儀器分析色譜法課件

色譜分析法Chromatography1色譜分析法1標(biāo)題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容前言點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容2標(biāo)題添加點擊此處輸入相點擊此處輸入前言點擊此處輸入標(biāo)題添加點第一章色譜法引論一、概述問題1：什么是色譜法？問題2：為什么色譜法能將混合物分開？問題3：色譜法的分類？問題4：各種色譜法的應(yīng)用范圍？3第一章色譜法引論一、概述31、什么是色譜法？茨維特的實驗茨維特：俄國植物學(xué)家，主要從事植物色素的研究工作，在1906

年發(fā)表的文章中，首次提出了色譜的概念。41、什么是色譜法？茨維特的實驗4茨維特的實驗碳酸鈣石油醚5茨維特的實驗碳酸鈣石油醚5什么是色譜法？Chromatography色譜法是一種分離方法。特點：有兩相，一是固定相（stationaryphase），一是流動相（mobilephase），兩相作相向運動。將色譜法用于分析中，則稱為色譜分析。因此色譜分析是一種分離、分析法。6什么是色譜法？Chromatography6

2、色譜法分離原理當(dāng)流動相中所攜帶的混合物流過固定相時，就會和固定相發(fā)生作用(力的作用)。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上有差異，與固定相發(fā)生作用的大小也有差異。因此在同一推動力作用下，不同組分在固定相中的滯留時間有長有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。72、色譜法分離原理當(dāng)流動相中所攜帶的混合物流過固定相時，就3.色譜分析儀器的基本流程流動相攜帶進樣裝置引入的混合試樣進入色譜柱混合試樣在色譜柱中進行分離各組分依次進入檢測器檢測檢測響應(yīng)信號導(dǎo)入計算機得到色譜圖流動相輸送系統(tǒng)進樣裝置色譜柱檢測器數(shù)據(jù)記錄與處理例如：氣相色譜儀（動畫）83.色譜分析儀器的基本流程流動相攜帶進樣裝置引入的混合試樣4、色譜法的分類按流動相狀態(tài)的不同，可分為以下三類：

氣相色譜法

(GasChromatography,GC)

液相色譜法

(LiquidChromatography，LC)

超臨界流體色譜

(SupercriticalFluidChromatography，SFC)94、色譜法的分類9什么是氣相色譜法？

以氣體為流動相的色譜法

GasChromatogaphy，簡稱GC按固定相狀態(tài)的不同可分為：氣固色譜(GSC)氣液色譜(GLC)10什么是氣相色譜法？以氣體為流動相的色譜法10應(yīng)用范圍：用于分離分析易汽化（在-190℃-500℃范圍內(nèi)有0.2-10mmHg的蒸氣壓的）穩(wěn)定、不易分解、不易反應(yīng)的樣品，特別適合用于同系物、同分異構(gòu)體的分離。11應(yīng)用范圍：111212什么是液相色譜法？

以液體為流動相的色譜法

LiquidChromatography，簡稱LC

應(yīng)用范圍：用于分離分析高沸點、熱不穩(wěn)定、離子型的樣品。13什么是液相色譜法？以液體為流動相的色譜法131414其他分類方式按固定相使用的形式可分為柱色譜（columnchromatography）將固定相裝在色譜柱內(nèi)紙色譜（PaperChromatography）用濾紙做固定相或固定相載體的色譜薄層色譜（ThinLayChromatography）固定相均勻涂在玻璃板或塑料板上15其他分類方式按固定相使用的形式可分為15應(yīng)用舉例TLC123456789BandsDescription1PseudoginsenosideF112AmericanGinseng3GinsenosideRg14GinsenosideRf5Ginseng6GinsenosideRc7GinsenosideRb18Notoginseng9NotoginsenosideR1IdentificationofGinseng,AmericaginsengandNotoginseng16應(yīng)用舉例12二、色譜法基本理論擬解決的問題色譜相關(guān)術(shù)語色譜法理論的概況色譜中的動力學(xué)理論色譜分離情況的評價方法影響色譜分離的主要因素及條件選擇（從理論的角度加以判斷）17二、色譜法基本理論擬解決的問題171、色譜相關(guān)術(shù)語關(guān)于色譜峰關(guān)于保留值關(guān)于分配平衡181、色譜相關(guān)術(shù)語關(guān)于色譜峰18關(guān)于色譜峰的術(shù)語峰峰高基線峰寬半峰寬峰面積標(biāo)準(zhǔn)偏差σ色譜流出曲線19關(guān)于色譜峰的術(shù)語峰峰高基線峰寬半峰寬峰面積標(biāo)準(zhǔn)偏差σ色譜峰底寬、半峰寬及標(biāo)準(zhǔn)偏差三者的關(guān)系為：Y=4σ，Y1/2=2.354σ拖尾峰伸舌峰鬼峰、假峰畸峰基線漂移基線噪聲譜帶擴張2020關(guān)于保留值的術(shù)語死時間（t0，tM）：無保留組分出峰時間保留時間（tR）：調(diào)整保留時間（t’R）：21關(guān)于保留值的術(shù)語死時間（t0，tM）：無保留組分出峰時間死體積（V0，VM）：保留體積（VR）：調(diào)整保留體積（V’R）：22死體積（V0，VM）：22相對保留值（ri,s）：——

相對保留值又稱為選擇性因子（）——

在氣相色譜中，相對保留值的大小僅與固定相種類和柱溫有關(guān)?！?/p>

在液相色譜中，相對保留值的大小不僅與固定相種類和柱溫有關(guān)，還與流動相種類及配比有關(guān)。23相對保留值（ri,s）：23色譜流出曲線的作用：

色譜峰數(shù)=樣品中單組分的最少個數(shù)；

色譜保留值——定性依據(jù)；

色譜峰高或面積——定量依據(jù)；

色譜保留值和區(qū)域?qū)挾?/p>

——色譜柱分離效能的度量。24色譜流出曲線的作用：色譜峰數(shù)=樣品中單組分的最少個數(shù)；關(guān)于分配平衡的術(shù)語分配系數(shù)K（distributioncoefficient）25關(guān)于分配平衡的術(shù)語分配系數(shù)K（distribution

分配比k

又稱為容量因子、容量比、分配容量，是指在一定溫度和壓力下，平衡狀態(tài)時組分在固定相中的量與在流動相中的量之比值。是衡量柱子對組分保留能力的重要參數(shù)。tR’：組分在固定相中停留的時間，和組分在固定相中的質(zhì)量ms成正比t0：組分在流動相中停留的時間，和組分在流動相中的質(zhì)量mm成正比26分配比ktR’：組分在固定相中停留的時間，和組分在固定相中相比β：色譜柱內(nèi)固定相和流動相體積之比是柱型及結(jié)構(gòu)的重要特征。

27相比β：272、色譜分析法動力學(xué)理論研究理論的目的解決色譜峰的分離問題三個色譜基本理論問題色譜熱力學(xué)問題——發(fā)展高選擇性色譜柱色譜動力學(xué)問題——發(fā)展高效能色譜柱分離條件的最優(yōu)化問題——分離條件優(yōu)化282、色譜分析法動力學(xué)理論研究理論的目的28色譜動力學(xué)理論研究流出曲線展寬的本質(zhì)及曲線形狀變化的影響因素塔板理論速率理論29色譜動力學(xué)理論研究流出曲線展寬的本質(zhì)及曲線形狀變化的影響因素（1）塔板理論

塔板理論將色譜柱比作精餾塔，通過概率理論得到流出曲線方程(推導(dǎo)自學(xué)）30（1）塔板理論塔板理論將色譜柱比作精餾塔，通過概率理論得到t=tR時，C=Cmax，峰高正比于濃度C0，是峰高定量的基礎(chǔ)。當(dāng)n越大，柱效越大，Cmax/C0越大。即保留時間一定時，塔板數(shù)越多，峰越高。Cmax反比于tR，tR小，Cmax大，保留時間小的組分峰高且窄。tR大，Cmax小，保留時間大的組分峰低且寬。對色譜流出曲線方程的討論31t=tR時，C=Cmax，峰高正比于濃度C0，是峰高定量的基

柱效n(塔板數(shù)）的定義

由流出曲線方程導(dǎo)出：

H=L/n

n是峰相對展寬的量度

n是柱效的量度

n是常數(shù)時，Y與tR

成正比

n越大，h越小，表明組分在柱中達到的分配平衡次數(shù)越多，對分離越有利，但還不能預(yù)言各組分有被分離的可能性。32柱效n(塔板數(shù)）的定義由流出曲線方程導(dǎo)出：32塔板理論的貢獻塔板理論有助于我們形象的理解色譜的分離過程。導(dǎo)出色譜流出曲線方程，它符合高斯分布，與實驗現(xiàn)象相吻合。導(dǎo)出理論塔板數(shù)的計算公式，作為柱效的評價指標(biāo)。

