光的不銹鋼制成。其內(nèi)徑為2 6mm，柱長為10 50cm，柱形多為直形，內(nèi)部充滿微粒固定相。柱溫一般為室溫或接近室溫。294、檢測器、檢測器 檢測器是液相色譜儀的關(guān)鍵部件之一。對檢測器的要求是：靈敏度高，重復性好、線性范圍寬、死體積小以靈敏度高，重復性好、線性范圍寬、死

16、體積小以及對溫度和流量的變化不敏感等及對溫度和流量的變化不敏感等。 在液相色譜中，有兩種類型的檢測器：一類是溶質(zhì)型檢測器溶質(zhì)型檢測器，它僅對被分離組分的物理或物理化學特性有響應。屬于此類檢測器的有紫外、熒光、電化學檢測器等；另一類是總體檢測器總體檢測器，它對試樣和洗脫液總的物理和化學性質(zhì)響應。屬于此類檢測器有示差折光檢測器示差折光檢測器等。305、記錄和控制系統(tǒng)記錄和控制系統(tǒng) 梯度洗脫裝置分為兩類 一類是外梯度裝置外梯度裝置（又稱低壓梯度），流動相在常溫常壓下混合，用高壓泵壓至柱系統(tǒng)，僅需一臺泵即可。 另一類是內(nèi)梯度裝置內(nèi)梯度裝置（又稱高壓梯度），將兩種溶劑分別用泵增壓后，按電器部件設置的程序

17、，注入梯度混合室混合，再輸至柱系統(tǒng)。 溶劑A+B=100 %t100 % B100 % A0線性洗脫t100 % B100 % A031 梯度洗脫的實質(zhì)梯度洗脫的實質(zhì)是通過不斷地變化流動相的強度，來調(diào)整混合樣品中各組分的分配比（k值），使所有譜帶都以最佳平均k值通過色譜柱。梯度洗脫在液相色譜中所起的作用相當于氣相色譜中的梯度洗脫在液相色譜中所起的作用相當于氣相色譜中的程序升溫。程序升溫。所不同的是，在梯度洗脫中溶質(zhì)k值的變化是通過溶質(zhì)的極性、pH值和離子強度來實現(xiàn)的，而不是借改變溫度（溫度程序）來達到。32二、常用檢測器二、常用檢測器1、紫外-可見光譜儀(UV-VIS)該檢測器在現(xiàn)代高效液相色

18、譜中廣泛應用，對許多溶質(zhì)都有很高的靈敏度，但是樣品必須在可見或紫外光區(qū)有吸收。特點如下：1）靈敏度高，線性范圍寬；2）流通池體積很??；3）對流動相的流速和溫度變化不太敏感；4）不破壞樣品，但對不同的溶質(zhì)響應差別很大；5）波長可以選擇；6）可用于梯度洗脫。33 2、二極管陣列檢測器、二極管陣列檢測器從光源發(fā)出的紫外從光源發(fā)出的紫外-可見光經(jīng)過光學器件，照射在流通池上，經(jīng)過可見光經(jīng)過光學器件，照射在流通池上，經(jīng)過一個狹縫后光束照在全息光柵上，經(jīng)色散分光后抵達一組光電二一個狹縫后光束照在全息光柵上，經(jīng)色散分光后抵達一組光電二極管陣列上，在幾毫秒內(nèi)測定出光譜信息。極管陣列上，在幾毫秒內(nèi)測定出光譜信息。

