分離科學(xué)第六章 色譜法

分離科學(xué)第六章色譜法第一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日色譜學(xué)基本概念和術(shù)語：

色譜的流出曲線基線色譜峰峰高區(qū)域?qū)挾确迕娣e保留值相對保留值柱效分離度第六章色譜法第二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日兩個基本特點(diǎn)：

(1)不同組分分子差速遷移

熱力學(xué)

(2)同種組分分子分布離散

動力學(xué)第六章色譜法第三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日色譜過程熱力學(xué)基礎(chǔ)兩相分配差異造成差速遷移

自發(fā)過程----自由能減少

判斷依據(jù)----化學(xué)勢(偏摩爾自由能)

平衡狀態(tài)----化學(xué)勢相等第六章色譜法第四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日色譜體系中溶質(zhì)量很小，一般做稀溶液處理：第六章色譜法第五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日分配系數(shù)K（1-5）

（1-6）

相互作用力差別（焓變）自由度的變化（熵變）官能基團(tuán)分子大小和空間排列第六章色譜法第六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日影響分配系數(shù)的因素:

(1)溶質(zhì)

(2)固定相

(3)流動相

(4)溫度

T一定、K為常數(shù)?分配等溫線第六章色譜法第七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日三種分配等溫線及其相應(yīng)色譜峰形第六章色譜法第八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日色譜過程動力學(xué)理論基礎(chǔ)色譜流出曲線的形狀色譜區(qū)域?qū)挾葦U(kuò)張峰形拖尾高效能色譜柱系統(tǒng)峰形預(yù)測重疊峰定量解析選擇最佳分離方法解釋實(shí)現(xiàn)第六章色譜法第九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日圖1.4四種色譜類型的流出曲線（1）線性理想色譜。溶質(zhì)的遷移決定于分配系數(shù)，遷移過程中譜帶形狀不變（2）非線性理想色譜。譜帶不對稱，呈鮮明的前升或者拖尾第六章色譜法第十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日圖1.4四種色譜類型的流出曲線（3）線性非理想色譜。存在分子擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力等，溶質(zhì)通過色譜柱后譜帶對稱展寬，呈Gaussian曲線。大部分色譜過程屬于這種類型第六章色譜法（4）非線性非理想色譜。數(shù)學(xué)處理非常復(fù)雜，做適當(dāng)假設(shè)和簡化后可以部分說明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日色譜動力學(xué)理論發(fā)展：根據(jù)溶質(zhì)遷移過程及各種影響因素，列出偏微分方程組，求出描述色譜譜帶運(yùn)動的方程式。

平衡色譜理論（1940年Wilson）塔板理論（1941年，Martin和Synge）速率理論（50年代，vanDeemter等）第六章色譜法第十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日平衡色譜理論基本假設(shè)：不考慮傳質(zhì)速率的有限性和物質(zhì)的擴(kuò)散對平衡過程的影響。dxc+dcc(c+dc)puqdt=pqdxcpuqdtMobilephaseStationaryphaseq=(1-p)qdx第六章色譜法第十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

色譜柱內(nèi)某一小段dx處，其柱截面積為q，p為柱管橫截面上流動相占的分?jǐn)?shù)。則進(jìn)入dx內(nèi)的物質(zhì)量為cpuqdt。由于固定相對組分的吸收，流動相中組分的濃度變?yōu)閏+dc。自小段dx出來的物質(zhì)量為puq(c+dc)dt。小段在相應(yīng)時間內(nèi)物質(zhì)的變化量為同理，小段固定相內(nèi)物質(zhì)的變化量為第六章色譜法第十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

進(jìn)入dx小段內(nèi)流動相中組分的量和從小段中出來的組分量之差，等于小段內(nèi)（包括流動相和固定相兩部分）相應(yīng)時間內(nèi)該組分變化的總量，即：第六章色譜法第十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日設(shè)物質(zhì)在兩相間的分配方程為：第六章色譜法第十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日可以得到區(qū)域中心移動速度的關(guān)系式：保留時間等于柱長除以譜帶移動速度，即第六章色譜法第十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日k’定義為容量因子為流動相所占體積與固定相所占體積之比，稱為相比。局限性在于沒能解釋色譜峰展寬的現(xiàn)象。第六章色譜法第十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日塔板理論（1）平衡能夠在一個小段色譜柱（理論塔板）內(nèi)形成，相應(yīng)的色譜柱長稱為理論塔板高度（H）。K為分配系數(shù)。（2）H為常數(shù)，色譜柱內(nèi)塔板數(shù)目為n=L/H。（3）流動相不可以被壓縮。（4）塔板編號依次為0，1，2，3，n，總塔板數(shù)為n+1，實(shí)際上n很大，所以總塔板數(shù)約等于n。第六章色譜法第十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（5）假定流動相不是采取連續(xù)的方式前進(jìn)，而是跳躍式前進(jìn)。設(shè)q和p分別是柱的橫截面積和在柱橫截面積中流動相所占據(jù)的截面積分?jǐn)?shù)，那么一個塔板上流動相所占據(jù)的空間體積為Hqp。當(dāng)通過色譜柱的流動相體積為V時，相當(dāng)于流動相在整個柱內(nèi)每個塔板上跳動的次數(shù)為r=V/Hqp。（6）全部樣品開始都集中在第一塊塔板上。（7）分配系數(shù)不隨組分濃度變化，即分配等溫線是線性的。第六章色譜法第二十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日基本關(guān)系式

在塔板上，某一個分子出現(xiàn)在流動相中的概率Pm：第六章色譜法第二十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日經(jīng)過r次跳躍后，各塔板上溶質(zhì)的分布可以用二項(xiàng)展開式來描述。根據(jù)上面的式子可知，經(jīng)過r次跳躍后在第n塊塔板上出現(xiàn)的概率P(r,n)（rn）為：第六章色譜法第二十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日如果進(jìn)樣量為m，那么第n號塔板上物質(zhì)出現(xiàn)的量為：

塔板理論的保留值（1-27）

第六章色譜法第二十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日第六章色譜法第二十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日塔板理論的色譜流出曲線方程當(dāng)二項(xiàng)式分布的n，r很大時，可以用正態(tài)分布函數(shù)來表示：所以

第六章色譜法第二十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日r足夠大時，進(jìn)入檢測器的溶質(zhì)濃度為：第六章色譜法第二十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日當(dāng)V=VR時，流出濃度最大：

影響色譜峰高的因素有：(1)進(jìn)樣量m----進(jìn)樣量和色譜峰高成正比；(2)塔板高度H----H小，柱效率高，Cmax/m大；(3)色譜柱越細(xì)，q越小，填充越緊密，p越小，Cmax/m越大。在其他參數(shù)不變時，Cmax正比于m/q，因此單位體積柱管進(jìn)樣量大小是衡量柱管負(fù)載的指標(biāo)；(4)色譜柱越短（L越?。?，Cmax/m越大；(5)k’大的組分Cmax/m?。俣℉對所以組分相同）。第六章色譜法第二十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日色譜峰區(qū)域?qū)挾扰c溶質(zhì)的保留值成正比。死體積與色譜柱的結(jié)構(gòu)有關(guān)，色譜柱內(nèi)徑大，填充疏松，死體積大，色譜峰區(qū)域?qū)挾却?。色譜峰區(qū)域?qū)挾扰c柱長的平方根成正比。色譜峰區(qū)域?qū)挾扰c塔板高度的平方根成正比，即色譜柱柱效越高，H越小，色譜峰區(qū)域?qū)挾仍叫?。第六章色譜法第二十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（1）不能解釋不同流動相流速下同一溶質(zhì)將給出不同的理論塔板數(shù)。（2）沒有闡明理論塔板數(shù)和塔板高度的色譜含義和實(shí)質(zhì)。（3）沒有深入討論影響塔板高度的因素，因而對色譜體系的設(shè)計(jì)、色譜操作條件的選擇的指導(dǎo)意義十分有限。第六章色譜法第二十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日速率理論

運(yùn)用流體分子規(guī)律研究色譜分離這種“非平衡”過程。

隨機(jī)過程總是導(dǎo)致Gaussian分布2----溶質(zhì)在色譜柱內(nèi)離散的度量，與柱長成正比：第六章色譜法第三十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

