液相色谱基本原理与应用
液相色谱的结构原理和基本知识 液相色谱操作规程
液相色谱的结构原理和基本知识液相色谱操作规程液相色谱(HPLC)法是以高压下的液体为流动相，并采用颗粒极细的固定相的柱色谱分离技术。
液相色谱对样品的适用性广，不受分析对象挥发性和热稳定性的限制，因而弥补了气相色谱法的不足。
在目前已知的有机化合物中，可用气相色谱分析的约占20%，而80%则需用液相色谱来分析。
液相色谱和气相色谱在基本理论方面没有显著不同，它们之间的重大差别在于作为流动相的液体与气体之间的性质的差别。
液相色谱分析原理(1)、液相色谱分析的流程：由泵将储液瓶中的溶剂吸入色谱系统，然后输出，经流量与压力测量之后，导入进样器。
被测物由进样器注入，并随流动相通过色谱柱，在柱上进行分离后进入检测器，检测信号由数据处理设备采集与处理，并记录色谱图。
废液流入废液瓶。
遇到复杂的混合物分离(极性范围比较宽)还可用梯度控制器作梯度洗脱。
这和气相色谱的程序升温类似，不同的是气相色谱改变温度，而HPLC改变的是流动相极性，使样品各组分在佳条件下得以分离。
(2)、液相色谱的分离过程：同其他色谱过程一样，HPLC也是溶质在固定相和流动相之间进行的一种连续多次交换过程。
它借溶质在两相间分配系数、亲和力、吸附力或分子大小不同而引起的排阻作用的差别使不同溶质得以分离。
开始样品加在柱头上，假设样品中含有3个组分，A、B和C，随流动相一起进入色谱柱，开始在固定相和流动相之间进行分配。
分配系数小的组分A不易被固定相阻留，较早地流出色谱柱。
分配系数大的组分C在固定相上滞留时间长，较晚流出色谱柱。
组分B的分配系数介于A，C之间，第二个流出色谱柱。
若一个含有多个组分的混合物进入系统，则混合物中各组分按其在两相间分配系数的不同先后流出色谱柱，达到分离之目的。
不同组分在色谱过程中的分离情况，首先取决于各组分在两相间的分配系数、吸附能力、亲和力等是否有差异，这是热力学平衡问题，也是分离的首要条件。
其次，当不同组分在色谱柱中运动时，谱带随柱长展宽，分离情况与两相之间的扩散系数、固定相粒度的大小、柱的填充情况以及流动相的流速等有关。
HPLC原理及应用
总之，HPLC作为一种精确可靠的分析技术，被广泛应用于各个领域。其原理基于样品在流动相中与固定相之间的相互作用力的差异，通过调节流动相的组成和流速等条件，实现对样品组分的分离和定量分析。
HPLC系统包括流动相系统、进样系统、柱温控制系统、分离系统、检测器和数据分析系统。流动相系统通常由溶液或溶剂组成，其性质直接影响到分离过程的效果。进样系统负责将待测试样品注入分离柱中，柱温控制系统可用于控制柱温，从而对样品的保护和分离过程进行优化。分离系统通常由一个或多个柱组成，通过选择不同类型的柱，可以分隔多个组分。最后，检测器通过检测样品组分的质量或特定性质来提供分离效果的信息，数据分析系统用于处理和解释检测器输出的数据。
应用：
HPLC作为一种高效、灵敏、准确且广泛适用于不同领域的分析方法，被广泛应用于许多领域，例如制药、环境、食品和生物化学等。
在制药领域，HPLC可用于判断纯净度和药品含量，确保药物品质符合标准。例如，HPLC可以分离和定量检测药物中的杂质和不纯物，从而验证其纯度；同时，HPLC还可用于药物代谢研究，确定药物代谢产物并了解其代谢过程。
在环境分析中，HPLC可用于监测和分析环境样品中的污染物，如土壤、水和空气。常见的应用包括环境中有机物质的测定、重金属离子的分离和定量以及草甘膦等农药残留的检测。
在食品分析中，HPLC常用于检测食品中的添加剂、残留农药、重金属以及食品中的营养物质。例如，HPLC可以用于检测食品中的维生素含量、色素成分以及食品添加剂，确保食品的质量和安全性。
HPLC原理及应用
高效液相色谱（HPLC）是一种广泛应用于分析化学领域的分离技术。其原理基于样品在液态流动相中通过固定相柱进行吸附、分配和解吸的过程，利用样品分子与固定相之间的相互作用力的差异来实现分离和分析。以下是关于HPLC原理及应用的详细解释。
液相色谱仪原理及应用
液相色谱仪原理及应用
液相色谱作为一种分离的科学技术，广泛应用于药物分析、环境污染物检测、生命科学研究等领域。
