气相色谱固定相:主要分为固体固定相和液体固定相两类
(1)吸附剂
吸附剂表面通常是一些多孔、表面积大、具有吸附活性的物质,与组分之间的作用主要是表面吸附。常用的吸附剂有活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛等。固体吸附剂对永久性气体和气态烃有很好的分离效果,同时有良好的稳定性,价格低廉,色谱制作简单;但品种少,应用范围有限,活性中心易中毒,色谱峰易对称和产生拖尾等 (2)聚合物
以高分子多孔微球为代表,它是一种以苯乙烯为单体,二乙烯苯为胶联剂所形成的共聚物,是一种性能良好的吸附剂,对组分的分离基本是以相对分子质量顺序进行分离。 (二)液体固定相
液体固定相是以惰性固体微粒(称为担体或载体)作支持剂,在其表面涂渍一种高沸点的液体有机化合物而制成。 (1)担体
其作用是提供一个较大的惰性表面,使固定液能以液膜状态均匀 地分布在其表面上。
对担体的要求:担体不参与色谱分配过程,对各类样品呈化学惰性,比表面积大,化学稳定性好及热稳定性好,粒度均匀,有足够的机械强度。
主要有硅藻土类担体和非硅藻土类担体两类 (2)固定液
1、对固定液的要求
气相色谱固定液主要是一些高沸点的有机化合物, 作为固定液用的有机化合物必须具备下列条件:
A 沸点高,挥发性小,热稳定性好,在操作温度下不 发生热分解,且有较低的蒸气压;23
B 化学稳定性好,不与被分离的组分发生不可逆的化学 反应; C 粘度和凝固点要低;
D 对载体具有良好的浸润性,以形成均匀的薄膜; E 选择性高,对组分的分配系数有较大的差别。 2、固定液与组分分子间的作用力 简述色谱分离原理
分子间的作用力主要包括静电力、诱导力、色散力和氢键力等。
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气相色谱分离操作条件的选择
(1)载气及流速的选择 是影响柱效率的主要因素
当流速较小时,分子扩散成为色谱峰扩展的主要因素,此时应采用相对分子质量较大的氮气、氩气作为载气,,使组分在载气中有较小的扩散系数,有利于降低组分分子的扩散。而当流速较大时,传质阻力成为主要的影响因素,此时宜采用相对分子质量较小的氢气、氦气作为载气,使组分在载气中有较大的扩散系数,有利于减小气相传质阻力,提高柱效。此外,选择载气时还必须考虑与所用的检测器相适应,如对热导池检测器,应选用氢气或氦气,对氢火焰离子化检测器,一般选用氮气。 (2)柱温的选择
是改进分离的重要的操作参数,柱温的选择直接影响柱的选择性、柱效率和分析速度
一般采用较低的固定液配比和较低的柱温相配合的方法,提高柱的选择性,分析时间也不会太长。
对于宽沸程、多组分的试样,一般采用程序升温的方法进行分析 转程序升温 (3)固定液配比的选择
一般来说,对于表面积大的担体,如硅藻土,配比可以大一些(不超过30%)对于表面积小的担体,如聚四氟乙烯担体,其配比一般小于10%。此外还要考虑分析试样的沸点范围,对高沸点化合物,采用低配比,反之高配比,沸点很宽时,采用高配比。 (4)担体的选择
当固定液配比不变时,担体粒度越小,表面积越大,液膜厚度越小,柱效率越高;但担体过细会使柱渗透性变坏。一般根据柱径来选择担体的粒度,保持担体的直径约为柱内径的1/20为宜。常用60-80目及80-100目担体。 (5)柱的选择
色谱柱多由不锈钢或玻璃制成。不锈钢坚固、具有惰性,但不适合于填充多孔高聚物固定相。玻璃管具有惰性,柱效高,但进行某些痕量分析时,由于表面存在有害的硅醇基团,最好先做硅烷化处理。
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另外,增加柱长对分离有利,但柱长增加会使各组分的保留时间增加,延长分析时间。一般常用的填充柱为1-3米,色谱柱内径增加,会使柱效下降,常用的填充柱内径一般为3-6mm。 (6)进样条件的选择
