色譜技術(shù)及相關(guān)設(shè)備講義

1、第四講 色譜技術(shù)及相關(guān)設(shè)備.色譜法chromatography又稱“色譜分析、“色譜分析法、“層析法，是一種分別和分析方法，在分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域有著非常廣泛的運(yùn)用。是利用混合物不同組分在固定相和流動相中分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、浸透性等)的差別，使不同組分在作相對運(yùn)動的兩相中進(jìn)展反復(fù)分配，實(shí)現(xiàn)分別的分析方法。色譜法.1 色譜法的開展2 色譜法的分類3 色譜法流出曲線及相關(guān)術(shù)語4 色譜法的原理內(nèi)容提要.色譜法始于二十世紀(jì)初，閱歷了整整一個世紀(jì)的開展到今天曾經(jīng)成為最重要的分別分析科學(xué)，廣泛地運(yùn)用于許多領(lǐng)域，如石油化工、有機(jī)合成、生理生化、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境維護(hù)，乃至空間探求等。 將一滴含有

2、混合色素的溶液滴在一塊布或一片紙上，隨著溶液的展開可以察看到一個個同心圓環(huán)出現(xiàn)，這種層析景象雖然古人就已有初步認(rèn)識并有一些簡單的運(yùn)用。 .Tswett俄國植物學(xué)家關(guān)于色譜分別方法的研討始于1901年，兩年后他發(fā)表了他的研討成果一種新型吸附景象及其在生化分析上的運(yùn)用，提出了運(yùn)用吸附原理分別植物色素的新方法。三年后，他將這種方法命名為色譜法Chromatography，很顯然色譜法 Chromatography這個詞是由希臘語中色“的寫法chroma和書寫“(graphein)這兩個詞根組成的，派生詞有chromatograph色譜儀，chromatogram色譜圖，chromatographer

3、色譜任務(wù)者等。由Tswett的開創(chuàng)性任務(wù)，因此人們尊稱他為色譜學(xué)之父，而以他的名字命名的Tswett獎也成為了色譜界的最高榮譽(yù)獎。.色譜法發(fā)明后的最初二三十年開展非常緩慢。液-固色譜的進(jìn)一步開展有賴于瑞典科學(xué)家Tiselius1948年Nobel Chemistry Prize獲得者和Claesson的努力，他們創(chuàng)建了液相色譜的迎頭法和頂替法。分配色譜是由著名的英國科學(xué)家Martin和 Synge創(chuàng)建的，他們因此而獲得1952年的諾貝爾化學(xué)獎。.1941年，Martin和Synge采用水分飽和的硅膠為固定相，以含有乙醇的氯仿為流動相分別乙?；被?，他們在這一任務(wù)的論文中預(yù)言了用氣體替代液體作

4、為流動相來分別各類化合物的能夠性。 1951年，Martin和James報道了用自動滴定儀作檢測器分析脂肪酸，創(chuàng)建了氣-液色譜法。 .1958年，Golay首先提出了分別效能極高的毛細(xì)管柱氣相色譜法，發(fā)明了玻璃毛細(xì)管拉制機(jī)，從此氣相色譜法超越最先發(fā)明的液相色譜法而迅速開展起來，今天常用的氣相色譜檢測器也幾乎是在五十年代開展起來的。七十年代發(fā)明了石英毛細(xì)管柱和固定液的交聯(lián)技術(shù)。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的開展氣相色譜儀器也在不斷開展完善中，到如今最先進(jìn)的氣相色譜儀已實(shí)現(xiàn)了全自動化和計算機(jī)控制，并可經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和控制。 . “色譜法 稱號的由來石油醚(流動相)碳酸鈣(固定相)色譜帶色譜法來源

