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1、第二章第二章 色谱技术概论色谱技术概论 - -色谱柱色谱柱临床色谱质谱检验技术一、教学要求二、复习三、气相色谱柱主要内容临床色谱质谱检验技术四、小结与思考一、教学要求临床色谱质谱检验技术目的及目标熟悉气相色谱柱和液相色谱柱的构造、分类及柱参数；为后续色谱质谱联用技术章节的学习打下理论基础。教学要求8/23/2024教学形式及学时教学形式：理论教学学时：2教学要求二、复习临床色谱质谱检验技术塔板理论公式：n=L/H色谱柱长：L理论塔板高度：H，色谱柱的理论塔板数：n，当色谱柱长度一定时，塔板数n越大，塔板高度H越小，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效则越高，所得色谱峰越窄。塔板理论速率理论的范
2、.弟姆特方程：H=A+B/u+CuH：理论塔板高度，u：载气的线速度，A，B，C为常数，分别代表：A-涡流扩散项系数、B-分子扩散项系数、C-传质阻力项系数降低理论塔板高度，提高柱效的方式：获得最佳流速减小A、B、C三项。速率理论气相色谱仪的构造五个基本组成系统：气路系统、进样系统、分离系统、检测系统和数据处理系统。二、气相色谱柱临床色谱质谱检验技术气相色谱柱柱参柱参数数分分类构造构造构造柱管材料：不锈钢、玻璃、石英玻璃、聚四氟乙烯等填充剂：固体吸附剂、载体+固定液不不锈钢柱柱玻璃柱玻璃柱石英玻璃柱石英玻璃柱聚四氟乙聚四氟乙烯柱柱气固吸附色气固吸附色谱柱柱气液分配色气液分配色谱柱柱柱材料柱材料
3、非极性非极性极性极性手性手性填充填充剂及及吸附机理吸附机理填充气相色填充气相色谱柱柱毛毛细管气相色管气相色谱柱柱固定液固定液化学性能化学性能柱内径柱内径大小和大小和长度度分类填充气相填充气相色谱柱色谱柱结构结构柱管材料柱管材料形状形状固定相固定相填充气相色谱柱填充气相色谱柱-结构柱管内填充一定的填料，它是“实心”的，简称填充柱。填充气相色谱柱-柱管材料优点：化学惰性好，柱效高，便于观察填充情况缺点：易碎优点：耐腐蚀缺点：不耐高温高压玻璃优点：不易破碎，柱寿命长，传热性能好缺点：内壁较粗糙，有活性，比较难于清洗干净聚四氟乙烯催化活性太强且易变形，不常用不锈钢铜管和铝管最常用最常用的填充的填充气相
4、色谱柱气相色谱柱柱管材料柱管材料填充气相色谱柱-形状螺旋形螺旋形柱圈径比柱内径大柱圈径比柱内径大15倍，柱圈径大小倍，柱圈径大小会影响柱效会影响柱效U形柱形柱易获得较高柱效易获得较高柱效填充气相色谱柱-固定相固定相固定相固体吸附固体吸附剂气固色气固色谱填充柱填充柱载体体+固定液固定液气液色气液色谱填充柱填充柱固定相-固体吸附剂-气固色谱填充柱无机吸附剂定义及分类：强极性的硅胶、中等极性的氧化铝、非极性的碳素及有吸附作用的分子筛特点：吸附容量大、热稳定性好，主要用来分析永久性气体和气态烃类混合物高分子多孔微球定义及分类：由苯乙烯与二乙烯苯交联共聚的小球，既是吸附剂又是载体特点：吸附活性低，易获得
5、对称色谱峰，对含羟基的化合物具有相对低的亲和力，机械强度好，高温时不流失化学键合固定相定义及分类：一种以球形多孔硅胶为基质，利用化学反应把固定液键合于基质表面上的键合固体相，分为硅氧烷型、硅脂型和硅碳型特点：热稳定性良好，极性和非极性组分都能获得对称峰，耐溶剂固定相-载体+固定液-气液色谱填充柱在惰性的固体表面涂渍高沸点有机物液膜，以其特殊的性质进行分离。惰性固体载体（担体）高沸点有机物固定液载体的表面涂固定液固定相-载体+固定液-载体主要为多孔径的固体颗粒，是一种化学惰性物质作用：承载固定液要求：比表面积大（多涂渍固定液）无吸附性（不吸附被测组分）化学惰性好（不与固定液或样品发生反应）热稳定