色譜過程總的色譜區(qū)帶擴(kuò)張等于各個獨(dú)立因素引起色譜區(qū)帶擴(kuò)張的和，即各獨(dú)立離散項(xiàng)具有加和性：第六章色譜法第三十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（1）渦流擴(kuò)散；（2）縱向分子擴(kuò)散；（3）傳質(zhì)，包括流動相傳質(zhì)和固定相傳質(zhì)。第六章色譜法第三十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日填充柱氣相色譜速率方程液相色譜速率方程第六章色譜法第三十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日6.2高分辨氣相色譜(毛細(xì)管柱氣相色譜）概述

1956年，Goly認(rèn)為填充柱可以看成是一束涂有固定液的毛細(xì)管。他認(rèn)為用中空的開管柱，將固定液涂漬在其內(nèi)壁，從而克服路徑差異。并從理論上推斷，柱效達(dá)到填充柱的上百倍甚至更高。因此出現(xiàn)了開管柱氣相色譜的概念。第六章色譜法第三十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日開管柱氣相色譜速率方程

1958年，基于VanDeemter方程，Goly提出了影響開管柱色譜峰擴(kuò)張的因素：第六章色譜法第三十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日與填充柱的速率方程相比：（1）開管柱只有一個氣體流路，沒有渦流擴(kuò)散項(xiàng)（多徑項(xiàng)），即A＝0。（2）分子擴(kuò)散項(xiàng)和填充柱相似，但是沒有分子擴(kuò)散路徑彎曲，其路徑彎曲因子γ＝1。（3）傳質(zhì)項(xiàng)和填充柱相似，但是以柱內(nèi)徑r代替載體粒徑dp，而且Cl一般比填充柱小，氣相傳質(zhì)阻力常常是色譜峰擴(kuò)張的主要因素。第六章色譜法第三十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日影響開管柱柱效的因素：（1）流動相及其線速度圖1開管柱板高隨流動相線速度的變化曲線第六章色譜法第三十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日和填充柱相似，同樣有最小板高和最佳流速，分別為：（8）（9）第六章色譜法第三十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

當(dāng)u>uopt時，因?yàn)殚_管柱液膜厚度小，液相傳質(zhì)阻力小，開管柱的板高隨流速的上升斜率小于填充柱。比填充柱更適合于快速分析。填充柱和開管柱板高隨流動相線速度的變化曲線第六章色譜法第三十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（2）柱內(nèi)徑

最小板高和柱內(nèi)徑成正比，因此應(yīng)該盡可能使用小內(nèi)徑的柱子。實(shí)際應(yīng)用中一般大于0.25mm，因?yàn)樘?xì)的柱子固定液涂漬操作不便，柱子滲透性差，柱容量低。柱內(nèi)徑選擇要兼顧柱效和分析速度以及柱容量。第六章色譜法第四十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（3）液膜厚度液膜厚度dl是開管柱的重要參數(shù)。液相傳質(zhì)阻力系數(shù)和dl2成正比。因此降低液膜厚度是提高柱效的重要方法。但是dl降低，柱容量降低，對進(jìn)樣和檢測系統(tǒng)提出了更高的要求。液膜厚度過大，穩(wěn)定性下降，因此要兼顧柱效、柱容量和穩(wěn)定性來選擇液膜厚度。一般WCOT柱dl在0.1~1m之間，SCOT柱dl在0.8~2m之間，填充柱dl達(dá)10m。第六章色譜法第四十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（4）相比

同一種固定液開管柱的相比要比填充柱大得多，因此要達(dá)到相同的分離度，所需要的理論塔板數(shù)要大得多。同理，當(dāng)柱子內(nèi)徑增加時，相比也增大，因此要得到相同的分離度，柱子長度也要相應(yīng)增加。第六章色譜法第四十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日3開管柱的制備（1）柱材料（a）表面惰性化，不參與保留或吸附被分離組分；（b）表面改性以確保固定液能夠均勻涂漬。第六章色譜法第四十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日金屬材料：銅、鎳、不銹鋼等，早期應(yīng)用，價格貴，表面活性大，高溫下催化樣品塑料：早期應(yīng)用，不耐高溫玻璃：表面性質(zhì)優(yōu)于金屬材料，實(shí)驗(yàn)室易于拉制，價格便宜，70年代后應(yīng)用較多石英：性能最好，應(yīng)用最多，商品化，80年代開始取代玻璃稱為主要材料第六章色譜法第四十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（2）開管柱的表面特性超純石英的融凝硅石（99.9999%SiO2）只含有小于1ppm的硅醇基和金屬氧化物，具有很好的表面惰性和穩(wěn)定性，不必經(jīng)過處理或者鈍化就能涂漬固定液。然而一般純度不高的石英含有180~1200ppm的硅醇基和金屬氧化物雜質(zhì)，涂漬前也需要進(jìn)行表面處理。第六章色譜法第四十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（3）開管柱內(nèi)表面處理目的：

1）除去表面活性點(diǎn)，使表面能分布均勻；

2）改變表面的物理化學(xué)性質(zhì)，提高表面潤濕性。

3）增加表面積，提高固定液的涂漬量。第六章色譜法第四十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

這些目標(biāo)很難同時實(shí)現(xiàn)。當(dāng)表面去活后，原來的高能表面變成低能表面，對于大多數(shù)非極性固定液的涂漬不存在問題。對于中等極性的固定液，要求表面去活而又需要保持一定的表面能，常遇到一些困難。對于高極性的固定液，趨向于形成自己的去活層或者塊狀活性點(diǎn)，不進(jìn)行表面處理也可以進(jìn)行涂漬。因此，對于不同極性的固定液，表面處理的方法也應(yīng)該不相同。第六章色譜法第四十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日表面粗糙化處理增加表面積來提高潤濕性。因?yàn)楸砻嫔辖缑骈g的作用力可以消耗液滴的內(nèi)聚力，液滴下被粗糙化的表面積越大，總的作用力越大，消耗的內(nèi)聚力越大，從而減少液滴在該表面上的接觸角而鋪展開來。另外，增大表面積還可以增大涂漬量從而增大柱容量。第六章色譜法第四十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日柱壁粗糙化方法一般采用：1）表面腐蝕：腐蝕一般用氯化氫氣體（氯化鈉加濃硫酸產(chǎn)生）以靜態(tài)或者動態(tài)的方法進(jìn)行，使之形成規(guī)則排列的氯化鈉晶體粗糙層。靜態(tài)法：柱子充滿氯化氫氣體，兩端用微型噴燈封死，在300-400C約3~12小時。形成的顆粒均勻。動態(tài)法則讓氯化氫連續(xù)不斷通過柱子。

腐蝕法不適合石英毛細(xì)管柱，因?yàn)楦g后柱壁變薄，容易脆斷。第六章色譜法第四十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日2）沉積惰性微粒。從溶液中沉積一層薄而均勻的微顆粒物質(zhì)。如采用動態(tài)涂漬法將含有三氯乙烷的飽和NaCl的甲醇飽和溶液通過柱子，可以形成致密的氯化鈉晶體層，去活后可涂漬極性和中等極性固定液；將二氧化硅的分散懸浮溶液通過柱子，然后揮發(fā)去溶劑可以沉積SiO2粉末涂層，經(jīng)此方法涂漬的柱子可以涂漬極性較大的固定液。第六章色譜法第五十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日表面惰化處理表面粗糙化可以改善柱子的浸潤性，但也使活性增大。如果不能有效去活，對于涂漬非極性和中等極性固定液的柱子將會造成嚴(yán)重吸附。通常硅醇基團(tuán)的去活比金屬雜質(zhì)造成的Lewis酸點(diǎn)的去活要容易。第六章色譜法第五十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日1）表面羥基化－涂漬極性柱石英柱因?yàn)樵诟邷叵吕?，表面羥基很少。因此水熱處理以獲取豐富得表面羥基對涂漬極性柱非常重要。很多人提出用鹽酸或者硝酸來處理柱子，其中20%的硝酸在200C處理，隨后硅烷化處理可以得到最好的去活效果。對于玻璃柱可以用不同濃度的鹽酸進(jìn)行瀝濾處理。第六章色譜法第五十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日2）去活（惰化）有效的去活作用取決于石英的特性、固定液和被分析樣品的種類以及表面粗糙化的方法等諸多因素，沒有通用的去活方法。（a）早期,在表面預(yù)涂上一層表面活性劑薄膜，利用其極性端與柱表面活性點(diǎn)作用使之惰化，另一非極性端朝向固定相使其表面張力下降，從而改善潤濕性。缺點(diǎn)去活難以完全，難重復(fù)，熱穩(wěn)定性有限。第六章色譜法第五十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（b）用有機(jī)化合物的高溫下熱解產(chǎn)物與硅羥基反應(yīng)也能夠有效地掩蔽活性點(diǎn)。例如經(jīng)過280C熱處理，聚乙二醇在表面形成非萃取的分子層。（c）更廣泛的應(yīng)用方法是各種硅烷化方法，它是消除表面羥基最有效的方法。硅烷化試劑主要有三甲基氯硅烷、六甲基二硅氨烷、二甲基二氯硅烷、三苯基氯硅烷等，完全硅烷化反應(yīng)需要300-400C高溫。第六章色譜法第五十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（4）固定液固定液決定了對被分離物質(zhì)的選擇性能力，這和固定液的組成與結(jié)構(gòu)有關(guān)。要求:

組成明確不含容易引起試樣催化分解的活性雜質(zhì)

易于涂漬熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好第六章色譜法第五十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日聚乙二醇（PEG，又名Carbowax）包括不同分子量的聚乙二醇，改性聚乙二醇、聚乙二醇與不同的酸反應(yīng)得到的脂等，廣泛應(yīng)用于膽甾醇脂、脂肪酸甲脂、精油等多種極性化合物的分析。主要問題是化學(xué)穩(wěn)定性差，最高使用溫度低（<270C）。第六章色譜法第五十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日聚苯醚（PMPE）效果較好的高溫固定液，有良好的選擇性和熱穩(wěn)定性，早已用于精油、多環(huán)芳烴、甾醇、小肽和糖衍生物的分析。但是合成困難，因而使用不廣泛。第六章色譜法第五十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日聚胺（聚酰胺和聚亞酰胺）極性極強(qiáng)，具有高的熱穩(wěn)定性和良好的潤濕能力，尤其適合與毛細(xì)管柱的涂制。對各種醇類、胺類的分離特別有效，也適合藥物和糖類的分析。但是對氧敏感，而且在有機(jī)溶劑中溶解度差。第六章色譜法第五十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日聚苯砜（PPES）具有聚脂類極性的超高溫固定液，在400C以下有很好的熱穩(wěn)定性，特別適合于GC-MS。適用于膽甾體異構(gòu)體、豆甾醇、谷甾醇、海洋甾醇等硅烷醚衍生物以及煤焦油中多環(huán)芳烴的分離，以及碳數(shù)相同但是飽和程度不同的甘油三酸脂。唯一缺點(diǎn)是熔點(diǎn)高，不利于低沸點(diǎn)組分的分析。第六章色譜法第五十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日聚硅氧烷（polysiloxane）熱穩(wěn)定好、成膜性好、適用溫度范圍寬，能夠在側(cè)鏈上引入不同的基團(tuán)以適應(yīng)各種需要等優(yōu)點(diǎn)。新近合成的具有高溫高選擇性的毛細(xì)管氣相色譜固定液大都以聚硅氧烷為骨架，在主鏈或者是側(cè)鏈引入不同的分子片段，以改變極性（側(cè)鏈引入氰苯基或其他極性基團(tuán)）、增加熱穩(wěn)定性（主鏈引入亞苯基）、增加選擇性（引入手性基團(tuán)、液晶分子、冠醚、杯芳烴等分子片段）。第六章色譜法第六十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（5）毛細(xì)管柱的制備過程

涂漬為獲得高的柱效，應(yīng)確保固定液呈均勻液膜完全覆蓋柱子內(nèi)壁表面。涂漬方法有：動態(tài)涂漬法適合：固定液黏度小、流動性好。涂漬厚度取決于涂漬液的黏度、濃度、流動速度以及溶劑的揮發(fā)速度。特點(diǎn)：簡便、快速，應(yīng)用廣泛。但是重現(xiàn)性差，柱效比靜態(tài)法低，液膜厚度難以準(zhǔn)確預(yù)測。第六章色譜法第六十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日動態(tài)涂漬法具體操作過程：根據(jù)固定液極性不同，以二氯甲烷或者丙酮等做溶劑，配制5~30%（w/v）的固定液溶液，過濾后在高壓氮?dú)鈬?yán)格控制流速的情況下壓入毛細(xì)管柱內(nèi)，當(dāng)充滿約20%柱長時將毛細(xì)管從固定液中拉起，讓氮?dú)庖苑€(wěn)定的流速推動固定液液栓流過柱子，液栓移動速度一般為1~2cm/s。為防止液栓離開柱子時柱壓突然變化，柱后應(yīng)該連接一根柱內(nèi)徑完全相同，長度約10米的毛細(xì)管做緩沖柱。涂完后繼續(xù)通氮?dú)?~4小時以完全除去溶劑。第六章色譜法第六十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

靜態(tài)涂漬法固定液溶于二氯甲烷、戊烷等易揮發(fā)溶劑，0.2~25（w/v），抽入或者壓入柱子中，一端封死，另一端接真空泵，在低于溶劑沸點(diǎn)10~15C的恒溫條件下使溶劑緩慢揮發(fā)。為了使揮發(fā)能夠順利進(jìn)行，抽空前應(yīng)將充滿固定液溶液的柱子靜置數(shù)小時使存在于柱表面微孔中的氣體溶解在涂漬液中，以避免產(chǎn)生氣泡二影響溶劑的均勻揮發(fā)。靜態(tài)涂漬法的液膜厚度可以計(jì)算得到：（10）第六章色譜法第六十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

對于表面張力大或者粘稠的固定液應(yīng)采用靜態(tài)涂漬法。

優(yōu)點(diǎn)：重現(xiàn)性好，柱效高。但是柱端封口技術(shù)要求較高，成敗關(guān)鍵在于溶劑與封口的截面不能流下氣泡，否則將會部分或者全部將柱內(nèi)的涂漬液帶出柱外。

缺點(diǎn)：涂漬時間長（幾十小時）。第六章色譜法第六十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日固定液的交聯(lián)固化原位交聯(lián)或者是鍵合來提高液膜的穩(wěn)定性。原位加熱縮合（1）涂布在柱子內(nèi)的帶有端羥基的固定液在加熱過程中直接與玻璃內(nèi)壁的硅羥基縮合，實(shí)現(xiàn)交聯(lián)固化。這種方法布需要引入任何交聯(lián)引發(fā)劑，可應(yīng)用于各類端羥基固定液。第六章色譜法第六十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

（2）交聯(lián)劑作用下產(chǎn)生交聯(lián)縮合固化：通常是將還有一定數(shù)量的交聯(lián)劑的端羥基固定液涂漬柱子后，用氮?dú)鉀_洗柱子后，封死兩端，60C恒溫一段時間后再裝入色譜儀中升溫至280C保持6小時，即可完成固化。常用的交聯(lián)劑有：氰丙基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷等。第六章色譜法第六十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日原位自由基引發(fā)法