33塔板理論的貢獻塔板理論有助于我們形象的理解色譜的分離過程

塔板理論的局限塔板高度H是一個抽象的物理量，它的色譜本質(zhì)是什么？它與哪些參變量有關(guān)，又怎樣影響峰的擴張？對實驗的指導(dǎo)意義有限。不能解釋流速對理論塔板數(shù)的影響。有些假設(shè)不合理，如沒有考慮縱向擴散對色譜分離的影響等。34塔板理論的局限塔板高度H是一個抽象的物理量，它的色譜本（2）速率理論速率理論是1956年荷蘭學(xué)者VanDeemter等提出，因此又稱作范第姆特方程運用流體分子規(guī)律研究色譜過程中產(chǎn)生色譜峰擴展的因素，導(dǎo)出了理論塔板高度與流動相線速度的關(guān)系，揭示了影響塔板高度的動力學(xué)因素

35（2）速率理論速率理論是1956年荷蘭學(xué)者VanDeem根據(jù)塔板計算公式：

n=5.54(tR/Y1/2)2速率理論討論的是色譜峰展寬原因，即影響塔板數(shù)n的因素，也就是影響塔板高度H的因素。H=A+B/u+Cu36根據(jù)塔板計算公式：36渦流擴散項A=2λdp渦流擴散項均勻性因子粒徑37渦流擴散項渦流擴散項均勻性因子粒徑37渦流擴散項A：由不等路徑造成的色譜峰擴展。由于柱填料粒徑大小不同，粒度分布范圍不一致及填充的不均勻，形成寬窄、長短不同的路徑，因此流動相沿柱內(nèi)各路徑形成紊亂的渦流運動，有些溶質(zhì)分子沿較窄且直的路徑運行，以較快的速度通過色譜柱，發(fā)生分子超前，反之，有些分子發(fā)生滯后，從而使色譜峰產(chǎn)生擴散。

38渦流擴散項A：由不等路徑造成的色譜峰擴展。由于柱填料粒徑大小分子擴散項B/uB=2γDg彎曲因子擴散系數(shù)39分子擴散項B/u彎曲因子擴散系數(shù)39分子擴散項：由于分子的縱向擴散造成的色譜峰擴展。即由于試樣組分被載氣帶入色譜柱后，是以塞子的形式存在于色譜柱的很小一段空間中，由于在塞子前后存在濃度梯度，因此使運動著的分子產(chǎn)生縱向擴散，引起色譜峰擴展。40分子擴散項：由于分子的縱向擴散造成的色譜峰擴展。即由于試樣組傳質(zhì)阻力項由氣相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力兩項構(gòu)成41傳質(zhì)阻力項由氣相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力兩項構(gòu)成41i)氣相傳質(zhì)阻力項氣相傳質(zhì)阻力項：試樣組分從氣相移動到固定相表面的過程中，由于質(zhì)量交換過程需要一定時間（即傳質(zhì)阻力）而使分子有滯留傾向。在此過程中，部分組分分子隨流動相向前運動，發(fā)生分子超前，引起色譜峰擴展。

42i)氣相傳質(zhì)阻力項氣相傳質(zhì)阻力項：試樣組分從氣相移動到固定氣相傳質(zhì)阻力項表達式CguCg=容量因子43氣相傳質(zhì)阻力項表達式Cgu容量因子43ii)液相傳質(zhì)阻力項液相傳質(zhì)阻力項：試樣組分從固定相表面移動到固定相內(nèi)部的過程中，由于質(zhì)量交換過程需要一定時間（即傳質(zhì)阻力）而使分子有滯留傾向。在此過程中，部分組分分子先離開固定相表面，發(fā)生分子超前，引起色譜峰擴展。

44ii)液相傳質(zhì)阻力項液相傳質(zhì)阻力項：試樣組分從固定相表面移液相傳質(zhì)阻力相表達式CL

uCL=液膜厚度液相擴散系數(shù)45液相傳質(zhì)阻力相表達式CLu液膜厚度液相擴散系數(shù)45氣相色譜中的速率方程46氣相色譜中的速率方程46速率方程給我們的什么啟示為柱型的研究和發(fā)展提供理論依據(jù)為操作條件的選擇提供理論指導(dǎo)為色譜柱的填充提供理論指導(dǎo)47速率方程給我們的什么啟示為柱型的研究和發(fā)展提供理論依據(jù)4i)對柱型研究和發(fā)展的影響A=0?Golay1957年提出毛細管柱的概念（opentube）毛細管柱A=0，H=B/u+CuH↓，N↑，分離能力大大提高48i)對柱型研究和發(fā)展的影響A=0?48對柱型研究和發(fā)展的影響B(tài)=0?溶質(zhì)在液體中的擴散系數(shù)DL≈10-5cm2/s溶質(zhì)在氣體中的擴散系數(shù)Dg≈10-1cm2/sDL《Dg當(dāng)采用液體作流動相時

B→0液體作流動相時可用更細的固定相，A

↓HPLC柱效比GC要高2~3個數(shù)量級49對柱型研究和發(fā)展的影響B(tài)=0?49ii)操作條件對柱效的影響50ii)操作條件對柱效的影響50載氣線速度（流速）的影響最佳流速：u=(B/C)1/2實用最佳流速：比最佳流速更快A與流速無關(guān)B/u：當(dāng)流速小時，對H的大小起主導(dǎo)作用Cu：當(dāng)流速大時，對H的大小起主導(dǎo)作用51載氣線速度（流速）的影響最佳流速：u=(B/C)1/251容量因子k的影響不同組分k不同，測出的柱效不同在氣相傳質(zhì)阻力相中，k↑

，Cg↑理論上說k越小柱效越高，實際不可取在液相傳質(zhì)阻力相中，k↑，Cl先↑，后↓當(dāng)k=1時，最大。希望k在一個合適的范圍內(nèi)，通過改變柱溫，固定相，柱型參數(shù)等可實現(xiàn)。52容量因子k的影響不同組分k不同，測出的柱效不同52柱溫的影響間接影響、十分復(fù)雜對k影響，對擴散系數(shù)影響，從而對柱效產(chǎn)生影響，但影響情況難以判斷53柱溫的影響間接影響、十分復(fù)雜53iii)對色譜柱的填充提供理論指導(dǎo)固定相粒徑dp：根據(jù)速率方程，粒徑減小，A項減小，C項減小，柱效增加。但粒徑太小，不易填充，同時A項增大。柱長L：柱長增加，總塔板數(shù)增加，但柱長增加，分離時間將增加。柱徑：柱徑越小，柱效越高，但柱徑越小，固定相越難填充均勻。54iii)對色譜柱的填充提供理論指導(dǎo)固定相粒徑dp：根據(jù)速率液膜厚度df：從柱效角度考慮，液膜越薄，柱效越高（根據(jù)速率方程），但允許的進樣量減小。固定液與擔(dān)體的配比一般在5:100-25:100之間，但現(xiàn)在更低配比的固定相也應(yīng)用廣泛。更重要的是：不同沸點的物質(zhì)，應(yīng)采用不同配比的固定相。55液膜厚度df：從柱效角度考慮，液膜越薄，柱效越高（根據(jù)速率方3.色譜分離基本方程對于常規(guī)分析工作，一般選用：選擇性系數(shù)α（相對保留值）與保留指數(shù)I來評價固定液有效塔板數(shù)N有效來評價色譜柱與分離條件以分離度R作為柱的總分離效能指標(biāo)563.色譜分離基本方程對于常規(guī)分析工作，一般選用：56（1）幾個概念——選擇性系數(shù)α定義與相對保留值(ri,s)基本相同不同之處在于:選擇性系數(shù)是兩個相鄰峰的調(diào)整保留值之比（后峰比前峰，α≥1），而不是被測物與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的調(diào)整保留值之比（可小于1）它是評價固定液選擇性的指標(biāo)。選擇性系數(shù)越大，該柱對此相鄰峰的分離越好。