19、34經(jīng)分光系統(tǒng)分光后，所有波長的光在二級管陣列檢測器同時被檢測。它的信號是用電子學方法快速掃描而獲取，掃描速度非常快，遠超出色譜的出峰速度，所以可以檢測色譜流出物每個瞬間的吸收光譜圖，既可以得到三維的時間三維的時間-色譜信號色譜信號-吸收光譜圖吸收光譜圖。35 3、蒸發(fā)激光光散射檢測器(ELSD)這是近年出現(xiàn)的通用型高效液相色譜檢測器，它可以檢測揮發(fā)性低于流動相的任何樣品，已經(jīng)廣泛應用。特點：1）可應用在無生色團的化合物檢測中； 2）響應值和樣品的質(zhì)量有關(guān)（質(zhì)量型檢測器）；3）可用于梯度洗脫，對溫度變化不敏感； 4）操作簡單，費用不高。質(zhì)譜示差折光檢測器紫外-可見分光光度計36 ELSD運行過

20、程運行過程用惰性氣用惰性氣體把色譜體把色譜流出物流出物霧化霧化飄移管飄移管（可加熱）流動相被蒸發(fā)測定留下來樣品顆粒的光散射37光散射 (ELSD)的原理：洗脫液例如來自一個高效液相色譜(HPLC)柱被霧化(圖1)和蒸發(fā)（圖2），從而在載氣流中留下溶質(zhì)的微小粒子。這些粒子通過一激光束，使光發(fā)生散射（圖3），散射的光被檢測。其響應的大小與通過檢測器的溶質(zhì)質(zhì)量有關(guān)。已經(jīng)證實，使用HPLC分析碳水化合物和類脂時，ELSD會特別有用。 38三、三、HPLC儀器的生產(chǎn)廠家儀器的生產(chǎn)廠家1、大連依利特公司P 2302、美國Agilent公司HP 11003、日本導津LC 10 Avp and LC-2010

21、 HT4、美國Waters公司1500系列39第三節(jié)第三節(jié) 離子色譜儀離子色譜儀一、離子交換色譜儀一、離子交換色譜儀 離子交換色譜法（IEC）是各種高效液相色譜法中最先得到廣泛應用的現(xiàn)代現(xiàn)代液相色譜方法。但是由于各種實際問題，離子交換色譜許多應用漸漸被離子色譜和離子對色譜所取代。該方法以離子交換樹脂為固定相，樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆交換，根據(jù)組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。401 1、固定相、固定相 離子交換色譜常用的固定相為離子交換樹脂。目前常用的離子交換樹脂分為三種形式：l聚合物多孔離

22、子交換樹脂；聚合物多孔離子交換樹脂；l表面層離子交換樹脂：表面層離子交換樹脂：玻璃珠等硬芯子表面鍵和離子交換劑；l大孔徑網(wǎng)絡型樹脂大孔徑網(wǎng)絡型樹脂。 典型的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯苯交聯(lián)共聚而成。其中，二乙烯苯起到交聯(lián)和加牢整個結(jié)構(gòu)的作用，其含量決定了樹脂交聯(lián)度的大小。交聯(lián)度一般控制在4-16 %范圍內(nèi)，高度交聯(lián)的樹脂較硬而且脆，但選擇性較好。在基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上引入各種不同酸堿基團作為可交換的離子基團。41l陽離子交換樹脂上具有與陽離子交換的基團。 強酸性陽離子交換樹脂所帶的基團為-SO3-H+ ，其中-SO3- 和有機聚合物牢固結(jié)合形成固定部分，H+是可流動的能為 其它陽離子所交換的離子

23、。l陰離子交換樹脂具有與樣品中陰離子交換的基團。離子交離子交換樹脂換樹脂按結(jié)合的按結(jié)合的基團不同基團不同陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂強酸性樹脂強酸性樹脂弱酸性樹脂弱酸性樹脂 422、流動相、流動相離子交換樹脂的流動相最常使用水的緩沖溶液。有時也使用有機溶劑如甲醇或乙醇同水緩沖溶液混合使用，以提高特殊的選擇性，并改善樣品的溶解度。選擇離子交換色譜的流動相應滿足以下幾個條件：l應能夠充分溶解各種鹽并提供離子交換必需的緩沖液；l具有合適的離子強度以便控制樣品的保留值；l對被分離的對象有選擇性。433.3.離子交換色譜的應用離子交換色譜的應用l最早在1958年，研制出的氨基