自由基引發(fā)法是目前應(yīng)用廣泛的一種交聯(lián)方法，其機(jī)理是通過不同方法產(chǎn)生自由基母體，按下面的方式產(chǎn)生Si-C-C-Si鏈段交聯(lián)結(jié)構(gòu)。第六章色譜法第六十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日產(chǎn)生自由基的方法主要有：（1）過氧化物和偶氮化合物引發(fā)。自由基由引發(fā)劑加熱分解產(chǎn)生，因此應(yīng)具有較低的分解溫度，分解產(chǎn)物非極性，無活性，易除去。常用的有過氧化苯甲酰（BP）、過氧化二異丙苯（DDUP）、偶氮叔丁烷（ATB）、偶氮叔辛烷（ATO）等。固定液的性質(zhì)以及鏈長對交聯(lián)結(jié)果有很大影響。第六章色譜法第六十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（2）臭氧引發(fā)。優(yōu)點(diǎn)在于柱子可以先進(jìn)行評價，然后選擇好的再用臭氧引發(fā)交聯(lián)，條件容易控制，重復(fù)性好，沒有殘留物。（3）高能輻射交聯(lián)。在60Co的γ射線輻射下交聯(lián)。優(yōu)點(diǎn)是不引入任何雜質(zhì)，結(jié)果可靠，柱子極性和活性沒有變化，能用于制備厚液膜毛細(xì)管柱，缺點(diǎn)是一般實(shí)驗(yàn)室不具備60Co源，應(yīng)用受限制。第六章色譜法第六十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日加成型交聯(lián)法利用端基還有乙烯基的低分子量硅油或者含氫硅油在微量鉑催化劑作用下室溫即可在玻璃柱內(nèi)完成加成型交聯(lián)。簡單、可靠、有效，但應(yīng)用范圍有待擴(kuò)大。第六章色譜法第七十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日交聯(lián)柱的優(yōu)點(diǎn)：（1）粘度增大，減小固定液流失。粘度受溫度影響小，增加了高溫下液膜的穩(wěn)定性，提高了固定液的使用溫度。（2）抗溶劑沖洗，有利于毛細(xì)管柱頭沉積物的清洗。（3）在有機(jī)溶劑中溶解度小，允許大體積稀溶液進(jìn)樣而不導(dǎo)致柱子超載，對痕量分析有利。（4）熱重排小，可以在高溫下長期使用。（5）有利于大口徑厚液膜柱的制備。第六章色譜法第七十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日柱子的老化老化是整個制備柱子步驟中關(guān)鍵的最后一環(huán)。例如Carbowax-20M柱子在200C老化4小時每米柱效可以達(dá)到700~1000個塔板，老化16小時可以達(dá)到1500~2000個塔板，提高一倍。老化過程應(yīng)該慢速升溫（1~4C/min），最終老化溫度應(yīng)比固定液的最高使用溫度低20~30C。載氣必須脫水脫氧，特別是對聚脂類和聚醇類固定液。第六章色譜法第七十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日4開管柱的質(zhì)量評價

（1）柱效（2）惰性（3）固定液膜的熱穩(wěn)定性反映了柱子的綜合性能以及制備過程中對關(guān)鍵步驟準(zhǔn)確重復(fù)的嚴(yán)謹(jǐn)程度。

第六章色譜法第七十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（1）柱效塔板數(shù)，表示柱效一般有理論塔板數(shù)N、有效塔板數(shù)Neff。（11）（12）第六章色譜法第七十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

理論塔板數(shù)和有效塔板數(shù)相差很大:

固定液涂漬不均勻、載氣流速過高、進(jìn)樣量過大或者柱溫過高等。理論塔板數(shù)多的柱子，雖然有效塔板數(shù)不一定多，但常常說明這根柱子很有潛力，只要將條件改善就可以成為有效塔板數(shù)多的柱子。而理論塔板數(shù)小的柱子，無法使其有效塔板數(shù)多起來。第六章色譜法第七十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

不論是理論塔板數(shù)還是有效塔板數(shù)，其測定都隨組分保留時間、載氣流速、柱子尺寸、固定相液膜厚度等因素變化而變化。小k’的柱子總可以得到更大的塔板數(shù)。因此一般在k’>2的條件下測定，常用的物質(zhì)有萘、十二烷等。第六章色譜法第七十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（2）涂漬效率（coatingefficiency,CE）涂漬效率是在最佳條件下理論和實(shí)測的塔板高度之比，用百分?jǐn)?shù)表示：（13）其中H理論即Hmin由下式計(jì)算得到：（14）第六章色譜法第七十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

涂漬效率高，說明柱子的理論利用效率高。用它來評價柱效的優(yōu)點(diǎn)是和柱子長度無關(guān)，而且包括了組分容量比和柱子直徑等參數(shù)，可用于柱子間質(zhì)量的直接比較。一般較好的柱子涂漬效率在80%~100%之間。涂漬效率計(jì)算不適用于PLOT柱和須狀表面柱。

第六章色譜法第七十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（3）惰性色譜柱的惰性好壞直接影響柱子的柱效、柱內(nèi)液膜的穩(wěn)定性以及對組分的有效分離和檢測?；钚耘c柱子材料、處理方法、固定相極性、柱內(nèi)載體材料、液膜厚度等有關(guān)?；钚灾饕傅氖俏交钚院痛呋钚?。其中吸附活性又可表現(xiàn)為可逆吸附和不可逆吸附兩種。第六章色譜法第七十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

柱子的活性會導(dǎo)致：（1）峰展寬；（2）峰型拖尾；（3）峰面積或者峰高減小甚至消失；（4）峰面積變化不大但是保留值顯著增加。第六章色譜法第八十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

吸附作用大致分為三種：（1）極性組分與柱子內(nèi)壁硅羥基或者硅氧烷橋之間的氫健相互作用；（2）與氫健作用無關(guān)但是機(jī)理不清楚的吸附作用；（3）存在于玻璃或者載體內(nèi)金屬氧化物所表現(xiàn)出來的酸堿活性引起的吸附，這類活性點(diǎn)在高溫時也會產(chǎn)生對試樣催化作用。第六章色譜法第八十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日Grob提出了評價毛細(xì)管柱綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)方法：濃的Grob實(shí)驗(yàn)混合物的組成實(shí)驗(yàn)縮寫20mL正己烷溶劑中物質(zhì)

所溶解的量（mg）甲基癸酸脂E10242甲基十一酸脂E11236甲基十二酸脂E12230癸烷C10172十一烷C11174十二烷**C12

辛醇-1ol222壬醛al2502，3-丁二醇*D(diol)3802，6-二甲苯胺A2052，6-二甲苯酚P194二環(huán)己基胺am2042-乙基己酸S242*2，3-丁二醇溶于氯仿；**代替十一烷以減少在極性固定相中峰重疊的可能性。（取各種所需物質(zhì)1mL混合,稀釋至200倍）第六章色譜法第八十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日辛醇-1和2，3-丁二醇用來檢測第一類氫健吸附;壬醛用來檢測第二類吸附;第三類吸附用AP實(shí)驗(yàn)來測定，即將含有AP的混合樣進(jìn)樣，根據(jù)二者的峰高或者峰面積的比值來表征柱子的酸性、堿性或者中性。即A/P>1為堿性，A/P<1為酸性，A/P=1為中性。

如果在接近中性的柱子上，A和P的峰高都沒有達(dá)到理論值的100%，但是二者的峰面積比接近1。實(shí)際上這類柱子即具有酸性也具有堿性，這種情況下無法判斷這類柱子適合酸分析還是堿分析。此時應(yīng)該用空間位阻大的am（二環(huán)己基胺）和S（2-乙基己酸）進(jìn)行更加嚴(yán)格的酸堿測試。因?yàn)檫@一對混合物可以避免氫健型吸附對峰值的影響，所得結(jié)果只反映酸堿性吸附。

第六章色譜法第八十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日Grob方法的優(yōu)點(diǎn)：一次實(shí)驗(yàn)可以同時取得反映柱子性能的多個方面內(nèi)容，即分離效率、吸附活性、酸堿度以及固定液液膜厚度等因素。適用于不同類型和不同極性固定液柱子的性能評價。條件標(biāo)準(zhǔn)化所得結(jié)果可以直接進(jìn)行比較。包括了某些定量概念。第六章色譜法第八十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日Grob實(shí)驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)條件：柱長（m）H2做載氣時甲烷流出時間（s）升溫速率（C/min）N2做載氣時甲烷流出時間（s）升溫速率（C/min）10205.0352.515303.3531.6520402.5701.2530601.671050.8440801.251400.63501001.01750.5第六章色譜法第八十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日Grob標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的步驟：柱溫開始溫度小于40C。通過甲烷的流出時間測定載氣流速和合適的分流比，使儀器的死時間誤差調(diào)整到表中所示的標(biāo)準(zhǔn)時間的±5％以內(nèi)。按表2-2設(shè)定升溫速率。進(jìn)混合物樣，使每個樣品組分的量約為2.0ng。進(jìn)樣后迅速將爐溫升至40C，然后開始程序升溫直至達(dá)到終溫。記錄混合試樣中各組分的峰高和相應(yīng)流出時間以及流出溫度。第六章色譜法第八十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

將不被吸附的兩種烷烴和三種脂肪酸脂的峰頂點(diǎn)相連畫成一條100%的線，如圖所示。柱子的活性以未達(dá)到100%連線的余下各峰的高度占基線于100%線間距離的百分?jǐn)?shù)來表示。由此計(jì)算出各組分的損失量，可以定量測出不可逆吸附，也為柱子對各種樣品分析的適用性提供有用信息。

