色谱分析

1. 色谱分析 应用化学系

2. OV-1701系列毛细管柱 1.担体：14%氰丙苯基、86%聚二甲基硅氧烷，键合型。 2.类别：中等极性柱。 3.使用温度：30℃-310℃。 4.使用范围：农药、除草剂、药物、环境样品等。 5、类似于DB-1701、HP-1701。 产品编号 产品名称 规格型号 单价 产地 ZM0501毛细管柱30m×0.25mm×0.33um￥1980.00兰化所ZM0502毛细管柱30m×0.25mm×0.5um￥2000.00兰化所ZM0503毛细管柱30m×0.25mm×1.0um￥3000.00兰化所ZM0504毛细管柱50m×0.25mm×0.33um￥3100.00兰化所ZM0505毛细管柱50m×0.25mm×0.5um￥3560.00兰化所ZM0506毛细管柱50m×0.25mm×1.0um￥5500.00兰化所ZM0507毛细管柱30m×0.32mm×0.33um￥2050.00兰化所ZM0508毛细管柱30m×0.32mm×0.5um￥2100.00兰化所ZM0509毛细管柱30m×0.32mm×1.0um￥3000.00兰化所

3. 填充柱气相色谱

5. 第一节 气相色谱的固定相 • 混合组分在色谱柱上能否分离，主要取决于所用固定相，选择固定相是GC的关键问题 • 固定相主要分三大类： 固体固定相 聚合物固定相 液体固定相

6. 一．气固色谱固定相 常用固体吸附剂 • 主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝，非极性的活性炭和特殊作用的分子筛等。使用时，可根据它们对各种气体的吸附能力不同，选择最合适的吸附剂。 • 主要用来分析永久性气体和一些低沸点物质。

7. 二、聚合物固定相 • 它既起固定液作用直接用于分离，也可作为载体在其表面涂渍固定液后再用。 • 由于是人工合成的，可控制其孔径大小及表面性质。圆球型颗粒容易填充均匀，数据重现性好。在无液膜存在时，没有“流失”问题，有利于大幅度程序升温。 • 这类高分子多孔微球特别适用于有机物中痕量水的分析, 也可用于多元醇、脂肪酸、脂类等的分析。

8. 三、气液色谱固定相 载体(担体)和固定液组成气液色谱固定相。 1. 载体(担体)——承载固定液的惰性物质 （l）对载体的要求 ①　表面呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物或固定液发生反应； ②　热稳定性好，使用温度下不分解、不变形、无催化作用； ③　具有一定机械强度，处理过程中不易破碎；

9. 具有合适的表面积和良好的孔穴结构，使固定液能均匀地分布成一薄膜，以便与试样的接触面较大，但载体表面积不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾；较大的孔隙率，以便减小柱压降。 • 形状规则、粒度均匀。 • 没有完全符合上述要求的载体，硅藻土载体相对更接近这些要求，是气相色谱填充柱中使用最为普遍的载体。

10. （2）载体的种类 大致可分为硅藻土和非硅藻土两类。硅藻土载体是目前气相色谱中常用的一种载体（20 m2/g），它是由单细胞海藻骨架组成，主要成分是二氧化硅和少量无机盐，根据制造方法不同，又分为: 白色载体和红色载体

12. 红色载体和白色载体 红色载体:是将硅藻土与粘合剂在900℃煅烧后，破碎过筛而得，因铁生成氧化铁呈红色，故称红色载体，其特点是表面孔穴密集、孔径较小、比表面积较大。对强极性化合物吸附性和催化性较强，如醇、胺、酸等极性化合物会因吸附而产生严重拖尾。因此它适宜于分析非极性或弱极性物质。国产：6201，201；301等。 白色载体: 是将硅藻土与20％的碳酸钠（助熔剂）混合煅烧而成，它呈白色、比表面积较小、吸附性和催化性弱，适宜于分析各种极性化合物。国产：101，102系列，英国和美国的Chromosorb系列等。

13. 比较两种载体的优缺点 红色载体 白色载体 柱效 较高 较低 强度 高 低 比表面 大（3~10 m2/g） 小（1~3 m2/g） 活性中心 有 少 适宜涂渍 非极性固定液 极性固定液 适于分离 非极性、弱极性化合物 极性化合物

14. 常见的载体

16. 非硅藻土载体有有机玻璃微球，聚四氟乙烯，高分子多孔微球载体等。这类载体常用于特殊分析，用于极性样品和强腐蚀性物质HF、Cl2等分析。但由于表面非浸润性，其柱效低。非硅藻土载体有有机玻璃微球，聚四氟乙烯，高分子多孔微球载体等。这类载体常用于特殊分析，用于极性样品和强腐蚀性物质HF、Cl2等分析。但由于表面非浸润性，其柱效低。 （3）载体的表面处理 硅藻土载体表面不是完全惰性的，具有活性中心。如硅醇基 或含有矿物杂质，如氧化铝、铁等，使色谱峰产生拖尾。因此，使用前要进行化学处理，以改进孔隙结构，屏蔽活性中心。处理方法有酸洗、碱洗、硅烷化及添加减尾剂等。