5、于20世紀(jì)初，1906年俄國植物學(xué)家米哈伊爾茨維特用碳酸鈣填充豎立的玻璃管，以石油醚洗脫植物色素的提取液，經(jīng)過一段時間洗脫之后，植物色素在碳酸鈣柱中實(shí)現(xiàn)分別，由一條色帶分散為數(shù)條平行的色帶。.氣相色譜和色譜實(shí)際的出現(xiàn) 1952年馬丁和詹姆斯提出用氣體作為流動相進(jìn)展色譜分別的想法，他們用硅藻土吸附的硅酮油作為固定相，用氮?dú)庾鳛榱鲃酉喾謩e了假設(shè)干種小分子量揮發(fā)性有機(jī)酸。 氣相色譜的出現(xiàn)使色譜技術(shù)從最初的定性分別手段進(jìn)一步演化為具有分別功能的定量測定手段，并且極大的刺激了色譜技術(shù)和實(shí)際的開展。相比于早期的液相色譜，以氣體為流動相的色譜對設(shè)備的要求更高，這促進(jìn)了色譜技術(shù)的機(jī)械化、規(guī)范化和自動化；氣相色

6、譜需求特殊和更靈敏的檢測安裝，這促進(jìn)了檢測器的開發(fā)；而氣相色譜的規(guī)范化又使得色譜學(xué)實(shí)際得以構(gòu)成色譜學(xué)實(shí)際中有著重要位置的塔板實(shí)際和Van Deemter方程，以及保管時間、保管指數(shù)、峰寬等概念都是在研討氣相色譜行為的過程中構(gòu)成的。 .高效液相色譜 1960年代，為了分別蛋白質(zhì)、核酸等不易汽化的大分子物質(zhì)，氣相色譜的實(shí)際和方法被重新引入經(jīng)典液相色譜。1960年代末科克蘭、哈伯、荷瓦斯、莆黑斯、里普斯克等人開發(fā)了世界上第一臺高效液相色譜儀，開啟了高效液相色譜的時代。高效液相色譜運(yùn)用粒徑更細(xì)的固定相填充色譜柱，提高色譜柱的塔板數(shù)，以高壓驅(qū)動流動相，使得經(jīng)典液相色譜需求數(shù)日乃至數(shù)月完成的分別任務(wù)得以在

7、幾個小時甚至幾非常鐘內(nèi)完成。 1971年科克蘭等人出版了一書，標(biāo)志著高效液相色譜法 HPLC正式建立。.1 色譜法的開展2 色譜法的分類3 色譜法流出曲線及相關(guān)術(shù)語4 色譜法的原理內(nèi)容提要. 色譜法的分類1 根據(jù)流動相的物態(tài)可分為氣相色譜(GC)液相色譜(LC)超臨界流體色譜(SFC).2 根據(jù)固定相的外形分柱色譜平板色譜平 板 色 譜.吸附色譜：利用吸附劑對不同組分的吸附性能的差別而進(jìn)展分別，常用的吸附劑有氧化鋁、硅膠、聚酰胺等有吸附活性的物質(zhì)。包括氣-固吸附色譜和液-固吸附色譜。分配色譜：利用不同的組分在兩相間的分配系數(shù)的差別而進(jìn)展分別，常用的載體有硅膠、硅藻土、硅鎂型吸附劑與纖維素粉等包

8、括氣液分配色譜和液-液分配色譜。3 根據(jù)分別機(jī)理可分為:.離子交換色譜離子交換色譜中的固定相是一些帶電荷的基團(tuán)，這些帶電基團(tuán)經(jīng)過靜電相互作用與帶相反電荷的離子結(jié)合。假設(shè)流動相中存在其他帶相反電荷的離子，按照質(zhì)量作用定律，這些離子將與結(jié)合在固定相上的反離子進(jìn)展交換。固定相基團(tuán)帶正電荷的時候，其可交換離子為陰離子，這種離子交換劑為陰離子交換劑；固定相的帶電基團(tuán)帶負(fù)電荷，可用來與流動相交換的離子就是陽離子，這種離子交換劑叫做陽離子交換劑。.排阻色譜：用化學(xué)惰性的多孔性凝膠作固定相，按固定相對樣品中各組分分子體積阻滯作用的差別來實(shí)現(xiàn)分別。當(dāng)分子進(jìn)入色譜柱后，它們中的不同組分按其大小進(jìn)入相應(yīng)的孔徑內(nèi)，大