吸附活性定量測試圖（虛線為100%線）第六章色譜法第八十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日Grob標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)中需注意的問題：不能用于測定高熔點(diǎn)固定相的柱子。對于一個新的固定相，需要標(biāo)樣對每個峰定性，確定流出順序。傾向于測定吸附活性，對催化活性觀察不到。一般柱子活性是溫度的函數(shù)，低溫時以吸附活性為住，高溫時催化活性逐漸增大并成為主導(dǎo)。第六章色譜法第八十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（4）熱穩(wěn)定性毛細(xì)管柱常采用程序升溫方法和結(jié)合GC/MS等聯(lián)用技術(shù)，要求固定液涂漬毛細(xì)管柱具有良好的熱穩(wěn)定性。影響柱子的穩(wěn)定性的因素主要有兩方面：一是固定液本身的熱穩(wěn)定性；二是柱表面對固定液的催化作用。第六章色譜法第八十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日(1)柱子的熱穩(wěn)定性通?？梢栽诔绦蛏郎貤l件下以基線的漂移量來測量。程序升溫的最終溫度根據(jù)各類固定液的最高使用溫度和制柱技術(shù)不同而確定。為了避免檢測器污染，一般應(yīng)該比最高溫度低20~30C(2)考察柱子的熱穩(wěn)定性還可以采用高溫使用后測定下列參數(shù)的變化率：組分的容量因子（固定液分解程度）。每米柱長理論塔板數(shù)（液膜均勻性是否破壞）。

Grob試樣中組分的保留情況（檢查固定液和去活層是否化學(xué)變化）。

第六章色譜法第九十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日固定液的極性

1966年由Rohrschneider提出，后由McReynolds做了修正的“相特征參數(shù)”是氣液色譜中研究被分析物分子和固定相分子之間相互作用力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它反映了固定液對各種類型化合物的分離選擇性，也代表了固定液的平均極性，是至今公認(rèn)的評價和分類固定液和針對分析任務(wù)有效選擇固定液的一個好方法。第六章色譜法第九十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日它規(guī)定五種溶質(zhì)在極性固定液和非極性固定液上保留指數(shù)的差值，來作為評價固定液選擇性和極性的量度，即：苯正丁醇戊酮-2

硝基丙烷吡啶第六章色譜法第九十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

其中Ip是相應(yīng)溶質(zhì)在極性固定液上的保留指數(shù)，Is是該溶質(zhì)在非極性固定相角鯊?fù)樯系谋Ａ糁笖?shù)。保留指數(shù)是由Kovats提出的，他把某組分的保留值用兩個靠近它的的正構(gòu)烷烴來標(biāo)定。定義正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)為該分子碳原子數(shù)的100倍，某一組分的保留指數(shù)為：（15）

、、分別代表被測組分和具有Z和Z+n個碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時間，n可以是1、2、3。第六章色譜法第九十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日常數(shù)化合物結(jié)構(gòu)特征相互作用力特征代表性化合物易極化，電子給予體化合物色散力，并具有較弱的質(zhì)子接受能力芳烴、烯烴含羥基、質(zhì)子給予體形成氫健的化合物既具有質(zhì)子給予體又有接受質(zhì)子能力的定向力醇、腈、鹵化物含羰基，定向偶極質(zhì)子接受體化合物只具有質(zhì)子接受能力的定向力酮、脂、醛、醚、環(huán)氧化物、二甲胺衍生物含強(qiáng)極性基團(tuán)電子接受體化合物偶極定向力硝基化合物、腈類衍生物質(zhì)子接受體化合物具有強(qiáng)的質(zhì)子接受能力的弱偶極定向力芳香類堿McReynolds常數(shù)表征的分離選擇性苯正丁醇戊酮-2硝基丙烷吡啶第六章色譜法第九十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日儀器系統(tǒng)氣路系統(tǒng)，進(jìn)樣系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)，檢測器，數(shù)據(jù)收集和處理系統(tǒng)。毛細(xì)管柱氣相色譜儀基本流程第六章色譜法第九十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（1）氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)要求能夠提供穩(wěn)定的流速和純的載氣（1%精度）。因?yàn)榱魉賹Ψ蛛x影響很大，載氣雜質(zhì)會影響分離或者破壞固定液膜。氣路不得漏氣。與填充柱不同：（a）毛細(xì)管柱進(jìn)柱前有一個分流氣路，目的：控制進(jìn)入柱子內(nèi)的樣品量，提供大量溶劑放空以避免柱子過載。第六章色譜法第九十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（b）柱后進(jìn)檢測器前有一個尾吹氣路，以減小柱出口至檢測器之間過渡管線以及接頭區(qū)的死空間，防止分離后組分堆積和重新混合造成的不利影響。并使單位時間內(nèi)進(jìn)入檢測器的樣品量增多，提高靈敏度。尾吹氣過小，組分到達(dá)檢測器的時間長，增加譜帶擴(kuò)寬；尾吹氣過大，柱出口端阻力增大，延長了組分在柱子內(nèi)的停留時間，使柱子內(nèi)組分譜帶擴(kuò)寬，同樣會影響分離效能和檢測靈敏度。第六章色譜法第九十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（2）進(jìn)樣系統(tǒng)分流進(jìn)樣將樣品在汽化室內(nèi)汽化并和載氣均勻混合，然后分成兩個部分，一小部分進(jìn)入色譜柱，大部分通過放空管線放空。這兩部分比例稱為分流比。調(diào)節(jié)放空管線的氣阻或者放空氣閥可以控制分流比。根據(jù)兩個流路的載氣流速可以測定分流比，其變化范圍很大，從1：10到1：500乃至更大。分流進(jìn)樣器要保持恒定進(jìn)樣溫度，保證樣品汽化和均勻混合，實(shí)現(xiàn)線性分流，即樣品中各組分都被準(zhǔn)確分成相同比例，而與其化學(xué)物理性質(zhì)和濃度無關(guān)。第六章色譜法第九十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日對稀溶液中痕量組分的測定可以采用不分流進(jìn)樣，關(guān)鍵是設(shè)法排除大量溶劑對微量組分的干擾。對一些熱和化學(xué)穩(wěn)定性差的樣品，如生物樣品，可以用冷柱頭進(jìn)樣，即直接將樣品送到柱子頂端而沒有隔膜，沒有樣品分流、沒有樣品瞬間激烈蒸發(fā)過程的“冷”進(jìn)樣方式。操作條件必須嚴(yán)格控制，否則大量樣品的注入容易引起柱子失效。對于一些微量或者痕量易揮發(fā)物質(zhì)的分析（如血樣、環(huán)境土樣等），可以采用頂空進(jìn)樣方式，即氣態(tài)進(jìn)樣，從而可以避免大量樣品基體對柱子系統(tǒng)的影響，也便于自動化。第六章色譜法第九十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（3）溫控系統(tǒng)溫度變化1C，保留時間變化5%左右，因此要求控溫盡可能好。要求升溫和降溫的速度快，控溫精度高（±0.1C），保溫性能好，柱箱內(nèi)溫度分布均勻。目前國內(nèi)外多采用空氣浴雙腔式風(fēng)道結(jié)構(gòu)，用大功率電阻絲加熱，可控硅控溫。采用數(shù)控技術(shù)，提供多階升溫程序，升溫速率可在0.1~40C/min范圍，柱溫調(diào)節(jié)穩(wěn)定性可達(dá)±0.1C。第六章色譜法第一百頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（4）檢測器能夠用于氣相色譜的檢測器有十多種，但是適用于毛細(xì)管氣相色譜的有：氫火焰離子化檢測器（FID）電子捕獲檢測器（ECD）火焰光度檢測器（FPD）熱離子化檢測器（TID）

檢測器分為濃度型（ECD）和質(zhì)量型（FID、FPD、TID），濃度型響應(yīng)信號和樣品進(jìn)入檢測器的濃度成正比，峰高不隨載氣流速變化而變化，但是峰面積會受影響；質(zhì)量型信號和進(jìn)入檢測器的樣品的物質(zhì)的量有關(guān)，載氣流速影響峰高，但是不影響峰面積。