57（1）幾個概念——選擇性系數(shù)α定義與相對保留值(ri,s)基幾個概念——有效塔板數(shù)N有效在氣相色譜中，通常用有效塔板數(shù)N有效和有效塔板高度H有效來評價柱子的分離效能，它扣除了死體積對分離的影響，更好地反映了柱子的實際分離效能。柱效越高，該柱的分離能力越好。58幾個概念——有效塔板數(shù)N有效在氣相色譜中，通常用有效塔板數(shù)N幾個概念——分離度RR越大，說明兩組分分離得越好。由于該定義綜合了色譜動力學(xué)和熱力學(xué)因素，可作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)。59幾個概念——分離度RR越大，說明兩組分分離得越好。59(2)色譜分離基本方程（Purnell方程）

公式推導(dǎo)60(2)色譜分離基本方程（Purnell方程）公式推導(dǎo)606161（3）色譜分離基本方程的啟示要改善物質(zhì)對的分離（提高R），即提高兩相鄰物質(zhì)的分離度，可以采取以下措施：提高柱效N提高選擇性系數(shù)α增大容量因子k62（3）色譜分離基本方程的啟示要改善物質(zhì)對的分離（提高R），即N的影響，如何提高N？分離度R與理論塔板數(shù)N的平方根成正比關(guān)系，增加塔板數(shù)，有利于提高分離度。增加柱長可增加N，改善分離，但分析時間將大大延長，峰產(chǎn)生擴展。減小塔板高度H：根據(jù)速率方程的啟示制備一根性能優(yōu)良的色譜柱是十分重要的。根據(jù)速率方程選擇合適的色譜條件同樣有效。63N的影響，如何提高N？分離度R與理論塔板數(shù)N的平方根成正比關(guān)K的影響，如何改變k？分離度與容量因子有關(guān)，容量因子大，分離好

k135791113∞k/k+10.500.750.830.880.900.920.931.00但當(dāng)容量因子大于10，k/(k+1)的改變不大，而分析時間將大大延長。因此，k的最佳范圍是1<k<10。64K的影響，如何改變k？分離度與容量因子有關(guān)，容量因子大，分離改變?nèi)萘恳蜃拥姆椒ㄓ校焊淖冎鶞馗淖兿啾?，即改變固定相的量和改變柱死體積，其中死體積對k/(k+1)的影響很大，使用死體積大的柱子，分離度將受到很大損失。在高效液相色譜中改變流動相的配比是最簡便、最有效的方法65改變?nèi)萘恳蜃拥姆椒ㄓ校?5α的影響，如何改變α？66α的影響，如何改變α？66α越大，分離效果越好。增大α是提高分離度最有效的手段。改變柱溫也可改變α。因此在氣相色譜中，增大α最有效的手段是改變固定相，選擇合適的固定相種類是解決分離問題的關(guān)鍵在高效液相色譜中，流動相的種類和配比是改善分離最簡便有效的方法。67α越大，分離效果越好。676868（4）分離度究竟要多大？

一般來說R應(yīng)大于1.5。具體工作中應(yīng)根據(jù)定量要求和定量方法來確定。例如：含量50%的組分，要使峰高定量誤差小于1%，需達到R1/2=1.28，而采用峰面積定量R1/2需1.00。含量1%的組分，要使峰高定量誤差小于1%，需達到R1/2=1.83，而采用峰面積定量R1/2需2.37。69（4）分離度究竟要多大？一般來說R應(yīng)大于1.5。69三、色譜定性與定量方法70三、色譜定性與定量方法70人參藥材的HPLC圖譜5171人參藥材的HPLC圖譜5171人參皂苷標(biāo)準(zhǔn)品的HPLC色譜圖Rg1Rb1Re1572人參皂苷標(biāo)準(zhǔn)品的HPLC色譜圖Rg1Rb1Re1572丙二酰基人參皂苷Rb173丙二?；藚⒃碥誖b173面積歸一：Rg1=1.0%,Rb1=3.5%外標(biāo)法：Rg1=0.2%,Rb1=0.5%74面積歸一：Rg1=1.0%,Rb1=3.5%741.色譜定性分析兩類方法：（1）利用保留值及其規(guī)律定性（2）與其它儀器或化學(xué)方法聯(lián)合定性

751.色譜定性分析兩類方法：75（1）利用保留值及其規(guī)律定性各物質(zhì)在一定的色譜條件下均有確定不變的保留值，因此保留值可作為定性指標(biāo)。利用純物對照定性利用文獻值對照定性（很少用）76（1）利用保留值及其規(guī)律定性76純物質(zhì)對照定性實現(xiàn)方法利用保留時間和保留體積定性77純物質(zhì)對照定性實現(xiàn)方法77用相對保留值定性用已知物增加峰高法定性

78用相對保留值定性78應(yīng)用范圍：適用于簡單混合物，對該樣品已有了解，并具有純物質(zhì)的情況。優(yōu)點：應(yīng)用簡便，不需要其他儀器。缺點：定性結(jié)果的可信度不高。提高可信度的方法：雙柱、雙體系定性79應(yīng)用范圍：適用于簡單混合物，對該樣品已有了解，并具有純物質(zhì)的文獻值對照定性分析（GC）實現(xiàn)方法測定相對保留值ri,s測定保留指數(shù)I80文獻值對照定性分析（GC）實現(xiàn)方法80保留指數(shù)（I）：又叫Kovats，它規(guī)定正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)是其碳數(shù)的100倍，其它物質(zhì)的保留指數(shù)在實際色譜條件下測定。選取與被測物相鄰的兩種正構(gòu)烷烴做參照系，其中一種碳數(shù)為Z，另一種為Z+1，被測物的保留指數(shù)由下式計算：

81保留指數(shù)（I）：又叫Kovats，它規(guī)定正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)是優(yōu)點：無需純物質(zhì)；保留指數(shù)具有較好的重現(xiàn)性和精密度；參數(shù)只與固定相和柱溫有關(guān)。缺點：對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)，缺乏數(shù)據(jù)。適用范圍：適用于簡單混合物，無需純物質(zhì)。82優(yōu)點：無需純物質(zhì)；保留指數(shù)具有較好的重現(xiàn)性和精密度；參數(shù)只與(2)與其它儀器或化學(xué)方法聯(lián)合定性離線聯(lián)用方式在線聯(lián)用方式83(2)與其它儀器或化學(xué)方法聯(lián)合定性離線聯(lián)用方式83離線聯(lián)用方式收集方法：GC中一般采用液氮冷阱冷卻后收集應(yīng)用范圍：無標(biāo)準(zhǔn)物時，可對較為復(fù)雜的混合物進行定性分析缺點：麻煩84離線聯(lián)用方式收集方法：GC中一般采用液氮冷阱冷卻后收集84在線聯(lián)用方式混合物經(jīng)色譜分離后，將各組分直接由接口導(dǎo)入其它儀器中進行定性。常用的聯(lián)用方法有：GC-MS、GC-FTIR、LC-MS……,其它儀器相當(dāng)于色譜儀的檢測器。使用范圍：復(fù)雜樣品的定性。優(yōu)點：不需要標(biāo)準(zhǔn)物，定性結(jié)果可信度高，操作方便。缺點：需要特殊儀器或設(shè)備。85在線聯(lián)用方式混合物經(jīng)色譜分離后，將各組分直接由接口導(dǎo)入其它儀GC-MS86GC-MS862、色譜定量分析

定量基礎(chǔ)

色譜定量分析是基于被測物質(zhì)的量與峰面積成正比。在一定色譜條件下有：872、色譜定量分析定量基礎(chǔ)87定量要解決的問題峰面積的測量和計算校正因子的測量與計算色譜定量方法及其應(yīng)用88定量要解決的問題峰面積的測量和計算88峰面積的測量與計算積分儀色譜工作站簡便、速度快，精度高，可達0.2-2%，對小峰及不對稱峰的結(jié)果準(zhǔn)確，是目前最常用的峰面積測量手段。89峰面積的測量與計算積分儀89重疊峰的測量切線分峰垂線分峰90重疊峰的測量切線分峰90連線分峰計算機擬合分峰91連線分峰91校正因子的測量與計算相對校正因子由于絕對校正因子與儀器的靈敏度有關(guān)，又由于靈敏度與實驗條件相關(guān)，且每一檢測器的靈敏度都是不同的，它不容易測量準(zhǔn)確，亦無通用性，所以實際工作中使用相對校正因子。92校正因子的測量與計算相對校正因子92

相對校正因子的表達式質(zhì)量校正因子摩爾校正因子相對響應(yīng)值被測組分的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量分子量93相對校正因子的表達式被測組分的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量分子量93

