色譜基本原理

Group/PresentationTitleAgilentRestrictedDec10,2011色譜基本原理

Dec13，2011HuizhouChenHongboGroup/PresentationTitleAgilentRestrictedMonth##,200X與我聯(lián)系

CanIhelpyou?只要是您需要的,都是我該做的!您所要求的,都是我份內(nèi)的!MyName：

陳洪波AgilentTechnoligiesChemicalAnalysisGroupCustomerEngineer13602844215800-8203278Fax(020)86695861Hong-bo_chen@自我介紹Group/PresentationTitleAgilentRestricted色譜基本原理色譜法的提出：俄國的科學(xué)家Tswett（茨維特）于1903年在波蘭華沙大學(xué)研究植物葉子的組成時，用碳酸鈣做吸附劑，分離植物干燥葉子的石油醚萃取物，石油醚萃取物能在碳酸鈣上形成三種顏色的6個色帶，當(dāng)時茨維特把這種色帶叫作色譜。并于1906年發(fā)表在德國植物學(xué)雜志上提到了此名稱，英譯名為：Chromatography。但是色譜技術(shù)直到1952年才由James和Martin發(fā)表了從理論到實(shí)踐比較完整的氣液色譜方法，并獲得了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎。Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestrictedDec10,2011色譜基本原理

色譜法的優(yōu)點(diǎn)：1、分離效率高，毛細(xì)管氣相色譜柱30m-50m的理論塔板數(shù)可以達(dá)到7萬-12萬，毛細(xì)管電泳柱一般可以達(dá)到幾十萬的理論塔板數(shù)。2、應(yīng)用范圍廣，幾乎所有的化合物都可以分離和測定3、分析速度快，一般是幾分鐘或幾十分鐘就可以完成4、樣品用量少，極少的樣品就可以完成一次測試5、靈敏度高，F(xiàn)ID可達(dá)10-12gC/sGroup/PresentationTitleAgilentRestricted氣相色譜的分類：1、色譜過程中兩相的物理狀態(tài)分類（1）氣液色譜法（2）氣固色譜法2、色譜分離過程的作用原理分類（1）分配色譜法——?dú)庖荷V法（2）吸附色譜法——?dú)夤躺V法3、色譜柱的類型分類（1）填充柱氣相色譜法（2）毛細(xì)管柱氣相色譜法氣相色譜基本原理

Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted填充柱----氣固色譜：利用不同物質(zhì)在固體吸附劑上的物理吸附-解吸能力不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。氣相色譜基本原理

玻璃填充柱不銹鋼填充柱Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted氣相色譜基本原理

吸附色譜

氣-固色譜固定相為吸附劑，有以下特點(diǎn)：

1)較大的比表面——大于200M2/克傳統(tǒng)固定相?活性炭(ActivatedCarbon)——非極性，分析永久性氣體2)較好的選擇性

?氧化鋁(Alumina)——中等極性，分析氣體混合物3)良好的穩(wěn)定性

?硅膠(SilicaGel)——?dú)滏I型，分析小分子烷烴4)使用方便

?分子篩(MolecularSieves)——強(qiáng)極性，永久性氣體

新型氣固色譜固定相?石墨化炭黑(Cabopack系列，GCB系列)：加熱使炭黑成片狀石墨化結(jié)構(gòu)，選擇性提高，色譜峰形改善。

?碳分子篩(TDX系列等)：是高分子產(chǎn)品，對-CH2-保留強(qiáng)。

?多孔硅膠(Porasil系列等)：分離性能提高。

?高分子多孔小球(Porapak,Chropmosorb等):既是吸附劑又是載體，效果好。Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted填充柱----氣液色譜：利用待測物在氣體流動相和（固定在惰性固體表面的）液體固定相之間的分配差異實(shí)現(xiàn)分離。氣相色譜基本原理

Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted填充柱----氣液色譜：氣相色譜基本原理

氣液色譜載體（亦稱擔(dān)體）?分為硅藻土和非硅藻土兩大類，基本要求為：1)表面積大，孔徑均勻：承載更多固定液，并使液膜薄而均勻。2)惰性好：能附著固定液且不和樣品反應(yīng)。3)熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度好：保證柱效4)粒度均勻：便于填充硅藻土:由具有一定氣孔的單細(xì)胞海藻殘骸堆積而成，因此硅藻土保持了海藻的多孔結(jié)構(gòu)Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted填充柱----氣液色譜：氣相色譜基本原理

氣液色譜固定相（液）?為高分子有機(jī)化合物，在操作溫度下必須呈液態(tài)，基本要求為：1)對組分有良好的選擇性

：使樣品中各組分能彼此分離

2)蒸氣壓低

：減少色譜柱固定液的流失

3)熱穩(wěn)定性和潤濕性好好：保證柱效4)化學(xué)惰性好

：不與組分、載體、載氣發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)

