色谱分析法
色谱分析法概述
气相色谱法
流动相为气体，根据物质在固定相中 的吸附、溶解等作用的不同进行分离。
液相色谱法
流动相为液体，根据物质在固定相中 的吸附、溶解等作用的不同进行分离。
按分离机制分类
吸附色谱法
利用物质在固定相上的吸附作用进行分离。
分配色谱法
利用物质在固定相和流动相之间的分配平衡 进行分离。
离子交换色谱法
利用物质在固定相上的离子交换作用进行分 离。
缺点
01
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03
04
样品处理要求高
在进行色谱分析之前，需要对 样品进行预处理，如提取、纯
化等，较为繁琐。
仪器成本高
色谱分析仪器通常较为昂贵， 需要较高的投资成本。
分析时间长
色谱分析法通常需要一定的时 间来完成分离和检测过程。
对操作人员要求高
色谱分析法的操作较为复杂色谱分析法的未来发展
03 色谱分析法的操作流程
样品前处理
01
02
03
样品收集
根据分析目的，选择合适 的采样方法，确保采集到 具有代表性的样品。
样品制备
将采集的样品进行破碎、 混合、稀释等操作，以便 于后续的分离和检测。
样品净化
去除样品中的杂质，降低 干扰，提高检测的准确性 和可靠性。
分离操作
固定相选择
根据待测组分的性质，选择合适的固定相，实现组分 的吸附或分离。
色谱分析法概述
目录
• 色谱分析法简介 • 色谱分析法的分类 • 色谱分析法的操作流程 • 色谱分析法的优缺点 • 色谱分析法的未来发展
01 色谱分析法简介
色谱分析法的定义
定义
色谱分析法是一种分离和分析复杂混合物中各组分的方法，通过利用不同物质 在固定相和流动相之间的吸附、溶解等相互作用的不同，实现各组分的分离和 分析。
色谱分析法
色谱分析法色谱分析法色谱分析法是一种分离分析方法，是根据混合物中被分离物质的色谱行为差异，将各组分从混合物中分离后再选择性对被测组分进行分析的方法。
因此色谱分析法是分析混合物的最有力手段。
色谱分析法分为：1、依据分离方式分类：可分为纸色谱法、薄层色谱法、柱色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等。
2、依据分离原理分类：可分为吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法与分子排阻色谱法（凝胶色谱法）等。
（一）高效液相色谱法（HPLC）1、方法的特点与适用范围：2、测定法定量测定时，可根据供试品或仪器的具体情况以峰面积或峰高计算。
目前大多数以峰面积计算。
常用两种方法如下：内标法：按各品种项下规定，精密称定药物对照品和内标物质，分别制成溶液，各精密量取适量，混合制成校正因子测定用的对照溶液。
取一定量注入仪器，记录色谱图。
分别测量药物对照品和内标物质色谱峰面积或峰高，按式子计算校正因子f：式中，AS为内标物质的峰面积（或峰高）；AR为药物对照品的峰面积（或峰高）；CS为内标物质的浓度；CR为对照品的浓度。
再取各品种项下含有内标物在的供试品溶液，进样，记录色谱图，测量供试品中被测物质和内标物质色谱峰的峰面积或峰高，按式子计算含量：式中，AX为供试品中被测药物的峰面积（或峰高）；cX为供试品溶液的浓度；f为校正因子；A'S和c'S为内标物质的峰面积（或峰高）和浓度。
采用内标法，可避免因供试品前处理及进样体积误差对结果的影响。
外标法：按各品种项下的规定，精密称量对照品和供试品，制成溶液，分别精密取一定量，进样，记录色谱图，测量对照品溶液和供试品溶液中被测物质的峰面积（或峰高），按式子计算含量：式中，AX为供试品中被测药物的峰面积（或峰高）；AR为药物对照品的峰面积（或峰高）；CR为对照品的浓度。
外标法简便，但要求进样量准确及操作条件稳定。
由于微量注射器不易精确控制进样量，当采用外标法测定含量时，以手动进样器定量环或自动进样器进样为宜。
色谱分析法
基本理论
热力学理论：塔板理论 热力学理论：塔板理论——平衡理论 平衡理论
动力学理论：速率理论 动力学理论：速率理论——范第姆特方程 范第姆特方程
一、塔板理论
塔板模型： 塔板模型：将一根色谱柱视为一个精馏 即色谱柱是由一系列连续的、 塔，即色谱柱是由一系列连续的、相等 的水平塔板组成。 的水平塔板组成。每一块塔板的高度用 表示，称为塔板高度。 H表示，称为塔板高度。
第一节 色谱及分类
茨维特实验
固定相——CaCO3颗粒 CaCO 固定相 流动相——石油醚 流动相 石油醚
色带
一、色谱法
• 色谱法是一种分离分析技术。它是利用各 色谱法是一种分离分析技术。 物质在两相中具有不同的分配系数， 物质在两相中具有不同的分配系数，当两 相作相对运动时， 相作相对运动时，这些物质在两相中进行 多次反复的分配来达到分离的目的 。 • 色谱法以其具有高分离效能、高检测性能、 色谱法以其具有高分离效能、高检测性能、 分析时间快速而成为现代仪器分析方法中 应用最广泛的一种方法。 应用最广泛的一种方法。
分离过程
