【正文】 2022/2/4 色譜分析 1 123 一、毛細(xì)管柱與填充柱的區(qū)別 柱溫參數(shù)毛細(xì)管柱 填 充 柱柱長(zhǎng) （ m ）內(nèi)徑 （ mm ）填充物粒度總柱效 （板數(shù)）柱前壓 （ MP a ）樣品量 （ μ l ）分析對(duì)象20 — 1000. 1 — 0. 72 μ m 或無(wú)填充物幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)0. 05 — 0. 10小于 0. 01可分析復(fù)雜組份1 — 52 — 480 — 100 目1500 — 8000 0. 20大于 0. 5適合簡(jiǎn)單樣品分析2022/2/4 色譜分析 1 124 2022/2/4 色譜分析 1 125 與填充柱相比 ， 毛細(xì)管柱的特點(diǎn)為： 分離效能高 分析速度快 樣品用量少 可在幾十分鐘內(nèi)分離出包含幾百種化合物的汽油餾分 ， 然而樣品用量?jī)H有數(shù)微克 在快速分析方面 ， 可在幾秒鐘內(nèi)分離含十幾個(gè)組份的樣品 。 ◇ 色譜動(dòng)力學(xué)認(rèn)為：填充柱可看作是一束長(zhǎng)毛細(xì)管的組合，其內(nèi)徑約等于粒子粒度，因其 彎曲 ， 多徑擴(kuò)散 嚴(yán)重，故理論板數(shù)少。 2022/2/4 色譜分析 1 127 用毛細(xì)管柱，有利于： ⊙ 提高色譜分離能力， ⊙ 加快色譜分析速度， ⊙ 促進(jìn)色譜的應(yīng)用都是十分必要的： 2022/2/4 色譜分析 1 128 二、毛細(xì)管色譜法的相關(guān)理論 UCUCUBAH g 1/ ??????填充柱UCUCUBH g 1/ ?????毛細(xì)管1．毛細(xì)管柱的速率方程： 毛細(xì)管色譜理論和填充柱色譜理論 基本相同 ，但各有特色 ，對(duì)操作條件選擇有指導(dǎo)意義。 比較兩式可得： 2022/2/4 色譜分析 1 131 2．毛細(xì)管柱的最小理論板高 毛細(xì)管柱的 H— U圖也是一個(gè)雙曲線 ， 在U值是最佳值時(shí) ， H值最小 。 2 1m i n )( CCBH g ??2022/2/4 色譜分析 1 132 當(dāng)被測(cè)物質(zhì)的k﹥ 10時(shí)，如果每米理論板數(shù)大于 1000/d時(shí)，則所用柱子的性能較好 222min )1(31161KKKrB C gH?????k Hm i n ( r ) Hm i n ( r )0123456780. 581. 221. 451. 561. 641. 681. 721. 741. 76910204060801001000→∞1. 7751. 7881. 851. 881. 891. 8971. 901. 912K值不同時(shí)的 Hmin 2022/2/4 色譜分析 1 133 表中為 K值很大時(shí)最好柱效 (每米板數(shù) )值 ， 其值由 H/L = 1000 / d 一般認(rèn)為直徑在 — 小于 ， 入口壓力增加 ， 柱負(fù)荷減少 大于 ， 雖柱負(fù)荷增大 ， 但柱效下降 目前流行 ， 不必分流 。 載氣 柱半徑 r ( c m ) Uop t( c m / 秒 ) K 值氫0 . 010. 0150. 020 . 0369 — 2146 — 1434 . 5 — 10. 523 — 70 →∞氮和氬0. 010. 0150 . 020. 0328 — 819 — 5. 314 — 49. 3 — 2 . 70 →∞K=0 Uopt= K=∞ Uopt=2022/2/4 色譜分析 1 136 4．樣品容量 樣品容量即允許進(jìn)樣量。 進(jìn)樣量超過(guò)允許量后柱效降低， 色譜峰展寬，出現(xiàn)不對(duì)稱峰 。 可見(jiàn)最大允許進(jìn)樣量與 柱半徑、柱長(zhǎng)、分配比 成 正比 ，與 塔板數(shù) 成 反比 )1(42KLndVn ???2022/2/4 色譜分析 1 138 表 7 － 3 柱內(nèi)徑與柱容量的關(guān)系柱內(nèi)徑 ( mm ) 液膜厚 ( μ m) 最大樣品量 ( n g )0. 10. 220. 320. 500. 120. 120. 1 41. 