分離分析法導(dǎo)論

關(guān)于分離分析法導(dǎo)論第1頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、色譜分析法基本概念1.色譜分析法簡(jiǎn)介現(xiàn)代色譜分析法是一大類分離分析方法。第2頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在互不相溶兩相間，混合物被流動(dòng)相攜帶流過(guò)固定相，因各組分在兩相間分配平衡的差異，各組分隨流動(dòng)相移動(dòng)的速度有差異，經(jīng)過(guò)一段距離的移動(dòng)之后，混合物中各組分被一一分離。第3頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三現(xiàn)代色譜分析，將分離和分析（檢測(cè)）過(guò)程集成。對(duì)于混合物的分析檢測(cè)，具獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。Agilent6820氣相色譜儀

第4頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●按流動(dòng)相與固定相狀態(tài)分類流動(dòng)相為氣體流動(dòng)相為液體高效液相色譜儀

2.色譜分析法的分類第5頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●按操作形式分類柱色譜：第6頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第7頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●按分離原理分類第8頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.色譜圖及色譜峰參數(shù)色譜圖BA第9頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●色譜圖信號(hào)（濃度）－時(shí)間曲線由基線和若干色譜峰組成。第10頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●色譜峰參數(shù)第11頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(一）保留值－定性1)死時(shí)間t0流動(dòng)相平均線速度柱長(zhǎng)第12頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）保留時(shí)間tR3）調(diào)整保留時(shí)間第13頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4）死體積V05）保留體積VR6）調(diào)整保留體積7)相比第14頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三7）相對(duì)保留值r2,1第15頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(二）峰高與峰面積－定量8）峰高（h）9）峰面積（A）第16頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（三）區(qū)域?qū)挾龋?0）峰底寬度Y自色譜峰上升沿和下降沿拐點(diǎn)所作切線在基線上的截距11）半峰寬Y1/2Y=1.70Y1/2

。第17頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三利用色譜曲線可以解決的問(wèn)題？定性（保留值）定量（峰面積）評(píng)價(jià)色譜柱好壞Question

第18頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？二、色譜分析法理論基礎(chǔ)第19頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、分配平衡（熱力學(xué)過(guò)程）每一次分配達(dá)平衡時(shí)，A、B在柱內(nèi)的位置會(huì)有一微小差異。只要分配次數(shù)足夠多，就可以將分配系數(shù)有微小差別的組分一一分離第20頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三當(dāng)組分在兩相間分配達(dá)平衡時(shí)●分配系數(shù)K組分在固定相中的濃度組分在流動(dòng)相中的濃度第21頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●分配比κ組分在固定相中的質(zhì)量組分在流動(dòng)相中的質(zhì)量當(dāng)組分在兩相間分配達(dá)平衡時(shí)第22頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分配系數(shù)K與分配比k的關(guān)系K與k都是與組分及兩相熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。K與k都是衡量色譜柱對(duì)組分保留能力的參數(shù)，數(shù)值越大，該組分的保留時(shí)間越長(zhǎng)。第23頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

相對(duì)保留值與分配系數(shù)及分配比的關(guān)系第24頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三k可直接從色譜圖上獲得第25頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三色譜柱對(duì)1、2的選擇性越好。K2/K1≠1（α21≠1）Question

兩組分能分離的必要條件是什么？色譜柱對(duì)1、2有相同的選擇性α21＝1，峰距為0α21≠1，α21越大，峰距越遠(yuǎn)第26頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、擴(kuò)散和傳質(zhì)（動(dòng)力學(xué)過(guò)程）