24、酸分析儀就是離子交換色譜法；之后發(fā)展成為分離尿和血液這類含有數(shù)百種組分體液的分離技術(shù)。但是這樣的分離往往需要10-70 h的分析時間，主要原因是采用低壓液相色譜完成的；l現(xiàn)代在生物醫(yī)學領(lǐng)域里廣泛地應用離子交換色譜，如氨基酸分析儀、肽和蛋白質(zhì)的分離；l分離有機和無機混合物；l純化水、緩沖劑、尿、甲酰胺、丙烯酰胺；l從有機物或溶液中除去離子型雜質(zhì)等。44二、離子色譜儀二、離子色譜儀離子交換色譜法由于沒有與之相匹配的檢測器，難以發(fā)揮更大的作用。還有一些缺點也妨礙著它的發(fā)展，如柱效差、分析速度慢，使用強洗脫液影響微量組分檢測的靈敏度等。l無機離子與大多數(shù)有機離子不同，只有在遠紫外區(qū)才有吸收，廣度檢測器

25、不適于檢測無機離子；l電導檢測器是可檢測電解質(zhì)溶液的通用型檢測器，這種檢測器簡單易于操作，但是長時間以來沒有一種可以和電導檢測器相匹配的分離模式。l1975年，Small提出把電導檢測器用于離子交換色譜，為了克服洗脫液中的離子對電導檢測器的干擾，在分析柱和檢測器間增加一個“抑制柱”，消除洗脫液中離子本身帶來的本底電導，稱這種方法為離子色譜。451.雙柱離子色譜1975年，在原離子交換色譜的基礎上提出了雙柱離子交換色譜過程。12346751.流動相儲罐 2.高壓輸液泵 3.進樣器 4.分析柱（低容量）5.抑制柱（高容量）6. 電導檢測器 7. 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)離子色譜雙柱離子色譜又稱抑制離子色譜單柱

26、離子色譜又稱非抑制離子色譜46分析實例：現(xiàn)以硫酸鈉和硝酸鈉的分離為例說明雙柱離子色譜的分離原理：以陰離子交換樹脂做固定相，以碳酸鈉溶液為流動相，可以有效地把兩種陰離子分開。在色譜柱中，比較容易被碳酸根離子取代的硝酸根離子，先于硫酸根離子流出色譜柱，而洗脫液在進入色譜柱前，經(jīng)過抑制柱，在抑制柱（填充有氫離子型陽離子交換劑）中把洗脫液中的高電導碳酸鈉交換為難離解的碳酸溶液；與此同時硝酸根離子和硫酸根離子在抑制柱中也轉(zhuǎn)化為相應的酸。硝酸和硫酸與碳酸不同，比其鹽類有更高的導電性，所以它們可以被電導檢測器檢測。47l分析柱和抑制柱的性質(zhì)和特點不同，如果分析柱是陽離子交換柱，則抑制柱是陰離子交換柱。l抑制

27、柱的作用是與洗脫液中高電導的陰離子發(fā)生交換作用，使洗脫液的電導降低，即抑制本底電導抑制本底電導。由于本底電導受到抑制，因此可以用靈敏度很高的電導檢測器檢測，使微量組分的分析成為可能。l上面提到的是雙柱離子色譜，優(yōu)點是：柱效高、分析速度快、檢測靈敏度高、各種離子均能分析。482.單柱離子色譜單柱離子色譜分離柱和雙柱離子色譜一樣，用低容量離子交換劑。為了提高信噪比，洗脫液必須要用低電導物質(zhì)，而且它的濃度要低，這樣可使被測離子的保留時間在合理范圍內(nèi)。如果使用膜分離等技術(shù)，可以達到降低分析柱的交換容量，就可以使用低強度的洗脫液，使本底電導降低，在不經(jīng)抑制的情況下，仍可使用電導檢測器檢測，以省去抑制柱，

