第22章其他分离分析方法ppt课件

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1、第第2222章章 其他分别分析方法其他分别分析方法22.1.概论概论 随分别分析技术开展，众多适用于混合物试样预分随分别分析技术开展，众多适用于混合物试样预分别或样品预处置、分别分析、制备分别的其他与色谱相别或样品预处置、分别分析、制备分别的其他与色谱相关分别分析技术相继出现，如超临界流体色谱和萃取、关分别分析技术相继出现，如超临界流体色谱和萃取、逆流色谱、场流分别、多维色谱、膜色谱、固相萃取、逆流色谱、场流分别、多维色谱、膜色谱、固相萃取、固相微萃取等。固相微萃取等。 分析试样预处置是仪器分析的首要步骤，约占分析分析试样预处置是仪器分析的首要步骤，约占分析任务量的任务量的70%。这是试样初步

2、分别、净化、痕量成分富。这是试样初步分别、净化、痕量成分富集技术，是样品分别分析的重要组成部分。集技术，是样品分别分析的重要组成部分。22.2.超临界流体色谱超临界流体色谱22.2.1. 超临界流体和超临界流体色谱超临界流体和超临界流体色谱 超临界流体色谱超临界流体色谱(Supercritical Fluid Chromatography;SFC)是以超临界流体是以超临界流体Supercritical Fluid，SFS)为流动相的色谱技术。为流动相的色谱技术。 在三相点下，气、固、液处在平衡形状，存在一个临界温在三相点下，气、固、液处在平衡形状，存在一个临界温度度Tc和临界压力和临界压力Pc

3、。在高于。在高于Tc时，无论施加多大压力，物质也时，无论施加多大压力，物质也不会液化，即不会液化，即 Pc、Tc以上或临界点以上条件下，物质不会成为以上或临界点以上条件下，物质不会成为液体或气体，物质聚集形状为介于气体和液体之间的流体，这液体或气体，物质聚集形状为介于气体和液体之间的流体，这种流体称为超临界流体。种流体称为超临界流体。22.2.1. 超临界流体和超临界流体色谱超临界流体和超临界流体色谱 从热力学上看，超临界流体的密度是气体的1001000倍，和液体相近，具有和液体类似的溶解才干及与溶质的作用力。而从动力学上看，SFS的粘度比液体低，可以运用比液相色谱更大的线速度;分散系数是液体

4、的10-100倍，传质速率高，因此可以获得比HPLC有更高的柱效和更快的分析速度。 从实际上讲，SFC可分析不适用于GC高沸点、低挥发性样品和HPLC中短少检测功能团的样品，约占色谱分别中25%的化合物。但1990s年代后期，SFC开展趋向低落。 超临界流体本身物理性质带来SFC方法局限性，这是人们在SFC开展初期认识缺乏的。SFs兼具液体的溶剂化才干和气体的低粘度、高分散系数很难在同一条件下实现。22.2.2.超临界流体色谱仪超临界流体色谱仪1.流动相储罐;2.调理阀;3.枯燥净化器;4.截流阀;5.高压泵;6.泵头冷却安装;7.热交换柱;8.进样阀;9.分流器;10.色谱柱;11.限流器;

5、12.检测器(FID)。22.2.3.流动相和固定相流动相和固定相 SFC可运用HPLC和GC中各种固定相。填充柱微粒填料主要是硅胶化学键合固定相，用填充柱分析极性样品时，大多需在流动相中添加极性改性剂。开管柱固定相主要是聚甲基硅氧烷苯基甲基聚硅氧烷、交联聚乙二醇等。在手性分别中运用较多的是环糊精类固定相。22.2.4. 超临界流体色谱分别操作条件超临界流体色谱分别操作条件 SFC与GC分别操作条件不同，其操作压力较高，普通为70450x105Pa； 和HPLC也不一样，其色谱柱任务温度较高，从常温到2500C。 流动相的压力和密度在每一温度下以同样方式影响保管值，甚至在类似GC区也一样，添加

