色譜法概述及氣相色譜-課件

第一章

色譜法緒論一色譜法發(fā)展史P1“色譜法”名稱的由來}石油醚(流動相)碳酸鈣(固定相)色譜帶1ppt課件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)、滲透性等)的差異，使不同組分在作相對運動的兩相中進行反復分配，實現(xiàn)分離的分析方法。色譜法2ppt課件氣相色譜(Gaschromatography)

填充柱氣相色譜（Packedcolumngaschromatography)

毛細管氣相色譜(Capillarycolumngaschromatography)

裂解氣相色譜(Pyrolysisgaschromatography)

頂空氣相色譜(Headspacegaschromatography)

氣相質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Gaschromatography-Massspectrometry)液相色譜(Liquidchromatography)

高效液相色譜(Highperformanceliquidchromatography)

超臨界流體色譜(Supercriticalfluidchromatography)

高效毛細管電泳(Highperformancecapillaryelectrophoresis)

毛細管電色譜(Capillaryelectrochromatography)

液相質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Liquidchromatography-Massspectrometry二、色譜方法的一些新技術(shù)3ppt課件三、色譜法的特點（1）分離效率高

復雜混合物，有機同系物、異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。（2）靈敏度高

可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質(zhì)量。（3）分析速度快

一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個試樣的分析。（4）應用范圍廣

氣相色譜：沸點低于400℃的各種有機或無機試樣的分析。液相色譜：高沸點、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。不足之處：

被分離組分的定性較為困難。聯(lián)用技術(shù)4ppt課件四、色譜法的分類P7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){5ppt課件根據(jù)固定相的外形分柱色譜平板色譜{平板色譜6ppt課件根據(jù)分離機理可分為吸附色譜分配色譜離子交換色譜排阻色譜7ppt課件五、色譜色譜文獻P11發(fā)表色譜文獻的主要期刊JournalofChromatography.A色譜JournalofChromatography.B分析測試通報TheJournalofMicrocolumnSeparation分析科學學報Chromatographia

分析儀器JournalofChromatographyScienceJournalofHighResolutionChromatographyLC·GCAnalyst8ppt課件一色譜流出曲線及有關(guān)術(shù)語P19第二章色譜法原理9ppt課件(一）保留值－定性1

死時間t0流動相平均線速度柱長10ppt課件2

保留時間tr3

校正(調(diào)整)保留時間11ppt課件4

死體積V05

保留體積Vr6

校正(調(diào)整)保留體積12ppt課件7

相對保留值ri,s8

分離因子α>13ppt課件(二）峰高與峰面積－定量（三）區(qū)域?qū)挾龋Х宓讓挾萕半峰寬W1/2標準偏差σ14ppt課件(四）色譜流出曲線上的信息15ppt課件1根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可判斷樣品所含的最少組份數(shù)。2根據(jù)色譜峰的保留值，可以進行定性分析。3根據(jù)色譜峰的面積或峰高,可以進行定量分析4色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾仁窃u價色譜柱分離效能的依據(jù)5色譜峰兩峰間的距離，是評價固定相(或流動相)選擇是否合適的依據(jù)。16ppt課件三色譜分析的基本原理組分保留時間為何不同？色譜峰為何變寬？17ppt課件(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)18ppt課件組分一定時，K主要取決于固定相性質(zhì)組分及固定相一定時,溫度增加,K減小試樣中的各組分具有不同的K值是分離的基礎選擇適宜的固定相可改善分離效果影響K的因素{固定相溫度19ppt課件2

分配比(容量因子)k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性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。K與k都是衡量色譜柱對組分保留能力的參數(shù)，數(shù)值越大，該組分的保留時間越長。k可直接從色譜圖上獲得。20ppt課件21ppt課件3

分配系數(shù)K與分配比k的關(guān)系4

分離因子與分配系數(shù)K及分配比k的關(guān)系22ppt課件(二）色譜理論（自習為主）1

塔板理論－柱分離效能指標*k=123ppt課件

塔板號載氣塔板體積數(shù)01234柱出口01234567891011121314151610.50.250.1250.0630.0320.0160.0080.0040.0020.00100000000.50.50.3750.250.1570.0950.0560.0320.0180.0100.0050.0020.001000000.250.3750.3750.3130.2350.1650.1110.0720.0450.0280.0160.0100.0050.0020.0010.000.1250.250.3130.3130.2740.220.1660.0940.0700.0490.0330.0220.0140.00800000.0630.1570.2350.2740.2740.2470.2070.1510.1100.080.0570.0400.027000000.0320.0790.1180.1380.1380.1240.1040.0760.0560.0400.0280.02024ppt課件理論塔板數(shù)理論塔板高度色譜柱長度柱效能指標當色譜柱長度一定時，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。25ppt課件

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指標時，應指明測定物質(zhì)。有效塔板數(shù)有效板高26ppt課件2

