色譜法在精細化工中的應(yīng)用

1、第3章 色譜法在精細化工中的應(yīng)用3.1 色譜法基本概念3.2 氣相色譜法 3.3 高效液相色譜法 3.4 薄層色譜法 本章教學(xué)要求了解色譜法特點、分類和作用 ;掌握色譜理論的基礎(chǔ)了解氣相色譜儀的工作過程和部件熟悉氣相色譜分離條件的選擇掌握高效液相色譜的分離原理和分離類型熟悉薄層色譜的特點和分析應(yīng)用一、色譜法概述 色譜法是一種分離技術(shù)，是混合物最有效的分離、分析方法。 試樣混合物的分離過程也就是試樣中各組分在稱之為色譜分離柱中的兩相間不斷進行著的分配過程。 3.1 色譜法基本概念1. 概 述 分配過程中其中的一相固定不動，稱為固定相；另一相是攜帶試樣混合物流過此固定相的流體（氣體或液體），稱為流

2、動相。 俄國植物學(xué)家茨維特在1906年使用的裝置：色譜原型裝置，如圖。3.1 色譜法基本概念 當(dāng)流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時,其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而按一定次序由固定相中流出。（多次萃?。?.1 色譜法基本概念 與適當(dāng)?shù)闹髾z測方法結(jié)合，實現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測。 兩相及兩相的相對運動構(gòu)成了色譜法的基礎(chǔ)。3.1 色譜法基本概念(1)氣相色譜：流動相為氣體（稱為載氣）。按分離柱不同分為：填充柱色譜和毛細管柱色譜;

3、按固定相的不同又分為：氣固色譜和氣液色譜3.1 色譜法基本概念二. 色譜法分類(2)液相色譜：流動相為液體（也稱為淋洗液）。按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜。離子色譜：液相色譜的一種，以特制的離子交換樹脂為固定相，不同pH值的水溶液為流動相。(3)其它色譜方法：薄層色譜和紙色譜：比較簡單的色譜方法凝膠色譜法：測聚合物分子量分布。超臨界色譜: CO2流動相。高效毛細管電泳: 九十年代快速發(fā)展、特別適合生物試樣分析分離的高效分析儀器。3.1 色譜法基本概念（1）分離效率高：復(fù)雜混合物，有機同系 物、異構(gòu)體。（2）靈敏度高：可以檢測出g.g-1(10-6)級 甚至ng.g-1(10-9)級的物

4、質(zhì)量。（3）分析速度快：一般在幾分鐘或幾十分 鐘內(nèi)可以完成一個試樣的分析。3.1 色譜法基本概念3. 色譜法的特點（4）應(yīng)用范圍廣： 氣相色譜：沸點低于400的各種有機或無機試樣的分析。 液相色譜：高沸點、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。3.1 色譜法基本概念不足之處： 被分離組分的定性較為困難。3.1 色譜法基本概念3.1.2 色譜理論色譜分離過程的熱力學(xué)和動力學(xué)問題;影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑;柱效與分離度的評價指標(biāo)及其關(guān)系;組分保留時間為何不同，色譜峰為何變寬;兩種色譜理論：塔板理論和速率理論。一. 色譜理論需要解決的問題3.1 色譜法基本概念 在色譜分析中，當(dāng)流動相攜帶樣品通過

5、色譜的固定相時，樣品分子與固定相分子之間發(fā)生相互作用，使樣品分子在流動相和固定相之間進行分配。經(jīng)過一定的距離后，由于反復(fù)多次的分配，使原本性質(zhì)差異很小的組分之間也可以得到很好的分離。二. 色譜分離原理3.1 色譜法基本概念1、分配系數(shù)（ partion factor） K三. 分配平衡 組分在固定相和流動相間發(fā)生的吸附、脫附，或溶解、揮發(fā)的過程叫做分配過程。在一定溫度和壓力下，組分在兩相間分配達到平衡時的濃度(g/mL) 之比，稱為分配系數(shù)，用K 表示。3.1 色譜法基本概念 分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)，與組分和固定相的熱力學(xué)性質(zhì)相關(guān)，隨柱溫而變化，與兩相的體積無關(guān)。在液相色譜中，分配系數(shù)還決定

6、于流動相性質(zhì)。一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，出峰越慢；試樣一定時，K 主要取決于固定相性質(zhì)；每個組份在各種固定相上的分配系數(shù) K 不同；選擇適宜的固定相可改善分離效果；試樣中的各組分具有不同的 K 值是分離的基礎(chǔ)；某組分的K= 0時，即不被固定相保留，最先流出。Question 1如何理解分配系數(shù)？3.1 色譜法基本概念2、分配比（ partion radio） k 在實際工作中，也常用分配比來表征色譜分配平衡過程。分配比是指，在一定溫度下，組分在兩相間分配達到平衡時的質(zhì)量比：1. 分配系數(shù)與分配比都是與組分及固定相的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，隨分離柱溫度、柱壓的改變而變化。2.分配系數(shù)與分配

7、比都是衡量色譜柱對組分保留能力的參數(shù)，數(shù)值越大，該組分的保留時間越長，分配比可以由實驗測得。Question 2分配系數(shù)和分配比有何區(qū)別與聯(lián)系？3.1 色譜法基本概念 樣品進入色譜柱后在色譜柱的兩相之間反復(fù)多次分配而彼此分離，分離后組分依次離開色譜柱進入檢測器而形成了色譜流出曲線圖.四. 色譜流出曲線 色譜流出曲線以組分的濃度或質(zhì)量變化為縱坐標(biāo)，以出峰時間為橫坐標(biāo)。3.1 色譜法基本概念色譜流出曲線圖3.1 色譜法基本概念1、基線 只有流動相通過，而無試樣通過檢測器時，檢測到的信號即為基線，通常為一水平線。2、峰 當(dāng)流動相含有組分時通過檢測器所得到的信號，主要用峰寬、峰高等描述。3.1 色譜法

8、基本概念（1）峰寬（Wb） 峰兩側(cè)曲線在拐點做切線而在基線上 相交的線段，如圖2-2中IJ。（2）峰高（ h ） 峰最高點至峰底的距離，圖2-2中AB。 0.067倍峰最高處色譜峰寬的一半，圖2-2中1/2EF。（3）標(biāo)準(zhǔn)偏差（ ）3.1 色譜法基本概念3、保留值（1）時間表示的保留值死時間 (tM): 不與固定相作用的氣體(空氣)的保留時間保留時間 (tR): 組分從進樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時所需的時間，如圖2-2中OB調(diào)整保留時間 (tR)：tR= tRtM 3.1 色譜法基本概念（2）體積表示的保留值死體積 (VM): VM = tMFC色譜柱中未被固定相占據(jù)的空隙體積。保留體積 （VR）： VR = tRFCFC為柱出口處的載氣流量，單位：mL/min 調(diào)整保留體積 (VR)： VR= VRVM 3.1 色譜法基本概念（3）相對保留值色譜中兩種組分1與2的調(diào)整保留值之比： r12 = t R1 / t R2= V R1 / V R2 相對保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其它色譜操作條件無關(guān)，它表示了固定相對這兩種組分的選擇性。3.1 色譜法基本概念塔板理論柱分離效能指標(biāo) 將色譜分離過程比擬作精餾過程，將連續(xù)的色譜分離過程分割成多次平衡過程的重復(fù)（類似于精餾塔塔板上