9、小大于一切孔徑的分子不能進(jìn)入填充劑顆粒內(nèi)部，在色譜過程中不被保管，最早被流動相洗脫至柱外，表現(xiàn)為保管時間較短；大小小于一切孔徑的分子能自在進(jìn)入填充劑外表的一切孔徑，在柱子中滯留時間較長，表現(xiàn)為保管時間較長；其他分子那么按分子大小依次被洗脫。 .1 色譜法的開展2 色譜法的分類3 色譜法流出曲線及相關(guān)術(shù)語4 色譜法的原理內(nèi)容提要.色譜流出曲線及有關(guān)術(shù)語圖4-1基線鋒高h(yuǎn)t 0. 假設(shè)進(jìn)樣量很小，濃度很低，在吸附等溫線的線性范圍內(nèi)，色譜峰假設(shè)對稱，可用Gauss正態(tài)分布函數(shù)表示： 式中：C不同時間t時某物質(zhì)的濃度，C0進(jìn)樣濃度，tr保管時間，規(guī)范偏向。.1、基線 是柱中僅有流動相經(jīng)過時，檢測器呼應(yīng)

10、訊號的記錄值，即圖41中Ot線穩(wěn)定的基線應(yīng)該是一條程度直線 2、峰高 色譜峰頂點(diǎn)與基線之間的垂直間隔，以h表示，如圖41中BA .3 區(qū)域?qū)挾?色譜峰的區(qū)域?qū)挾仁墙M份在色譜柱中譜帶擴(kuò)張的函數(shù)，它反映了色譜操作條件的動力學(xué)要素度量色譜峰區(qū)域?qū)挾韧ǔＳ腥N方法： 1. 規(guī)范偏向 即0.607倍峰高處色譜峰寬的一半，如圖41中EF間隔的一半。 2. 半峰寬W1/2 即峰高一半處對應(yīng)的峰寬，如圖41中GH間的間隔它與規(guī)范偏向的關(guān)系是： W1/2 = 2.354. 3. 基線寬度W 即色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線在基線上的截距，如圖41中IJ的間隔它與規(guī)范偏向的關(guān)系是： W = 4 .保管值定性1 死時間t0

11、死時間(dead time)-不保管組分的保管時間 不被固定相吸附或溶解的物質(zhì)進(jìn)入色譜柱時，從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值所需的時間稱為死時間，如圖41中 OA。由于這種物質(zhì)不被固定相吸附或溶解，故其流動速度將與流動相的流動速度相近測定流動相平均線速時，可用往長L與t0的比值計算。.流動相平均線速度柱長.2 保管時間tr試樣從進(jìn)樣開場到柱后出現(xiàn)峰極大點(diǎn)時所閱歷的時間，稱為保管時間，如圖41 OB它相應(yīng)于樣品到達(dá)柱末端的檢測器所需的時間 3 校正(調(diào)整)保管時間 某組份的保管時間扣除死時間后稱為該組份的調(diào)整保管時間，即保管時間是色譜法定性的根本根據(jù)，但同一組份的保管時間常遭到流動相流速的影響，因此色譜任務(wù)

12、者有時用保管體積等參數(shù)進(jìn)展定性檢定. 4死體積 V0 指色譜柱在填充后，柱管內(nèi)固定相顆粒間所剩留的空間、色譜儀中管路和銜接頭間的空間以及檢測器的空間的總和當(dāng)后兩項(xiàng)很小而可忽略不計時，死體積可由死時間與流動相體積流速F0Lmin計算： V0= t0F0 .5保管體積 VR 指從進(jìn)樣開場到被測組份在柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時所經(jīng)過的流動相體積。保管體積與保管時間t的關(guān)系如下： VR = tRF0 6調(diào)整保管體積VR 某組份的保管體積扣除死體積后，稱該組份的調(diào)整保管體積，即 VR= VR-V0. 7相對保管值2.1 某組份2的調(diào)整保管值與組份1的調(diào)整保管值之比，稱為相對保管值： 由于相對保管值只與柱溫及固