速率理論－影響柱效的因素（自習為主）流動相線速度范弟姆特方程27ppt課件1)渦流擴散項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。28ppt課件2)分子擴散項B/u(縱向擴散項)流動相柱內(nèi)譜帶構(gòu)型相應的響應信號產(chǎn)生原因：濃度梯度影響因素：流動相流速；氣體擴散系數(shù)29ppt課件3)傳質(zhì)阻力項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30ppt課件液相傳質(zhì)阻力固定液粘度及液膜厚度越小液相傳質(zhì)阻力越小31ppt課件4)流動相線速度對板高的影響32ppt課件四分離度定義：tr2,tr1:組分2和組分1的保留時間W2,W1:組分2和組分1的峰底寬度33ppt課件R=1.5完全分離34ppt課件五基本色譜分離方程式對于難分離相鄰兩組分：W1≈W2≈W35ppt課件P185(10-12)36ppt課件37ppt課件分離度與k、n及的關(guān)系

k從1增加到3，R增加到原來的1.5倍

(k:2-7)n增加到原來的3倍，R增加到原來的1.7倍

從1.01增加到1.1，增加約9％，R增加到原來的9倍結(jié)論選擇合適的固定相(流動相)以增加是改善分離度最有效的方法38ppt課件1)各組分的分配系數(shù)必須不同。這一條件通過選擇合適的固定相來實現(xiàn)。2)區(qū)域擴寬的速度應小于區(qū)域分離的速度，即色譜柱的柱效要高。3)在保證快速分離的前提條件下，色譜柱應足夠長。使試樣中的不同組分分離需要滿足的條件39ppt課件第三章色譜定性、定量方法及應用P274一定性分析1用已知純物質(zhì)對照定性保留值定性峰高增加法定性40ppt課件2用經(jīng)驗規(guī)律和文獻值定性(1)經(jīng)驗規(guī)律碳數(shù)規(guī)律在一定溫度下，同系物的調(diào)整保留時間的對數(shù)與分子中碳數(shù)成線性關(guān)系如果知道兩種或更多同系物的調(diào)整保留時間，則可求出常數(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)。41ppt課件(2)相對保留值42ppt課件(3)保留指數(shù)P276優(yōu)點Z,Z+1:正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)進樣43ppt課件例：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)。在與文獻值對照時，一定要重視文獻值的實驗條件，如固定液、柱溫等。而且要用幾個已知組分進行驗證。44ppt課件3聯(lián)機定性GC/MS(氣相色譜-質(zhì)譜)例：川桂皮揮發(fā)油的化學成分分析色譜柱：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1min45ppt課件總離子流色譜圖6號峰的質(zhì)譜圖46ppt課件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同時檢測大蒜中碳、硫、硒化合物Se(196.1nm)C(193.1nm)S(180.7nm)47ppt課件4幾種方法聯(lián)合定性化合物GC-MS色譜保留指數(shù)質(zhì)譜相似度OV-101柱PEG20M柱9號峰定性數(shù)據(jù)

9851149β-蒎烯9349811124香葉烯9269861156質(zhì)譜和保留指數(shù)兩種鑒定方法的結(jié)果例：纈草揮發(fā)油化學成分的研究多種方法聯(lián)合定性可大大提高鑒定的可靠性48ppt課件二定量分析P2811

定量基礎或49ppt課件單位峰面積(或單位峰高)的組分的量定量校正因子相對校正因子50ppt課件2

常用的幾種定量分析方法(1)歸一化法P289試樣中所有組分均須出峰要求操作條件如進樣量、載氣流速等變化時對結(jié)果的影響較小。優(yōu)點51ppt課件組分乙苯對二甲苯間二甲苯鄰二甲苯峰面積12075140105fi'0.971.000.960.98校正因子歸一化定量結(jié)果27.017.531.324.1峰面積直接歸一化定量結(jié)果27.217.131.823.9C8芳烴異構(gòu)體歸一化定量分析52ppt課件(2)外標法(校準曲線法)P287或不使用校正因子需準確控制進樣量、載氣流速等操作條件適合測定大批量樣品53ppt課件(3)內(nèi)標法P288

對內(nèi)標物的要求：（a）試樣中不含有該物質(zhì)；（b）與被測組分性質(zhì)比較接近；（c）不與試樣發(fā)生化學反應；（d）出峰位置應位于被測組分附近，且無組分峰影響。準確度高優(yōu)點54ppt課件55ppt課件例:測定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用內(nèi)標法。稱取試樣1500mg，加入內(nèi)標物壬烷150mg，混合均勻后進樣，測得如下數(shù)據(jù)：組分壬烷乙苯對二甲苯間二甲苯鄰二甲苯峰面積校正因子981.02700.97951.001200.95800.98計算樣品中乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯的含量。56ppt課件解：57ppt課件第四章