6、性好（不分解、不变形、无催化作用）一定的机械强度（不易破碎）固定相-载体+固定液-固定液为高沸点有机化合物，是气相色谱柱的重要组成部分要求：在操作温度下呈液态，粘度越低越好（样品组分在粘度低的固定液中传质速度快，柱效高，决定了最低使用温度）；蒸汽压低，热稳定性好，可以减少固定液流失（决定了最高使用温度）；化学惰性好：不与样品组分、载体发生不可逆化学反应；润湿性好：利于形成均匀液膜；选择性好：能够分离沸点接近而不同类型的物质。填充气相填充气相色谱柱色谱柱结构结构“实心实心”柱管材料柱管材料玻璃、聚四氟乙烯、玻璃、聚四氟乙烯、不锈钢不锈钢、铜管和铝管、铜管和铝管形状形状螺旋形、螺旋形、U形形固定相
7、固定相固体吸附剂、载体固体吸附剂、载体+固定液固定液填充气相色谱柱总结不不锈钢柱柱玻璃柱玻璃柱石英玻璃柱石英玻璃柱聚四氟乙聚四氟乙烯柱柱气固吸附色气固吸附色谱柱柱气液分配色气液分配色谱柱柱柱材料柱材料非极性非极性极性极性手性手性填充填充剂及及吸附机理吸附机理填充气相色填充气相色谱柱柱毛毛细管气相色管气相色谱柱柱固定液固定液化学性能化学性能柱内径柱内径大小和大小和长度度气相色谱柱分类毛细管气相毛细管气相色谱柱色谱柱结构结构柱管材料柱管材料固定液固定液分类分类柱参数柱参数毛细管气相色谱柱毛细管气相色谱柱-结构主要由两个部分组成：柱管和固定相其固定相是附着在柱管的内壁上，它是“空心”的，简称毛细管柱
8、。毛细管气相色谱柱-柱管材料玻璃、石英玻璃、不锈钢，使用最为普遍的是玻璃和石英玻璃；通常在管身表面涂上一层聚酰亚胺作为保护层聚酰亚胺保护层熔融石英固定液基本要求化学惰性热稳定性好内表面光滑易润湿操作方便毛细管气相色谱柱-柱管材料液体或胶状高分子量具有高热稳定性的聚合物种类较多性质各异最常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇毛细管气相色谱柱-固定液毛细管气相色谱柱-固定液聚硅氧烷：由许多单个的硅氧烷连接而成；每个硅原子与两个功能基团相连，最常见的为甲基和苯基，此外还有腈丙基和三氟丙基；功能基团的类型和数量决定了色谱柱固定相的性质可分为非极性、弱极性和中等极性100%甲基硅氧烷非极性5%-二苯基-95%-二甲
9、基硅氧烷5%-二苯基-1%-乙烯基-94%-二甲基硅氧烷弱极性50%-二苯基-50%-二甲基硅氧烷14%-氰丙基苯基(7%氰丙基、7%苯基)-86%-二甲基硅氧烷50%-氰丙基苯基(25%氰丙基、25%苯基)-50%-二甲基硅氧烷中等极性毛细管气相色谱柱-固定液聚乙二醇：对极性物质有特殊的分离效能稳定性及使用温度范围比聚硅氧烷略差强极性毛细管气相色谱柱-固定液毛细管气相色谱柱-分类按柱内固定液涂渍方法不同将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单，但重现性差、寿命短。在管内壁涂上一层很细的多孔物质，再涂固定液，柱效较WCOT柱高。涂壁开管柱（WCOT柱）在管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒，构
10、成毛细管气固色谱，分析气体具有高效、快速、重复性好的优点，可取代填充柱。载体涂渍开管柱（SCOT柱）将固定液通过化学反应键合在管壁上或交联在一起，柱效和柱寿命得到了进一步提高。多孔层开管柱（PLOT柱）化学键合或交联柱（最常用）毛细管气相色谱柱-柱参数这些参数分别代表什么含义呢？毛细管气相色谱柱-柱参数柱参数固定液名称柱长柱内径固定液膜厚柱温限柱参数（一）-固定液名称通过固定液名称可看出色谱柱的固定液是什么常用不同厂商毛细管柱牌号对照极性固定液型号AgilentJ&WSupelcoSGEAlltech适用范围非极性100%甲基聚硅氧烷OV-1SE-30DB-1DB-1MSSPB-1BP-1AT
11、-1脂肪烃类化合物弱极性5%-二苯基-95%-二甲基硅氧烷SE-54SE-52DB-5DB-5MSSPB-5BP-5AT-5各类弱极性化合物及各种极性组分的混合物中极性50%苯基的甲基聚硅氧烷OV-1701OV-17DB-1701SPB-7BP-10AT-1701AT-50极性化合物，如农药等强极性聚乙二醇PEG-20MDB-WAXSupelcowax10BP-20AT-WAX极性化合物，如醇类、羧酸酯等柱参数（二）-柱长少于10个组份的简单样品的快速分析短柱512m1050个组份样品的常规分析中长柱2530m大于50个组份复杂样品分析长柱50m柱长短直接影响保留时间和分离效率分离度与柱长的平
