色谱分析(浙江大学)

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1、色谱分析Chromatographic Analysis浙江大学化学系 *1色谱分析-1色谱分析方法Date2色谱分析-1色谱分离方法：Date3色谱分析-1色谱法是一种分离方法，它利用被分 离的诸物质在互不相溶的两相中分配系 数的微小差异进行分离。当两相作相对 移动时，使被测物质在两相之间进行反 复多次分配，使原来微小的差异累加产 生了很大的效果，形成差速迁移，使各 组分在柱内移动的同时逐渐分离，以达 到分离、分析及测定一些物理化学常数 的目的。 Date4色谱分析-1色谱分析技术有广泛的应用领域色谱分离是目前应用最广泛的分离方法。已广泛地用于石油化工、有机合成、生理生化、医药卫生、环境监测

2、、刑事侦查、生产在线控制，乃至空间探索等许多领域，以解决各种分离分析课题。Date5色谱分析-1石油化工石油产品质量监控油田开发（吸附丝技术）Date6色谱分析-1环保污水检测 大气检测(室内和环境中空气质量监测、汽车内空气质量监测)Date7色谱分析-1医药卫生提纯净化如手性色谱分离有效 成分 药物中间体的处理 食品卫生监测（瘦肉精、农残、 抗生素）Date8色谱分析-1化学研究样品提纯如合成产品的检验等 物质性质与其配比的相关性 色谱法和化学计量学方法结合Date9色谱分析-1生命科学研究DNA测序用CE、HPLC技术、 生物工程下游技术细胞的培养 、分离、纯化和分析检测参见 刘国诠主编

3、生物工程下游技术 化 学工业出版社，1993年Date10色谱分析-1一、方法的发展1952年，Martin和Synge首次用气体为 流动相，配合微量酸碱滴定，发明了气 相色谱法。 1953年，Adams和Holmes合成了离子 交换剂，并将其用于色谱分离，从而形 成了离子交换色谱法。 1958年，Golay提出了分离效能极高 的毛细管柱气相色谱法 Date11色谱分析-1一、方法的发展1938年，Izmailov等将糊状氧化铝铺展在玻 璃板上，形成2mm厚的薄层，用于分离药用 植物的萃取物，开始了薄层色谱法。 1944年，Consden、Cordon和Martin创立了 纸色谱法。他们利用滤

4、纸的毛细作用，让溶 剂由下至上地渗透，结合混合物中各组分在 两相中的溶解度的差异，使各组分以不同速 率在滤纸上迁移而得到分离 Date12色谱分析-1一、方法的发展1959年，Porath和Flodin提出了大小排阻色 谱法，其原理是利用柱内多孔填料对不同尺 寸的分子具有选择渗透作用。 80年代发展起来的毛细管电泳，解决了DNA 及其片段、单克隆抗体、蛋白质及多肽等一 般色谱技术难于解决的分离分析问题。现在 已经派生出毛细管胶束电动色谱、毛细管等 电聚焦、毛细管电泳离子分析法、微填充毛 细管电泳法等多个新分支。Date13色谱分析-1二、仪器的发展五十年代第一台色谱仪问世 Date14色谱分析

5、-1二、仪器的发展六十年代就有数台5公斤重的色谱仪随 阿波罗飞船同登月球，自动取样分析， 1970年更有一台100克重的色谱仪飞 上了火星。 Date15色谱分析-1二、仪器的发展1967年时全世界共有色谱仪7万台1972年就发展到20万台现在我国的仪器就有数十万台过去庞大的体积，到现在的越来越小 巧过去只有进口的，现在国产的也很好Date16色谱分析-1二、色谱法的特点1分离效率高：可在很短的时间内分离多达二、 三百个组分的复杂物质，柱效能可达106的理论板 。 2检测能力强：可以检测出10-1110-15克级的痕 量组分，能满足环境检测、农药残留等大量日常 检测分析的需要。 3样品用量少：