相對校正因子的測量

理論上相對校正因子與試樣、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、檢測器類型、載氣類型有關(guān)，與其它色譜條件無關(guān)。相對校正因子一般通過實驗自行測定。無純物質(zhì)時或?qū)Y(jié)果準(zhǔn)確度要求不高時，相對校正因子可通過查表得。即無純物，手冊上又無數(shù)據(jù)時，可用一些計算方法估算這些物質(zhì)的相對校正因子。94相對校正因子的測量理論上相對校正因子與試樣、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、檢定量方法校正歸一化法——

含歸一化內(nèi)標(biāo)法——

含內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法外標(biāo)法——

含單點校正95定量方法校正歸一化法——含歸一化95（1）校正歸一化法推導(dǎo)：96（1）校正歸一化法推導(dǎo)：96應(yīng)用范圍：當(dāng)試樣中各組分都能流出色譜柱，且在檢測器上均有響應(yīng)，各組分峰沒有重疊時，可用此法。優(yōu)點：簡便、準(zhǔn)確，當(dāng)操作條件如進樣量等變化時，對定量結(jié)果影響很小，該法適合于常量物質(zhì)的定量。缺點：對該法的苛刻要求限制了它的使用。97應(yīng)用范圍：當(dāng)試樣中各組分都能流出色譜柱，且在檢測器上均有響應(yīng)歸一化法若各組分的定量校正因子相近或相同，則上式可簡化為：98歸一化法若各組分的定量校正因子相近或相同，則上式可簡化為：9（2）內(nèi)標(biāo)法

將一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物，加入到準(zhǔn)確稱量的試樣中。推導(dǎo)99（2）內(nèi)標(biāo)法將一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物，加入到準(zhǔn)適用范圍：當(dāng)只需測定試樣中某幾個組分，且試樣中所有組分不能全部出峰時可用。優(yōu)點：受操作條件的影響較小，定量結(jié)果準(zhǔn)確，使用上不像歸一化法那樣受到限制，此法適合于微量物質(zhì)的分析。缺點：每次分析必須準(zhǔn)確稱量被測物和內(nèi)標(biāo)物，不適合于快速分析。100適用范圍：當(dāng)只需測定試樣中某幾個組分，且試樣中所有組分不能全內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法mi/ms=Ai/As，以mi/ms對Ai/As作內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線。優(yōu)點：消除了某些操作條件的影響，方法簡便，適合液體試樣的常規(guī)分析。如白酒分析國標(biāo)中采用此法。101內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法mi/ms=Ai/As，以mi/ms對Ai/A外標(biāo)法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）用于常規(guī)分析優(yōu)點：操作簡單，計算方便。缺點：結(jié)果的準(zhǔn)確度取決于進樣量的重現(xiàn)性和操作條件的穩(wěn)定性。該法必須定量進樣。102外標(biāo)法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）用于常規(guī)分析102單點校正當(dāng)被測試樣中各組分的濃度變化范圍不大時可用單點校正法。即配制一個與被測組分含量十分接近的標(biāo)準(zhǔn)溶液，定量進樣，計算被測物的含量。103單點校正當(dāng)被測試樣中各組分的濃度變化范圍不大時可用單點校正法第二章

氣相色譜法GasChromatography104第二章

氣相色譜法GasChromatography第二章氣相色譜法

GC一、氣相色譜儀及檢測器105第二章氣相色譜法

GC一、氣相色譜儀及檢測器1051.載氣系統(tǒng):提供潔凈、流量穩(wěn)定的載氣

2.進樣系統(tǒng):使樣品瞬間氣化3.柱系統(tǒng):完成樣品的分離4.檢測系統(tǒng):將組分濃度信號轉(zhuǎn)化為電信號5.色譜工作站：記錄色譜圖，處理數(shù)據(jù)，控制儀器操作1.氣相色譜儀基本流程1061.載氣系統(tǒng):提供潔凈、流量穩(wěn)定的載氣2.進樣系統(tǒng):氣相色譜儀107氣相色譜儀107氣體凈化裝置108氣體凈化裝置108進樣器109進樣器109110110

柱溫箱111柱溫箱111氣相色譜填充柱112氣相色譜填充柱1122.氣相色譜檢測器檢測器各論檢測器的性能指標(biāo)1132.氣相色譜檢測器檢測器各論113（1）檢測器的定義檢測器是將色譜柱后流出組分的含量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號的一種裝置。理論上說，試樣和流動相性質(zhì)上的任何差異，都可用以設(shè)計檢測器。114（1）檢測器的定義檢測器是將色譜柱后流出組分的含量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)（2）檢測器各論熱導(dǎo)檢測器氫火焰離子化檢測器電子俘獲檢測器火焰光度檢測器115（2）檢測器各論熱導(dǎo)檢測器115熱導(dǎo)檢測器ThermalConductivityDetectorTCD116熱導(dǎo)檢測器116TCD117TCD117結(jié)構(gòu)熱絲118結(jié)構(gòu)熱絲118119119原理熱導(dǎo)檢測器是基于不同的物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)來設(shè)計的。當(dāng)恒定的電流與載氣通過熱絲時，電壓輸出為零。當(dāng)載氣攜帶試樣組分進入測量池時，由于被測組分與載氣的熱導(dǎo)系數(shù)不同，使參比池和測量池中熱絲的溫度發(fā)生差異。溫度變化導(dǎo)致熱絲的電阻有差異。電阻的差異導(dǎo)致電橋有信號輸出（電壓）。120原理熱導(dǎo)檢測器是基于不同的物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)來設(shè)計的。1熱導(dǎo)檢測器操作條件的選擇橋流：橋電流越大，信號越大，E與I3成正比關(guān)系。但是…載氣種類：選用熱導(dǎo)系數(shù)大的氫氣（氦氣）做載氣，靈敏度高。溫度：溫度低，靈敏度高，但不能低于柱溫121熱導(dǎo)檢測器操作條件的選擇橋流：橋電流越大，信號越大，E與I3氣體的熱導(dǎo)系數(shù)氣體種類熱導(dǎo)系數(shù)

0℃100℃空氣2.173.14氫氣17.4122.4氦氣14.5717.41氧氣2.473.18氮氣2.433.14甲烷3.014.56苯0.921.84甲醇1.422.30二氧化碳1.472.22122氣體的熱導(dǎo)系數(shù)氣體種類熱導(dǎo)系數(shù)TCD的響應(yīng)特性通用型檢測器靈敏度較低，適合于大于幾十ppm組分測定對鹵化物、重金屬酯響應(yīng)較小濃度型檢測器非破壞型檢測器123TCD的響應(yīng)特性通用型檢測器123應(yīng)用舉例124應(yīng)用舉例124氫火焰離子化檢測器FlameIonizationDetectorFID125氫火焰離子化檢測器125原理126原理126FID127FID127蒸氣分子受激發(fā)后被離子化，在電場作用下定向運動形成離子流，然后進行放大和記錄。氫焰檢測器的離子化作用機理：（發(fā)生在內(nèi)層火焰中）

（發(fā)生在中層火焰中）128蒸氣分子受激發(fā)后被離子化，在電場作用下定向運動形成離子流，然FID操作條件的選擇氣體流量載氣流量：根據(jù)色譜柱條件選取氫氣流量：用氮氣作載氣時，氫氣與氮氣的流量之比為1:1-1:1.5，此時不僅靈敏度高，且穩(wěn)定性好。空氣流量：一般，氫氣與空氣流量之比為1:10。氣體純度：要求高，對基線影響很大使用溫度：大于80℃129FID操作條件的選擇氣體流量129FID的響應(yīng)特性選擇性檢測器：對大多數(shù)有機物有響應(yīng)，對無機物無響應(yīng)，對含硫、鹵素、氧、氮、磷的有機物響應(yīng)很小。質(zhì)量型檢測器靈敏度高，一般比熱導(dǎo)檢測器高幾個數(shù)量級，能檢測ppb級物質(zhì)，適合于痕量分析。線性范圍寬，在107以上。結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉。

130FID的響應(yīng)特性選擇性檢測器：對大多數(shù)有機物有響應(yīng)，對無機物應(yīng)用舉例工作環(huán)境分析實例131應(yīng)用舉例工作環(huán)境分析實例131電子俘獲檢測器electroncapturedetector

ECD132電子俘獲檢測器132結(jié)構(gòu)133結(jié)構(gòu)133原理載氣電離：，生成基流。電負性的組分俘獲電子：負離子與載氣電離產(chǎn)生的正離子復(fù)合：由于被測組分俘獲電子，使基流降低，產(chǎn)生負信號，形成倒峰。組分濃度越高，倒峰越大。