5)凝固點(diǎn)低，粘度適當(dāng)，成分穩(wěn)定

：由于填充柱柱效較低，其固定相種類比毛細(xì)管固定相種類更多常見固定液舉例極性分離對象烴類角鯊?fù)樽钊醴蛛x非極性化合物硅氧烷類甲基聚硅氧烷氟基聚硅氧烷氰基聚硅氧烷弱強(qiáng)不同極性化合物醇類聚乙二醇強(qiáng)強(qiáng)極性化合物Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted

1）不銹鋼

?優(yōu)缺點(diǎn)：彈性好、不易破裂、導(dǎo)熱性好，和儀器連接方便等。但有一定催化性、吸附性，不透明、不易涂漬固定液等。后來少用。（2）

玻璃

?優(yōu)缺點(diǎn)：1960年，發(fā)明了玻璃毛細(xì)管拉制機(jī)、玻璃成為理想的色譜柱材質(zhì)。具有非催化性表面、透明、易加工價廉

。

但易碎，而且，玻璃表面的羥基有較強(qiáng)的活性，造成組分吸附、峰拖尾等。（3）石英?優(yōu)缺點(diǎn)：1979年，出現(xiàn)了石英毛細(xì)管柱，它具有化學(xué)惰性好、熱穩(wěn)定性好和機(jī)械強(qiáng)度高、

有彈性等，已得到廣泛的應(yīng)用。大小：內(nèi)徑0.1～0.5mm；長度：幾十至幾百米。

分類：按柱內(nèi)固定液涂漬方法不同1)涂壁空心柱：固定液直接涂在管內(nèi)壁；2)涂載體空心柱：先在管內(nèi)壁涂上一層很細(xì)的多孔物質(zhì)，然后，再涂固定液；3)多孔層空心柱：在管內(nèi)壁涂上一層多孔性吸附劑微粒，不再涂固定液（氣－固色譜）；4)化學(xué)鍵合相毛細(xì)管柱：蔣固定液用化學(xué)鍵合的方法鍵合到柱的內(nèi)壁。大大提高熱穩(wěn)定性；5)交聯(lián)毛細(xì)管柱：由交聯(lián)引發(fā)劑將固定相交聯(lián)到毛細(xì)管管壁上，耐高溫，抗溶劑抽提，液膜穩(wěn)定，柱效高柱壽長。氣相色譜基本原理

毛細(xì)管色譜柱：Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted壁涂開管柱WCOT:WallCoatedOpenTubular多孔層開管柱PLOT:PorousLayerOpenTubularWCOT壁涂開管柱固體多孔層熔融石英PLOT多孔層開管柱氣相色譜基本原理

毛細(xì)管色譜柱：Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted利用不同物質(zhì)在固體吸附劑上的物理吸附-解吸能力不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離氣-固色譜常用的毛細(xì)管色譜柱——PLOT色譜柱。POLT柱為在熔融的毛細(xì)管柱中涂漬一層吸附劑顆粒的開管柱

使用粘合劑或相似的方法將該微粒粘附在毛細(xì)管內(nèi)壁POLT柱與WCOT柱比較：柱容量大，靈敏度高，初始柱溫提高等特點(diǎn)

氣相色譜基本原理

毛細(xì)管色譜柱：氣-固色譜（吸附色譜）Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted?常用的POLT柱：分子篩PLOT柱HP-PLOTMolesieve用于分析永久氣體或惰性氣體，三氧化二鋁PLOT柱KCl，Na2SO4適用于烴類C11以下式樣的分析，C1-C6異構(gòu)體的分離，不適合極性物質(zhì)的分離（醇、硫化物和酮等），水和二氧化碳對色譜柱有影響，最高使用溫度小于200C苯乙烯二乙烯基苯的PLOT柱HPPLOT-Q適用于烴類（小于C14）及含氧、硫極性化合物，C1-C3異構(gòu)體分析苯乙烯/乙二醇二甲基丙酸烯的PLOT柱：HPPLOT-U極性大于HPPLOT-Q，GSGasPro：環(huán)糊精PLOT柱，適用于烴類（小于C12）、含硫極性化合物，CO、CO2、氫化物、鹵代烴，高靈敏度，穩(wěn)定，不受水的影響，最高使用溫度為260/300C。氣相色譜基本原理

毛細(xì)管色譜柱：氣-固色譜（吸附色譜）Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted它是利用待測物在氣體流動相和（涂布或鍵合在惰性固體表面的）液體固定相之間的分配差異實(shí)現(xiàn)分離。氣相色譜基本原理

毛細(xì)管色譜柱：氣-液色譜（分配色譜）Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted氣相色譜基本原理