12、方根成正比加倍柱长，分析时间加倍，但分离度仅增加约40%塔板理论公式：塔板理论公式： n = L / H柱参数（三）-柱内径0.53mm替代填充柱用于大体积进样适合分析不太复杂的样品，痕量分析0.32mm可以相对兼顾到进样量和柱效0.25mm最常用，用于复杂多组分的样品分析0.20mm多用于快速分析方法中柱容量柱效内径小，塔板数多，柱效高，但样品承载容量小，适合做复杂组分内径小，塔板数多，柱效高，但样品承载容量小，适合做复杂组分内径大，塔板数少，柱效低，样品承载容量大，适合做简单样本的痕量分析，但柱流失严重内径大，塔板数少，柱效低，样品承载容量大，适合做简单样本的痕量分析，但柱流失严重H =
13、A + B/u + Cu 柱参数（四）-固定液膜厚高沸点化合物、半挥发性成分、痕量成分0.10.2m薄液膜0.250.33m标准液膜低沸点化合物、挥发性成分0.55.0m厚液膜薄膜洗脱组分快、峰分离好、柱流失小厚膜柱容量大，惰性高主要影响主要影响保留时间保留时间和和样品负载能力样品负载能力柱参数（五）-柱温限温度下限：低于该温度，固定液粘度太大，传质阻力增加，不具备分离能力。温度上限：恒温温度上限和程序升温温度上限恒温温度上限：在该温度下，色谱柱可以较长时间的正常使用，柱寿命不会受到影响。程序升温温度上限：在该温度下，色谱柱使用时间不能过长，否则固定液会裂解、流失，缩短色谱柱的寿命。低于温度下
14、限所得低于温度下限所得到的色谱峰到的色谱峰-又圆又宽又圆又宽温度温度下限下限恒温温恒温温度上限度上限程序升温程序升温温度上限温度上限思考这些参数分别代表什么含义呢？标识标识代表的柱参数代表的柱参数DB-5固定液名称30m30m柱长0.250mm0.250mm柱内径1.001.00m液膜厚度-60-60温度下限325325恒温温度上限350350程序升温温度上限毛细管气相毛细管气相色谱柱色谱柱结构结构“空心空心”柱管材料柱管材料玻璃、玻璃、石英玻璃石英玻璃、不锈钢、不锈钢固定液固定液聚硅氧聚硅氧烷、聚乙二醇、聚乙二醇分类分类涂壁开管柱、载体涂渍开管柱、涂壁开管柱、载体涂渍开管柱、多孔层开管柱、化
15、学键合或交联柱多孔层开管柱、化学键合或交联柱柱参数柱参数固定液名称、柱长、固定液名称、柱长、柱内径、固定液膜厚、柱温限柱内径、固定液膜厚、柱温限毛细管气相色谱柱四、小结与思考临床色谱质谱检验技术思考题1柱柱参数参数对应的标识对应的标识固定液名称固定液名称DB-23柱长柱长20m柱内径柱内径0.180mm液膜厚度液膜厚度0.20m温度下限温度下限40恒温温度上限恒温温度上限250程序升温温度上限程序升温温度上限260思考题221种脂肪酸混合物，分析时间 25min 色谱图色谱图A A思考题221种脂肪酸混合物，分析时间 9.5min色谱图色谱图B B色谱柱1DB-23，柱长60m，柱内径0.25
16、mm，液膜厚0.15m色谱柱2DB-23，柱长20m，柱内径0.18mm，液膜厚0.20m思考题2思考题221种脂肪酸混合物，保留时间 25min 色谱图色谱图A A色谱柱 1 DB-23，柱长60m，柱内径0.25mm，液膜厚0.15m思考题221种脂肪酸混合物，保留时间 9.5min色谱图色谱图B B色谱柱 2 DB-23，柱长20m，柱内径0.18mm，液膜厚0.20m气相色谱柱的构造小结1气相色谱柱最常见的分类小结2按柱内按柱内径大小径大小和和长度度填充气相色谱柱毛细管气相色谱柱毛细管色谱柱的参数小结3柱参柱参数数固定液名称柱长柱内径固定液膜厚柱温限气相色谱柱在使用中为什么要有温度限制？毛细管气相色谱柱常用的固定液有哪两种？固定液按极性大小可分为哪几种？毛细管色谱柱的柱参数有哪些？思考Thanks
