第十章 高效液相色谱分析法 第三节 高效液相色谱固定相与流动相
高效液相色谱法
第三节 高效液相色谱的固定相 和流动相
粒很细（5~10m），孔仍然较浅，传质速率快，易实现高 效、高速。特别适合复杂混合物分离及痕量分析。
二、流动相
由于高效液相色谱中流动相是液体，它对组分有亲合力， 并参与固定相对组分的竞争，因此，正确选择流动相直接影 响组分的分离度。对流动相溶剂的要求是： （1）溶剂对于待测样品，必须具有合适的极性和良好的选
酸镁、分子筛及聚酰胺等。非极性吸附剂最常见的是活性炭。 极性吸附剂可进一步分为酸性吸附剂和碱性吸附剂。酸
性吸附剂包括硅胶和硅酸镁等，碱性吸附剂有氧化铝、氧化
第四节 液—固色谱法
镁和聚酰胺等。酸性吸附剂适于分离碱，如脂肪胺和芳香胺。 碱性吸附剂则适于分离酸性溶质，如酚、羧和吡咯衍生物等。
各种吸附剂中，最常用的吸附剂是硅胶，其次是氧化铝。
级，存在一些分散的具有表面活性的 吸附中心 。因此，液
固色谱法是根据各组分在固定相上的吸附能力的差异进行分 离，故也称为液固吸附色谱。
吸附剂吸附试样的能力，主要取决于吸附剂的比表面积 和理化性质，试样的组成和结构以及洗脱液的性质等。组分 与吸附剂的性质相似时，易被吸附，呈现高的保留值；当组 分分子结构与吸附剂表面活性中心的刚性几何结构相适应时，
硬胶主要用于离子交换和尺寸排阻色谱中，它由聚苯乙 烯与二乙烯苯基交联而成。可承受压力上限为3.5108Pa。固 定相按孔隙深度分类，可分为表面多孔型和全多孔型固定相
第三节 高效液相色谱的固定相 和流动相
两类。 1. 表面多孔型固定相
它的基体是实心玻璃球，在玻璃球外面覆盖一层多孔活 性材料，如硅胶、氧化硅、离子交换剂、分子筛、聚酰胺等。 这类固定相的多孔层厚度小、孔浅，相对死体积小，出峰迅 速、柱效亦高；颗粒较大，渗透性好，装柱容易，梯度淋洗 时能迅速达到平衡，较适合做常规分析。由于多孔层厚度薄， 最大允许量受到限制。 2. 全多孔型固定相
高效液相色谱的原理及应用
高效液相色谱的原理及应用一、引言高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）是一种广泛应用于生化、制药、食品安全等领域的分析技术。
本文将详细介绍高效液相色谱的原理及其在不同领域中的应用。
二、高效液相色谱的原理高效液相色谱是一种基于分配和吸附作用的色谱技术。
其原理如下：1.分配作用: 样品在液相中均匀分散，样品中的组分按溶解度的不同在液相和固定相之间分配，从而实现对样品的分离。
2.吸附作用: 组分在固定相上通过吸附作用与固定相表面相互作用，进一步实现对组分的分离。
3.色谱柱: 高效液相色谱中常使用填充在色谱柱中的固定相，通过色谱柱中的孔隙结构和表面特性实现对样品的分离。
三、高效液相色谱的应用高效液相色谱技术广泛应用于以下几个领域：1. 生化分析高效液相色谱在生化分析中起着重要的作用，可以用于蛋白质、核酸、糖类等生物大分子的分离和定量分析。
•分离蛋白质: 高效液相色谱可以通过选择合适的固定相和流动相，实现对蛋白质的不同特性进行分离，如分离不同分子量的蛋白质。
•分析核酸: 高效液相色谱可以通过裂解DNA或RNA，使用特定的检测方法，实现核酸的定量分析。
•糖类分析: 高效液相色谱可以用于糖类的检测和分析，对食品、医药等行业具有重要意义。
2. 制药领域高效液相色谱在制药领域中应用广泛，可用于药物的分离、纯化和定量分析等。
•药物分离和纯化: 高效液相色谱可以通过调整固定相和流动相的性质，实现对复杂药物混合物的分离和纯化。
•药物含量测定: 高效液相色谱可用于药物中成分的定量分析，以保证药物的质量和安全性。
•质量控制: 高效液相色谱可用于制药过程中的质量控制，例如检测制药中间体和产成品中的杂质和不纯物。
3. 食品安全高效液相色谱在食品安全领域中起着重要的作用，可用于检测和分析食品中的有害物质和添加剂。
•残留农药检测: 高效液相色谱可以用于检测食品中农药的残留量，以保障食品安全。
高效液相色谱和超高效液相色谱
高效液相色谱和超高效液相色谱高效液相色谱（HighPerformanceLiquidChromatography，HPLC）和超高效液相色谱（Ultra High Performance Liquid Chromatography，UHPLC），是现代分析化学中常用的分离技术。