28、并可以減少譜帶展寬現(xiàn)象。這稱作單柱離子色譜。493.離子色譜的應用離子色譜的應用目前離子色譜已經(jīng)發(fā)展成為多種分離方式和多種檢測方法，成為無機陰、陽離子和有機離子的分析中重要而靈敏的方法。近幾年來發(fā)展了離子色譜用的新型高效分離柱，靈敏的電化學和光學檢測器，梯度泵和耐腐蝕的全塑系統(tǒng)。使離子色譜跨進了一個新時代。離子色譜目前在環(huán)境科學、生命科學、食品科學領(lǐng)域獲得了廣泛的應用。例如分離單糖。50用離子色譜分離單糖的色譜圖用離子色譜分離單糖的色譜圖環(huán)境化學 1992，11（1）：76分離柱：CarboPac PAI；洗脫液：15 mmol/L NaOH；檢測器：脈沖安培檢測器，柱后加入0.3 mol/L

29、 NaOH。0 5 10 15 20（min）1 23 4 5 61 巖藻糖（濃度4n mol/L）2 2-氨基半乳糖（濃度5n mol/L）3 氨基葡糖（濃度5n mol/L）4 半乳糖（濃度5n mol/L）5 葡萄糖（濃度5n mol/L）6 甘露糖（濃度5n mol/L）51三三. .離子對色譜離子對色譜離子交換色譜和離子色譜都是用離子交換劑做固定相分離離子型混合物的方法，而離子對色譜法是用正相或反相色譜柱分離離子和中性化合物混合物的方法。離子對色譜的出現(xiàn)源于離子對萃取。離子對萃取是一種液液分配分離離子性化合物的技術(shù)，這種萃取方法是選擇合適的反電荷離子加入到水相中，與被分離的化合物形成

30、離子對，離子對表現(xiàn)為非離子性中性物質(zhì)，被萃取到有機相中。52現(xiàn)代離子對色譜是從20世紀70年代發(fā)展起來，分為兩大類：l正相離子對色譜把含有離子對試劑的水溶液涂漬到硅膠表面和孔隙中，流動相是水和有機溶劑。l反相離子對色譜采用化學鍵合固定相。反相離子對色譜兼有反相色譜和離子色譜的特點，它保持了反相色譜的操作簡便、柱效高的優(yōu)點，而且能同時分離離子型化合物和中性化合物。531.1.反相離子對色譜的分離過程反相離子對色譜的分離過程反相離子對色譜常以非極性疏水固定相做填料，流動相是含有對離子（如B-）的極性溶液,當樣品（含有被分離的離子A+）進入色譜柱之后， A+和B-相互作用生成中性化合物AB，AB就會

31、被疏水性固定相分配或吸附，按照它和固定相及流動相之間的作用力大小被流動相洗脫下來。離子對色譜分離過程示意圖如下：B-B-B-B-+A+A+A+A+ABABABABABABABAB固定相固定相 流動相流動相 樣品樣品 離子對離子對 分配平衡分配平衡542.2.反相離子對色譜的流動相反相離子對色譜的流動相反相離子對色譜常用的流動相是甲醇-水和乙腈-水，其中甲醇或乙腈的比例可以改變。l改變流動相比例，可以調(diào)節(jié)流動相對離子對試劑的溶解度。l流動相的酸度也會影響樣品組分的分離，一般pH=2-7.4比較合適。以上兩個條件的改變實際改變的是樣品組分的保留值（k）。離子對試劑的種類、大小及濃度都對分離有很大的