液相色谱（Liquid Chromatography，简称LC）也称为高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，简称HPLC），是一种使用液体作为流动相的色谱分离技术，通过液相色谱的色谱柱，将待分析的物质分离出来。
液相色谱仪的基本原理是利用不同物质在流动相和固定相中分配系数不同，从而实现物质的分离。
在液相色谱中，样品先被溶解在适当的溶剂中，然后抽取一定的体积通过色谱柱；流动相以一定的速率流过色谱柱，其中的各组分由于在流动相和固定相之间的分布系数不同，从而留在色谱柱上的时间也不同，达到分离的目的。
液相色谱技术的应用非常广泛，包括药物的分析、生物样品的分析、食品和环境样品的分析等。
一方面，可以用于对原料药和制剂中的有毒杂质和有毒同步物的分析鉴定；另一方面，也可以用于植物药的有效成分和中药复方制剂的多成分的分析鉴定，以及某些药物的代谢产物的分析鉴定。
此外，液相色谱也被广泛应用于环境污染物的检测，包括对水源中有毒有害物质的检测、土壤中重金属和持久性有机污染物的分析等。
总的来说，液相色谱仪是一种极为重要的分离和检测设备，其原理突出，应用领域广泛，对于科学研究和生产生活都具有极其重要的价值。
1液相色谱基本原理
亲水性 疏水性
Amino acids
Inorganic ions
Volatile carboxylic acids
Aldehydes Ketones
Sulfonamides
Glyphosate Glycols
Synthetic food dyes
PG, OG, DG phenols
Suger alcohols Enzymes
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分离的原理
样品组分在固定相和流动相之间的分配 • 流动相带动样品经过色谱柱 • 不同组分与固定相之间相互作用 的强度不同 • 不同组分在固定相上移动速度不同， 形成分离
CONFIDENTIAL
流动相
分配系数 KD
• Xm
Xs
• Ym
Ys
KD1 = [Xs] / [Xm] KD2 = [Ys] / [Ym]
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色谱发展的历史（续）
CONFIDENTIAL
1959 Porath 和 Flodin 提出尺寸排阻色谱法 1960s Giddings 比较了 LC 和 GC，总结和拓展了前人的理论，
为色谱发展奠定了理论基础。 1960s 将高压泵与化学键和固定相应用于液相色谱，出现了高
压液相色谱系统 1969 Journal of Gas Chromatography 更名為 Journal of
CONFIDENTIAL
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选择因子 的影响因素 （续）
改变色谱柱类型
CONFIDENTIAL
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色谱柱效能
衡量色谱柱效率的指标
• 峰展宽的度量
• 以塔板数来表示 • 从分馏技术衍生而来
N=L/H
– 分馏法依组分的挥发性不同而分馏
液相色谱工作原理及应用
定期检查并更换进样针、密封垫等易损件，确保 仪器正常运行。
常见故障类型及排除方法
压力异常
检查泵头、单向阀等部件是否堵塞或磨损，清洗或更换相应部件； 检查流动相是否过滤干净，避免杂质堵塞流路。
基线漂移
检查检测器是否受到污染或老化，清洗或更换检测器；检查色谱柱 是否失效，更换新的色谱柱。
04 液相色谱在各个领域应 用
生物医药领域应用
药物分析
液相色谱可用于药物成分的分析和纯化，包括天然药物和合成药 物。
生物大分子分离
液相色谱在蛋白质组学、基因组学等领域中用于生物大分子的分 离和纯化。
代谢产物分析
液相色谱可用于生物体内代谢产物的分析和检测，为疾病诊断和 治疗提供依据。
环境监测领域应用
水质分析
液相色谱可用于水中有机物、无机物、重金属等污染物的分析和 监测。
大气污染监测
液相色谱可用于大气中挥发性有机物、颗粒物等污染物的分析和监 测。
土壤污染监测
液相色谱可用于土壤中农药、重金属等污染物的分析和监测。
食品安全领域应用食品添Fra bibliotek剂检测液相色谱可用于食品添加剂的种类和含量的 检测，保障食品安全。