它们可以对复杂的混合物进行分离和定量分析，广泛应用于药物分析、食品分析、环境分析、生物分析等领域。
本文将从原理、仪器、方法和应用等方面，介绍高效液相色谱和超高效液相色谱的基本知识。
一、原理高效液相色谱和超高效液相色谱的原理基本相同，都是利用样品在流动相中的分配系数差异，通过固定相和流动相的作用，将混合物中的化合物分离出来。
不同的是，超高效液相色谱采用了更小的颗粒固定相，使得流动相可以更快地通过固定相，从而提高了分离效率和分离速度。
在高效液相色谱和超高效液相色谱中，样品首先被注入流动相中，然后通过固定相的柱子。
固定相通常是一种多孔的固体材料，如硅胶、C18等。
样品中的化合物在流动相中的分配系数不同，因此在通过固定相时，会被分离出来。
分离出来的化合物，会在检测器中被检测到，从而实现分离和定量分析。
二、仪器高效液相色谱和超高效液相色谱的仪器基本相同，主要由注射器、流动相泵、柱子、检测器和计算机控制系统等组成。
（一）注射器注射器是将样品引入流动相中的关键部分。
常用的注射器有手动注射器和自动进样器。
手动注射器通常用于小样品量的分析，而自动进样器可以实现高精度、高效率的样品进样。
（二）流动相泵流动相泵是将流动相送入柱子中的装置。
其主要功能是控制流动相的流速和流量，并确保流动相的稳定性。
常用的流动相泵有恒压流量泵和梯度流量泵。
恒压流量泵可以保持恒定的流量，适用于等浓度的流动相。
梯度流量泵可以实现不同浓度的流动相混合，从而实现更好的分离效果。
（三）柱子柱子是高效液相色谱和超高效液相色谱的核心部分，用于固定相的分离。
常用的柱子材料有硅胶、C18、C8等。
高效液相色谱法简介
高效液相色谱的特点
高压——压力可达150～300 kg/cm2。色谱
柱每米降压为75 kg/cm2以上。
高速——流速为0.1～10.0 mL/min。 高效——塔板数可达5000/米。在一根柱中
同时分离成份可达100种。
高灵敏度——紫外检测器灵敏度可达0.01ng。
同时消耗样品少。
第二节
塑料块 Teflon
1 cm
工作电极 (Pt, Au, 碳糊)
e.电导检测器
电导检测器主要用于离子色谱的检测。 原理： 根据待测物在一些介质中电离后所产 生的电导（电阻的倒数）变化来测量电离物质 的含量。 电导检测器的主要部件是电导池。其响应 受温度影响较大，因此需要将电导池置于恒温 箱中。另外，当 pH>7时，该检测器不够灵敏。 电导检测器不能用于梯度洗脱。
◆恒流泵
注射型泵------输出精确，无脉动，需更换溶剂而中断工作。
往复型泵------造价低廉，溶剂更换方便，但存在脉动。 （使用较多） 对流量变化敏感的检测器会有噪声 干扰，此时可连接一脉动阻尼器。
◆恒压泵--------压力恒定，但流量不恒定（现在已经较少使用）。
输液泵操作注意事项：
防止固体微粒进入泵体 流动相不应含有腐蚀性物质 防止溶剂瓶内的流动相被用完 不超过规定的最高压力 流动相一般应该先脱气
F=2.3QKI0εCl
Q为量子产率，K为荧光效率，ε为摩尔吸光系 数，l为光径长度。
F=KC
特点：选择性好，
专属型检测器，灵敏 度比紫外检测器高 （检测限10-10 g/ml） 对多环芳烃，维 生素 B 、黄曲霉素、 卟啉类化合物、农药 、药物、氨基酸、甾 类化合物等有响应；
c. 示差折光检测器
高效液相色谱分析
数 据 处 理
检 测 器
色 谱 柱
高效液相色谱仪一般可分为5个主要部分： 高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、 计算机控制及数据处理系统。此外还配有辅助装 置：如梯度洗脱，也叫梯度淋洗，自动进样及数 据处理等。其工作过程如下：首先高压泵将贮液 器中流动相溶剂经过进样器送入色谱柱，然后从 控制器的出口流出。当注入欲分离的样品时，流 经进样器贮液器的流动相将样品同时带入色谱柱 进行分离，然后依先后顺序进入检测器，记录仪 将检测器送出的信号记录下来，由此得到液相色 谱图。
纯 水 制 备 仪
超 纯 水 制 备 仪
