高等色譜分析知識總結 超級完整版

2022-08-03 08:42:06 字數 5448 閱讀 7890

一、 色譜概論

色譜區別於其他分析方法的特點:一次進樣完成分離與測定,同時進行多組分的定性定量測量。

1、 提高分離度r的方法:

ⅰ. 容量因子k(流動相流速,柱溫)

在k=0-5時,利用保留作用提高r是最有效的,一般要求不超過10,否則會大大延長分析時間。

1) lc中最重要的是改變流動相的組成。

2) 調節柱溫。有可能改變流出順序。gc中降低柱溫可以提高k。

3) gc中可通過降低載氣流速提高k

ⅱ. 選擇性α(流動相和固定相組成,柱溫)

1) 改變流動相組成、種類和ph

2) 調節柱溫

3) 改變固定相

4) 採用化學改性劑

ⅲ. 柱效n(柱質量,柱長,溫度,流動相)h=a+b/u+cu

1) 渦流擴散項:

用粒度分布較窄的填料

用小的粒度(要適中)

小孔徑柱子

減少排列的不緊密及死體積

2) 分子擴散項:(在lc中作用小)

使用過載氣

減小柱溫

增大流速

3) 傳質阻力項:

減小粒徑

流動相粘度小、流速小

固定相膜塗薄、均勻、低粘度

公升高柱溫

輕載氣4) 適當增加柱長

5) 柱外體積小

ⅳ. 柱外體積的影響(尤其是小內徑柱子和hplc上)

柱外效應:從進樣系統到檢測器之間色譜柱以外的流路部分,由於進樣方式、柱後擴散等因素對柱效能產生的影響。

ⅴ. 程式公升溫和梯度洗脫

程式公升溫:在分離過程中柱溫隨時間改變

(組成簡單的樣品最好用恆溫分析,這樣分析週期會短一些,特別是用填充柱時,恆溫分析時色譜圖的基線要比程式公升溫時穩定得多。對於組成複雜的樣品,常需用程式公升溫分離,因為在恆溫條件下,如果柱溫較低,則低沸點組分分離得好,而高沸點組分流出時間會太長,造成峰展寬,甚至滯留在色譜柱中造成汙染;反之,當柱溫太高時,低沸點組分難以分離。)

梯度洗脫:在分離過程中流動相組成隨時間改變

2、 色譜理論新進展:poppe plot 理論闡明了粒度與分離時間、n和柱壓降的關係

ⅰ. 柱長↑,n↑,但是峰容量不一定大

ⅱ. 填料粒度越小越好

1) 柱壓降&填料粒度、柱長、分析時間的關係:

粒度小→n高→r高→峰容量大

粒度小→柱壓降大→柱長短→分析時間短

2)根據對n的要求選擇粒徑,同等n下粒徑小會使分析時間大大增加

3、 流動相:運載樣品通過色譜柱的相

4、 固相微萃取(spe):屬液固分離,待測物質從液相被萃取到固相,再用很少的溶劑洗脫下來,固相萃取柱的原理與色譜分離相同。不僅快速,且節約了溶劑,避免了濃縮步驟。

5、 色譜定量需要用標準品的原因:絕大部分色譜檢測器上,相同濃度的不同化合物在同一分析條件下、同一檢測器上得到的峰面積或峰高往往是不相等的,故必須用標準樣品進行校準,方可得到準確的定量分析結果。

6、 判斷出峰順序

peg-20m(強極性):環己烷,正辛烷,苯;丙酮、乙醇、異丙醇(氫鍵)

ov-1(非極性):丙酮(56.5)、異丙醇(82)、異辛烷(99.2)

cze ph3:苯胺、甲苯、苯甲酸;苯胺、苯甲酸乙酯、萘甲酸

c18:硫脲、對硝基氯苯、甲苯;硝基甲苯、氯苯、二甲苯

7、 色譜的活的靈魂:尋找物質間的差異,必要時創造差異,並利用差異達到使物質分離的目的。

二、 gc

缺點:對未知物的定性比較困難。

解決辦法:與其它分析方法聯用(質譜、紅外和電化學等)

1、 gc的兩種型別:填充柱和毛細管柱(按色譜柱分類);氣固色譜和氣液色譜(按固定相分類);分配色譜和吸附色譜(按分離機理分類)。

ⅰ.毛細管柱的優缺點

1) 優點:比填充柱分離效率更高(沒有固體填料,氣阻小,故可採用較長的柱子和較小的柱內徑及較高的載氣流速),消除了渦流擴散同時減小了縱向擴散造成的譜帶展寬。採用較薄的固定液膜又在一定程度上抵消了由於載氣流速增大引起的傳質阻力增大。