第六章色譜法第一百零一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日檢測器的基本性能參數(shù)有：靈敏度：信號值隨樣品組分濃度或者質(zhì)量的變化率。即以信號值對被測組分量作圖，得到以通過原點(diǎn)的直線，斜率即為靈敏度。敏感度：儀器靈敏度高，噪音也隨之增大，使微量組分的信號仍難以辨認(rèn)。因此性能好的檢測器不僅要求靈敏度高，還要求噪音小。定義敏感度為檢測器給出信號等于兩倍噪音時所需進(jìn)入檢測器的組分量。

實(shí)際測定的樣品敏感度和檢測器的最小檢測量以及色譜柱的性能和操作條件有關(guān)。毛細(xì)管氣相色譜的敏感度接近儀器的最小檢測量。第六章色譜法第一百零二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日線性范圍：

信號值隨樣品量變化呈成直線部分所對應(yīng)的最大量和最小量之比。毛細(xì)管柱因柱容量小，通常其工作范圍小于檢測器本身的線性范圍。響應(yīng)時間和死體積：

響應(yīng)時間要求快，死體積小穩(wěn)定性：

檢測器對所分析的組分必須表現(xiàn)化學(xué)惰性，特別是極性組分在檢測器內(nèi)不被催化分解或者吸附，這在痕量分析中尤為重要。第六章色譜法第一百零三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日氫火焰離子化檢測器（FID）

工作原理：氫氣在空氣中燃燒的火焰作為能源，載氣和氫氣從噴嘴進(jìn)入檢測器，助燃空氣從四周導(dǎo)入，當(dāng)分離后的有機(jī)物組分隨載氣進(jìn)入火焰時被解離成正負(fù)離子，在電場作用下各自向相反的電極移動形成電流。

特點(diǎn)：靈敏度高，基流小，死體積?。?lt;1nl），響應(yīng)快(1ms)，線性范圍寬(107)，對載氣流速和檢測器溫度波動不敏感，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠。只對含碳有機(jī)物有響應(yīng)，屬于質(zhì)量型檢測器。第六章色譜法第一百零四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日電子捕獲檢測器（ECD）

工作原理：當(dāng)載氣（一般是氮?dú)?、氬氣）分子通過檢測器時，在放射源（通常是b射線）的輻射下電離成正離子和電子。電子移動速度快，與正離子復(fù)合的幾率小。在電場作用下電子被陽極吸收形成10-9~10-8A的基始電流，在記錄儀上畫出基線。當(dāng)電負(fù)性的組分進(jìn)入檢測器時捕獲電子形成負(fù)離子，由于負(fù)離子移動速度和正離子相當(dāng)，正負(fù)離子復(fù)合的幾率比正離子和電子的復(fù)合幾率高105~108倍。正負(fù)離子復(fù)合降低了檢測器內(nèi)的電子濃度，使基始電流下降，產(chǎn)生以負(fù)峰形式存在的信號。第六章色譜法第一百零五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

對于電負(fù)性強(qiáng)的混合物。例如鹵化物、含硫含磷混合物、金屬有機(jī)化合物、硝基以及共軛雙健混合物等具有很高的靈敏度。相反，對于一些烴類和生物活性混合物靈敏度很低或者沒有響應(yīng)，屬于選擇性檢測器。第六章色譜法第一百零六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日ECD的靈敏度除了和被測組分的種類結(jié)構(gòu)不同（表現(xiàn)為電子吸收系數(shù)不同）有關(guān)之外，還取決于：（1）組分在檢測器內(nèi)捕獲電子的幾率大??；（2）放射源放出電子數(shù)即基流的大小。這兩者取決于檢測器的結(jié)構(gòu)、放射源的特性、實(shí)驗(yàn)條件包括極化電壓、使用溫度、載氣種類及其純度等多種因素的影響。和FID相比，ECD線性范圍較窄（104~105），受檢測器溫度影響大（要求控制在±0.1C），載氣和尾吹氣都要求嚴(yán)格脫水脫氧，操作條件要求嚴(yán)。第六章色譜法第一百零七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日火焰光度檢測器（FPD）這是一種對硫和磷具有特高靈敏度的質(zhì)量型檢測器。工作原理：含硫或者磷的混合物載富氫火焰（H2：O2=5：1）中燃燒時，將分別發(fā)出394nm和526nm的特征光，通過相應(yīng)波長的濾光片送至光電倍增管，將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)化成電流信號，再經(jīng)過微流放大器放大后得到所需要的記錄信號。對硫、磷的最小檢測量分別為5~5010-12g/s和510-13g/s。第六章色譜法第一百零八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日熱離子化檢測器（TID）也稱堿焰離子化檢測器（AFID）或者氮磷檢測器（NPD），是一類破壞型的質(zhì)量型檢測器。其結(jié)構(gòu)和FID相似，不同之處是在火焰噴嘴的上方和收集極之間加一堿鹽源，常用硅酸銣Rb2SiO3或者硅酸銫Cs2SiO3制成的玻璃或者陶瓷珠。第六章色譜法第一百零九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日工作原理：堿鹽在加熱的情況下蒸發(fā)和電離，產(chǎn)生離子基流，當(dāng)?shù)椎入s原子進(jìn)入檢測器時，處在高溫下的堿鹽會加速蒸發(fā)和電離，使離子流增大，響應(yīng)值與單位時間進(jìn)入檢測器的氮磷質(zhì)量成正比。對氮磷的最小檢測量和線性范圍分別為：10-13g/s,105和510-14g/s,104，對含氮磷的化合物具有很高的選擇性和靈敏度。第六章色譜法第一百一十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（5）數(shù)據(jù)收集和處理系統(tǒng)最重要和常用的功能是對色譜圖和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括：將檢測器輸出的模擬信號通過A/D快速轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并存入電腦。進(jìn)行基線平滑和噪聲濾波，以有利于正確識別峰和消除基線飄移等對定量帶來的影響。識別色譜峰。求取峰參數(shù)，包括保留時間、峰高、峰面積、半峰寬、分離度等求保留指數(shù)，供鑒別組分定量計(jì)算打印報告。第六章色譜法第一百一十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日毛細(xì)管氣相色譜分析方法的選擇和優(yōu)化

色譜柱的選擇1、固定相固定相的選擇，取決于分析樣品的類型和對樣品所要求達(dá)到的分辨能力以及分析時間等。要點(diǎn)：（1）選擇性好。（2）穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好。（3）便于有效涂制和交聯(lián)固化。第六章色譜法第一百一十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

固定液對組分的分離選擇性，是由固定液與樣品分子間不同的作用力造成的。固定液的選擇可以利用麥?zhǔn)铣?shù)來進(jìn)行，考慮被分離樣品中組分所含的官能團(tuán)類型，首先選擇極性相似的固定液。為了增加固定相的穩(wěn)定性和選擇性，有時候也可以采用極性和非極性混合固定相。對于一些特殊的分離對象，如復(fù)雜的異構(gòu)體和光學(xué)異構(gòu)體的分離，可以選擇高分子液晶、大環(huán)固定相和手性固定相。第六章色譜法第一百一十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日2、柱材料一般使用石英毛細(xì)管柱，主要局限是價格貴點(diǎn)，目前商品化柱常用內(nèi)徑為0.53mm、0.32mm。玻璃柱拉制容易，可以得到不同內(nèi)徑的柱，缺點(diǎn)是表面處理要求高。對于一些非極性的低分子量烴類的分析，可以采用耐用的不銹鋼或者塑料柱，主要缺點(diǎn)是內(nèi)壁不均勻、存在活性點(diǎn)、塑料管熱穩(wěn)定性差。第六章色譜法第一百一十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日3、去活化方法去活化對提高柱效和延長柱壽命十分重要。要求：有效覆蓋活性點(diǎn)，同時要適合于固定液涂漬（與固定液極性有關(guān)）。用八甲基環(huán)四硅烷在高溫下開環(huán)，并在痕量水的作用下與玻璃和石英表面硅羥基形成縮合層可以有效掩蓋活性點(diǎn)，適用于非極性和中等極性硅油類固定液。對于極性固定液，選擇含有固定液相同功能基團(tuán)的環(huán)硅烷，對相應(yīng)的極性固定液能夠有效潤濕和去活。第六章色譜法第一百一十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日4、柱長、柱內(nèi)徑和液膜厚度通常15~30米的柱子已可以對大量分析任務(wù)獲得滿意結(jié)果。對于特別復(fù)雜的化合物可以考慮采用50米柱長。液膜厚度的選擇，應(yīng)該和柱內(nèi)徑相聯(lián)系。一般內(nèi)徑d與液膜厚度df的比值，大約在4000~2000之間。薄的液膜分析時間短，柱子性能和載氣粘度及分配系數(shù)的依賴性小，但是柱容量小，對準(zhǔn)確進(jìn)樣和痕量分析不利。當(dāng)所需樣品進(jìn)樣量大時，應(yīng)使用大口徑厚液膜柱。第六章色譜法第一百一十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