毛細(xì)管色譜柱：氣-液色譜（分配色譜）Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestrictedDec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted安捷倫科技毛細(xì)管柱發(fā)展歷史1979年，惠普公司（現(xiàn)為安捷倫）采用彈性的、化學(xué)惰性的熔融石英GC柱管，使GC分析發(fā)生了革命性的變化。在同一年，J&WScientific推出了第一個交聯(lián)鍵合固定相。1991年，J&WScientific推出了DB-5ms色譜柱，這是第一個采用亞芳基技術(shù)的商品化低流失GC固定相。1992年，安捷倫推出了具有低流失性能的HP-5ms色譜柱。氣相色譜基本原理

Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted氣相色譜基本原理

Dec10,2011安捷倫科技毛細(xì)管柱發(fā)展歷史2000年，安捷倫與J&WScientific將世界上享有盛譽(yù)的HP和DB品牌色譜柱合并成一個品牌，即安捷倫J&WGC柱。2008年，安捷倫開辟了色譜柱新紀(jì)元：采用行業(yè)最嚴(yán)格的測試混合物對色譜柱進(jìn)行惰性QC測試。安捷倫的J&WGC毛細(xì)管柱在加州的Folsom制造。每根色譜柱都經(jīng)過單獨(dú)測試，以滿足行業(yè)最嚴(yán)格的質(zhì)量控制指標(biāo)。我們的目標(biāo)是不斷精選原料和改進(jìn)制作工藝，為您提供世界一流的色譜柱。所以每根柱子都具有高品質(zhì)和最佳性能。Group/PresentationTitleAgilentRestricted色譜基本原理

“相似相溶”原則1、非極性試樣一般選用非極性固定液。非極性固定液對樣品的保留作用，主要靠色散力。分離時，試樣中各組分基本上按沸點(diǎn)從低到高的順序流出色譜柱；若樣品中含有同沸點(diǎn)的烴類和非烴類化合物，則極性化合物先流出。2、中等極性的試樣應(yīng)首先選用中等極性固定液。在這種情況下，組分與固定液分子之間的作用力主要為誘導(dǎo)力和色散力。分離時組分基本上按沸點(diǎn)從低到高的順序流出色譜柱，但對于同沸點(diǎn)的極性和非極性物，由于此時誘導(dǎo)力起主要作用，使極性化合物與固定液的作用力加強(qiáng)，所以非極性組分先流出。3、強(qiáng)極性的試樣應(yīng)選用強(qiáng)極性固定液。此時，組分與固定液分子之間的作用主要靠偶極力，組分一般按極性從小到大的順序流出；對含有極性和非極性的樣品，非極性組分先流出。Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestricted

色譜基本原理

Dec10,20114、具有酸性或堿性的極性試樣，可選用帶有酸性或堿性基團(tuán)的高分子多孔微球。組分一般按相對分子質(zhì)量大小順序分離。此外，還可選用極性強(qiáng)的固定液，并加入少量的酸性或堿性添加劑，以減小譜峰的拖尾。5、能形成氫鍵的試樣，應(yīng)選用氫鍵型固定液。如腈醚和多元醇固定液等。各組分將按形成氫鍵的能力大小順序分離。6、對于復(fù)雜組分，可選用兩種或兩種以上的混合液。配合使用，增加分離效果Group/PresentationTitleAgilentRestrictedMonth##,200XGroup/PresentationTitleAgilentRestricted

Dec10,2011氣相色譜基本原理

被分離物色譜柱固定相選擇作用力

非極性（烴）非極性

色散力以沸點(diǎn)小先出峰,同系物碳數(shù)小先出峰中等極性中等極性色散力+誘導(dǎo)力沸點(diǎn)小先出峰,同沸點(diǎn)化合物按極性小先出峰強(qiáng)極性強(qiáng)極性偶極力極性小先出峰極性與非極性混合物能形成氫鍵的試樣（醇、酚、胺）氫鍵型或極性氫鍵力形成氫鍵能力小先出峰復(fù)雜難分離物混合固定液或其它技術(shù)

Group/PresentationTitleAgilentRestricted速率理論-影響柱效的因素1.速率方程（也稱范.德姆特方程式）

H

=A+B/u+C·u

H：理論塔板高度，

u：載氣的線速度(cm/s)色譜基本原理

Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestrictedA─渦流擴(kuò)散項(xiàng)

A

=2λdp

dp：固定相的平均顆粒直徑λ：固定相的填充不均勻因子

固定相顆粒越小dp↓，填充的越均勻，A↓，H↓，柱效n↑。表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。Dec10,2011Group/PresentationTitleAgilentRestrictedB/u—分子擴(kuò)散項(xiàng)

B

=2νDg

ν

：彎曲因子，填充柱色譜，ν<1。

Dg：試樣組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)（cm2·s-1）

(1)存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴(kuò)散;(2)擴(kuò)散導(dǎo)致色譜峰變寬，H↑(n↓)，分離變差;(3)分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速有關(guān)，流速↓，滯留時間↑，擴(kuò)散↑;(4)擴(kuò)散系數(shù)：Dg

∝(M載氣)-1/2；M載氣↑，B值↓。Dec10,2011Group/Presentation