13、定相的性質(zhì)有關(guān)，而與柱徑、柱長、填充情況及流動相流速無關(guān)，因此，它是色譜法中，特別是氣相色譜法中，廣泛運(yùn)用的定性數(shù)據(jù) 必需留意，相對保管值絕對不是兩個組份保管時間或保管體積之比 。.8 分別因子 在定性分析中，通常固定一個色譜峰作為規(guī)范s，然后再求其它峰i對這個峰的相對保管值此時，ri/s能夠大于1，也能夠小于1在多元混合物分析中，通常選擇一對最難分別的物質(zhì)對，將它們的相對保管值作為重要參數(shù)在這種特殊情況下，可用符號表示： 式中tR2為后出峰的調(diào)整保管時間，所以這時總是大于1的 。.色譜流出曲線上的信息.1 根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可判別樣品所含的最少組份數(shù)。2 根據(jù)色譜峰的保管值，可以進(jìn)展定性分析

14、。3 根據(jù)色譜峰的面積或峰高, 可以進(jìn)展定量分析4 色譜峰的保管值及其區(qū)域?qū)挾仁窃u價色譜柱分別效能的根據(jù)5 色譜峰兩峰間的間隔，是評價固定相(或流動相)選擇能否適宜的根據(jù)。.1 色譜法的開展2 色譜法的分類3 色譜法流出曲線及相關(guān)術(shù)語4 色譜法的原理內(nèi)容提要.色譜分析的根本原理組分保管時間為何不同？色譜峰為何變寬？. 色譜法分析的根本原理 色譜分析的目的是將樣品中各組分彼此分別，組分要到達(dá)完全分別，兩峰間的間隔必需足夠遠(yuǎn)，兩峰間的間隔是由組分在兩相間的分配系數(shù)決議的，即與色譜過程的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。但是兩峰間雖有一定間隔，假設(shè)每個峰都很寬，以致彼此重疊，還是不能分開。這些峰的寬或窄是由組分在色譜

15、柱中傳質(zhì)和分散行為決議的，即與色譜過程的動力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。因此，要從熱力學(xué)和動力學(xué)兩方面來研討色譜行為。 .(一分配系數(shù)K和分配比k組分在固定相中的濃度組分在流動相中的濃度1 分配系數(shù)k 如前所述，分配色譜的分別是基于樣品組分在固定相和流動相之間反復(fù)多次地分配過程，而吸附色譜的分別是基于反復(fù)多次地吸附一脫附過程。這種分別過程經(jīng)常用樣品分子在兩相間的分配來描畫，而描畫這種分配的參數(shù)稱為分配系數(shù)見它是指在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動相之間分配達(dá)平衡時的濃度之比值，即 .組分一定時，K 主要取決于固定相性質(zhì)組分及固定相一定時,溫度添加,K 減小試樣中的各組分具有不同的K 值是分別的根底選擇適宜

16、的固定相可改善分別效果影響K 的要素固定相、溫度.2 分配比(容量因子)k 分配比又稱容量因子，它是指在一定溫度和壓力下，組分在兩相間分配達(dá)平衡時，分配在固定相和流動相中的質(zhì)量比。即 組分在固定相中的質(zhì)量 組分在流動相中的質(zhì)量K與k都是與組分及固定相的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。K與k都是衡量色譜柱對組分保管才干的參數(shù)，數(shù)值越大，該組分的保管時間越長。k可直接從色譜圖上獲得。. k值越大，闡明組分在固定相中的量越多，相當(dāng)于柱的容量大，因此又稱分配容量或容量因子。它是衡量色譜柱對被分別組分保管才干的重要參數(shù)。k值也決議于組分及固定相熱力學(xué)性質(zhì)。它不僅隨柱溫、柱壓變化而變化，而且還與流動相及固定相的體積

17、有關(guān)。 mm.3 滯留因子 Rs 設(shè)流動相在柱內(nèi)的線速度為u，組分在柱內(nèi)線速度為us，由于固定相對組分有保管作用，所以usu此兩速度之比稱為滯留因子Rs。 0.Rs假設(shè)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，即 對組分和流動相經(jīng)過長度為L的色譜柱，其所需時間分別為mmmmm0.可得： 00000.4. 分配系數(shù)K與分配比k的關(guān)系 其中稱為相比率，它是反映各種色譜柱型特點(diǎn)的又一個參數(shù)。例如，對填充柱，其值普通為6-35；對毛細(xì)管柱，其值為60-600。 .5分配系數(shù)K及分配比k與分別因子的關(guān)系 根據(jù)上述式子，對A、B兩組分的選擇因子，用下式表示 . 上式闡明：經(jīng)過選擇因子把實(shí)驗(yàn)丈量值k與熱力學(xué)性質(zhì)的分配系數(shù)K直接聯(lián)絡(luò)起