06 液相色谱技术发展趋势 及挑战
技术发展趋势
高效、快速分离技 术
随着色谱柱填料、检测器等技术的不断发展，液相色谱分 离速度和效率不断提高。
智能化、自动化
液相色谱仪器越来越智能化，自动化程度越来越高，减少 了人为操作的误差和干扰。
多维色谱技术
多维色谱技术能够提供更丰富的信息，提高复杂样品的分 析能力。
液相色谱工作原理及 应用
目录
CONTENTS
• 液相色谱基本概念与分类 • 液相色谱工作原理 • 液相色谱实验技术与方法 • 液相色谱在各个领域应用 • 液相色谱仪器维护与故障排除 • 液相色谱技术发展趋势及挑战
高效液相色谱HPLC基本原理
色谱柱的温度控制：优化色谱柱的 温度提高分离效率
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色谱柱的维护：定期清洗和维护色 谱柱保证其性能稳定
色谱柱的填充：优化色谱柱的填充 方式提高分离效果
流动相的组成：有机溶剂和水
流动相的选择原则：根据样品性质和检测器类型选择
流动相的优化方法：通过改变有机溶剂和水的比例、改变有机溶剂的种类、改变有机 溶剂的浓度等方法进行优化
流动相的优化效果：提高分离效果、提高检测灵敏度、降低检测时间等
固定相的选择： 根据样品性质 和分离要求选 择合适的固定
相
固定相的粒径： 粒径越小分离 效果越好但会 增加压力和延
长分析时间
固定相的表面 处理：表面处 理可以提高固 定相的稳定性
和选择性
固定相的填充： 填充方式会影 响柱效和分离 效果常用的填 充方式有轴向 填充、径向填 充和螺旋填充
汇报人：
智能化：I技术在HPLC中的应用提 高分析效率和准确性
高通量：高通量HPLC技术的发展提 高分析速度和通量
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微型绿色环保：环保型HPLC技术的发展 降低对环境的影响和污染
气相色谱-质 谱联用：提高 检测灵敏度和
准确性
样品采集：选择合适的样品采 集方法如抽样、取样等
样品预处理：对样品进行预处 理如过滤、离心、稀释等
样品保存：选择合适的样品保 存方法如冷藏、冷冻等
样品分析：对样品进行分析如 定性、定量等
进样器选择：根据样品性质 和实验要求选择合适的进样 器
样品准备：选择合适的样品 进行适当的处理和稀释
进样操作：将样品注入进样 器确保样品完全进入色谱柱
简述常见色谱分离法的类型及基本原理
简述常见色谱分离法的类型及基本原理色谱分离法是一种常用的分离分析方法，其基本原理是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配平衡，实现物质的分离。
根据分离原理的不同，色谱分离法可以分为以下几种类型：
1. 液相色谱法（LC）：该方法是最常用的色谱分离法之一，其基本原理是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配平衡，实现物质的分离。
液相色谱法具有高分离效能、高灵敏度、高选择性等优点，被广泛应用于生物、医药、环保、化工等领域。
2. 气相色谱法（GC）：该方法利用不同物质在气相状态下的吸附和解吸特性，实现物质的分离。
气相色谱法具有高分离效能、高灵敏度、分析速度快等优点，被广泛应用于环保、化工、食品、医药等领域。
3. 高效液相色谱法（HPLC）：该方法是一种改进的液相色谱法，通过提高固定相的粒径和流动相的速度，提高分离效率和速度。
高效液相色谱法具有高分离效能、高灵敏度、分析速度快等优点，被广泛应用于生物、医药、环保、化工等领域。
4. 薄层色谱法（TLC）：该方法是一种简便的色谱分离法，通过在薄层板上分离样品，实现物质的分离。
薄层色谱法具有操作简单、分析速度快、灵敏度高等优点，被广泛应用于食品、环保、化工等领域。
5. 离子交换色谱法（IEC）：该方法利用不同物质在离子交换剂
上的吸附和解吸特性，实现物质的分离。
离子交换色谱法具有高分离效能、高灵敏度、分析速度快等优点，被广泛应用于生物、环境等领域。
不同的色谱分离法具有不同的原理和特点，应根据具体的分析需求选择合适的色谱方法。
液相色谱法的工作原理与应用
液相色谱法的工作原理与应用液相色谱法（HPLC）是一种常用的分离和分析技术，广泛应用于化学、生物、食品和医药等领域。