操作條件選擇和優(yōu)化1、載氣及流速從速率方程可知，載氣的種類主要通過溶質(zhì)在其中的擴(kuò)散系數(shù)Dg影響分子的縱向擴(kuò)散和氣相傳質(zhì)阻力，因此選擇載氣主要考慮Dg。在薄液膜毛細(xì)管柱上，選用大于最佳流速時，主要考慮氣相傳質(zhì)阻力的影響，此時應(yīng)該選用對樣品有較高擴(kuò)散系數(shù)的低密度氣體如氫氣和氦氣；相反，如果更加強(qiáng)調(diào)柱效，需要在最佳流速附近工作，這個時候縱向擴(kuò)散起主要作用，則應(yīng)該選擇高密度氣體，如氮?dú)?、氬氣等。對于使用ECD檢測器，需要高純的氮?dú)夂蜌鍤?。第六章色譜法第一百一十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

線速則既影響分子的擴(kuò)散也影響氣液兩相傳質(zhì)阻力。在H~u曲線上，有一個最低點(diǎn)表明組分可以達(dá)到的最高柱效，這個時候?qū)?yīng)的線速稱為最佳流速uopt。實(shí)際分析中常用最佳實(shí)用線速uopt,g，它可以由曲線的切點(diǎn)求得，如圖：實(shí)用線速的求算

第六章色譜法第一百一十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

在流速大于實(shí)用流速時，主要受傳質(zhì)阻力影響。在高線速區(qū)，板高正比于線速，即在高線速下實(shí)現(xiàn)快速分離，是以犧牲柱效為代價的，但是可以適當(dāng)通過增加柱長和減小內(nèi)徑來得到彌補(bǔ)。采用高線速，對于質(zhì)量型檢測器可以得到較高色譜峰，使最小檢測濃度減小。第六章色譜法第一百一十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日2、溫度的選擇柱溫是最重要的操作參數(shù)，直接影響分離效能和分析速度。提高柱溫，有利于加速組分在氣-液相中的傳質(zhì)速率，使柱效提高。但同時也加劇了縱向分子擴(kuò)散，故應(yīng)該適當(dāng)提高線速，以抑止這種不利因素。柱溫升高還使選擇性降低，從而使總的分離效能降低。第六章色譜法第一百二十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

對于沸程不太寬的樣品，柱溫的選擇可以參照下述幾條原則：高沸點(diǎn)混合物（300~450C），當(dāng)采用薄液膜和高靈敏度檢測器（FID）時，可以選用180~260C柱溫。中等沸點(diǎn)混合物（200~300C），柱溫比其平均沸點(diǎn)約低120C，可選用80~200C柱溫。低沸點(diǎn)混合物（100~200C），柱溫比其平均沸點(diǎn)約低50C，可選用50~100C柱溫。氣體樣品，在氣-液分配毛細(xì)管柱上可以在50C或者室溫下分析。第六章色譜法第一百二十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

汽化室溫度的選擇，取決于樣品的化學(xué)穩(wěn)定性、沸程范圍、進(jìn)樣量和進(jìn)樣方式。使用分流進(jìn)樣形式時，汽化室溫度一般高于柱溫50~100C，以保證快速、完全汽化。對于某些高沸點(diǎn)，熱穩(wěn)定性差的試樣，在高于或者接近其沸點(diǎn)時已有可能分解，這時應(yīng)增加分流比，減小進(jìn)入柱子的試樣量，在大量載氣稀釋下，極微量樣品能夠在低于沸點(diǎn)溫度下瞬間汽化。

檢測器溫度，一般應(yīng)該高于柱溫，以防止污染和出現(xiàn)異常響應(yīng)。第六章色譜法第一百二十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日3、程序升溫和程序升流在恒溫時，當(dāng)被測樣品復(fù)雜，其中的組分的k′范圍過寬，而分離在恒溫下進(jìn)行，這往往會帶來兩個麻煩。首先是高沸點(diǎn)樣品保留時間過長，而使色譜峰既寬又矮，使分離變壞，且難以準(zhǔn)確定量。更嚴(yán)重的是某些高沸點(diǎn)組分遲遲不流出。若對未知樣品，則會誤認(rèn)為組分已全部洗脫出柱，但到了以后的分析中，它又被洗脫出來，造成組分的漏檢和誤檢。其次對沸點(diǎn)過低的組分，峰會相互緊挨，而不能很好分離。第六章色譜法第一百二十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

這個問題可以通過程序升溫和程序升流來解決。在程序方法中，保留時間和沸點(diǎn)的關(guān)系在最佳條件下近似為線性，即隨著溫度和流速的增加，峰寬僅有很小的增加，或者幾乎不變。這樣既能改善先出峰之間的分離，又能夠使后流出的峰保持尖銳和所需要的檢測靈敏度。第六章色譜法第一百二十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

程序升溫廣為使用，包括初溫、程升、保持和終溫等程序。根據(jù)隨時間變化的加溫方式的不同可以分為線性和非線性程序升溫，后者用得不多。在線性程序升溫中又分為一階程升和多階程升。在程序升溫中，各組分均在其最佳柱溫下流出。毛細(xì)管柱上組分的最佳柱溫大約比其沸點(diǎn)低50C左右。為了在程序升溫中能夠更好權(quán)衡分離和分析速度，需要對下列參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化：第六章色譜法第一百二十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（1）初溫：取決于最早流出峰的分離度。一般要低于樣品中最低沸點(diǎn)組分的沸點(diǎn)，相似于這些沸點(diǎn)組分做等溫分析時采用的溫度。較低初溫可以忽略對高沸點(diǎn)組分分離的影響，因?yàn)榇藭r高沸點(diǎn)組分在早期程序升溫中處于凍結(jié)狀態(tài)。另外，初溫的選擇應(yīng)該高于固定相的玻璃化溫度（凝固溫度），否則將柱效降低。第六章色譜法第一百二十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（2）升溫速率s：使最大分離度有一個慢的變化，而最小分析時間有一個快的變化。毛細(xì)管程序升溫一般采用較低的升溫速率0.5~6C/min。升溫速率范圍的限制取決于固定相的熱穩(wěn)定性和流速變化。（3）載氣流速F：等于或者高于恒溫色譜中的最佳線速，并要和升溫速率相適應(yīng)，使s/F為常數(shù)較好。對于恒壓控制儀器，流速（流量F）將隨著溫度的升高而減小，從而影響濃度型檢測器的響應(yīng)值。因此，選擇程序升溫操作的儀器應(yīng)該有恒流控制器，在整個程序升溫過程中必須用穩(wěn)流閥嚴(yán)格控制流速恒定。第六章色譜法第一百二十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

在毛細(xì)管氣相色譜中流量較低，所以s/F比值高。s、F及其比值的大小對色譜性能的影響可以歸結(jié)為如下幾點(diǎn)：升溫速率對保留值大的組分影響大；保留時間要求嚴(yán)格則升溫速率必須恒定；保留時間小的組分重復(fù)性取決于流速的穩(wěn)定性，而受升溫速率的影響不大；s/F越小，分離度越大。由于毛細(xì)管柱F小，所以只需要較小的升溫速率即可保持最佳分離度；升溫速率大，影響固定液的壽命，因?yàn)楣潭ㄒ旱恼羝麎弘S溫度升高以指數(shù)函數(shù)形式加大。第六章色譜法第一百二十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（4）終溫終溫的確定主要取決于固定相和樣品的熱穩(wěn)定性以及樣品中組分的最高沸點(diǎn)。高溫固定相和固化固定相對提高上限溫度有明顯的改善。第六章色譜法第一百二十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日內(nèi)容恒溫程序升溫樣品沸點(diǎn)范圍沸點(diǎn)范圍小于120C70~420C樣品組分?jǐn)?shù)>10分析速度慢快檢測限隨峰形變化很少變化進(jìn)樣速度快不必很快具體隨進(jìn)樣方式而定固定相選擇能廣泛選擇選擇范圍有限盡量選用交聯(lián)鍵合固定相載氣純度不嚴(yán)格要求純度高流速控制只需恒壓必須恒流毛細(xì)管氣相色譜程序升溫和恒溫的比較第六章色譜法第一百三十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