乙腈 这是反相高效液相色谱常用的溶剂，实验室常用的 只能满足紫外检测器的需要。这样的试剂很难符合荧光 和电化学检测器的要求。 甲醇 反相高效液相色谱常用的溶剂之一，其杂质主要是 水。市面上能够买到紫外光谱纯的商品，但它的主要问 题也是有些特性满足不了荧光和电化学检测分析。 氯代烃类溶剂 在正相高效液相色谱中常用的二氯甲烷等 氯代烃类溶剂中，添加稳定剂甲醇或乙醇。乙醇能够提 高流动相的极性，缩短正相高效液相色谱分析中各组分 的保留时间。各批次之间浓度的变化也许会影响重复性。 国内市场上可能不容易买到不含稳定剂的氯代烃类溶剂， 但是可以用氧化铝柱吸附的办法或者用水萃取脱掉。不 含稳定剂的氯代烃类溶剂可以缓慢的分解，特别是与其 他溶剂共存时。分解的盐酸会腐蚀不锈钢部件，损害色 谱柱。以戊烯为稳定剂的氯代烃类溶剂可避免上述产生 的问题。
由于高效液相色谱所用固定相颗粒极细，因此对流动相 阻力很大，为使流动相较快流动，必须配备有高压输液系统。 它是高效液相色谱仪最重要的部件，一般由储液罐、高压输 液泵、过滤器、压力脉动阻力器等组成，其中高压输液泵是 核心部件。对于一个好的高压输液泵应符合密封性好，输出 流量恒定，压力平稳，可调范围宽，便于迅速更换溶剂及耐 腐蚀等要求。常用的输液泵分为恒流泵和恒压泵两种。恒流 泵特点是在一定操作条件下，输出流量保持恒定而与色谱柱 引起阻力变化无关；恒压泵是指能保持输出压力恒定，但其 流量则随色谱系统阻力而变化，故保留时间的重现性差，它 们各有优缺点。目前恒流泵正逐渐取代恒压泵。恒流泵又称 机械泵，它又分机械注射泵和机械往复泵两种，应用最多的 是机械往复泵。
高效液相色谱法的原理
高效液相色谱法的原理高效液相色谱法（HPLC）是一种常用的分离和分析技术，它是在液相色谱法的基础上发展起来的，具有高效、灵敏、准确、快速等特点。
其原理是利用液相在固定填料上的分配作用，通过样品在流动相中的分配系数不同，实现对混合物中各成分的分离和检测。
HPLC的原理主要包括样品的进样、流动相的选择、填料的选择和柱温控制等几个方面。
首先是样品的进样。
样品通过进样装置进入流动相中，然后被输送到填料柱中进行分离。
在进样过程中，要求样品能够均匀、快速地进入流动相中，以保证分析结果的准确性。
其次是流动相的选择。
流动相是HPLC分离的关键，它可以是有机溶剂、水、缓冲液等。
不同的流动相对于不同的样品具有不同的适用性，因此在选择流动相时需要考虑样品的性质和分离的要求。
填料的选择也是HPLC分离的重要因素。
填料是HPLC柱中的固定相，它的种类和粒径大小直接影响到分离的效果。
常用的填料有C18、C8、SiO2等，它们具有不同的分离机理和适用范围，需要根据具体的分析要求进行选择。
此外，柱温的控制也对HPLC分离有着重要的影响。
柱温的升高可以提高分离效率和分辨率，减少分离时间，但也会增加柱的压力和流动相的挥发，因此在实际应用中需要综合考虑。
总的来说，HPLC的原理是通过样品在流动相和固定相之间的分配作用，实现对混合物中各成分的分离和检测。
在实际应用中，需要根据具体的分析要求选择合适的进样方式、流动相、填料和柱温控制，以达到最佳的分离效果。
通过对HPLC原理的深入了解，可以更好地应用HPLC技术进行分离和分析，为科研和生产提供准确、可靠的数据支持。
同时，不断探索和创新HPLC技术，将有助于提高其分离效率和应用范围，推动科学研究和工程技术的发展。
第十章高效液相色谱分析
在色谱柱内各种因素引起的色谱峰扩 展叫柱内扩展。
由气相色谱速率理论可知，范氏方程 概括了影响柱效的各种动力学因素，将范 氏方程加以修正后即可用于高效液相色谱。
第二节 基本原理
一、柱内展宽
1. 涡流扩散
He 2dp
填充不规则因子 填充物颗粒的平均直径
第二节 基本原理
一、柱内展宽
2. 纵向扩散
第一节 高效液相色谱法概述
高效液相色谱(HPLC)是以溶剂液体为流动相的色谱 方法。按照固定相不同可分为：液液分配色谱；吸附色 谱(液固色谱)；离子交换色谱；尺寸排阻色谱(凝胶渗透 色谱)。
早 期 液 相 色 谱 ， 包 括 Tswett 的 工 作 ， 都 是 在 直 径 1~5cm, 长50~500cm的玻璃柱中进行的。为保证有一定的 柱流速，填充的固定相颗粒直径多在150~200m范围内。 即使这样，流速仍然很低(<1mL/min)，分析时间仍然很 长！