32、影響，選擇離子對試劑的種類決定于被分離樣品的性質(zhì)。553.3.離子對色譜的應用離子對色譜的應用反相離子對色譜在許多領(lǐng)域中得到應用，如無機陰離子、陽離子、生物堿、維生素、抗菌素以及其它藥物的分析，在生物化學、石油、石油化工等方面也有很多應用。例如用反相離子對色譜分離Vc：通過與維生素標樣的對比，可知樣品中含有VC、VB2及少量的VB6 、 VB12 、 VH。色譜柱：Pecosphere-3CR C8柱流動相：甲醇/水（15/85）內(nèi)含5 mmol/L己磺酸和0.1 %TEA以及1 %的乙酸檢測：紫外檢測器VC在295 nm處檢測，其它組分在275 nm處檢測。56四、離子色譜儀的生產(chǎn)廠家四、離

33、子色譜儀的生產(chǎn)廠家l天美科技有限公司 IC 1000l青島普仁儀器有限公司 PIC-10l日本島津公司 LC-10AVPl瑞士萬通中國有限公司lWaters Corp 美國沃特斯公司 Action57第四節(jié)第四節(jié) 毛細管電泳儀（毛細管電泳儀（CE）一、毛細管電泳法的概念和原理一、毛細管電泳法的概念和原理1、電泳電泳也稱作電遷移，是指溶液中帶電粒子在電場中所發(fā)生的遷移運動，利用這些帶電粒子在電場中遷移速度的不同而達到分離的技術(shù)稱為電泳技術(shù)。陰極-陽極+帶電粒子的電遷移帶電粒子的電遷移O58在確定的條件下，帶電粒子在單位電場強度的作用下，單位時間內(nèi)遷移的距離（遷移率）為常數(shù)。在同一電場中，溶液中不

34、同帶電粒子因為所帶電荷或質(zhì)荷比的不同將發(fā)生不同方向或同方向不同速度的電泳。在一定時間后，粒子由于移動方向或距離的不同即可相互分離。粒子間分開的距離與外加電壓和電泳時間成正比。陰極-陽極+帶電粒子的電遷移帶電粒子的電遷移O592.2.毛細管電泳法毛細管電泳法傳統(tǒng)的毛細管電泳法是指以毛細管為分離通道，以高壓直流電場為驅(qū)動力的一種液相分離技術(shù)。其對樣品中各種組分的分離是根據(jù)組分間的不同特性而進行的，這些特性包括組分所帶電荷、大小、極性、親和能力等。603.3.電滲電滲毛細管通常是以石英為材料制作成的，其主要成分為SiO2。當毛細管中充滿pH3的水溶液時，毛細管內(nèi)壁的SiOH會解離出H+而變成帶負電荷

35、的硅氧基（SiO-），結(jié)合在管壁上的硅氧基由于在電場作用下不會發(fā)生遷移，因此被稱為定域電荷定域電荷。與此同時，解離出的H+會與H2O形成H3O+，使溶液帶正電荷。在這種情況下，由于靜電引力作用，溶液中的部分H3O+被吸附于毛細管壁附近，即形成了雙電層結(jié)構(gòu)。61毛細管表面的雙電層結(jié)構(gòu)毛細管表面的雙電層結(jié)構(gòu)OOO|毛細管壁OO緊密層界面OOOOOO擴散層電位點位0距離緊密層界面擴散層在管壁表面是帶負電荷的硅氧基層，其在電場作用下不會發(fā)生定向運動；在負電荷層的外面，H3O+由于排列的密度不同可分為緊密層和擴散層。在軸向直流電場作用下，擴散層中的H3O+可沿著電場方向發(fā)生定向運動，帶動溶液形成軸向流動

36、。62不同液流的流速輪廓和流出曲線不同液流的流速輪廓和流出曲線在毛細管中，這種溶液因軸向直流電場作用所形成的定向流動現(xiàn)象稱為電滲電滲。電滲的方向與管壁表面定域電荷所具有的電泳方向相反。電滲效應是毛細管電泳法的驅(qū)動力。在毛細管內(nèi)，電滲是在管壁附近的電荷定向運動的帶動下通過碰撞等作用給溶液中的分子施加單向的推力，使其同向運動，并通過黏滯阻力帶動溶液整體流動。電滲流流速輪廓電滲流流速輪廓電泳流出曲線電泳流出曲線壓差引起液流流速輪廓壓差引起液流流速輪廓液相色譜流出曲線液相色譜流出曲線電滲的流速輪廓為平頭塞狀，不存在徑向流速梯度；而在液相色譜中，由泵推動的壓差引起的流速輪廓則是拋物面狀，管路中心流速最快

