气象色谱PPT

第三节 高效液相色谱仪分析法的原 理液固吸附色谱法（LSC）
一、液固吸附色谱法（LSC） 二、液液分配色谱法（LLC） 三、化学键合相色谱法（BPC）
一、液固吸附色谱法（LSC） 流动相
为液体，固定相为固体吸附剂
1．分离机制：利用溶质分子占据固定相表面吸附活性 中心能力的差异
S t R t0 (1 K ) Vm
二、液液分配色谱法（LLC）
1．分离机制：利用组分在两相中溶解度的差异 2．固定相：载体+固定液（物理或机械涂渍法） 缺点：系统内部压力大，易流失，不实用 固定液——极性→NLLC 固定液——非极性→RLLC 3．正相色谱——固定液极性 > 流动相极性（NLLC） 极性小的组分先出柱，极性大的组分后出柱 适于分离极性组分 反相色谱——固定液极性 < 流动相极性（RLLC） 极性大的组分先出柱，极性小的组分后出柱 适于分离非极性组分
S kK Vm

分离前提：K不等或k不等
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2．固定相：与LC比，固定相粒径不同（<10μm）
（1）硅胶 表孔硅胶（薄壳硅胶）
全多孔硅胶 无定形 YWG 5~6μm 5×104 球形 YQG 3~4μm 8×108 堆积硅珠 YQG 3~4 μm 8×108 理想 原理：吸附 特点：峰易拖尾 适用：分离极性化合物
A dp
B 2 Dm 2 Dg
B t R ， Dg B
Dg T

或D g
T M
C C m C s C g Cl C l
df 2 Cl Dl
DL T

续前
2. HPLC：H A C u
B 2 Dm
柱温T 低，流动相 大 B相忽略
三、高效液相色谱仪流程图
1．贮液罐（滤棒，可滤去颗粒状物质） 2．高压泵（输液泵） 3．进样装置 4．色谱柱——分离 5．检测器——分析 6．废液出口或组分收集器 7．记录装置
续前
四、HPLC的特点和应用
“三高” “一快” “一广”
高柱效——n=104片/米，柱效高（远高于一般LC） 高灵敏度 高选择性 分析速度快 应用范围广泛（可分析80%有机化合物）
2
' ' tR 2 tR 2 16( ) 5.54( ) W W1 2
tR
neff
neff
k 2 n理 ( ) 1 k
二、速率理论（与GC对比）
1. GC：H A B / u C u （填充柱）
或 H B / u C u （毛细管柱）
A 2 dp
续前
3．色谱柱：直径4~6mm,柱长10~30cm 柱效评价：色谱系统适应性试验 R，n，fs（拖尾因子） 柱再生：维护、保养、柱子的冲洗 4．检测器 1）紫外检测器：适于吸收紫外光的物质 2）荧光检测器：只能分析自身发光的物质 灵敏度高 3）示差折光检测器：利用折光率的差别 灵敏度低，温度要求严 格 4）电化学检测器
Dm
T

讨论： 1）流动相流速对HPLC板高的影响（与GC对比）next
u 1cm / s时，H u u H ，n 柱效 ，但t R
兼顾柱效和分析时间， 选择u 1ml / min
2）涡流扩散项及其影响
A 2 dp
next
A dp
，dp A H ，n 柱效
第五章
第一节
高效液相色谱法
概述
高效液相色谱法：以气相色谱为基础，在经典液相 色谱实验和技术基础上建立的一种液相色谱法
一、HPLC与经典LC区别
二、HPLC与GC差别 三、高效液相色谱仪流程图 四、特点
一、HPLC(高效液相色谱)与经典LC区别