134原理載氣電離：，生成基流。134ECD的響應(yīng)特性

ECD是高選擇性檢測器，對含電負性原子或基團的化合物有高的響應(yīng)。如鹵素化合物、含氧、磷、硫的有機化合物和甾族化合物、金屬有機化合物及螯合物等。靈敏度高，可檢測ppt級電負性物質(zhì)。適合于痕量分析。線性范圍較窄，一般為103。

135ECD的響應(yīng)特性ECD是高選擇性檢測器，對含電負性原子或基應(yīng)用舉例ECD檢測器頂空分析法水中丙烯酰胺的測定GB11936-89136應(yīng)用舉例ECD檢測器136火焰光度檢測器FlamePhotometricDetectorFPD137火焰光度檢測器137結(jié)構(gòu)138結(jié)構(gòu)138原理含硫試樣在富氫火焰下燃燒，發(fā)生下述反應(yīng)：139原理含硫試樣在富氫火焰下燃燒，發(fā)生下述反應(yīng)：139S原子在適當(dāng)溫度下生成激發(fā)態(tài)S*2，當(dāng)其躍遷回基態(tài)時，發(fā)射出350-430nm的特征光譜。含磷試樣以HPO*形式發(fā)射526nm的特征光譜。這些光經(jīng)濾光片照射在光電倍增管上，產(chǎn)生光電流，經(jīng)放大后信號由記錄儀記錄下來。140S原子在適當(dāng)溫度下生成激發(fā)態(tài)S*2，當(dāng)其躍遷回基態(tài)時，發(fā)射出響應(yīng)特性選擇性好，對含磷或含硫的化合物有很高的靈敏度，對烴類及其它化合物的響應(yīng)值很小。141響應(yīng)特性選擇性好，對含磷或含硫的化合物有很高的靈敏度，對烴類應(yīng)用舉例142應(yīng)用舉例142(3)檢測器的主要性能指標(biāo)靈敏度（響應(yīng)值、應(yīng)答值）檢測限（敏感度）最小檢測量響應(yīng)時間線性范圍

143(3)檢測器的主要性能指標(biāo)靈敏度（響應(yīng)值、應(yīng)答值）143檢測器的分類方式根據(jù)檢測原理的不同，可將檢測器分為濃度型檢測器：檢測器的響應(yīng)值與組分的濃度成正比，如TCD。質(zhì)量型檢測器：檢測器的響應(yīng)值與單位時間內(nèi)進入檢測器的組分的量成正比，如FID。破壞型和非破壞型檢測器通用型和選擇性檢測器144檢測器的分類方式根據(jù)檢測原理的不同，可將檢測器分為144靈敏度145靈敏度145不同類型的檢測器靈敏度的單位和計算方式都不同濃度型檢測器(mV·mL·mg-1)質(zhì)量型檢測器(mV·s·g-1)146不同類型的檢測器靈敏度的單位和計算方式都不同146檢測限（敏感度）

檢測限D(zhuǎn)是指檢測器恰能產(chǎn)生和噪聲相鑒別的信號時，在單位體積或時間內(nèi)需向檢測器進入的物質(zhì)質(zhì)量（單位為g），通常認(rèn)為恰能和噪聲相鑒別的信號至少應(yīng)等于噪聲的兩倍。即D越小，說明儀器越敏感；而靈敏度大，但噪聲也較大，即檢測限大，并不能說明該檢測器性能好。因此檢測限是檢測器的最主要性能指標(biāo)。

147檢測限（敏感度）檢測限D(zhuǎn)是指檢測器恰能產(chǎn)生和噪聲相鑒別的信噪聲148噪聲148最小檢測量最小檢測量Q0是指檢測器恰能產(chǎn)生和噪聲相鑒別的信號時，所需進入色譜柱的最小物質(zhì)量（或最小濃度）最小檢測量Q0與檢測限成正比，但不同的是，Q0不僅與檢測器的性能有關(guān)，還與柱效和操作條件有關(guān)，所得色譜峰越窄，最小檢測量越小。

149最小檢測量最小檢測量Q0是指檢測器恰能產(chǎn)生和噪聲相鑒別的信號計算公式濃度型質(zhì)量型150計算公式150線性范圍是指試樣量與信號之間保持線性關(guān)系的范圍，用最大進樣量和最小進樣量的比值來表示，此范圍越大，越有利于準(zhǔn)確定量。151線性范圍是指試樣量與信號之間保持線性關(guān)系的范圍，用最大進樣量響應(yīng)時間指進入檢測器的組分輸出達到63%所需的時間，該時間受到檢測器死體積、電路滯后等影響。希望越小越好152響應(yīng)時間指進入檢測器的組分輸出達到63%所需的時間，該時間受完美的檢測器該是什么樣的？通用性強，能檢測多種物質(zhì)，或選擇性好，只對某一類物質(zhì)有特別高的靈敏度。即可作常量分析，也能作微量分析，即線性范圍寬。穩(wěn)定性好，對色譜條件不敏感，噪音、漂移小。儀器死體積小，響應(yīng)時間快。樣品通過檢測器時，不被破壞。操作簡便，易維修，價廉。153完美的檢測器該是什么樣的？通用性強，能檢測多種物質(zhì)，或選擇性討論題：氣相色譜檢測器的選擇工業(yè)級乙醇中含水量的測定石油中的硫化物分析香精成分的定性分析天然氣中的烴類分析水中硝基苯類污染物的分析農(nóng)產(chǎn)品中的有機磷農(nóng)藥的分析茶葉中有機氯農(nóng)藥的殘留城市空氣中的有機污染物汽車尾氣中的主要成分的測定154討論題：氣相色譜檢測器的選擇工業(yè)級乙醇中含水量的測定154二、氣相色譜固定相GasChromatographyStationaryPhase

根據(jù)固定相形態(tài)的不同，將氣相色譜分為氣固色譜和氣液色譜兩類。155二、氣相色譜固定相1551.氣固色譜固定相類名稱分離對象吸附劑活性炭永久性氣體和低沸點烴類硅膠永久性氣體和低級烴氧化鋁烴類及有機異構(gòu)體，在低溫下可分氫同位素分子篩特別適合永久氣體和惰性氣體分離合成高分子多孔小球分離氣體和液體中的水，CO，CO2，CH4，低級醇，以及H2S，SO2，NH3，NO2等1561.氣固色譜固定相類名稱分離對象吸附劑活性炭永久性氣體和低沸2.氣液色譜固定相

由擔(dān)體與固定液構(gòu)成1572.氣液色譜固定相由擔(dān)體與固定液構(gòu)成157（1）擔(dān)體對擔(dān)體的要求表面積大化學(xué)惰性熱穩(wěn)定性好機械強度高擔(dān)體種類

硅藻土型非硅藻土型158（1）擔(dān)體對擔(dān)體的要求158硅藻土型擔(dān)體（1）159硅藻土型擔(dān)體（1）159硅藻土型擔(dān)體（2）紅色擔(dān)體適合涂非極性固定液，分析非極性和弱極性樣品白色擔(dān)體適合涂漬極性固定液，分析極性樣品。適合制備低含量的固定相。擔(dān)體表面的活性與去活酸洗、堿洗、硅烷化、釉化160硅藻土型擔(dān)體（2）紅色擔(dān)體160非硅藻土型聚四氟乙烯擔(dān)體表面惰性，耐腐蝕，適合于分離強極性化合物、腐蝕性化合物。玻璃微球擔(dān)體表面積小，適合于低固定液含量，適合分離高沸點、強極性化合物。161非硅藻土型聚四氟乙烯擔(dān)體161（2）固定液對固定液的要求：P*小，熱穩(wěn)定性好可溶性好化學(xué)穩(wěn)定性好黏度小162（2）固定液對固定液的要求：162

固定液分類及其應(yīng)用163固定液分類及其應(yīng)用163

固定液的表征

麥克雷諾常數(shù)

即以苯、正丁醇、2-戊酮、硝基丙烷、吡啶、2-甲基-2-戊醇、1-碘丁烷、2-辛炔、二氧六環(huán)、順式八氫化茚十種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為探針，測定這些化合物在被測固定液上的保留指數(shù)Ip與它們在角鯊?fù)樯系谋Ａ糁笖?shù)Is之差，即，對這十種的探針，ΔI分別以X’、Y’、Z’、U’、S’、H、J、K、L、M表示，稱為麥克雷諾常數(shù)。它們反映了樣品與固定液之間不同類型的作用力。164固定液的表征麥克雷諾常數(shù)164

組分與固定液之間的相互作用力靜電力（定向力）

u1為固定相的偶極距、u2為被測物的偶極距、K為常數(shù)、T柱溫、γ為分子間距誘導(dǎo)力色散力色散力與沸點成正比，任何物質(zhì)間都有色散力氫鍵力165組分與固定液之間的相互作用力靜電力（定向力）165