氣相色譜法一氣相色譜儀P36GC工作過程58ppt課件載氣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測和記錄系統(tǒng)溫控系統(tǒng)59ppt課件60ppt課件（一）載氣系統(tǒng)常用載氣：氮氣、氦氣、氫氣及氬氣氣源凈化干燥管載氣流速控制裝置{載氣系統(tǒng)載氣選擇依據(jù)檢測器柱效{61ppt課件（二）進樣系統(tǒng)P36注射器氣化室進樣系統(tǒng){進樣器氣化室溫度比柱溫高出10～50℃62ppt課件取樣位置試樣導入色譜柱六通閥進樣器63ppt課件64ppt課件（三）分離系統(tǒng)(色譜柱)色譜柱填充柱毛細管柱柱內(nèi)徑1-10mm0.05-0.5mm柱長度0.5-10m10-150m總塔板數(shù)~103~

106樣品容量10-1000

0.1-5065ppt課件1

氣液色譜固定相P67組成{擔體(載體)固定液{硅藻土紅色白色非硅藻土{1)擔體(載體)66ppt課件對載體的要求P67具有多孔性，即比表面積大?；瘜W惰性，表面沒有活性，有較好的浸潤性。熱穩(wěn)定性好。有一定的機械強度，使固定相在制備和填充過程中不易粉碎。67ppt課件擔體的表面處理a.

酸洗－濃鹽酸浸泡，除去堿性作用基團b.

堿洗－氫氧化鉀甲醇溶液浸泡，除去酸性作用基團c.

硅烷化－除去擔體表面的氫鍵作用力二甲基二氯硅烷68ppt課件2)

固定液－高沸點的有機化合物

P71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、分解等反應；具有較低的蒸氣壓，以免流失?；瘜W穩(wěn)定性好，不與樣品或載氣發(fā)生不可逆的化學反應。粘度和凝固點低，以便在載體表面能均勻分布。對樣品中的各組分有適當?shù)娜芙舛取?填充柱，毛細管柱)69ppt課件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－氫原子與電負性很大的原子(如F、O、N等)之間的作用力70ppt課件固定液的相對極性P（自習）71ppt課件固定液的選擇原則－“相似相溶”（重要）a.

非極性物質(zhì)—非極性固定液。沸點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.易形成氫鍵物質(zhì)—極性或氫鍵型固定液。不易形成氫鍵的組分先出峰，易形成氫鍵的組分后出峰。e.復雜難分離樣品—多種固定液混合72ppt課件固定液極性適用范圍100％二甲基聚硅氧烷非極性脂肪烴化合物，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極性極性化合物，如醇、羧酸酯等常用毛細管色譜柱固定液P7373ppt課件2

氣固色譜固定相P93永久性氣體惰性氣體低沸點有機化合物分離對象74ppt課件分離測定有機物中的痕量水高分子多孔微球硅膠－強極性氧化鋁－弱極性活性炭－非極性分子篩－強極性高分子多孔微球(GDX)固體吸附劑75ppt課件(四)檢測系統(tǒng)P371

熱導池檢測器

(TCD)參比測量R1R2ABR1*R參比=R2*R測量只有載氣通過時載氣+組分R1*R參比≠R2*R測量利用載氣與組分熱導系數(shù)的差異進行測量76ppt課件載氣對熱導檢測器靈敏度的影響某些氣體與蒸氣的熱導系數(shù)/10-4J·(cm·s·℃)-1氣體熱導系數(shù)氣體熱導系數(shù)氫氣22.4甲烷4.56氦氣17.41乙烷3.06氮氣3.14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1.7677ppt課件影響熱導檢測器靈敏度的因素載氣種類；熱絲工作電流；熱絲與池體溫度差。適用范圍測量對象：通用色譜柱：填充柱

78ppt課件2氫火焰離子化檢測器(FID)

火焰離子化機理79ppt課件適用范圍含碳有機化合物影響檢測靈敏度的因素氫氮比；空氣流量；極化電壓。80ppt課件氫火焰離子化檢測器特點

flameionizationdetector,FID

(1)典型的質(zhì)量型檢測器;(2)對有機化合物具有很高的靈敏度;(3)無機氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應;(4)氫焰檢測器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應迅速等特點;(5)比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達10-12g·g-1。81ppt課件3電子捕獲檢測器(ECD)

electroncapturedetector,ECD82ppt課件電子捕獲機理適用范圍鹵素及親電子物質(zhì)83ppt課件電子捕獲檢測器

高選擇性檢測器，僅對含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏度，檢測下限10-14g/mL，對大多數(shù)烴類沒有響應。

較多應用于農(nóng)副產(chǎn)品、食品及環(huán)境中農(nóng)藥殘留量的測定。84ppt課件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85ppt課件4火焰光度檢測器(FPD)

86ppt課件響應機理適用范圍含硫、磷化合物含磷化合物含硫化合物87ppt課件三九一一乙