6、压力，k值降低。 而在较低温度下与HPLC的保管行为类似，k值随压力添加而降低。22.2.5. SFC与气相和高效液相色谱的比较与气相和高效液相色谱的比较 基于超临界流体密度、分散系数、粘度等物理性质介于气体和液体之间，可以估计，在最小板高色谱条件下，分析速度和柱效SFC亦介于GC与HPLC之间。 根据速率实际方程，柱内径dC的毛细管柱最正确流速uopt及保管时间与柱效比(tR/N)的极限值分别为: SFC与GC比较，由于超临界流体分散系数比气体低，粘度比气体高，较低线速下SFC色谱峰较窄，柱效优于GC; 超临界流体密度比气体高，参与分别，以提高分别选择性;SFS溶剂化才干比气体强，能在比GC

7、较低温度下分别高分子化合物、天然产物和热不稳定化合物。22.2.6. 超临界流体色谱的运用超临界流体色谱的运用 SFC可弥补GC和HPLC在分析性能上的某些缺乏，分别效能和分析速度介于两种色谱方法之间。几种色谱技术可分别样品的相对分子质量范围 乙二醇齐聚的SFC分别色谱图 22.3.超临界流体萃取超临界流体萃取 超临界流体萃取(supercritical fluid extraction;SFE)是用超临界流体为萃取溶剂的萃取分别、富集技术。其出现和开展均早于SFC。22.3.1. 超临界流体萃取的特点 基于SFS独特的物理化学性质，SFE具有传统液-液萃取不可比较的优点： 1. 萃取速度快

8、2. 容易控制溶剂强度并调理选择性 3. 后处置简单 4. 操作自动化 5. 平安性好22.3.2.萃取仪器和技术萃取仪器和技术1.SFS储瓶;2，4.高压开关阀;3.高压注射泵;5.萃取池;6.温度控制器;7.限流器;8.搜集器。萃取操作主要有两种: 1. 静态萃取2. 动态萃取22.3.2.萃取仪器和技术萃取仪器和技术影响SFS萃取效率的要素主要是: 1. 超临界流体选择2. 萃取条件选择3. 样品量及流体流速4. 萃取物搜集22.3.3.SFE的运用的运用 SFE的运用可分为两方面，一是作为分析化学样品处置技术，特别是各种分别分析方法的样品前处置，即分别测定组分的前分别富集。SFE的另一

9、个运用是制备分别，包括工业规模分别，即分别工程的组成部分。1. SFE与各种色谱和仪器方法联用 2. 样品处置 3. 工业消费中运用 22.4.固相微萃取固相微萃取22.4.1.根本安装和特点根本安装和特点 固相微萃取固相微萃取(Solid Phase Micro-Extraction，SPME)是在固相萃取是在固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)根底上开展起来的。根底上开展起来的。 SPME具有无需溶剂、萃取快速、样品耗具有无需溶剂、萃取快速、样品耗费量小、分析重现性好、操作简便、可进展现费量小、分析重现性好、操作简便、可进展现场分析并易于实现自动化操作等特点。它

10、将样场分析并易于实现自动化操作等特点。它将样品的富集和基底去除相结合，集取样、萃取、品的富集和基底去除相结合，集取样、萃取、富集、进样于一体，导致分析速度和灵敏度提富集、进样于一体，导致分析速度和灵敏度提高，因此在短短的十几年间，高，因此在短短的十几年间，SPME很快实现很快实现与与GC、HPLC、SFC、CE等分别分析技术的联等分别分析技术的联用，在萃取涂层研制、运用方式及根底实际研用，在萃取涂层研制、运用方式及根底实际研讨方面均得到很大的开展。讨方面均得到很大的开展。22.4.2.根本原理根本原理 SPME技术的原理是基于分析物在固相涂层和样品中的分配平衡，因此分析物的萃取量随着萃取时间的

11、延伸而不断添加直到到达萃取平衡，普通在230min内可到达平衡。在萃取平衡时，吸附在固相涂层的样品量为: 当Vs非常大时，即VsKVf，分析物在固相涂层的吸附量可简化为: 由于慢传质过程，在一定时间内，平衡未完全实现，固相涂层吸附分析物的物质的量为:22.4.3.固相微萃取头和制备技术固相微萃取头和制备技术 萃取头是SPME安装的中心。按萃取头构造有两种根本类型： 1. 纤维 2. 毛细管(In-tube SPME) 无论是纤维或是萃取毛细管，其涂层资料根据它们的不同性质大致可分为非极性、中等极性和较强极性等三类。 目前运用最多的资料有聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酸酯(PA)、聚苯基甲基