固定液的選擇

固定液的選擇原則

一般是根據(jù)“相似相溶”的原則進行，即固定液與被測物組分在性質(zhì)上有某些相似時，其溶解度就大，即作用力大，保留時間越長。166固定液的選擇固定液的選擇原則166三、毛細管柱氣相色譜法簡介1.毛細管柱的分類根據(jù)柱材料分玻璃柱：雜質(zhì)多，柱內(nèi)表面吸附和催化活性大。石英柱：惰性好，聚亞酰胺外涂層耐350℃，鍍鋁外涂層耐480℃金屬柱：機械強度好，耐高溫167三、毛細管柱氣相色譜法簡介1.毛細管柱的分類167石英毛細管柱168石英毛細管柱168

按固定相的形態(tài)分類WCOT—wall-coatedopentubularcolumn壁涂毛細管柱、化學(xué)鍵合相毛細管柱、交聯(lián)毛細管柱SCOT—support-coatedopentubularcolumn

涂載體毛細管柱PLOT—porous-layeropentubularcolumn

多孔層毛細管柱169按固定相的形態(tài)分類WCOT—wall-coatedop2.毛細管柱與填充柱的比較11702.毛細管柱與填充柱的比較11703.毛細管氣相色譜法的特點

由于滲透性好，可使用長的色譜柱。相比（β）大，有利于實現(xiàn)快速分離。應(yīng)用范圍廣。柱容量小，允許進樣量小。操作條件嚴(yán)格，要求柱外死體積小。總柱效高，分離復(fù)雜混合物的能力大為提高。

1713.毛細管氣相色譜法的特點由于滲透性好，可使用長的色譜柱4.毛細管柱色譜系統(tǒng)

1724.毛細管柱色譜系統(tǒng)172與填充柱氣相色譜系統(tǒng)的區(qū)別進樣器及進樣方式防止樣品超過柱容量只減小進入柱中的載氣流量，減小進樣器死體積的影響尾吹

減小檢測器死體積的影響，提高分辨率提高檢測器的靈敏度173與填充柱氣相色譜系統(tǒng)的區(qū)別進樣器及進樣方式173毛細管氣相色譜進樣方式分流進樣174毛細管氣相色譜進樣方式分流進樣174

分流進樣的特點主要用于濃度較高樣品和不能稀釋的樣品，每個組分的濃度通常大于50ppm。瞬間進樣，柱效較高。進樣和氣路系統(tǒng)易于控制，操作簡單，易于自動化。樣品中不揮發(fā)組分大都沉積在內(nèi)插玻璃管中，易于清洗更換，不污染色譜柱。寬沸點樣品分流失真，定量準(zhǔn)確性差，重復(fù)性不好。載氣和樣品大量排空，污染環(huán)境。

175分流進樣的特點主要用于濃度較高樣品和不能稀釋的樣品，每個組

無分流進樣適合于沸程窄，極性大的痕量組分分析，溶質(zhì)沸點較高，一般150℃以上。進樣量大，樣品幾乎全部進柱。定量相對誤差比分流法小。但線性差。需用耐溶劑沖洗的交聯(lián)柱常量分析樣品要用適當(dāng)溶劑稀釋。較難操作。176無分流進樣適合于沸程窄，極性大的痕量組分分析，溶質(zhì)沸點較分流失真177分流失真177填充柱和毛細管柱的比較2178填充柱和毛細管柱的比較2178四、程序升溫氣相色譜法程序升溫是一種色譜技術(shù)，具體操作是使柱溫按預(yù)定的加熱速度，隨時間作線性或非線性的增加程序升溫技術(shù)通常用于沸點范圍較寬的樣品的分析179四、程序升溫氣相色譜法程序升溫是一種色譜技術(shù)，具體操作是使柱寬沸程試樣在恒定柱溫及程序升溫時的分離結(jié)果比較1.丙烷（-42℃）2.丁烷（-0.5℃）3.戊烷（36℃）4.己烷（68℃）5.庚烷（98℃）6.辛烷（126℃）7.溴仿（150.5℃）8.間氯甲苯（161.6℃）9.間溴甲苯（183℃）180寬沸程試樣在恒定柱溫及程序升溫時的分離結(jié)果比較180分為單階程序升溫和多階程序升溫兩種方式主要操作參數(shù)有：初始溫度，初始時間，升溫速率，終止溫度，終止時間tTc181分為單階程序升溫和多階程序升溫兩種方式tTc181本章總結(jié)：

氣相色譜的方法、儀器和條件方法、儀器的選擇根據(jù)樣品的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性選GC/HPLC根據(jù)分析對象的復(fù)雜性選擇色譜柱和儀器：填充柱/毛細管柱根據(jù)分析對象的特性和分析要求選擇合適的檢測器：TCD/FID/ECD/FPD/MS

根據(jù)檢測器種類和分析要求選擇合適載氣

根據(jù)分析對象的極性選擇合適的固定相182本章總結(jié)：

氣相色譜的方法、儀器和條件方法、儀器的選擇182固定相種類根據(jù)樣品的性質(zhì)選擇固體吸附劑或固定液固定液根據(jù)“相似相溶”的原則進行選擇極性組分的分離選極性固定相非極性組分的分離選非極性固定相既有極性組分又有非極性組分的時候，選極性固定相183固定相種類根據(jù)樣品的性質(zhì)選擇固體吸附劑或固定液183流動相（載氣）種類流動相的種類要視檢測器種類確定。常用的有氫氣（熱導(dǎo)用）、氮氣（氫火焰用）、氦氣（均可用，但價格較高）。氫氣和氦氣適合于快速分析。氮氣做載氣峰型較好，柱效較高。184流動相（載氣）種類流動相的種類要視檢測器種類確定。1844.氣相色譜操作條件的選擇流速柱溫氣化溫度檢測器參數(shù)進樣量1854.氣相色譜操作條件的選擇流速185流速u（Fc）根據(jù)速率方程，可計算求出最佳流速，此時柱效最高。在實際工作中，為縮短分析時間，往往使流速稍高于最佳流速。具體的：對于填充柱，氮氣的實用最佳線速為10-15cm/s；氫氣為15-25cm/s；氦氣介于兩者之間。若填充柱內(nèi)徑為2mm，則體積流速為氮氣10-25ml/min，氫氣30-50ml/min。186流速u（Fc）根據(jù)速率方程，可計算求出最佳流速，此時柱效最高柱溫Tc直接影響分析效能和分析速度。每一種固定液都有它的最高使用溫度，柱溫不可超過這一溫度，否則固定液揮發(fā)流失。柱溫太高，組分揮發(fā)度靠攏，不利于分離。但柱溫太低，被測組分的擴散速度下降，分配不能快速達到平衡，影響峰型，柱效下降，并使分析時間大大延長。柱溫選擇的原則是，在保證難分離物質(zhì)有良好分離的前提下（分離度滿足要求），可以采取較高柱溫，以縮短分析時間，保證峰型對稱。187柱溫Tc直接影響分析效能和分析速度。187混合物bp柱溫固定液含量

>300℃低于bp100-200℃1-3%200-300℃低于bp100℃5-10%100-200℃平均bp的2/310-15%氣體室溫15-25%吸附劑沸程范圍>100℃程序升溫具體的188混合物bp柱溫固定液含量汽化溫度一般進樣方法下，汽化溫度比柱溫高30-70℃。進樣量大時高一些好，保證瞬間汽化。不可超過試樣的分解溫度。其它氣化溫度與具體進樣方式有關(guān)。189汽化溫度一般進樣方法下，汽化溫度比柱溫高30-70℃。189檢測器相關(guān)參數(shù)檢測器溫度：一般大于或等于柱溫，具體與檢測器種類有關(guān)。熱導(dǎo)橋電流：與載氣種類有關(guān)

氫火焰檢測器的氮、氫、空流量及比例…190檢測器相關(guān)參數(shù)檢測器溫度：一般大于或等于柱溫，具體與檢測器種進樣量液體試樣一般進樣量0.1-5μl。氣體試樣一般進樣量為0.1-10ml。具體視柱類型，固定液含量（不能超過柱容量）、進樣方式、檢測器的靈敏度和線性范圍等確定。191進樣量液體試樣一般進樣量0.1-5μl。191沸點340℃ppm級MSFID塑化劑的測定192沸點340℃塑化劑的測定192193193第三章