17. （i）酸洗：用3-6mol·L-1盐酸浸煮载体、过滤，水洗至中性。甲醇淋洗，脱水烘干。可除去无机盐，Fe,Al等金属氧化物。适用于分析酸性物质。（i）酸洗：用3-6mol·L-1盐酸浸煮载体、过滤，水洗至中性。甲醇淋洗，脱水烘干。可除去无机盐，Fe,Al等金属氧化物。适用于分析酸性物质。 （ii）碱洗：用5%或10%NaOH的甲醇溶液回流或浸泡，然后用水、甲醇洗至中性，除去氧化铝，用于分析碱性物质。

18. CH3 CH3 CH3 CH3 (iii)硅烷化：用硅烷化试剂与载体表面硅醇基反应，使生成硅烷醚，以除去表面氢键作用力。如： 常用硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷（DMCS），六甲基二硅烷胺（HMDS）等。

19. 2．固定液—高沸点有机物气相色谱柱的核心 （l）对固定液要求： • 在工作温度下固定液应是液体，不易挥发、不易流失（有较低蒸气压） • 良好的热稳定性和化学稳定性 • 对载体良好的浸润能力，以便形成均匀液膜 • 选择性好，对混合物有分离能力——固定液的选择性可用相对调整保留值2.1来衡量。对于填充柱一般要求2.1＞1.15；对于毛细管柱，2.1＞1.08。

20. （2）组分分子与固定液间的作用力 • 在气相色谱中，载气是情性的，且组分在气相中浓度很低，组分分子间作用力很小，可忽略。在液相中，由于组分浓度低，组分之间的作用力也可忽略。 • 液相里主要存在的作用力是组分与固定液分子间的作用力，这种作用力反映了组分在固定液中的热力学性质。作用力大的组分，由于溶解度大，分配系数大。

21. 这种分子间作用力是一种较弱的分子间的吸引力，它不像分子内的化学键那么强。这种分子间作用力是一种较弱的分子间的吸引力，它不像分子内的化学键那么强。 它包括取向力、诱导力、色散力、静电力和氢键等作用力。前三种统称范德华力。而氢键力则与它们有所不同，是一种特殊的范德华力。

22. （3）固定液的分类 • 固定液有几百种，根据固定液的化学结构、官能团性质、固定液相对极性及分析对象有几种分类方法，目前最常用的是用相对极性表示。

23. 相对极性：1959年提出用相对极性P来表示固定液的分离特征。此法规定非极性固定液角鲨烷的极性为0，强极性固定液β，β′-氧二丙睛的极性为100．然后，选择一对物质（如丁二烯——正丁烷或环乙烷——苯）来进行试验。分别测定它们在氧二丙腈、角鲨烷及待测固定液的色谱柱上的相对保留值，将其取对数后，得到:相对极性：1959年提出用相对极性P来表示固定液的分离特征。此法规定非极性固定液角鲨烷的极性为0，强极性固定液β，β′-氧二丙睛的极性为100．然后，选择一对物质（如丁二烯——正丁烷或环乙烷——苯）来进行试验。分别测定它们在氧二丙腈、角鲨烷及待测固定液的色谱柱上的相对保留值，将其取对数后，得到:

24. 式中:下标1，2和X分别表示氧二丙睛，角鲨烷及被测固定液中丁二烯与正丁烷相对保留值的对数式中:下标1，2和X分别表示氧二丙睛，角鲨烷及被测固定液中丁二烯与正丁烷相对保留值的对数 • 由此测得的各种固定液的相对极性均在0～100之间。 • 一般将其分为五级，每20单位为一级。 相对极性在0～+l之间的叫非极性固定液 +2为弱极性固定液 +3为中等极性 +4～+5为强极性。 • 非极性亦可用“－”表示。 • 表中列出了一些常用固定液的相对极性数据。

26. （4）固定液的选择 对固定液的选择并没有规律性可循。一般可按“相似相溶”原则来选择。在应用时，应按实际情况而定。 （i）分离非极性物质：一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的后流出。 （ii）分离极性物质：选用极性固定液，试样中各组分按极性次序分离，极性小的先流出。极性大的后流出。

27. （iii）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液，这时非极性组分先流出，极性组分后流出。（iii）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液，这时非极性组分先流出，极性组分后流出。 （vi）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定液。试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的后流出。 （v）复杂的难分离物质：可选用两种或两种以上混合固定液。 对于样品极性情况未知的，一般用最常用的几种固定液做试验。

28. 常见的固定液

29. 常见的固定液

30. 常见的固定液

31. 按分子间作用力对固定液分类 • 不易极化非极性固定液 • 易极化非极性固定液 • 难成氢键的极性固定液 • 能受质子的极性固定液 • 给、受质子的固定液 • 受质子力较强的 固定液 • 给质子力较强的 固定液

32. 耐高温的气液色谱固定液 • 325度以下的色谱叫做常温色谱 • 高于325度的色谱叫做高温色谱 • 分离100个碳以上的脂肪烃、原油中的有机金属化合物、聚合物中的添加剂、食品中的三甘油酸酯、环境中的多环芳烃等。 • 高温色谱固定相中最常用的是端羟基聚硅氧烷，制备过程中与内壁交联键合。 • 最高可达430度。