載氣的程序升流，也稱壓力程升，由Lipsky提出，通過改變柱入口壓力，使柱內(nèi)載氣的平均流量隨時間變化，這種變化可以是線性的，可以是指數(shù)曲線增加的。程序升流是改變分離條件的很方便的方法，對寬沸程混合物的分析時間更短，而且可以在較低柱溫下工作，大大減少柱流失。第六章色譜法第一百三十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

和程序升溫相比，更適合分離熱不穩(wěn)定化合物，還可以得到更為穩(wěn)定的基線和延長柱子的壽命。因?yàn)楣潭ㄏ嗟恼舭l(fā)速率與流量只呈線性關(guān)系，而與溫度卻呈指數(shù)關(guān)系變化。在程序升流操作中，柱內(nèi)壓力變化很快恢復(fù)至儀器初始狀態(tài)，能夠提高單位時間內(nèi)的分析次數(shù)。缺點(diǎn)是對后流出峰柱效下降，當(dāng)采用氫氣或者氦氣時柱效降低不明顯。對于流速敏感的檢測器（TCD、FPT）難于校正。第六章色譜法第一百三十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

程序升流中參數(shù)的選擇主要考慮分離能力和分析時間兩方面。對于一般長度為15~25米的毛細(xì)管，程序升流范圍大約在0.1~10ml/min較為合適。為了使毛細(xì)管柱獲得最大分離能力，也可以同時采用程序升溫和程序升流。第六章色譜法第一百三十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

4、進(jìn)樣量進(jìn)樣量不得超過最大進(jìn)樣量。最大進(jìn)樣量又稱為樣品容量，定義為柱效下降10%時的進(jìn)樣量，與固定液量有關(guān)。進(jìn)樣量超過柱子容量后柱效會下降。第六章色譜法第一百三十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

毛細(xì)管氣相色譜的應(yīng)用（1）環(huán)境污染物分析：大氣、水樣、農(nóng)藥殘留、土壤與食品、香煙煙氣、（2）石油化工與地質(zhì)（3）生物、醫(yī)學(xué)：昆蟲信息素、微生物（脂肪酸）、臨床（氨基酸、糖、有機(jī)酸、甾體激素等）、藥物分析（4）天然產(chǎn)物：香料、精油、中草藥、（5）食品釀酒：風(fēng)味與香氣、肉質(zhì)、水果蔬菜、飲料等第六章色譜法第一百三十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日第六章色譜法第一百三十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日第六章色譜法第一百三十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日第六章色譜法第一百三十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日第六章色譜法第一百三十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日6.3高效液相色譜特點(diǎn)：（1）采用數(shù)m微球填料，傳質(zhì)快，柱效高；（2）封閉式可重復(fù)使用上百次、數(shù)千次的色譜柱；（3）高壓輸液泵，快速；高精度連續(xù)操作儀器化，定性定量分析準(zhǔn)確度高；（4）流動相影響組分的分配，有限的幾種和幾十種固定相就可以解決相當(dāng)大范圍的問題；（5）樣品回收容易而且是定量的，有利于制備；（6）柱外效應(yīng)對柱效的影響特別嚴(yán)重。第六章色譜法第一百四十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日1固定相和流動相（1）固定相按照承受壓力來分：

剛性固體－硅膠等，耐高壓，表面可鍵合各種功能團(tuán)

硬膠－聚苯乙烯與二乙烯基苯交聯(lián)而成，承壓能力低，主要用于離子交換和尺寸排阻色譜第六章色譜法第一百四十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（2）流動相純度高粘度低化學(xué)穩(wěn)定性好沸點(diǎn)高于55oC

溶劑要完全浸潤固定相與檢測器匹配混合溶劑要考慮互溶性從有機(jī)溶劑到水溶液，既可以是純?nèi)軇?，也可以是二元或多元混合溶劑。第六章色譜法第一百四十二頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日根據(jù)分子作用力的情況，溶劑一般分為八類：脂肪醚，純質(zhì)子接受體；脂肪醇，質(zhì)子接受-給予體；吡啶衍生物，四氫呋喃，質(zhì)子接受體，易極化；乙二醇、芐醇、乙酸、甲酰胺，質(zhì)子給予體；二氯甲烷、二氯乙烷，大偶極鉅；脂肪酮、脂、二氧六環(huán)；芳烴、芳醚、硝基甲烷氟代醇、氯仿、水，質(zhì)子給體

為了使混合溶劑的選擇性差別盡可能大，應(yīng)選用不同類型混合的混合溶劑。第六章色譜法第一百四十三頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日2各種HPLC方法正相色譜反相色譜

液-固吸附色譜液-液分配色譜離子交換色譜大小排阻色譜親和色譜……第六章色譜法第一百四十四頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日反相色譜應(yīng)用最廣泛：在水中可以加入各種添加劑，改變流動相的離子強(qiáng)度、pH和極性等，以提高選擇性。水的截止波長低，有利于痕量組分的檢測。反相鍵合相穩(wěn)定，不易被強(qiáng)極性組分污染。利用二次化學(xué)平衡，可以使不能直接用反相色譜分離的組分用反相色譜分離，例如離子對色譜。第六章色譜法第一百四十五頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日反相色譜分離機(jī)理:

疏溶劑理論：當(dāng)一個非極性分子或者溶質(zhì)分子中的非極性部分和極性溶劑接觸時，相互產(chǎn)生斥力，自由能增加，分子中非極性部分的取向?qū)е氯軇┲行纬梢粋€空腔?？涨坏男纬珊兔娣e大小與溶劑性質(zhì)（表面張力、介電常數(shù)等）以及溶質(zhì)的表面積和偶極鉅有關(guān)。第六章色譜法第一百四十六頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

溶質(zhì)保留影響因素：（1）溶質(zhì)分子中非極性部分的總面積；（2）鍵合相上的非極性部分的總面積；（3）流動相表面張力增大，洗脫能力變?nèi)酰唬?）鹽加入，增加表面張力，減少溶質(zhì)分子間的靜電斥力。對于非極性溶質(zhì)，鹽濃度增加，表面張力增大，保留增大；對于極性溶質(zhì)，隨鹽濃度增大減小。（5）緩沖溶液pH（6）溫度第六章色譜法第一百四十七頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（1）反相離子對色譜實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)極性電離型化合物的反相色譜分離。羧酸、磺酸、胺、季胺鹽、氨基酸、多肽、核酸及其衍生物、各種藥物、染料的分離分析第六章色譜法第一百四十八頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日分配系數(shù)為：分配比（分配容量、容量因子）為：第六章色譜法第一百四十九頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日

加入有機(jī)溶劑可使親脂性離子對穩(wěn)定性提高：

假設(shè)只有溶劑化離子對存在于固定相中：

選擇合適的有機(jī)溶劑能夠獲得高平衡常數(shù)KS，將提高溶質(zhì)的分配容量和分離選擇性。第六章色譜法第一百五十頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日影響離子對色譜保留的因素：

pH

離子對試劑的性質(zhì)（鏈長）和濃度有機(jī)溶劑離子強(qiáng)度影響－離子強(qiáng)度的增加，離子對的保留值下降，而中性溶質(zhì)的保留值趨于上升。金屬離子溫度第六章色譜法第一百五十一頁，共一百九十三頁，2022年，8月28日（2）尺寸排阻色譜一般說來，在生物化學(xué)領(lǐng)域常用水溶性溶劑，稱為凝膠過濾色譜（Gelfiltration）；在合成高分子化學(xué)領(lǐng)域，采用有機(jī)溶劑較多，常稱為凝膠滲透色譜（GPC，Gelpermeationchromatography）。實(shí)際應(yīng)用中，常用的名稱是尺寸排阻色譜（SEC，Sizeexclu