高效液相色譜法HighPerformanceLiquidChromatographyHPLC194第三章高效液相色譜法194一、高效液相色譜法概述

GCHPLC應(yīng)用范圍熱穩(wěn)定、低沸點的物質(zhì)熱不穩(wěn)定、高沸點、離子型的物質(zhì)熱力學(xué)理論較成熟正在發(fā)展中分析成本低高分離能力與柱的類型有關(guān)較高1.高效液相色譜法與氣相色譜法的比較

195一、高效液相色譜法概述

GCHPLC應(yīng)用范圍熱穩(wěn)定、低沸點的2.高效液相色譜法與經(jīng)典液相色譜法的比較

經(jīng)典液相色譜法高效液相色譜法粒徑(μm)75-6003-50（常用5-10）柱前壓力(atm)0.01-1.020-300分析時間(h)1-200.05-1.0色譜柱長度(cm)50-2002-30柱效(塊/m)2-50104-105樣品用量(g)1-1010-6-10-21962.高效液相色譜法與經(jīng)典液相色譜法的比較

經(jīng)典液相色譜法3.高效液相色譜法的特點高壓高速高效高靈敏度1973.高效液相色譜法的特點高壓1974.應(yīng)用舉例丹參RadixSalviaeMiltiorrhizae1984.應(yīng)用舉例丹參198丹參的HPLC指紋圖譜199丹參的HPLC指紋圖譜199二、高效液相色譜理論基礎(chǔ)H=A+B/u+CuA=2λdpB→0C=?高效液相色譜中的速率方程200二、高效液相色譜理論基礎(chǔ)H=A+B/u+Cu高效液相色譜中的

遷移的流動相的傳質(zhì)阻力201遷移的流動相的傳質(zhì)阻力201

滯留的流動相的傳質(zhì)阻力202滯留的流動相的傳質(zhì)阻力202高效液相色譜中的速率方程渦流擴散項縱向擴散流動相傳質(zhì)滯留區(qū)傳質(zhì)固定相內(nèi)傳質(zhì)2032032042042.對速率方程的討論選用細顆粒填料可獲高柱效流動相流速低，有利于達到高柱效選用黏度小的流動相有利于提高柱效溫度的影響液膜厚度的影響2052.對速率方程的討論選用細顆粒填料可獲高柱效2053.柱外效應(yīng)由于色譜柱之外的因素引起的色譜峰的展寬，例如進樣系統(tǒng)、連接管路及檢測器的死體積等。2063.柱外效應(yīng)由于色譜柱之外的因素引起的色譜峰的展寬，例如進三、高效液相色譜儀1.高效液相色譜儀流程207三、高效液相色譜儀1.高效液相色譜儀流程207高效液相色譜儀208高效液相色譜儀2082.高壓輸液系統(tǒng)

往復(fù)泵原理示意圖溶劑瓶1232342092.高壓輸液系統(tǒng)往復(fù)泵原理示意圖溶劑瓶12323420

梯度洗提梯度洗提

即程序控制流動相的組成，使在整個分離過程中，溶劑強度按照特定的變化規(guī)律增加。

優(yōu)點：分離復(fù)雜混合物，使所有組分都處在最佳的k值范圍內(nèi)。

缺點：檢測器的使用受到限制，分析結(jié)果的重復(fù)性取決于流速的穩(wěn)定性。柱子需進行再生處理。210梯度洗提梯度洗提210溶劑A溶劑B電磁閥A電磁閥B混合室泵溶劑A溶劑B高壓泵A

高壓泵B混合室低壓溶劑梯度方框圖高壓溶劑梯度方框圖

梯度洗提流程211溶劑A溶劑B電磁閥A電磁閥B混合室泵溶劑A溶劑B高壓泵A高應(yīng)用舉例212應(yīng)用舉例2123.進樣系統(tǒng)

六通進樣閥結(jié)構(gòu)示意圖2133.進樣系統(tǒng)六通進樣閥結(jié)構(gòu)示意圖2134.分離系統(tǒng)——色譜柱

包括柱管與固定相兩部分一般色譜柱長5～30cm，內(nèi)徑為4～5mm凝膠色譜柱內(nèi)徑3～12mm微柱內(nèi)徑1-2mm，長1-5cm制備往內(nèi)徑較大，可達25mm以上2144.分離系統(tǒng)——色譜柱包括柱管與固定相兩部分2145．檢測系統(tǒng)

紫外檢測器示差折光檢測器熒光檢測器電導(dǎo)檢測器2155．檢測系統(tǒng)紫外檢測器215

（1）紫外檢測器固定波長的紫外檢測器可變波長的紫外檢測器二極管陣列檢測器216（1）紫外檢測器固定波長的紫外檢測器216固定波長的紫外檢測器217固定波長的紫外檢測器217

可變波長的紫外檢測器218可變波長的紫外檢測器218

二極管陣列檢測器219二極管陣列檢測器219二極管陣列檢測器之三維圖220二極管陣列檢測器之三維圖220二極管陣列檢測器之IsoabsorbancePlot

221二極管陣列檢測器之IsoabsorbancePlot22響應(yīng)特性選擇性檢測器，如芳烴類化合物的檢測靈敏度高，可檢測10-9g/mL的物質(zhì)線性范圍寬，104-105對溫度及流動相的改變不敏感適合梯度洗提HPLC常規(guī)檢測器222響應(yīng)特性選擇性檢測器，如芳烴類化合物的檢測222應(yīng)用舉例波長的選擇223應(yīng)用舉例波長的選擇223

（2）示差折光檢測器結(jié)構(gòu)224（2）示差折光檢測器結(jié)構(gòu)224響應(yīng)特性通用性檢測器低靈敏度基線易受溫度的影響不適合梯度洗提225響應(yīng)特性通用性檢測器225(3)熒光檢測器結(jié)構(gòu)226(3)熒光檢測器結(jié)構(gòu)226響應(yīng)特性選擇性檢測器。如PAH，蛋白質(zhì)高靈敏度，比紫外高約1000倍適合梯度洗提227響應(yīng)特性選擇性檢測器。如PAH，蛋白質(zhì)227應(yīng)用舉例228應(yīng)用舉例228(4)電導(dǎo)檢測器結(jié)構(gòu)電路檢測器池體2.電極3.電源4.電阻5.相敏檢波器6.記錄系統(tǒng)229(4)電導(dǎo)檢測器結(jié)構(gòu)電路檢測器池體2.電極3.響應(yīng)特性選擇性檢測器，對離子型化合物有響應(yīng)靈敏度高受溫度的影響不能梯度洗提230響應(yīng)特性選擇性檢測器，對離子型化合物有響應(yīng)230（5）幾種檢測器特性比較

示差折光紫外熒光電導(dǎo)應(yīng)用范圍通用選擇性高選擇性選擇性可否梯度淋洗不可可可不可線性范圍104105103104最小檢測量μgngpgng對溫度敏感度敏感低低敏感溶劑使用情況無限制受限制受限制受限制231（5）幾種檢測器特性比較

示差折光紫外熒光電導(dǎo)應(yīng)用范圍通用討論：液相色譜檢測器的選擇葡萄糖產(chǎn)品的含量測定地下水中酚類化合物的分析礦泉水中無機陰離子的測定痕量氨基酸的分析去痛片中有效成分的分析鏈烷基磺酸鹽的測定蛋白質(zhì)的分子量測定232討論：液相色譜檢測器的選擇葡萄糖產(chǎn)品的含量測定232四、HPLC主要類型及其選擇

化學(xué)鍵合相色譜法液固色譜法離子對色譜法離子色譜法體積排阻色譜法

233四、HPLC主要類型及其選擇化學(xué)鍵合相色譜法2331.化學(xué)鍵合相色譜法（1）分離機理正相鍵合相色譜法：固定相的極性大于流動相的極性，適用于分離油溶性或水溶性的極性或強極性化合物。

分配機理：分配系數(shù)

x為溶質(zhì)，M為溶劑反相鍵合相色譜法：固定相的極性小于流動相的極性，適于分離非極性、極性和離子性化合物。應(yīng)用最廣泛2341.化學(xué)鍵合相色譜法（1）分離機理234反相鍵合相色譜法的疏溶劑機理：溶質(zhì)進入極性流動相后，排擠部分溶質(zhì)分子，其疏水基團由于流動相的斥力推動而直接與非極性固定相上的烷基締合，構(gòu)成單分子吸附層，這種作用時可逆的。當(dāng)流動相極性減小時，這種疏溶劑斥力下降。235反相鍵合相色譜法的235（2）固定相