当流动相中携带的混合物流经固 定相时， 定相时，其与固定相发生相互作 用。由于混合物中各组分在性质 和结构上的差异， 和结构上的差异，与固定相之间 产生的作用力的大小、 产生的作用力的大小、强弱不同 ，随着流动相的移动，混合物在 随着流动相的移动， 两相间经过反复多次的分配平衡 ，使得各组分被固定相保留的时 间不同， 间不同，从而按一定次序由固定 相中流出。 相中流出。
色谱流出曲线的意义
色谱峰数=样品中单组份的最少个数； 色谱峰数=样品中单组份的最少个数； 色谱保留值——定性依据； 定性依据； 色谱保留值 定性依据 色谱峰高或面积——定量依据； 定量依据； 色谱峰高或面积 定量依据 色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指 色谱柱分离效能评价指 色谱保留值或区域宽度 标； 色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依 固定相或流动相选择是否合适的依 色谱峰间距 据。
第9章 色谱分析法
三、高效液相色谱仪
（四）检测系统
检测器实际上是一种换能装置，它将流动相中组 分含量的变化，转变成可测量的电信号(通常是电压)， 然后输入记录器。 检测器具有灵敏度高、重复性好、响应快、检测限低， 线性范围宽、应用范围广等性能。 紫外光度检测器、差示折光检测器、荧光检测器等
（5）记录系统（包括放大器、记录仪等）
9.1 气相色谱法
四、分析流程及操作条件
1、进样量的选择：进样量与固定相总量及检测器灵敏 度有关。最大允许进样量能过试验确定。 2、汽化室温度的选择：合适的汽化室温度既能保证样 品迅速完全汽化，又不引起样品分解。一般汽化室温度 比柱温高30~70℃或比样品组分中最高的沸点高30~50℃。 3、柱温的选择：通过试验选择最佳柱温，既要使物质 完全分离，保留时间适宜，又不致使峰形扩展、拖尾。 对于沸程范围较宽的试样，宜采用程序升温，使低沸点 及高沸点在各自适宜的温度下得到良好的分离。
二、高效液相色谱法与气相色谱法比较
不同点：
（四） 气相色谱一般都在较高的温度下进行分离分析，而 液相色谱通常在室温条件下操作 （五） 柱外效应:由于液体的扩散性比气体的小105倍，因此， 溶质在液相中的传质速率慢，HPLC的柱外效应就显得特别 重要；而在气相色谱中，柱外区域扩张可以忽略不计。 （六） 制备:液相色谱不仅可用于分离分析，还可用于制备 纯样品。液相色谱的馏分比气相色谱易于收集。回收样品也 比较容易，而且回收是定量的，适合于大量制备样品。 （七）液相色谱尚缺乏通用的检测器，仪器比较复杂，价格 昂贵。在实际应用中，这两种色谱技术是互相补充的。
气固色谱的固定相是多孔性的固体吸附剂。气固色谱分 离主要基于固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力不同。
气液色谱的固定相是由担体（用来支持固定液的、惰性 的多孔性固体物质）表面涂固定液（高沸点的有机物）所 组成。气液色谱分离主要基于固定液对试样中各组分的溶 解度不同。
色谱分析法
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9.分配系数K与分配比k的关系
ms cs Vs Vm K k k cm m m Vs Vm
其中β称为相比率。 相比率是反映色谱柱柱型特点的又一个参数。例如，对 填充柱，其β值一般为6~35，对毛细管柱，其β值一般 为60~600。
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10. 分配比与保留时间的关系
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• 但由于死时间tM包含在tR中，而tM并不参加柱 内的分配，所以理论塔板数、理论塔板高并不 能真实地反映色谱柱的好坏。为此： • 常用有效塔板数或有效塔板高度作衡量柱效能 的指标。计算式如下：
' ' tR t 2 R 2 n有 效 5.54( ) 16( ) Y1 Y 2
H有效
第六章
色谱分析法
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1
第一节 概述
一、色谱法简介 u 色谱法是由1906年俄国植物学家茨维特最早创立的。
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2
石油醚
植物叶石 油醚溶液
CaCO3
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色谱法中: 起分离作用的分离柱称为色谱柱。 固定在柱内的填充物称固定相。 携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或 液体），称为流动相。
L n H
n称为理论塔板数。
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(2)