2) 缺點:柱容量小,且對進樣技術要求高,載氣流速的控制要求更精確,進樣量過大易造成柱超載,因而對檢測器靈敏度要求高。

3) 對永久氣體的分析,填充柱(包括填充毛細管柱)的分離能力更強。

ⅱ.氣固色譜——吸附機理:固體固定相,如多孔氧化鋁高分子小球,主要用於永久性氣體和m較低的有機化合物。

氣液色譜——分配機理:液體固定相,90%以上分析基於此。

2、 保留機理:

ⅰ.強極性固定液(如peg-20)

極性小的先出峰;極性相似的,沸點低的先出峰。

ⅱ.弱極性固定液(如ov-1,ov101,se-30)[注:ov的其他型號是有極性的]

沸點低的先出峰;沸點相近的分不開。

3、 進樣方式(應考慮的問題有:樣品的穩定性;進樣口對峰展寬的影響等)

ⅰ.分流進樣:操作簡單,但有分流歧視,樣品可能分解。

ⅱ.不分流進樣:操作複雜一些,但分析靈敏度高,常用於痕量分析。

ⅲ.冷柱上進樣:樣品以液體狀態直接進入色譜柱,無分流歧視問題。分析精度高,重現性好。適用於沸點範圍寬或不穩定的樣品,也常用於痕量分析(也可做柱上濃縮)。

ⅳ.程式公升溫氣化進樣:分流/不分流進樣與冷柱上進樣的結合,適應性更強,靈活性更好。

ⅴ.大體積進樣:程式公升溫氣化或冷柱上進樣口,配合以溶液放空功能。

ⅵ.頂空進樣:通過樣品基質上方的氣體成分來測定這些組分在原樣品中的含量,只取氣相易揮發組分,大大減少了樣品基質對分析的影響。

ⅶ.裂解進樣:在嚴格控制的高溫下將不能氣化或部分不能氣化的樣品裂解為可氣化的小分子化合物,進而用gc分析,適用於聚合物樣品。

對熱不穩定的化合物,最好採用冷柱進樣技術,對於熱穩定的嚴謹,分流/不分流進樣。

4、 隔墊吹掃功能

原因:進樣隔墊一般為矽橡膠材料製成,不可避免的含有一些殘留溶劑和低分子聚合物;由於氣化室高溫的影響,矽橡膠會發生降解產生矽氧烷→鬼峰

5、 分流歧視:指一定分流比條件下,不同樣品組分的實際分流比是不同的。

ⅰ.原因:

1) 不均勻氣化(主要原因)

2) 不同樣品組分在載氣中的擴散速率不同,而擴散速率與溫度成正比。

ⅱ.消除方法:

1) 較高的氣化溫度

2) 色譜柱的初溫應高

3) 分流比小更有利

4) 使用合適的襯管

5) 色譜柱安裝:柱入口端超過分流點,且處於氣化室襯管的**。

6、 程式公升溫:分離過程中溫度隨時間改變

7、 尾吹氣:fid作為檢測器時從色譜柱出口直接進入檢測器的一路氣體,由於毛細管柱內載氣流量太低,為滿足火焰靈敏度對氫氣、空氣和氮氣比率的要求而增加氦氣作為尾吹氣。填充柱不用尾吹氣,而毛細管柱大多採用尾吹氣。

作用有:

ⅰ.調節氣體比例,提高檢測靈敏度。

ⅱ.維持火焰穩定。

ⅲ.毛細管柱載氣流速低,樣品流出色譜柱後可能因體積膨脹而導致譜帶展寬,尾吹氣起到包裹、加速的作用,可消除這種柱外效應。

8、 gc載氣:

h2:m小,傳質阻力項影響小,熱導率大,使用熱導檢測器(tcd)時靈敏度高

n2:m適中,容易調節流速,成本低

he:m小,傳質阻力項影響小

ar:m大,分子擴散項影響小

不能用乾燥空氣作載氣,因為空氣成分多,而不純的氣體會使檢測器的噪音增大,降低檢測靈敏度,縮小線性範圍,還可能對色譜柱效能有影響。

9、 檢測器

1) 火焰離子化檢測器(fid):質量型,準通用型,對ch化合物的靈敏度高

2) 熱導檢測器(tcd):濃度型,通用型,適用於各種無機氣體和有機物的分析,多用於永久氣體的分析。

3) 電子俘獲檢測器(ecd):濃度型,選擇型,適合分析含電負性元素或基團的有機化合物,多用於分析含鹵素化合物。

4) 氮磷檢測器(npd):質量型,選擇型,適合於含氮和含磷化合物的分析。

5) 火焰光度檢測器(fpd):濃度型,選擇型,適合於含硫、含磷和含氮化合物的分析。

10、二維色譜:採用合適的調製器將兩個色譜柱連線起來,第一級色譜分離後的組分可以轉移到第二級色譜中繼續分離。

中心切割:僅將第一級色譜中未分離開的組分送入二級色譜進行分離,分離能力可表示為n+m。

全二維色譜:將第一級色譜的所有組分都送入第二級色譜,且兩柱的分離機理往往不同,分離能力可表示為n﹡m。

11、反吹的優點:效率高;延長柱使用壽命;降低檢測器汙染;降低操作成本;減少儀器維護頻率;背景干擾小,資料可靠。

12、gc-ms:適宜分析小分子、易揮發、熱穩定、能氣化的物質。

1)gc對ms的要求:

分子結構鑑定能力

快速響應能力

不損失分離度

高靈敏度

**聯用

2)介面:

噴射式分離器:分離除去大部分載氣,使試樣組分濃集;同時使其達到質譜的真空度。

開口分流型:色譜流量大時,傳輸能力較低,不適用於填充柱條件

毛細管直接連線:無死體積,無選擇性,受柱容量限制。

3)gc載氣的選擇

ⅰ.化學惰性,不干擾質譜圖;

ⅱ.不使用n2:(電離能15.6ev,和一般有機物接近),對總離子流有干擾;其分子離子峰訊號較強,接近通常ms掃瞄起始質量;

ⅲ.使用he:電離能24.6ev,對tic干擾小;分子離子峰不影響低質量區

ⅳ.高純

4)色譜柱和隔墊本底:色譜柱中固定相、隔墊殘渣主要成分都是矽氧烷的聚合物,在高溫下分解通常稱為「流失」,這種流失進入離子源,是gc-ms質譜圖中背景的主要**。

消除方法:選擇耐高溫、低流失的隔墊,常換隔墊,防止隔墊碎屑進入襯管

三、 hplc

1、 按吸附機理分:

ⅰ.吸附色譜(液固色譜):針對弱極性和中等極性的化合物,以及同系物的分離。

ⅱ.分配色譜:又分為液液分配色譜和鍵合相分配色譜

1) 正相hplc:弱極性到中等極性,異構體

固定相極性》流動相極性,極性小的先出峰。

2) 反相hplc:強極性,同系物和苯係物,也可適用於離子化的酸性或鹼性化合物(離子對hplc)。很難分析胺和不溶於水的化合物。

固定相極性《流動相極性,極性大的先出峰。

極性判斷順序:-conh->-oh,-nh2>-c=o>-no2>-o->-x>芳烴》-ch3;

c數↓,不飽和度↑,支鏈↑,則極性↑。

ⅲ.離子交換色譜(iec):有機或無機離子。按照荷電基團進行可逆性離子交換的能力的差異進行分離。

ⅳ.體積排阻色譜(sec):用於m>2000的聚合物和生物大分子。

大分子先出峰。

ⅴ.親和色譜(ac):生化分析和藥物篩選

2、 梯度洗脫:在分離過程中改變流動相組成,後期逐漸增加有機改性劑的含量,分配轉移到流動相,增加化合物的流速,尾部的速度比峰中心快,使峰聚焦。

優點:改善峰形和分離度,提高分離能力;提高檢測靈敏度;縮短分析時間;降低由於強保留組分而使色譜柱效能變差的可能性

缺點:有時引起基線漂移;強保留新增劑不適用;離子對色譜不適用;裸矽膠柱上正相hplc,部分檢測器不適用

3、 色譜柱封端(填料封尾):加入小分子的矽烷化試劑,與固定相矽膠基體表面上殘留的矽羥基或氨基反應,使其表面惰性更好,對鹼性化合物的吸附作用大大減小,減少了二次保留作用,改善分離效果。分單體鍵合與聚合鍵合(惰性更好)

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