1、2部分重疊組分在柱內(nèi)的擴(kuò)散及傳質(zhì)，使分配平衡不能瞬間完成，從而使色譜峰擴(kuò)展、柱效下降。第27頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●塔板理論－衡量柱效能的高低將色譜柱視為精餾塔3、柱效能－評(píng)價(jià)分離效能峰越窄，柱效能越高色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)越多，分配平衡次數(shù)越多，柱效越高是由Martin和Synger首先提出的色譜熱力學(xué)平衡理論。第28頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三L一定時(shí)，n越大(H越小)，被測(cè)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。理論塔板數(shù)理論塔板高度色譜柱長(zhǎng)度柱效能指標(biāo)第29頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三有效塔板數(shù)有效板高

不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用塔板數(shù)和塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)。第30頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三能夠評(píng)價(jià)色譜柱柱效能，不能解釋影響柱效能的因素塔板理論的特點(diǎn)與不足Question

第31頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●速率理論－影響柱效能的因素范第姆特首先提出的色譜分離動(dòng)力學(xué)理論流動(dòng)相線速度范弟姆特方程第32頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1）A─渦流擴(kuò)散項(xiàng)：范.弟姆特方程式物理意義固定相顆粒（dp）越小，填充越均勻（λ越?。〢越小，H越小，柱效越高，色譜峰越窄。第33頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三板高,H(cm)固定相顆粒大小對(duì)板高的影響第34頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）B/u─分子擴(kuò)散項(xiàng)γ：彎曲因子；Dg：組分在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)氣相色譜的分子擴(kuò)散遠(yuǎn)大于液相色譜流動(dòng)相柱內(nèi)譜帶構(gòu)型相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)第35頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三流動(dòng)相固液界面固定相組分分子CsCm3）Cu─傳質(zhì)阻力項(xiàng)：C=（Cm+Cs）第36頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三Cm：流動(dòng)相傳質(zhì)阻力固定相顆粒越小，載氣擴(kuò)散系數(shù)越大（分子量越小）氣相傳質(zhì)阻力越小第37頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三Cs：固定相傳質(zhì)阻力固定液粘度及液膜厚度越小液相傳質(zhì)阻力越小第38頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4)流動(dòng)相線速度對(duì)板高的影響第39頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：已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,求最佳線速度u和最小塔板高H.解:H=A+B/u+Cu最佳線速:u最佳＝(B/C)1/2＝(0.65/0.003)1/2＝14.7cm/s最小板高:H最?。紸+2(BC)1/2＝0.08+2(0.65×0.003)1/2＝0.17cm第40頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：某一氣相色譜柱，速率方程式中A、B、C的值分別是0.15cm，0.36cm2.s-1,和4.3×10-2s，計(jì)算最佳流速和最小塔板高度。第41頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三是否柱效能越高，色譜分離的效果就越好？Question

第42頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三Question

載體粒度由60目改變?yōu)?00目，若其它條件不變，H－u曲線有何變化同一根色譜柱，分別用H2、N2作載氣，測(cè)出H-u曲線如下，判斷A、B分別代表哪種流動(dòng)相，并解釋原因第43頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4、分離度（R）－全面評(píng)價(jià)兩組分色譜分離的效果選擇性柱效能第44頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三R=1.5完全分離第45頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5、色譜分離基本方程式

分離度與n、α及κ的關(guān)系n增加到原來(lái)的3倍，R增加到原來(lái)的1.7倍

從1.01增加到1.1，R增加到原來(lái)的9倍結(jié)論選擇合適的固定相(流動(dòng)相)以增加是改善分離度最有效的方法κ增加，R也增加，但效果不及α明顯第46頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分離度與n有效的關(guān)系第47頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第48頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：分析某試樣時(shí)，兩組分相對(duì)保留值α2，1＝1.21，柱的有效塔板高度H有效＝1mm，需要多長(zhǎng)的色譜柱才能分離完全？解：兩組分能分離完全，則R≥1.5第49頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：兩物質(zhì)A和B在30cm長(zhǎng)的色譜柱上的保留時(shí)間分別為16.4和17.63min，有一不與固定相作用的物質(zhì)，其在此柱上的保留時(shí)間為1.30min。物質(zhì)A和B的峰底寬分別為1.11和1.21min。試問(wèn)：1）柱分離度R；2）柱平均理論塔板數(shù)nav3）平均塔板高度Hav4）若要求R達(dá)到1.5，則柱長(zhǎng)至少應(yīng)為多少？第50頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1）柱分離度R；第51頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）柱平均理論塔板數(shù)nav第52頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3）平均塔板高度Hav第53頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4）若要求R達(dá)到1.5，則柱長(zhǎng)至少應(yīng)為多少？第54頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、定性分析