以气相色谱为例，载气进入色谱柱不是连续
进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板体积。
(3) 所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试
样沿轴（纵）向扩散可忽略。
(4) 分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某
一塔板上的量无关。
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塔板理论指出：
i．保留时间tR：指被测组分从进样开始到出现色 谱峰最高点时所需的时间，如图15－6中的O΄B 所示。
色谱分析法概论
流动相选择
02
03
分离条件优化
选择合适的流动相，控制待测组 分的吸附和解吸行为，提高分离 效果。
通过调整温度、压力、流速等参 数，优化分离过程，提高分离效 率和准确性。
检测过程
检测器选择
根据待测组分的性质和检测需求， 选择合适的检测器，如紫外可见 光检测器、荧光检测器、电化学 检测器等。
检测条件优化
原理
基于不同物质在两相之间的吸附 或溶解能力差异，实现各组分的 分离。固定相和流动相的选择性 差异是色谱分离的基础。
发展历程与现状
发展历程
自1906年俄国植物学家茨维特发明了色谱法以来，该技术不 断发展并广泛应用于各个领域。随着技术的进步，出现了许 多新型色谱技术，如高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳 等。
现状
色谱分析法已成为实验室常规分析手段，尤其在生命科学、 药物研发、环境监测等领域具有不可替代的作用。随着仪器 自动化和智能化的发展，色谱分析法的应用前景更加广阔。
色谱分析法的分类
根据流动相的不同
液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱等。
根据分离原理的不同
体积排阻色谱、亲和色谱、环糊精色谱等。
根据固定相的不同
优化检测器的参数，如波长、电 压、响应时间等，提高检测灵敏 度和准确性。
数据处理与分析
对检测数据进行处理、分析和解 释，得出待测组分的含量、分布 和变化规律等信息。
05
色谱分析法的实验
技术
薄层色谱法
原理
薄层色谱法是一种基于吸附原理的色 谱技术，利用固定相吸附剂对不同组 分的吸附能力差异实现分离。
操作流程
样品制备
样品收集
根据分析目的，选择合适 的样品收集方法，确保样 品的代表性和可靠性。
第6章 色谱分析法
如果进样量很小， 浓度很低，在吸附等 温线（气固吸附色谱） 或分配等温线（气液 分配色谱）的线性范 围内，则色谱峰是对 称的。
（二）基线(baseline)
在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流 出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。
基线漂移(baseline drift): 基线噪声(baseline noise):
因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。
（一）分配系数K和分配比k
1. 分配系数(partition coefficient) K
分配色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之 间反复多次的分配过程，而吸附色谱的分离是基于反 复多次的吸附-脱附过程。
这种分离过程经常用样品分子在两相间的分配来描述， 而描述这种分配的参数称为分配系数K。
某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留
时间，即 tR´= tR tM
由于组分在色谱柱中的保留时间tR包含了组分随流动相通 过柱子所需的时间和组分在固定相中滞留所需的时间，所 以tR实际上是组分在固定相中保留的总时间。
保留时间是色谱法定性的基本依据，但同一组分的保留时间常受到流 动相流速的影响，因此色谱工作者有时用保留体积来表示保留值。
指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的 流动相的体积。保留时间与保留体积关系：
VR= tR Fo 6. 调整保留体积(adjusted retention volume) VR
某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体 积。
VR = VR VM = tR Fo
7. 相对保留值r21 组分2与组分1调整保留值之比： r21 = t´R2 / t´R1= V´R2 / V´R1
色谱分析方法
色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。