18、來，對固定相的選擇具有實(shí)踐意義。假設(shè)兩組分的K或k值相等，那么=1，兩個組分的色譜峰必將重合，闡明分不開。兩組分的K或k值相差越大，那么分別得越好。因此兩組分具有不同的分配系數(shù)是色譜分別的先決條件。.6 分別度定義：相鄰兩組分的色譜峰保管值之差與兩組分色譜峰底寬均值的比值tr2, tr1: 組分2和組分1的保管時間W2, W1: 組分2和組分1的峰底寬度.R=1.5完全分別. (二色譜實(shí)際-塔板實(shí)際 最早由Martin等人提出塔板實(shí)際，把色譜柱比作一個精餾塔，沿用精餾塔中塔板的概念來描畫組分在兩相間的分配行為，同時引入實(shí)際塔板數(shù)作為衡量柱效率的目的。 .該實(shí)際假定： i在柱內(nèi)一小段長度H內(nèi)，組

19、分可以在兩相間迅速到達(dá)平衡。這一小段柱長稱為實(shí)際塔板高度H。 ii以氣相色譜為例，載氣進(jìn)入色譜柱不是延續(xù)進(jìn)展的，而是脈動式，每次進(jìn)氣為一個塔板體積Vm。 iii一切組分開場時存在于第0號塔板上，而且試樣沿軸縱向分散可忽略。 iv分配系數(shù)在一切塔板上是常數(shù)，與組分在某一塔板上的量無關(guān)。 為簡單起見，設(shè)色譜往由5塊塔板n5，n為柱子的塔板數(shù)組成，并以r表示塔板編號，r=1，2，nl；某組分的分配比k=1. 根據(jù)上述假定，在色譜分別過程中，該組分的分布可計算如下： 開場時，假設(shè)有單位質(zhì)量，即m=1例1mg或1g的該組分加到第0號塔板上，分配平衡后，由于k=1，即ms=mm故mm=ms=0.5。當(dāng)一個

20、板體積lV的載氣以脈動方式進(jìn)入0號板時，就將氣相中含有nm部分組分的載氣頂?shù)?號板上，此時0號板液相或固相中ms部分組分及1號板氣相中的mm部分組分，將各自在兩相間重新分配。故0號板上所含組分總量為05，其中氣液或氣固兩相各為025而1號板上所含總量同樣為05氣液或氣固相亦各為025。以后每當(dāng)一個新的板體積載氣以脈動式進(jìn)入色譜柱時，上述過程就反復(fù)一次(見下表)。.1 塔板實(shí)際柱分別效能目的* k=1. 塔板號載氣塔板體積數(shù)01234柱出口01234567891011121314151610.50.250.1250.0630.0320.0160.0080.0040.0020.0010000000

21、0.50.50.3750.250.1570.0950.0560.0320.0180.0100.0050.0020.001000000.250.3750.3750.3130.2350.1650.1110.0720.0450.0280.0160.0100.0050.0020.0010.000.1250.250.3130.3130.2740.220.1660.0940.0700.0490.0330.0220.0140.00800000.0630.1570.2350.2740.2740.2470.2070.1510.1100.080.0570.0400.027000000.0320.0790.1180

22、.1380.1380.1240.1040.0760.0560.0400.0280.020. 按上述分配過程，對于n=5，k=1，m=1的體系，隨著脈動進(jìn)入柱中板體積載氣的添加，組分分布在柱內(nèi)任一板上的總量氣液兩相中的總質(zhì)量見表：4-2由塔板實(shí)際可建流出曲線方程： m為組分質(zhì)量，Vr為保管體積，n為實(shí)際塔板數(shù)。當(dāng)V=Vr 時，C值最大，即.實(shí)際塔板數(shù)理論塔板高度色譜柱長度柱效能目的當(dāng)色譜柱長度一定時，塔板數(shù) n 越大(塔板高度 H 越小)，被測組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能越高，所得色譜峰越窄。由流出曲線方程可推出：. 從上兩式可以看出，色譜峰W越小，n就越大，而H就越小，柱效能越高。因此，