三、色譜定性定量分析1）用已知純物質(zhì)對(duì)照定性保留值定性第55頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）用經(jīng)驗(yàn)規(guī)律和文獻(xiàn)值定性經(jīng)驗(yàn)規(guī)律碳數(shù)規(guī)律在一定溫度下，同系物的調(diào)整保留時(shí)間的對(duì)數(shù)與分子中碳數(shù)成線性關(guān)系第56頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三保留指數(shù)（文獻(xiàn)對(duì)照）Z,Z+1:正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)進(jìn)樣第57頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲線如下圖所示。由圖中測(cè)得調(diào)整保留距離為：乙酸正丁酯310.0mm，正庚烷174.0mm，正辛烷373.4mm。求乙酸正定酯的保留指數(shù)。在與文獻(xiàn)值對(duì)照時(shí)，一定要重視文獻(xiàn)值的實(shí)驗(yàn)條件.第58頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3）聯(lián)機(jī)定性GC/MS(氣相色譜-質(zhì)譜)例：川桂皮揮發(fā)油的化學(xué)成分分析色譜柱：SE－54(30m×0.25mm×0.25μm)色譜操作條件載氣：氦氣，流速1mL/min柱溫：初溫60℃保持1min，8℃/min升溫至150℃，6℃/min升溫至190℃，8℃/min升溫至250℃，保持1min第59頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三總離子流色譜圖6號(hào)峰的質(zhì)譜圖第60頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三GC/AES(氣相色譜－原子發(fā)射光譜)二甲基硒烯丙基甲基硒甲基亞磺基硒酸甲酯二甲基二硒2－丙稀硫硒酸甲酯1－丙稀硫硒酸甲酯雙(甲硫)硒烯丙基甲基硫二甲基二硫二烯丙基硫烯丙基甲基二硫二甲基三硫二烯丙基二硫烯丙基甲基三硫二烯丙基三硫GC-AES同時(shí)檢測(cè)大蒜中碳、硫、硒化合物Se(196.1nm)C(193.1nm)S(180.7nm)第61頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

2、色譜定量分析

fi，：定量校正因子；

Ai：峰面積第62頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）峰面積的測(cè)量峰形對(duì)稱的峰：A=1.065h?Y1/2第63頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）定量校正因子單位峰面積(或單位峰高)的組分的量絕對(duì)校正因子(通常以苯為基準(zhǔn))相對(duì)校正因子第64頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三P260：求苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯的相對(duì)校正因子（以苯為基準(zhǔn)）第65頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●歸一化法normalizationmethod

（3）定量計(jì)算方法

試樣中所有組分均須出完整的峰要求操作條件如進(jìn)樣量、載氣流速等變化時(shí)對(duì)結(jié)果的影響較小。優(yōu)點(diǎn)第66頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：有一樣品的色譜圖，各組分的f值，色譜峰的面積列于下表。用歸一化法求各組分的含量。組分乙醇庚烷苯乙酸乙酯峰面積相對(duì)校正因子5.00.829.00.894.01.007.01.01第67頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期三●外標(biāo)法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）過(guò)程：

用待測(cè)組分標(biāo)準(zhǔn)物制備一系列不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定色譜條件下取相同體積分別測(cè)定，用峰面積對(duì)含量做標(biāo)準(zhǔn)曲線。

特點(diǎn)：適合