键合的表面覆盖度决定哪种机理起主要作用。对多数键 合相来说，以分配机理为主。
第三节 固定相和流动相
一、固定相
化学键合相的形成必须具备两个条件：
1. 载体表面应有某种活性基团; 2.固定液应有能与载体表面发生化学反应的 官能团。
第三节 固定相和流动相
一、固定相
通常，化学键合相的载体主要是硅胶（表面 有硅醇基）：
第三节 固定相和流动相
一、固定相
Si-O-R：对热不稳定、遇水、乙醇等强极性会水解，
使酯链断裂，因此只适于 以不含水或醇的流动相。
Si-R(或Si-N)：不水解，热稳定性比硅酸脂好。但所
用的格式反应不方便。使用水溶液作流动相时，其pH应 在4 ~ 8之间。
Si-O-Si-R：不水解，热稳定性好，在pH2~8范围内对
高效液相色谱分析
高效液相色谱法高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography \ HPLC）又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。
高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。
该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。
特点高效液相色谱法有“三高一广一快”的特点：①高压：流动相为液体，流经色谱柱时，受到的阻力较大，为了能迅速通过色谱柱，必须对载液加高压。
②高效：分离效能高。
可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果，比工业精馏塔和气相色谱的分离效能高出许多倍。
③高灵敏度：紫外检测器可达0.01ng，进样量在uL数量级。
④应用范围广：百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。
⑤分析速度快、载液流速快：较经典液体色谱法速度快得多，通常分析一个样品在15～30分钟，有些样品甚至在5分钟内即可完成，一般小于1小时。
此外高效液相色谱还有色谱柱可反复使用、样品不被破坏、易回收等优点，但也有缺点，与气相色谱相比各有所长，相互补充。
高效液相色谱的缺点是有“柱外效应”。
在从进样到检测器之间，除了柱子以外的任何死空间（进样器、柱接头、连接管和检测池等）中，如果流动相的流型有变化，被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽，柱效率降低。
高效液相色谱检测器的灵敏度不及气相色谱。
主要类型1．吸附色谱（Adsorption Chromatography）2．分配色谱（Partition Chromatography）3．离子色谱（Ion Chromatography）4．体积排阻色谱（Size Exclusion Chromatography）5．亲和色谱（Affinity Chromatography）结构组成高效液相色谱仪可分为“高压输液泵”、“色谱柱”、“进样器”、“检测器”、“馏分收集器”以及“数据获取与处理系统”等部分。
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（5）化学稳定性要好，不能与样品发生反应。
（6）溶剂粘度要尽可能小，以获得较高的柱效。
201பைடு நூலகம்-6-11
按极性分：极性、弱极性、非极性；
按使用方式分：固定组成淋洗和梯度淋洗。 常用溶剂： 己烷、四氯化碳、甲苯、乙酸乙酯、乙醇 、乙腈、水。 采用二元或多元组合溶剂作为流动相可以灵活调节流动
相的极性或增加选择性，以改进分离或调整出峰时间。
2013-6-11
3、流动相选择
在选择溶剂时，溶剂的极性是选择的重要依据。 如采用正相液-液分配分离时：首先选择中等极性溶剂， 若组分的保留时间太短，降低溶剂极性，反之增加。 也可在低极性溶剂中，逐渐增加其中的极性溶剂，使 保留时间缩短。 常用溶剂的极性顺序： 水(最大) > 甲酰胺> 乙腈> 甲醇> 乙醇> 丙醇> 丙酮> 二氧六环> 四氢呋喃> 甲乙酮> 正丁醇> 乙酸乙酯> 乙醚> 异丙醚> 二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳> 环己烷>己烷>煤油(最小)