本文将介绍液相色谱法的工作原理与应用。
一、液相色谱法的工作原理液相色谱法是利用不同物质在液相中的分配行为实现分离的方法。
它包括两个重要的步骤：样品的分离和检测。
首先是样品的分离。
在液相色谱柱中填充吸附剂，样品进样后，各种物质会因为其在固液界面上的吸附性质而被不同程度地分离。
分离的基本机理有吸附色谱、分配色谱和离子交换色谱等。
吸附色谱是利用样品成分与柱填料之间的吸附作用差异而进行分离；分配色谱是利用样品在液相和固相之间的分配行为差异而进行分离；离子交换色谱则是利用样品中带电离子与柱填料上的离子交换作用差异而进行分离。
其次是样品的检测。
常用的检测方法有紫外检测、荧光检测、电化学检测等。
其中，紫外检测是最常用的方法，它利用样品物质对紫外光吸收的差异进行检测。
荧光检测则利用样品物质对激发光的荧光发射行为进行检测。
电化学检测则是根据样品在电极上的电化学行为进行检测。
二、液相色谱法的应用领域液相色谱法在各个领域都有着广泛的应用，下面将分别介绍几个典型的应用领域。
1. 化学分析：液相色谱法在化学分析中起到了举足轻重的作用。
通过优化实验条件和选择适当的柱填料，可以对各种化学物质进行快速、准确的分析。
例如，可以用来检测药品中的杂质、分析环境中的污染物、监测食品中的添加剂等。
2. 生物医药：液相色谱法在药物分析中起到了至关重要的作用。
它可以用于药物的质量控制、药物代谢产物的分析、药物残留的检测等。
同时，液相色谱法还可以进行生物样品的分析，如血液中的蛋白质、尿液中的代谢产物等。
3. 食品安全：液相色谱法在食品安全领域也得到了广泛应用。
它可以用于检测食品中的农药残留、添加剂、重金属等有害物质。
同时，液相色谱法还可以用于酒类中酒精含量的测定、食品中添加剂的分析等。
4. 环境监测：液相色谱法在环境监测中也有着重要的地位。
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农药和除草剂
随着农业生产的发展和科学技术的进步， 人 们为了获得农业丰收， 化肥、农药、除草剂等的 使用量也日益增加，甚至在高尔夫球场、足球场 等也使用杀虫剂、灭菌剂等。这些都给环境带来 污染。在不挥发性和受热易分解的以及极性农药 组分监测中HPLC 比GC更为合适, 而且在这类农 药及其降解产物、代谢产物的分析中，HPLC 得 到广泛的应用，除紫外、示差折光检测器外，电 化学、荧光、二极管阵列等检测器均有应用。
氨基甲酸酯类农药残留
甲醛
甲醛是一种重要的有机原料，主要用于 人工合成黏结剂，如：制酚醛树脂、合成 纤维(如合成维尼纶—聚乙烯醇缩甲醛)、皮 革工业、医药、染料等。还杀菌和防腐能 力，可浸制生物标本，其稀溶液(0.1—0.5 ％)农业上可用来浸种，给种子消毒。
甲醛标准品色谱图
mV 900
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液相色谱基本原理与应用
主讲人：张伟
主要内容
1、液相色谱定义； 2、仪器结构与原理； 3、主要应用领域介绍； 4、生产液相色谱仪器的厂家。
一、液相色谱定义
高效液相色谱是在经典液相色谱基础上， 引入了气相色谱的理论，在技术上采用了 高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器， 因而具备速度快、效率高、灵敏度高、操 作自动化的特点。
多环芳烃（PAHs）
目前世界上公认的多环芳烃类物质为萘、蒽、 菲、苯并a芘等16项，特别是苯并a芘是强致癌物 质，其广泛存在于大气飘尘、水、土壤、生物等 环境中， 严重影响身体健康。
可能含有多环芳香烃的材料： 电线，插头， 塑料手柄，塑料包装箱，橡胶手柄，有异味塑料， 橡胶产品。在电子电器制造业中， PAHs 通常是 作为塑料添加剂进入生产环节中，如塑料粒子在 挤塑的时候，和模具之间存在黏着，此时要加入 脱膜剂，而脱膜剂中可能含有 PAHs 。
(3)气相色谱一般都在较高温度下进行的，而高效液相色谱法则 经常可在室温条件下工作。
二、仪器结构与原理
高效液相色谱仪一般可分为4个主要部分： 1. 高压输液系统 2. 进样系统 3. 分离系统 4. 检测系统
1.高压输液系统
色谱泵
恒压泵 气动放大泵
恒流泵
注射泵
单柱塞泵