6、样品用量一般为微升级，少的可 达纳克级。 4适用范围广：几乎所有与化学有关的领域都有 其用武之地。Date17色谱分析-1多模式及联用技术复杂样品靠单一分离方法或技术是不够的 ，需多模式及多项新技术的联用。 v极性溶剂提取物可考虑用HPLC v有挥发性的化合物优先用GC v毛细管电泳是HPLC的补充和发展 v联用技术是今后的趋势GC-MS LC-MS GC-MS-MS GC-FTIRDate18色谱分析-1色谱基本理论Date19色谱分析-1三、色谱基本理论Date20色谱分析-1色谱分离原理Date21色谱分析-1基本关系式w保留时 间w保留体 积w容量因 子k Date22色谱分析-1基本

7、关系式w相对保留 值相对保留值是衡量分离情况的重要参数，大 多数手册上可查到。因其只与色谱柱种类及 柱温有关，故也是重要的定性指标。Date23色谱分析-1基本关系式w分离因 子w塔板数w塔板高 度N和H都有理论值和有效 值两类,其差别在于用保 留时间和校正保留时间Date24色谱分析-1基本关系式（死时间测定 ） w死时间的测定很难：无合适样品（完全不保留并有足够强的紫外 信号） w一般测定方法为（紫外检测器）：1. 正向四氟乙烯 反向苯甲酸、硝酸等2. 比流动相少一个C的同系物3. 不具备条件时可用下式计算 Date25色谱分析-1基本关系式（分离度）Date26色谱分析-1基本关系式Da

8、te27色谱分析-1柱性能参数：w总 孔率w柱 压降w渗 透率Date28色谱分析-1色谱理论塔板理论w塔板理论是由Martin等人在平衡色谱理论的 基础上发展起来的。他们把色谱柱比拟为分馏 塔，中间设想成可分为许多分馏塔片（板）。 他们假定： w1流动相按前进方向以脉冲使通过柱子， 最小单位为一塔板体积; w2. 组分在柱内两相间的分配系数是恒定的 ，与组分浓度及在柱内的位置无关; w3. 组分在所有塔板上的两相平衡在瞬间建 立; w4. 所有组分浓度以起始塔板中的浓度为基 准 Date29色谱分析-1色谱理论塔板理论w由塔板理论可得到：在色谱过程中色谱峰是要 展宽的，展宽的宽度平方值和理论

9、板高H成正比 。即相达成“平衡”所需的距离H值越大，则色谱 峰展宽也就越严重。反之，若理论板高H值越小 。而就一定柱长而言，组分在两相间的“平衡” 次数就越多，色谱柱的分离效率就越高，因此 理论板高H值是衡量色谱柱效率的一个很好的指 标。 w塔板理论回答了影响色谱峰保留时间和峰宽度 这二个重要问题，但它没有回答宽度也就是相 应的理论板高究竟受哪些操作条件的影响。 Date30色谱分析-1色谱理论速率理论w1952年Lapidus等对填充柱色谱过程做了 较详细的研究，指出色谱过程中引起组分宽 度扩张的因素主要是： w1.沿柱流动方向的纵向扩散效应； w2.组分在两相间的平衡不能瞬时达成，即 它在

10、两相交换时传质速度是有限的。 Date31色谱分析-1色谱理论速率理论w这就是著名的范底姆特方程。也可把 Van Deemter方程描述为： Date32色谱分析-1色谱理论速率理论w与气相色谱不同，液相色谱有其特点，因 而其速率理论的表述方式也有区别：各项分别为：涡流扩散项、分子扩散项、传质 阻力项（固定相、流动流动相和滞留流动相）Date33色谱分析-1色谱理论速率理论w各项可具体表述为：Date34色谱分析-1色谱理论速率理论w可图示为：Date35色谱分析-1色谱理论速率理论w最低板高 ：w最佳流速 ：Date36色谱分析-1色谱参考资料Date37色谱分析-1专著史坚编，现代柱色谱分