谱过程的本质是待分离物质分子在固定相和流动相之间分配平衡的过程，不同的物质在两相之间的分配会不同，这使其随流动相运动速度各不相同，随着流动相的运动，混合物中的不同组分在固定相上相互分离。
根据物质的分离机制，又可以分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱等类别。
1、气固色谱法气固色谱法中的固定相是一种具有表面活性的吸附剂，当样品随着载气流过色谱柱时，由于吸附剂对各组分吸附能力不同，经过反复多次吸附与解吸附分配过程最后彼此分离。
吸附能力小的先随着载气流出色谱柱，吸附能力大的后流出柱。
物质在吸附剂表面的吸附情况可用吸附等温线描述，吸附等温线是在恒温下测定平衡状态时物质在吸附剂(固定相)和载气(流动相)中的浓度而绘出的曲线，它反映两相中物质浓度变化的规律。
在气固色谱中吸附等温线一般有三种类型见图2-1，它为三种吸附等温线及相对应的色谱峰图。
A．为线性吸附等温线，这种吸附情况可以得到对称的色谱峰A，这种理想情况较少见。
B．为朗格缪型吸附色谱等温线，其对应的色谱峰拖尾是气固色谱中较常见的类型。
C．为朗格繆等温线，其响应的色谱峰前沿平缓，后沿陡峭，为后倾峰。
从图中可见当二相中浓度都很低的情况下，三种吸附等温线都可接近线性，因此控制适当条件(样品量不太大，柱温不要太高以免影响吸附作用)气固色谱是可以得到对称色谱峰的。
气固色谱法中固定相一般都是活性碳，硅胶，氧化铝，分子筛等。
种类不多且一般在高温有催化活性，使气固色谱应用范围受到限制，很少用于高沸点物质分析，较适用宜永久性气体的分析。
2、气液色谱法气液色谱法是在色谱中装入一种具有一定粒度惰性的多孔固体物质(称为担体或载体)其表面涂有一层很薄的不易挥发的高沸点有机化合物(固定液)当载气把被分析的气体混合物带入色谱柱后，由于各气体组成在载气和固定液膜的气液两相中的分配(在一定的压力、温度条件下、物质在两相中溶解度的比值)不同，所以在载气向前流动时，样品各组分从固定液中解析的能力就不同。
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脉冲放电电子捕获检测器(PDECD) 放电机理是利用纯氦气流中脉冲放电,产生大量的亚稳 态He2 它跃迁到基态,发射高能光子,使除氦以外的所有化 合物电离.掺杂0.3%的CH4气在氦气中, CH4被电离,产生 大量自由电子,这些电子在电场作用下向收集极运动,运 动过程中和CH4发生非弹性碰撞,动能下降成为热电子, 最后生成稳定基流. (1)由于是流动气放电产生基流,不容易污染 (2)无Ni可以在高温下操作,而且无催化作用 (3)灵敏度略高于ECD,线性范围比ECD大 (4)响应时间和峰变宽指标也好于ECD 四，光致电离调制ECD（PDM-ECD） 大量氯代烃的存在，常常干扰溴代烃和碘代烃的检测。 这需要从化学反应方面考虑改进ECD。
以碘代烃的检测为例：
RI e R I
RCI e R CI
I 和 CI 在一定波长光照射下可 I hv I e
以发生反应
CI
hv CI e 加，产生响应 蒸气压力下， CI 能够形成 CI （ H 2 O ） n 在大量氯代烃
产生的电子使电子流增 但如果在一定温度和水 此时光照射不能使氯离 存在下检测碘代烃。
子产生电子，从而可以
色谱分析法
2006-8-6
1952年，James和Martin提出气液色谱法，用填充拄填 充拄分离脂肪酸后 在拄出口处用滴定装置检测，用滴定 体积对时间作图。 1954年，Ray提出热导计，开创了现代色谱检测器时代, 直到57年,气相色谱是填充拄,TCD年代. 1958年,Golay提出毛细管拄,同年,FID和AID(氩电离检测 器)发明,GC检测灵敏度提高2-3个数量级. 60-70年代,GC技术开始应用于痕量分析,对检测器有更高 要求,1960年出现电子捕获检测器电子捕获检测器 (ECD),1966年发明火焰光度检测器(FPD),1974年出现氮 磷检测器(NPD),1976年,出现光电离检测器(PID). 80年代,TCD,FID,FPD和NPD的灵敏度和稳定性有很大提 高.同时付立叶红外光谱检测器(FTIR),质谱检测器(MSD) 和原子发射检测器(AED)开始成为常规使用的检测器. 90年代,MSD成为最通用的检测器,非放射性脉冲放电
电子捕获检测器(PDECD),脉冲放电光电离检测器 (PDPID)和脉冲火焰光度检测器(PFPD)等. 目前应用最广的检测器是 FID,TCD,ECD,FPD,MSD,N展。 二，为什么要改进ECD 1， 放射源的弊端 （1）放射性箔表面容易污染：样品中高沸点或强极性 杂质虽然在色谱图上无响应，但能够被箔表面吸附， 使检测器性能下降 （2）Ni有比较强的催化性能 （3）使用温度有限 （4）放射性物质不安全 2，ECD对溴代烃和碘代烃的检测受氯代烃干扰 三，非放射性电离源 目的是用非放射性的方法产生电子 从1964年开始，就开始研制.载气放电,阴极放电，光电 效应,微波诱导放电等都曾经作为电子源,但效果都不理 想.直到1992年才出现一种性能优越的非放射性ECD---