33. 选择性气液色谱固定液 分离手性化合物、位置异构体等。 1、手性固定相 2、液晶和高分子液晶固定相 3、冠醚和高分子冠醚固定相 液晶：兼有液体流动性和晶体光学各向异性的液体

34. 操作条件一般靠理论、经验和参考文献进行选择操作条件一般靠理论、经验和参考文献进行选择 一、载气及其流速的选择 1. 载气的选择 常见的载气有N2、H2、He 、Ar 等惰性气体 选用何种载气，从以下两方面考虑： 检测器：热导检测器常用N2、H2、He作载气，火焰离子化、电子捕获、火焰光度检测器常用N2作载气 流速大小：若需用流速大的载气可用分子量小，扩散系数大的H2或He，减小气相传质阻力；相反若需载气流速小的载气，则可用分子量大，扩散系数小的N2或Ar为载气。 第二节 气相色谱操作条件的选择

35. 流速严重影响分离效果和分析时间 可以通过H－u曲线来选择。为缩短分析时间，可选比u最佳稍大的载气流速。一般为2 u最佳 2 载气流速的选择

36. 二、载体和固定液含量的选择 1. 载体的选择 • 载体的比表面积大，孔径分布均匀 • 载体颗粒度适当小，可提高柱效 常用60~80目或80~100目，筛分范围窄，颗粒均匀 2. 固定液及其配比的选择 • 常采用固定液与固定液和载体总重量之比来表示，简称液载比，常用液载比为3~20%，现在倾向于低配比

37. 三、分离温度——柱温的选择 • 柱温是色谱分析的重要操作变量，柱温改变，会影响K、k，直接影响分离效果和分析速度 • 提高柱温，改善气相、液相传质阻力，有利于提高柱效，缩短 tR，但降低了k和选择性，不利于分离 • 降低柱温，改善分离，但 tR长 • 一般在低液载比的情况下，降低柱温，得满意结果 • 具体见下面表格：

38. 柱温对分离效果的影响及选择 一般在低液载比的情况下，降低柱温，得满意结果。

39. 四、进样量、进样方式和进样温度的选择 • 进样量应控制在色谱柱负载范围和检测器的线性范围之内。进样量太小，不易检测，太大，柱效下降 • 一般地，液体试样量为0.1～10μL，气体试样量为0.1～10mL。 • 进样器具：一般采用微量注射器或气体进样阀。 • 进样速度：应该快速，一般一秒以内，以免原始区带过宽。 • 进样温度（汽化室温度）：应能使样品迅速气化，但不能分解。一般比柱温高30～70 oC。

40. 五、检测器、汽化室温度的选择及对分析结果的影响五、检测器、汽化室温度的选择及对分析结果的影响 • 氢火焰离子化检测器（FID） 温度一般在100度以上，以防水蒸气冷凝，对控温的要求不严格。 • 热导检测器（TCD） 一般高于柱温，以防分析物在检测器中冷凝，温度升高会使灵敏度下降。 • 汽化室温度的选择 高于样品沸点 低于样品沸点导致汽化时间长，色谱峰展宽，柱效下降。

41. 色谱柱（填充柱）的材质一般采用不锈钢或玻璃。色谱柱（填充柱）的材质一般采用不锈钢或玻璃。 内径通常为2～6 mm长度为1～5 m。 柱长长可提高分离度（分离度与柱长的平方根成正比，而柱长又与分离时间成正比），因此在满足分离度要求的前提下，尽量采用短柱，以提高工作效率。 六、色谱柱柱长、柱径的选择

42. 七、固定液的选择 • “相似相溶”原则 分离物质和固定液的极性、结构、官能团相似。 前提条件：同系物、相同官能团的混合物各组分在沸点上有差别时。 例如： • 正构烷烃 非极性固定液 阿皮送、SE-30、 SE-52 • 醇类混合物 聚乙二醇、聚酯等氢键型固定液 • 脂肪酸(衍生化为甲酯) 聚酯固定液 • 脂肪酸 三聚酸固定液

43. 固定液和被分离物分子之间的特殊作用力 • 利用固定液的诱导力 分难极化和易极化的非极性化合物 • 利用固定液的氢键力 分析物与氢键型固定液的双重作用力 • 利用固定液的受质子力 给质子力不同的分析物与邻苯二甲酸酯类固定液 • 利用固定液的给质子力 • 利用形成超分子的固定液 配合物机理、空间结构、超分子识别

44. 分析对象的极性分类 • 非极性分子 通常仅由C和H组成，并且无偶极矩，正构烷烃是常见的非极性化合物的例子。 • 极性分子 主要由C、H组成同时也有其他原子，如：N、O、P、S或卤素，样品包括胺类、酮类、醇类、硫醇、有机卤化物等。 • 可极化物质 主要由C、H组成同时包含不饱和键，通常有炔和芳香族化合物。

45. 常见气相色谱固定液 极性、化学结构、适用对象