23、n和H是描畫柱效能的目的。 通常填充色譜柱的n103，H1mm。而毛細(xì)管柱 n=105-106，H0.5mm 由于死時t0包括在tr中,而實(shí)踐的t0不參與柱內(nèi)分配,所計算的n值盡大,H很小,但與實(shí)踐柱效能相差甚遠(yuǎn).所以,提出把t0扣除,采用有效實(shí)際塔板數(shù)neff和有效塔板高Heff評價柱效能。 . 不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的目的時，應(yīng)指明測定物質(zhì)。有效塔板數(shù)有效板高.由分別度和塔板實(shí)際推出根本性譜分別方程式對于難分別相鄰兩組分：W1W2W.分別度與k、n及 的關(guān)系 k從1添加到3，R添加到原來的1.5倍 (k: 2-7) n添加到原來的3倍

24、，R添加到原來的1.7倍 從1.01添加到1.1，添加約9，R增 加到原來的9倍結(jié)論選擇適宜的固定相(流動相)以添加 是改善分別度最有效的方法.1) 各組分的分配系數(shù)必需不同。這一條件經(jīng)過選擇適宜的固定相來實(shí)現(xiàn)。2) 區(qū)域擴(kuò)寬的速度應(yīng)小于區(qū)域分別的速度，即色譜柱的柱效要高。3) 在保證快速分別的前提條件下，色譜柱應(yīng)足夠長。使試樣中的不同組分分別需求滿足的條件.雙K與“五保，塔板n/H。 1，沒有戲！R1.5, 全分別。. 塔板實(shí)際用熱力學(xué)觀念籠統(tǒng)地描畫了溶質(zhì)在色譜柱中的分配平衡和分別過程，導(dǎo)出流出曲線的數(shù)學(xué)模型，并勝利地解釋了流出曲線的外形及濃度極大值的位置，還提出了計算和評價柱效的參數(shù)。但由

25、于它的某些根本假設(shè)并不完全符合柱內(nèi)實(shí)踐發(fā)生的分別過程，例如，縱向擴(kuò)能解釋呵斥譜帶擴(kuò)張的緣由和影響板高的各種要素，也不能闡明為什么在不同流速下可以測得不同的實(shí)際塔板數(shù)，這就限制了它的運(yùn)用。 .2 速率實(shí)際影響柱效的要素流動相線速度范弟姆特方程.1) 渦流分散項(xiàng)A固定相顆粒越小，填充的越均勻A越小，H越小，柱效越高，色譜峰越窄。.2) 分子分散項(xiàng)B/u(縱向分散項(xiàng))流動相柱內(nèi)譜帶構(gòu)型相應(yīng)的呼應(yīng)信號產(chǎn)生緣由：濃度梯度影響要素：流動相流速；氣體分散系數(shù).3) 傳質(zhì)阻力項(xiàng)Cu氣相傳質(zhì)阻力固定相顆粒越小，載氣分子量越小氣相傳質(zhì)阻力越小.液相傳質(zhì)阻力固定液粘度及液膜厚度越小液相傳質(zhì)阻力越小.4) 流動相線速

26、度對板高的影響.例1：知一色譜柱在某溫度下的速率方程的A=0.08cm; B=0.65cm2/s; C=0.003s, 求最正確線速度u和最小塔板高H. 解: H=A+B/u+Cu欲求 u最正確和H最小,要對速率方程微分,即 dH/dud(A+B/u+Cu)/du-B/u2+C0最正確線速: u最正確(B/C)1/2 (0.65/0.003)1/214.7cm/s最小板高: H最小A+2(BC)1/2 0.08+2(0.650.003)1/20.17cm.例2：有一根 l m長的柱子，分別組分1和2得到如下色譜圖。圖中橫坐標(biāo)l為記錄筆走紙間隔。假設(shè)欲得到 R=1.2的分別度，有效塔板數(shù)應(yīng)為多少