疏水基團如不同鏈長的烷烴（C8和C18）和苯基極性基團如氨丙基，氰乙基、醚和醇236（2）固定相236常用固定相237常用固定相237應(yīng)用舉例238應(yīng)用舉例238（3）流動相表征溶劑特性的重要參數(shù)溶劑強度ε°：溶劑分子與吸附劑的親合程度，ε°越大，親合力約大。溶解度參數(shù)δ：衡量溶劑極性強度的指標(biāo)，δ越大，極性越強。極性參數(shù)P’：溶劑與乙醇、二氧六環(huán)、硝基甲烷相互作用的度量，比較全面的反映了溶劑的性質(zhì)。粘度η：239（3）流動相表征溶劑特性的重要參數(shù)239溶劑Eηε°δPˊxexdxn正己烷1.880.300.017.30.1

四氫呋喃7.60.460.579.14.00.380.200.42乙腈37.50.340.6511.85.80.310.270.42甲醇32.70.540.9512.95.10.480.220.31水78.50.89

2110.20.370.370.25240溶劑Eηε°δPˊxexdxn正己烷1.880.300.01

溶劑的選擇原則溶劑具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)溶劑的選擇與使用的檢測器要有相容性溶劑的粘度要小溶劑的沸點不能太低溶劑的純度要高且價格便宜

241溶劑的選擇原則溶劑具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)241正相：正己烷、正庚烷、乙醚、二氯甲烷、氯仿等，己烷為主體，加入質(zhì)子接受體乙醚或甲基叔丁基醚，質(zhì)子給予體氯仿，偶極溶劑二氯甲烷反相：水、甲醇、乙腈、四氫呋喃、乙醇及其混合物等，以水為主體，加入質(zhì)子接受體甲醇，質(zhì)子給予體乙腈，偶劑溶劑四氫呋喃。242正相：正己烷、正庚烷、乙醚、二氯甲烷、氯仿等，己烷為主體，加應(yīng)用舉例243應(yīng)用舉例2432.液固色譜法（1）分離機理以固體吸附劑為固定相的液相色譜法。由于溶質(zhì)分子和流動相分子在吸附劑表面的吸附活性中心上進行競爭吸附，這種競爭吸附形成不同溶質(zhì)在吸附劑表面的吸附、解吸平衡。平衡常數(shù)的不同導(dǎo)致不同溶質(zhì)得以分離。2442.液固色譜法（1）分離機理244

（2）固定相

極性固定相：硅膠、氧化鎂、氧化鋁等非極性固定相：活性炭、高分子多孔微球、碳多孔微球等

245（2）固定相245（3）流動相ε°越大，洗脫力越強。合適的洗脫強度可通過混合溶劑來得到硅膠為固定相時：以弱極性的正構(gòu)烷烴為主體，加入二氯甲烷等中等極性溶劑調(diào)節(jié)合適的洗脫強度?？捎盟畬枘z進行減活處理，或加入四氫呋喃、乙腈、甲醇、異丙醇等改性劑246（3）流動相246（4）應(yīng)用中等分子量的油溶性樣品如油品、脂肪、芳烴等不同極性取代基的化合物結(jié)構(gòu)異構(gòu)體和幾何異構(gòu)體混合物的分離247（4）應(yīng)用中等分子量的油溶性樣品如油品、脂肪、芳烴等247應(yīng)用舉例248應(yīng)用舉例2483.離子對色譜法

（1）分離機理將一種或數(shù)種與樣品離子電荷（A+）相反的離子(B-)（稱為對離子或反離子）加入到色譜系統(tǒng)流動相中，使其與樣品離子結(jié)合生成弱極性的離子對（中性締合物）的分離方法。多為反相離子對色譜2493.離子對色譜法（1）分離機理249250250（2）固定相、流動相和離子對試劑固定相：多為C18,C8反相鍵合相流動相：以水為主的緩沖液，或水-甲醇、水-乙腈等混合溶劑離子對試劑：四丁基銨正離子、十六烷基三甲基銨正離子，ClO4-，十二烷基磺酸根等251（2）固定相、流動相和離子對試劑固定相：多為C18,C8反相

（3）應(yīng)用有機酸、有機堿特別是強酸強堿的分析，如羧酸、磺酸、胺類、酚類、藥物、染料等252

（3）應(yīng)用有機酸、有機堿特別是強酸2524.離子色譜法

(1)分離機理試樣中的離子與離子交換樹脂上的離子發(fā)生反應(yīng)：

陽離子交換：樹脂—SO3-H++M+=樹脂—SO3-M++H+

陰離子交換：樹脂—NR3+Cl-+X-=樹脂—NR3+X-+Cl-不同的離子與樹脂離子的交換能力（親和能力）不同，親和力越大，離子越難洗脫，從而得以分離。2534.離子色譜法(1)分離機理253（2）固定相

離子交換劑，最常用的是乳膠薄殼型離子交換樹脂小球，根據(jù)功能基可分為：強酸型（磺酸基團）、強堿型（季銨基）、弱酸型（羧酸）、弱堿型（伯、仲、叔胺）254（2）固定相254（3）流動相

雙柱抑制型：分離陽離子，一般采用無機酸如HCl，HNO3等；分離陰離子，一般采用NaOH、NaHCO3/NaCO3、苯甲酸及其鹽、酒石酸、檸檬酸等255（3）流動相255離子交換色譜與離子色譜的分離原理一樣離子色譜最大的改進是解決了微量組分的檢測問題

雙柱抑制型：在分離柱和檢測器之間加一個化學(xué)抑制器，其作用有二，一是降低淋洗液的背景電導(dǎo)，二是增加被測離子的電導(dǎo)值，改善信噪比。靈敏度高。

單柱非抑制型：淋洗液直接進入電導(dǎo)檢測器。簡單、分辨率較好。（4）離子色譜儀的結(jié)構(gòu)256離子交換色譜與離子色譜的分離原理一樣（4）離子色譜儀的結(jié)構(gòu)2257257電化學(xué)自再生微膜抑制器結(jié)構(gòu)示意圖（陰離子）258電化學(xué)自再生微膜抑制器結(jié)構(gòu)示意圖（陰離子）258

（5）應(yīng)用分析無機陰離子的首選方法還可用于分析無機陽離子，有機酸、堿，糖類、蛋白質(zhì)等。259

（5）應(yīng)用分析無機陰離子的首選方法259應(yīng)用舉例7種陰離子的色譜圖1.F-，2.Cl-，3.NO2-，4.Br-，5.NO3-，6.PO43-，

7.SO42-260應(yīng)用舉例7種陰離子的色譜圖2605.體積排阻色譜法（SEC）

(1)分離原理以多孔凝膠為固定相，利用精確控制的凝膠孔徑，使樣品中不同分子大小的組分得以分離。

VR=V0+KD·Vp0<KD<1.0洗脫體積在V0

和V0+Vp之間，峰容量有限，10-12個峰用于分離分子大小差大于10%的樣品2615.體積排阻色譜法（SEC）(1)分離原理261分離原理示意圖262分離原理示意圖262使用水溶液的凝膠過濾色譜法（GFC），主要用于分析多肽、蛋白質(zhì)、核酸、多糖等。使用有機溶劑的凝膠滲透色譜法(GPC)，主要用于高聚物（如聚乙烯、聚氯乙烯等）分子量的測定263263（2）固定相軟質(zhì)凝膠：如交聯(lián)葡聚糖等，水相分離生化體系，適于低、中壓操作半剛性凝膠：較高交聯(lián)度的苯乙烯、二乙烯苯共聚物，有機相洗脫，可承受10Mpa的壓力硬質(zhì)凝膠高交聯(lián)度苯乙烯、二乙烯苯共聚物：凝膠滲透色譜法多孔球形硅膠：凝膠過濾色譜法、凝膠滲透色譜法羥基化聚醚多孔微球：凝膠過濾色譜法264（2）固定相軟質(zhì)凝膠：如交聯(lián)葡聚糖等，水相分離生化體系，適于

（3）流動相改善分離主要通過固定相來實現(xiàn)。流動相的選擇原則是：溶解樣品、與凝膠浸潤、與檢測器匹配、粘度小。如四氫呋喃；緩沖溶液265

（3）流動相改善分離主要通過固定相來實現(xiàn)。流動相的選擇原（4）應(yīng)用大分子的分離分析聚合物分子量分布的測定266（4）應(yīng)用大分子的分離分析266應(yīng)用舉例1.聚乙二醇400002.聚乙二醇100003.聚乙二醇30004.聚乙二醇10005.聚乙二醇267應(yīng)用舉例1.聚乙二醇40000