进样量随柱内径、柱长及固定液用量的不同而异,柱内径大,固定液用量多,可适当增加进样量。但进样量过大,会造成色谱柱超负荷,使柱效下降、峰形变宽;进样量太少,则会使含量少的组分因检测器灵敏度不够而不出峰。因此最大允许进样量应控制在峰面积或峰高与进样量呈线性关系的范围内。液体试样一般进样0.5-5微升,气体试样0.1-10毫升。
另外,气化温度对分离操作也有影响,它取决于样品的挥发性、沸点范围、稳定性及样品量等因素。一般取样品沸点或高于其沸点,以保证液体试样进样后能瞬间气化。在保证试样不被分解的情况下,适当提高气化温度对分离和分析有利。
高效液相色谱法 HPLC(High Performance
Liquid Chromatography)
它是70年代才发展起来的一种以液体为流动相的快速分析色谱技术。
HPLC特点:
1、高压 由于流动相是液体,粘度比气体大得多,当溶剂通过柱子时会受到很大的阻力,所以一般采用高压泵输液。
2、高速 流动相通过柱子的流量可达1-10mL/min,可以在几分钟或几十分钟分析完一个样品。柱子可以重复使用几百次。
3、高柱效 HPLC使用了高效固定相,它们颗粒均匀,表面孔浅, 质量传递快,柱效很高,理论塔板数可达5000-30000 塔板/m以上。
4、高灵敏度 采用高灵敏度的检测器,如紫外吸收检测器的灵敏度 可达10-10g/mL
HPLC与GC的比较
1、气相色谱要求样品能瞬间气化,不分解,适用于低中沸点、相对分子质量小于400而又稳定的有机化合物的分液相色谱一般在室温下进行,要求样品能配成溶液就行,适用于高沸点、热稳定性差、相对分子质量大于400的有机物的分离分析。
2、在GC中只有一种可供选择的色谱相,即固定相,难以通过改变载气种类来改变组分的分离度。而在HPLC中可有多种吸附剂、高效固定相、固定液、化学键合相供选择;流动相有单溶剂、双溶剂、
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多元溶剂,并可任意调配比例,达到改变载液的浓度和极性,实现分离度的改善。
3、HPLC可用于分离制备纯物质,而GC要想回收被分离组分比较困难。
简单了解化学键合固定相
利用化学反应将有机分子键合到担体表面上。例:烷基硅烷化键合相
高效液相色谱仪
包括:输送载液的高压泵、进样器、色谱柱、检测器 及记录仪五个主要部分。
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凝胶色谱法(分子排阻色谱)
分离机理不是根据样品组分与固定相之间的相互作用,而是根据试样分子尺寸大小进行分离的。
分离机理不是根据样品组分与固定相之间的相互作用,而是根据试样分子尺寸大小进行分离的。
分离原理:凝胶是凝胶色谱的固定相,是产生分离作用的基础。凝胶是一种表面惰性,含有大量液体(水),柔软而富有弹性,具有立体网状结构的多聚体。试样组分进入色谱柱后,随流动相在凝胶外部空隙及凝胶网孔旁流过。对于那些太大的组分分子由于不能进入网孔而被排斥,随流动相的移动而最先流出;小个的组分则能渗入大大小小的网孔而完全不受排斥,所以最后流出;中等大小的组分可渗入到较大的网孔中,但受到较小网孔的排斥,所以介于两者之间流出。
应用实例:蛋白分子标记物的分离
选择色谱分离方法的一般原则
对于易挥发,相对分子质量<200的样品,易选用气相色谱法,对于分子质量在200-2000之间的样品,采用高压液相色谱,对于分子质量大于2000的样品,采用凝胶色谱法。
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