第十章 高效液相色谱法
第三节 高效液相 色谱固定相与流 动相
一、高效液相色谱固定相
二、高效液相色谱流动相
2013-6-11
一、高效液相色谱固定相
1、分配色谱（液－液色谱）固定相
⑴ 全多孔型固定相（大孔填料，既有大孔，也有小孔） 由氧化硅、氧化铝、硅藻土等制成的多孔球体；早期 采用100μm的大颗粒，表面涂渍固定液； ⑵ 表面多孔型固定相（薄壳型微珠固定相） 30-40μm的玻璃微球，表面附着一层厚度为1-2μm的
多孔性活性物质（硅胶、氧化铝、分子筛）后，涂渍固定液。
粒度均匀，重现性好；但柱容量低，对检测器要求高；
2013-6-11
上述两类固定相现多采用10μm以下小颗粒，孔洞浅，传 质速率快，柱效高，分离效果好。化学键合制备柱填料，目 前应用较广泛；
⑶ 化学键合固定相 以二氧化硅为基质，由于二氧化硅表面富含硅羟基， 通过化学反应可键合各种功能团，即化学键合固定相; 目前应用最广、性能最佳的固定相。
况；
（2）亲水性固定液常采用疏水性流动相，即流动相的 极性小于固定相的极性，称为正相液液色谱法，极性柱也
称正相柱。
（3）若流动相的极性大于固定液的极性，则称为反相 液液色谱，非极性柱也称为反相柱。组分在两种类型分离
柱上的出峰顺序相反。
2013-6-11
2、流动相类别
按流动相组成分：单组分和多组分；
2013-6-11
4、选择流动相时应注意的几个问题
（1）尽量使用高纯度试剂作流动相，防止微量杂质长期累 积损坏色谱柱和使检测器噪声增加。 （2）避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏 柱子。如使固定液溶解流失；酸性溶剂破坏氧化铝固定 相等。 （3）试样在流动相中应有适宜的溶解度，防止产生沉 淀并在柱中沉积。 （4）流动相同时还应满足检测器的要求。当使用紫外 检测器时，流动相不应有紫外吸收。
2013-6-11
4、空间排阻（凝胶渗透）色谱
一般分为三类： ⑴软质凝胶 葡聚糖凝胶、琼脂凝胶等多孔网状结构的物质，可溶涨 至本身体积的许多倍。一般是水为流动相，主要用于常压分 离，不适合于高压分离。 ⑵半硬质凝胶 主要由聚苯乙烯和二乙烯基苯交联而成，也称之为有机 凝胶；溶涨性小于软质凝胶。 ⑶硬质凝胶 多孔硅胶和玻珠等，孔径恒定，粒度分布较窄。具有化 学稳定性好，热稳定性好，机械强度大，不易粉碎，流动相 性质影响小等优点。是目前常用的凝胶渗透色谱固定相。
2013-6-11
主要类型有: a. 硅氧碳键型： ≡Si—O—C ≡Si—C ≡Si—N
b. 硅氧硅碳键型：≡Si—O—Si — C
c. 硅碳键型： d. 硅氮键型：
其中，由于硅氧硅碳键稳定，耐水，耐光，耐有机溶 剂，其形成的的键合固定相应用最广。
2013-6-11
化学键合固定相的特点：
（1）传 质 快：表面无深凹陷，比一般液体固定相传质快； 传质阻力非常小。 （2）寿 命 长：化学键合，无固定液流失，耐流动相冲击； 耐水、耐光、耐有机溶剂，稳定； （4）选择性好：可键合不同官能团，提高选择性； （5）可梯度洗脱：
存在着双重分离机制：
(键合基团的覆盖率决定分离机理)
高覆盖率：分配为主； 低覆盖率：吸附为主；
2013-6-11
2、吸附色谱（液－固色谱）固定相
主要有：硅胶、氧化铝、分子筛、聚酰胺，
全多孔型和薄壳型，粒度小于10 μm。
3、离子交换（离子交换色谱）固定相
⑴薄壳型离子交换树脂固定相
薄壳玻璃珠为担体，表面涂离子交换树脂。 ⑵离子交换键合固定相 离子交换树脂键合在硅胶表面，形成固定相。 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
2013-6-11
5、手性固定相
主要用于分离手性异构体。 手性异构体的分离已成为液相色谱的重要内容之一。 用得较多的手性固定相主要有环糊精和手性冠醚。
2013-6-11
二、高效液相色谱流动相
1、流动相特性
• （1）液相色谱的流动相又称为：淋洗液/洗脱剂/洗脱 液。流动相组成改变，极性改变，可显著改变组分分离状