12、硅氧烷、聚乙二醇(CW)、聚苯乙烯/二乙烯基苯等。 溶胶-凝胶技术是当今 SPME萃取头涂层的主要制备技术，得到的萃取涂层热和化学稳定性高，耐溶剂，且本钱低。 SPME固相层以非键合、键合、部分交联或高度交联的方式涂敷在石英纤维或毛细管上。22.4.4.SPME操作技术操作技术 SPME作为样品采集、处置技术，主要用作各种分析方法进样手段，并与其联用，根据最终的分析结果判别SPME的优劣。SPME和分析仪器联用可分为离线方式和在线方式两种。 离线操作分析物吸着(吸收)和解吸分别在样品进样口两处、分两步进展。 SPME的吸附或萃取操作方式主要是两种:浸取法和顶空法。 提高萃取效率的根本方法是对影

13、响萃取效率根本操作条件进展优化，如萃取时间，样品搅拌速度，萃取温度，无机盐浓度，样品基底pH值等。 除了萃取的条件外，解吸操作对于最终分析结果的影响视后续仪器或方法进样条件而异。22.4.5.SPME联用技术联用技术 1. SPME-GC：最早开展、较为完善、广泛运用的技术。SPME安装可在GC仪进样口直接进样。 2. SPME-HPLC：SPME-HPLC联用需求一个接口，接口安装多种式样，均基于对六通阀的改造而成。 3. SPME-CE或CEC：SPME- CE在线联 用 是 将 150220m的 较 大 内 径 热 缩Teflon毛细管与CE分别毛细管衔接，涂层纤维完成样品萃取后，插入该

14、大口径毛细管中，施加电压，被萃取分析物经缓冲溶液解吸，进展电泳分别。 4. 其他联用技术 1.SPME推拉杆，2.SPME针管,3.密 封 紧 缩 垫 片 ， 4.解 吸 池 ，5.SPME头，6.六通阀,7.接注射器，8.废液排出,9.HPLC流动相储瓶，10.HPLC色谱柱，11.HPLC检测器。22.5.逆流色谱逆流色谱(CCC) 这是一种无固相载体的液液分配色谱，分别柱为空心螺旋型或串连的直型聚四氟乙烯或玻璃管，互不相溶的两溶剂中的一相在重力或离心力作用下保管在柱内作为固定相，另一相在泵驱动下作为流动相携带样品从柱内流过，利用流膂力学平衡体系两相延续、高效混合，样品中各组分基于在两相中

15、分配系数差别实现分别。 各种不同类型CCC色谱仪最大区别是色谱柱和作用力场，高效逆流色谱仪设计那么同时利用重力和离心力场实现分别。基于分别原理，溶剂系统成为决议CCC分别选择性的首要要素。 逆流色谱具有如下一些特点: 1. 无固相载体。2. 适用范围广。3. 适用分别样品容量范围宽。4. 可与质谱、红外光谱等构造分析仪器联用，实现定性、定量分析。5. 仪器柱构造系统较为复杂，操作技术较繁复，自动化程度不及HPLC等方法，是一个正在开展、有待进一步完善的分别技术。22.6.场流分别场流分别(field-flow fractionation,FFF) 亦称为场流分级，它是利用载液流经空的柱槽时各流

16、层具有非均匀流速，使溶质在外加物理力场作用下，基于各溶质质量、体积、分散系数、电荷等物理性质差别实现分别的方法。 场流分别仪由载液储瓶、输液泵、进样阀、柱槽、检测器、控制和数据处置系统组成。 场流分别柱槽是分别技术中心，通常柱槽是在两块平行板之间放置薄的塑料或金属片组成一个两头呈三角形的矩形带状管道。 场流分别的主要特点是: 1. FFF主要用于大分子分别测定。2. 可采用的载流溶剂和外加力场众多，适用样品范围广。3. 具有较高分辨率和选择性，操作条件易于控制、调理和优化。4. 有比较严谨的实际根底。22.7.多维色谱多维色谱 多维色谱是将同种色谱不同选择性分别柱或不同类型色谱分别技术组合，构成联用系统。 现运用最多的是二维色谱，它是在单分别柱根底上开展起来的，其技术关键是结合两色谱分别系统之间的接口设备和技术。 多维色谱有如下几种组合方式: 1. 同种色谱、不同选择性色谱柱串联。 2. 不同类型色谱分别串联。 二维或多维色谱最突出的特点是峰容量高，具有强分别才干，获取样品信息量远大于通常的一维色谱。