双柱塞泵
隔膜泵
并联泵
串联泵
600
500
400
300甲醛Fra bibliotek200
1.高效液相色谱法与气相色谱法
(1)气相色谱法分析对象只限于分析气体和沸点较低的化合物， 它们仅占有机物总数的20％。对于占有机物总数近80％的那 些高沸点、热稳定性差、摩尔质量大的物质，目前主要采用 高效液相色谱法进行分离和分析。
(2)气相色谱采用流动相是惰性气体，它对组分没有亲和力， 即不产生相互作用力，仅起运载作用。而高效液相色谱法中 流动相可选用不同极性的液体，选择余地大，它对组分可产 生一定亲和力，并参与固定相对组分作用的剧烈竞争。因此， 流动相对分离起很大作用，相当于增加了一个控制和改进分 离条件的参数，这为选择最佳分离条件提供了极大方便。
• 医药：人体化学成分、各类合成药物成分、 各种天然植物和动物药物化学成分等。
1.环境保护
HPLC 已在环境监测中得到广泛应用, 特别适用于分子量大、挥发性低、热稳定 性差的有机污染物的分离和分析。
例如多环芳烃（PAHs）、邻苯二甲酸 酯类（PAEs）、酚类、多环联苯、联苯胺 类、阴离子表面活性剂、有机农药、除草 剂等。
十溴联苯醚的热稳定性非常好，适用于要求 加工温度高的聚合物。可用作聚乙烯，聚丙烯， ABS树脂，聚苯醚，聚碳酸酯，聚氨酯，聚氯乙 烯，环氧树脂，PBT，PET，硅橡胶和三元乙丙 橡胶等的阻燃剂，被广泛用于橡胶运输带，石油 加工，工业橡胶制品的阻燃添加剂。
多溴联苯醚标准品谱图
mV 900
800
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• 食品：有机酸、氨基酸、糖、维生素、脂 肪酸、香料、甜味剂、防腐剂、人工色素、 病原微生物、霉菌毒素、多核芳烃等。
• 材料：液晶材料、合成高分子材料等。
• 化工：无机化工产品、合成高分子化合物、 表面活性剂、洗涤剂成分、化妆品、染料等。
• 生物：氨基酸、多肽、蛋白质、核糖核酸、 生物胺、多糖、酶、天然高分子化合物等。
主要存在于：玩具、食品包装材料、医 用血袋和胶管、聚乙烯地板和壁纸、清洁 剂、润滑油、个人护理用品（如指甲油、 头发喷雾剂、香皂和洗发液）等数百种产 品中。
邻苯6P标准色谱图
邻苯16P标准色谱图
多溴联苯醚
是一种添加型高效阻燃剂，由于其含溴量高， 热稳定性好，添加量少，因而被广泛用于高分子 塑料的阻燃。
多环芳烃标准品色谱图
mV 900
萘 苊
800
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600
二苯并a，h 蒽 苯并g，h，i苝 茚苯1，2，3-cd苝
苯并a 蒽 屈 苯并b荧蒽 苯并k荧蒽 苯并a 芘
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苊烯 芴
菲 蒽
荧蒽 芘
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100
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3 -100
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33 min
邻苯二甲酸酯类化合物（PAEs）
2.进样系统
3.分离系统
色谱柱
柱温箱
4.检测系统
紫外检测器 二极管阵列检测器 荧光检测器 示差折光检测器 蒸发光散射检测器 质谱检测器等等
三、HPLC在各领域的主要应用
• 环境：常见多环芳烃、多氯联苯、硝基化 合物、酚类化合物、邻苯二甲酸脂、有机 农药等。
• 农业：土壤矿物成分、肥料、饲料添加剂、 茶叶等农产品中无机和有机成分等。
邻苯二甲酸酯类化合物的测定在全球主要工 业国的生态环境中已达到了普遍检出的程度。它 在环境中残留期较长, 生物对邻苯二甲酸酯有较强 的富集作用。一旦进入自然生态系统中, 对其健康 带来的危害是无法估计的。
欧盟将邻苯二甲酸丁基苄基酯( BBP) 、邻苯 二甲酸二正丁酯( DBP) 、邻苯二甲酸二异辛酯 ( DEHP) 、邻苯二甲酸二正辛酯( DNOP) 、邻苯 二甲酸二异壬酯(DINP) 、邻苯二甲酸二异葵酯 ( DIDP) 6 种PAEs 列为优先控制的有毒污染物。