11、析，上海科学 技术文献出版社，1988.7. 达世禄编色谱学导论武汉大学出版社 ，1988.10. 周良模等编著，气相色谱新技术，科 学出版社，1994.11. 卢佩章等色谱理论基础科学出版社， 1989年第一版，1997年第二版.Date38色谱分析-1专著任惠敏主编的色谱技术丛书化学工业出版社 ，一套13本，涵盖所有色谱技术：色谱分析概论 离子色谱方法及应用色谱定性和定量 毛细管电泳技术及应 用气相色谱检测方法 色谱分析样品处理液相色谱检测方法 色谱联用技术气相色谱方法及应用 色谱柱技术高效液相色谱方法及应用 色谱仪器维护与故障 排除平面色谱方法及应用Date39色谱分析-1杂志 w色谱科

12、学杂志（J，Chromatography Sci） 1963年创刊,原名气相色谱杂志（J,Gas Chromat）,1969年改为现名,主要发表气相、 液相原始论文和总结性文章（英文）和色谱 标准图谱。 w色谱杂志（J， Chromatograpy）1958年创 刊,系多科性（包括气相、液相色谱，薄层色 谱，纸色谱，离子交换色谱等）国际杂志， 刊登各种原始论文及讲座性文章，并附有定 性、定量数据及色谱文摘，文章以英文、法 文或德文发表，从1993年起分A、B卷发行， 每年还有Review专辑。Date40色谱分析-1杂志 w色层法（Chromatographia），1968年创刊 ，多科性国际

13、杂志，亦称色谱快报，文章以 英文、法文、或德文发表，并附有三种文字 的摘要。 wJouynal of Chromatography Library, 不定 期出版。 w液相色谱杂志（J, of Liquid Chromatography）, 1978年创刊,主要发表 HPLC的研究报告。 w高分离色谱与色谱通讯（J.of High Resolution Chromatography and Chromatography Communication）1978年 创刊。Date41色谱分析-1杂志 w色谱，1984年创刊，刊登各种原始 论文和综述，为双月刊。 w 刊登色谱文章和评论性文章的还有各

14、种分析化学相关的杂志，如各国的“分析 化学”（中、美、英、日、德等），中文 的理化检验、环境化学等专业文 献上也有相当比例的色谱论文发表。Date42色谱分析-1手册w手册是最方便地查阅相关文献的工具，尽管所列数据并非最新的。w如1999年3月起再版的分析化学手册第二版，共10个分册：1-基础知识与安全知识 2-化学分析3-光谱分析 4-电分析化学5-气相色谱分析 6-液相色谱分析7-核磁共振波谱分析 8-热分析9-质谱分析 10-化学计量学Date43色谱分析-1学术会议文集每年都有不同组织者组织召开的国际国内 的各种分析界的学术报告会，会议的文集 也是一种很好的参考文献，值得收集阅读 。全

15、国色谱学术报告会和浙江省色谱学术报 告会均每两年举办一次，全国会议每次能 征集到论文 500篇以上，省会议也能征集 到60篇以上。Date44色谱分析-1色谱网站已有很多国际网站，包括美国化学会的网站，可搜索后查取相关文献。浙江省关于色谱方面的网站有：sepu .com Date45色谱分析-1色谱柱系统Chromatographic Column System*46色谱分析-1色谱柱是色谱分析的心脏w色谱分析是分离方法，完成分离任务 的色谱柱十分重要。 w固定相柱内不移动、起分离作用 的物质，有固体和液体之分。Date47色谱分析-11 气固填充色谱柱w固定相为吸附剂，有以下特点： 较大的比表面大于200M2/克 较好的选择性 良好的稳定性 使用方便Date48色谱分析-11.1 吸附等温线与峰形状Date49色谱分析-11.2 传统固定相w活性炭(Activated Carbon)非极性 ，分析永久性气体 w氧化铝(Alumina)中等极性，分析 气体混合物 w硅胶(Silica Gel)氢键型，分析小分 子烷烃 w分子筛(Molecular Sieves)强极性 ，永久性气体Date50色谱分析-