27、？色譜柱要加到多長？.解法1R=1.2,1).2).解法21) 同解法12).氣相色譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)一 氣相色譜儀GC任務(wù)過程.載氣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分別系統(tǒng)檢測和記錄系統(tǒng)溫控系統(tǒng).一載氣系統(tǒng)常用載氣：氮?dú)?、氦氣、氫氣及氬氣氣源凈化枯燥管載氣流速控制安裝載氣系統(tǒng)載氣選擇根據(jù)檢測器柱效 .二進(jìn)樣系統(tǒng)注射器氣化室進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣器氣化室溫度比柱溫高出1050.取樣位置 試樣導(dǎo)入色譜柱六通閥進(jìn)樣器.三分別系統(tǒng)(色譜柱)色譜柱填充柱毛細(xì)管柱柱內(nèi)徑1-10 mm0.05-0.5 mm柱長度 0.5-10 m10-150 m總塔板數(shù)103 106樣品容量 10-1000 0.1-50.1 氣液色譜固定相 組成擔(dān)體(載體)

28、固定液硅藻土紅色白色非硅藻土1) 擔(dān)體(載體).對載體的要求具有多孔性，即比外表積大。化學(xué)惰性，外表沒有活性，有較好的浸潤性。熱穩(wěn)定性好。有一定的機(jī)械強(qiáng)度，使固定相在制備和填充過程中不易粉碎。. 擔(dān)體的外表處置a. 酸洗濃鹽酸浸泡，除去堿性作用基團(tuán)b. 堿洗氫氧化鉀甲醇溶液浸泡，除去酸 性作用基團(tuán)c. 硅烷化除去擔(dān)體外表的氫鍵作用力二甲基二氯硅烷.2) 固定液高沸點(diǎn)的有機(jī)化合物 對固定液的要求熱穩(wěn)定性好，在操作溫度下不發(fā)生聚合、分解等反響；具有較低的蒸氣壓，以免流失?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好，不與樣品或載氣發(fā)生不可逆的化學(xué)反響。粘度和凝固點(diǎn)低，以便在載體外表能均勻分布。對樣品中的各組分有適當(dāng)?shù)娜芙舛取?填

29、充柱 ，毛細(xì)管柱 ). 組分與固定液分子間的相互作用靜電力極性分子之間的作用力誘導(dǎo)力極性與非極性分子之間的作用力色散力非極性分子之間的作用力氫鍵力氫原子與電負(fù)性很大的原子(如F、O、N等) 之間的作用力. 固定液的相對極性P. 固定液的選擇原那么“類似相溶a. 非極性物質(zhì)非極性固定液。 沸點(diǎn)越低的組分越早出峰。b. 極性物質(zhì)極性固定液。 極性越小的組分出越早出峰。c. 極性與非極性混合物極性固定液。 極性越小的組分出越早出峰。d. 易構(gòu)成氫鍵物質(zhì)極性或氫鍵型固定液。 不易構(gòu)成氫鍵的組分先出峰，易構(gòu)成氫鍵的組分后出峰。e. 復(fù)雜難分別樣品多種固定液混合.固定液極性適用范圍100二甲基聚硅氧烷非極

30、性脂肪烴化合物，石化產(chǎn)品(50三氟丙基)甲基聚硅氧烷中等極性極性化合物，如高級脂肪酸聚乙二醇中強(qiáng)極性極性化合物，如醇、羧酸酯等常用毛細(xì)管色譜柱固定液.2 氣固色譜固定相永久性氣體惰性氣體低沸點(diǎn)有機(jī)化合物分別對象.分別測定有機(jī)物中的痕量水高分子多孔微球硅膠強(qiáng)極性氧化鋁弱極性活性炭非極性分子篩強(qiáng)極性高分子多孔微球(GDX)固體吸附劑.(四) 檢測系統(tǒng)1 熱導(dǎo)池檢測器 (TCD)參比丈量R1R2ABR1*R參比=R2*R丈量只需載氣經(jīng)過時載氣+組分R1*R參比R2*R丈量利用載氣與組分熱導(dǎo)系數(shù)的差別進(jìn)展丈量.載氣對熱導(dǎo)檢測器靈敏度的影響某些氣體與蒸氣的熱導(dǎo)系數(shù)/10-4J(cms)-1氣體熱導(dǎo)系數(shù)氣