主要区别：固定相差别，输液设备和检测手段
柱内径1~3cm，固定相粒径>100μm 且不均匀 常压输送流动相 柱效低（H↑，n↓） 分析周期长 无法在线检测
图示
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续前
3）传质阻抗项及其影响
C C m C sm C s C m C sm （忽略固定相传质阻抗 ）
注：只考虑流动相和静 态流动相的传质阻抗 忽略固定相传质阻抗
HPLC ：H A Cm u C sm u
C m C sm
dp 2 Dm
dp 2 C Dm
1．反相离子对色谱法 2．反相离子抑制色谱
1．反相离子对色谱法（IPC或PIC）
反相色谱中，在极性流动相中加入离子对试剂，使被测组分 与其中的反离子形成中性离子对，增加k和tR，以改善分离
1）离子对试剂：烷基磺酸钠→分析碱 四丁基季胺盐→分析酸 2）影响k的因素 a．与m的极性有关（同反相色谱） b．与R的链长有关：R↑长，极性↓小，tR↑，k↑ 3）适用：较强的有机酸、碱
2．反相离子抑制色谱
在反相色谱中，通过加入缓冲溶液调节流动相pH值，抑制 组分解离，增加其k和tR，以达到改善分离的目的
1）离子抑制剂：弱酸、弱碱性物质 pH一定的缓冲溶液 2）k的影响因素：与流动相极性有关，还与pH值有关 选择流动相：应同时考虑极性及pH值 酸性物质——加入酸HAc tR↑，k↑ 碱性物质——加入碱NH3· 2O tR↑，k↑ H 调节pH范围：3.0~8.0 pH>8.0 破坏键合相与载体的结合 pH<3.0 腐蚀柱子 3）适用：极弱酸碱物质 pH=3~7弱酸；pH=7~8弱碱；两性化合
（二）反相键合相色谱
1．分离机制：疏溶剂理论 正相——流动相与溶质排斥力强，作用时间↑ k↑ ， 组分tR↑ 反相——流动相与溶质排斥力弱，作用时间↓， k↓ ， 组分tR↓ 2．固定相：极性小的烷基键合相 C8柱，C18柱（ODS柱——HPLC约80%问题） 3．流动相：极性大的甲醇-水或乙腈-水 流动相极性 > 固定相极性 底剂 + 有机调节剂（极性调节剂）
第二节高效液相色谱分析法的基本 原理
热力学理论：塔板理论——平衡理论 动力学理论：速率理论——Vander方程 基础
一、塔板理论 二、速率理论 三、HPLC法中分离条件的选择
一、塔板理论
H 理 L / n理
H eff L / neff
' tR k t0
n理
tR 2 tR 2 ( ) 5.54( ) 16( ) W1 2 W
续前
4．流动相极性与k的关系： 流动相极性↑，洗脱能力↓，k↑，组分tR↑ 5．出柱顺序：极性大的组分先出柱 极性小的组分后出柱 6．适用：非极性~中等极性组分（HPLC80%问题）
（三）正相键合相色谱
1．分离机制：溶质分子与固定相之间定向作用力、 诱导力、或氢键作用力 2．固定相：极性大的氰基或氨基键合相 3．流动相：极性小（同LSC） 底剂 + 有机极性调节剂 例：正己烷 + 氯仿-甲醇，氯仿-乙醇
第四节高效液相色谱仪的使用与 日常维护
1
n 1 k2 R 4 1 k2 ．
H A C u
' t R2
n ：采用粒度小、填充均 匀的固定相 采用粘度小、低流速的 流动相
' VR2
K 2 k2 ' ' K1 k1 t R1 VR1
：调整流动相种类、性 质和固定相性质（受柱 温影响小）
续前
3．洗脱方式
1）等度洗脱（恒组成溶剂洗脱） 以固定配比的溶剂系统洗脱组分（一个泵） 类似GC的等温度洗脱 2）梯度洗脱： 在一定分析周期内不断变换流动相的种类和比 例 即不断改变其极性（两个泵） 适于分析极性差别较大的复杂组分 类似GC的程序升温（沸程较长样品）
图示
第五节
高效液相色谱仪
1．泵： 恒压泵：流量精度不稳 恒流泵：常用 2．进样装置 1）隔膜进样（高分子有机硅胶垫→进样室） GC系统压力较小，可以 HPLC系统压力太大，必须停泵进样（早期） 2）阀进样：不必停泵，六通阀
（2）高分子多孔小球：YSG
原理：吸附+分配 蒹小孔凝胶作用 特点：柱选择性好，峰形好，柱效低 适用：分离弱极性化合物
续前
3．流动相：底剂（烷烃）+ 有机极性调节剂 例： 正己烷或庚烷 + 氯仿- - -
4．影响k的因素：与固定相性质和流动相性质有关 溶质分子极性↑，洗脱能力↓，k↑，tR↑ 溶剂系统极性↑，洗脱能力↑，k↓， tR↓ 注：调节溶剂极性，可以控制组分的保留时间 5．出柱顺序：强极性组分后出柱，弱极性组分先出柱 6．硅胶吸水量↑，LSC→LLC • 硅胶含水量较小 吸附色谱 硅胶极性较大 • 硅胶含水量>17% 分配色谱 硅胶失活→载体 吸附的水→固定液
1．经典LC：仅做为一种分离手段
2．HPLC：分离和分析
柱内径2~6mm，固定相粒径<10μm（球形，匀浆装柱） 高压输送流动相 柱效高（H↓，n↑） 分析时间大大缩短 可以在线检测
二、HPLC与GC差别

相同：兼具分离和分析功能，均可以在线检测 主要差别：分析对象的差别和流动相的差别
1．分析对象 GC：能气化、热稳定性好、且沸点较低的样品， 高沸点、挥发性差、热稳定性差、离子型及 高聚物的样品不可检测 占有机物的20% HPLC：溶解后能制成溶液的样品， 不受样品挥发性和热稳定性的限制 分子量大、难气化、热稳定性差及高分子 和离子型样品均可检测 用途广泛，占有机物的80%
Dm
T

dp C H ，n 柱效
Dm H ，n 柱效
T Dm C ，但易产生气泡 T Dm ， ，柱阻
图示
三、HPLC法中分离条件的选择
1. 固定相与装柱方法的选择： 选粒径小的、分布均匀的球形固定相（dp≤10μm） 首选化学键合相，匀浆法装柱 2. 流动相及其流速的选择： 选粘度小、低流速的流动相——甲醇，1ml/min 3. 柱温的选择： 选室温250C左右