37、，靠近管壁處流速最慢。63t（s）90120150180123456標準混合物的優(yōu)化快速分離譜圖標準混合物的優(yōu)化快速分離譜圖（有效柱長30m，電場強度540V/cm）1.甲醇 2.苯甲醇 3.二氯苯酚4.萘酚 5.二苯甲酮 6.蘇丹HPCE譜圖舉例譜圖舉例C64毛細管電泳儀的組成毛細管電泳儀的組成1.高壓電源 2.毛細管 3.4.緩沖溶液池 5.6.鉑電極 7.檢測器1+-256437二、毛細管電泳裝置二、毛細管電泳裝置毛細管電泳儀器組成簡單，樣品用量少，主要應用在生命科學和藥學等研究領(lǐng)域。記錄儀溫控系統(tǒng)進樣口，出樣口651.高壓電源和鉑電極高壓電源和鉑電極0-60 kV穩(wěn)定、連續(xù)可調(diào)的直流高

38、壓電源，隨著現(xiàn)代化儀器的不斷發(fā)展和改進，毛細管電泳裝置可實現(xiàn)電壓、電流或電功率的梯度控制。毛細管電泳法中的電極通常以直徑0.5-1 mm的鉑絲制成。有些儀器還具有電源極性轉(zhuǎn)換功能。662.2.毛細管毛細管（1）材料由于玻璃材料和有機高聚物具有一定的缺點，使用不多。熔融石英材料透光性好，化學惰性、柔韌性好，且強度高、價格便宜，故使用較多。為使其具有彈性，在毛細管柱的外表面涂有聚酰亞胺，以防止毛細管彎曲時斷裂。（2）規(guī)格、形狀雖然同樣容積的矩形管比圓形管更利于色譜分析，但是加工困難，所以目前仍以圓形毛細管為多。常用內(nèi)徑是20-75m、外徑是350-400m。從分離效果和分離時間考慮，在滿足分離的前

39、提下盡量用短柱，因為這樣可以節(jié)省分析時間。一般毛細管不超過1m，對于一定長度的毛細管，有效長度越長越有利于分離。673.進樣裝置進樣裝置由于毛細管電泳系統(tǒng)中的分離通道十分細小，所以樣品的進樣量也就很小，通常為nL級，最大不超過5 nL，這就要求在進樣裝置中盡可能地避免產(chǎn)生死體積，從而不影響分離效率。目前，毛細管電泳中采用的進樣方法基本都是將毛細管進樣端浸入樣品池內(nèi)，然后利用壓力、電場力或其它動力驅(qū)動樣品進入毛細管中以達到進樣的目的。進樣量可通過改變驅(qū)動力的大小或進樣時間的長短得到控制。根據(jù)驅(qū)動力的不同，常用的毛細管電泳進樣方式包括電動進樣、壓力進樣和擴散進樣。68l電動進樣電動進樣當將毛細管的進樣端浸入樣品池中，在毛細管兩端外加直流電壓，利用樣品中組分的電泳和電滲作用，使其由樣品池進入到毛細管內(nèi)，以達到進樣的目的。電動進樣的外加直流電壓通常選擇在1-10 kV之間，進樣時間通常在1-10 s之間。電動進樣具有進樣量準確易控的優(yōu)點；但對于帶不同電荷的離子組分存在進樣偏向，帶正電荷者由于電泳與電滲方向相同，進樣量略多；帶負電荷者電泳方向與電滲方向相反，進樣量略少。這種現(xiàn)象可使進樣具有選擇性，對某些樣品的分離分析將產(chǎn)生積極作用，但也會對某些樣品的