31、體熱導(dǎo)系數(shù)氫氣22.4甲烷4.56氦氣17.41乙烷3.06氮?dú)?.14丙烷2.64氧氣3.18甲醇2.30空氣3.14乙醇2.22氬氣2.18丙酮1.76.影響熱導(dǎo)檢測器靈敏度的要素載氣種類；熱絲任務(wù)電流；熱絲與池體溫度差。適用范圍 丈量對象：通用 色譜柱：填充柱 .2 氫火焰離子化檢測器 (FID) 火焰離子化機(jī)理. 適用范圍 含碳有機(jī)化合物 影響檢測靈敏度的要素氫氮比；空氣流量；極化電壓。.3 電子捕獲檢測器 (ECD) .電子捕獲機(jī)理 適用范圍 鹵素及親電子物質(zhì).飲用水中三鹵甲烷色譜圖水氯氯仿二氯溴甲烷二溴氯甲烷溴仿.4 火焰光度檢測器 (FPD) .呼應(yīng)機(jī)理 適用范圍 含硫、磷化合物

32、含磷化合物含硫化合物.三九一一乙拌磷地亞農(nóng)倍硫磷對硫磷丙硫磷乙硫磷乙丙硫磷谷硫磷壤蟲磷豐索磷蠅毒磷馬拉硫磷一0五九.5 質(zhì)譜檢測器毛細(xì)管柱接口離子源離子檢測器加熱器溫度傳感器.6 原子發(fā)射光譜檢測器.二 色譜分別操作條件的選擇1. 色譜柱固定相；固定液液膜厚度；柱長等.2. 載氣及其線速的選擇檢測器載氣柱效u 較小時，選擇分子量較大的載氣N2，Ar；u 較大時，選擇分子量較小的載氣(H2，He) u的選擇.3. 柱溫的選擇改動柱溫產(chǎn)生的影響柱效添加柱溫可加快氣相、液相的傳質(zhì)速率，有利于降低塔板高度，改善柱效；但同時又會加劇縱向分散，從而導(dǎo)致柱效下降。 分別度柱溫升高， K 減小，分別度下降。分

33、析時間降低柱溫，分析時間添加.柱溫應(yīng)控制在固定液的最高運(yùn)用溫度和最低運(yùn)用溫度范圍之內(nèi)。使最難分別的組分有盡能夠好的分別前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞?，但以保管時間適宜，峰形不拖尾為度。柱溫普通選擇在組分平均沸點(diǎn)左右。組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。選擇原那么.程序升溫50250，8/min恒溫150 正構(gòu)烷烴恒溫暖程序升溫色譜圖比較程序升溫不僅可以改善分別，而且可以縮短分析時間。. 4. 進(jìn)樣量的選擇 進(jìn)樣量柱效進(jìn)樣量過大，使色譜柱超載，柱效急劇下降，峰形變寬檢測器 進(jìn)樣量過大，峰高或峰面積與進(jìn)樣量的線性關(guān)系被破壞 進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內(nèi).氣相色譜分析方法及運(yùn)用一

34、 定性分析1 用知純物質(zhì) 對照定性保管值定性峰高添加法定性 .2 用閱歷規(guī)律和文獻(xiàn)值定性(1) 閱歷規(guī)律碳數(shù)規(guī)律在一定溫度下，同系物的調(diào)整保管時間的對數(shù)與分子中碳數(shù)成線性關(guān)系假設(shè)知道兩種或更多同系物的調(diào)整保管時間，那么可求出常數(shù)A和C。從色譜圖查出未知物的 后，根據(jù)上式即可求出未知物的碳數(shù)。.(2) 相對保管值.(3) 保管指數(shù)Z, Z+1:正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)進(jìn)樣.例：乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲線如以下圖所示。由圖中測得調(diào)整保管間隔為：乙酸正丁酯310.0 mm，正庚烷174.0 mm，正辛烷373.4 mm。求乙酸正定酯的保管指數(shù)。在與文獻(xiàn)值對照時，一定要注重文獻(xiàn)值的實(shí)驗(yàn)條件，如固定液、柱溫等。而且要用幾個知組分進(jìn)展驗(yàn)證。 .3 聯(lián)機(jī)定性GC/MS(氣相色譜-質(zhì)譜)