21 — 102 — 505 — 10030 — 3002022/2/4 色譜分析 1 139 比較填充柱和毛細(xì)管柱的柱容量 一根長(zhǎng) 20米 ， 內(nèi)徑為 ， 一般可涂上 6 mg的固定液 ， 柱內(nèi)體積 而一根長(zhǎng)兩米 ， 內(nèi)徑 3毫米的不銹鋼填充柱 ， 柱內(nèi)體積 按 12： 100的液載比 ， 可涂上 800mg固定液 。 mlV 9 8 1 2 0 020 2 ????? ?毛mlV 2 ????? ?填2022/2/4 色譜分析 1 140 柱效能 毛細(xì)管柱每米塔片數(shù)通常在 2022－ 5000之間 ，長(zhǎng) 20米的毛細(xì)管柱總柱效為 4萬(wàn)至 10萬(wàn) 。 2022/2/4 色譜分析 1 141 ? ?1?? isrNR根據(jù)上式，分離度正比于總塔片數(shù) N。 如果柱效高， K值也大是最理想的，目前流行大孔厚膜毛細(xì)管柱可望具有這兩重性質(zhì)。 且毛細(xì)管柱的 K值比填充柱小 ， 因此保留時(shí)間小 。 )1( kULt R ??2022/2/4 色譜分析 1 143 三、毛細(xì)管柱的色譜系統(tǒng) 與填充柱系統(tǒng)基本一樣 。 2022/2/4 色譜分析 1 144 進(jìn)樣系統(tǒng) 毛細(xì)管柱進(jìn)樣量必須極小 （ 一般液樣 10— 2～ 10— 3微升 ， 氣樣約 1微升 ） 。 即在氣化室出口分兩路 ，絕大部分放空 ， 極小部分進(jìn)柱子 ，這兩部分比例叫 分流比 。 2022/2/4 色譜分析 1 145 對(duì)分流器的要求 為使分流后的樣品不改變組成： 分流后樣品混合物中各峰的相對(duì)大小應(yīng)與未分流的嚴(yán)格一致 。 當(dāng)柱溫 、 分流比 、 流速改變時(shí)各色譜峰的相對(duì)大小要保持恒定 。 2022/2/4 色譜分析 1 147 1— 注射頭； 2— 進(jìn)毛細(xì)管柱； 3— 放空 A— T形旁通管， B— 同心管， C— 反流 T形旁通管， D— 改進(jìn)同心管 2022/2/4 色譜分析 1 148 對(duì)分流器設(shè)計(jì)要求： 整個(gè)分流器要保持在氣化室的溫度下，防止樣品冷凝； 分流前要有一定的混合體積，使試樣、載氣完全混勻， 放空管體積至少要等于樣品氣化后的體積加載氣體積。然后通過(guò)放空閥調(diào)節(jié)分流比。 2022/2/4 色譜分析 1 150 簡(jiǎn)易分流器 在一般填充柱氣化室出口，并排插入兩根同內(nèi)徑不同長(zhǎng)度的不銹鋼毛細(xì)管，墊上硅橡膠構(gòu)成，其長(zhǎng)度比即分流比。 2022/2/4 色譜分析 1 151 HP6820系統(tǒng)的分流裝置 這是 Agilent公司 2022年推出的新型號(hào)儀器 HP 6820的進(jìn)樣口裝置。 同時(shí)具有隔膜吹掃功能。通常適用于口徑較大的毛細(xì)管柱，如口徑柱。 也可在使用 FID時(shí)受阻于引入的 H2壓力而出柱困難。 2022/2/4 色譜分析 1 154 檢測(cè)器 因流速低 ， 且內(nèi)徑細(xì) ， 只能分析小量樣品 ， 約 10―5～ 10－ 6克 ， 有的組份如占%， 則相當(dāng)于 10―7～ 10－ 8克 ， 要求高靈敏度檢測(cè)器 。 2022/2/4 色譜分析 1 155 適用的檢測(cè)器有： 高靈敏度的離子化檢測(cè)器，常用 FID。） 也可用氬離子化和電子捕獲檢測(cè)器，此時(shí)需在毛細(xì)管出口外加吹洗氣以降低檢測(cè)器死體積。 2022/2/4 色譜分析 1 156 記錄系統(tǒng) 因毛細(xì)管色譜峰很窄 ， 應(yīng)配備快速記錄系統(tǒng) 。 目前的各種色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)和色譜工站已完全能滿足記錄系統(tǒng)的要求 。 因其制備難 、 柱子的重復(fù)性差 、 內(nèi)表面小 、涂漬量小和 β 值大 ， 將導(dǎo)致有效塔板數(shù)和實(shí)際分離能力不高 ， 且熱穩(wěn)定性也較差 ，故已幾無(wú)人使用 。 2022/2/4 色譜分析 1 158 多孔層壁涂柱（ PLOT—— Porous Layer Open Tubular Column）：先涂上吸附劑或惰性固體于柱壁，再涂漬固定液。 必須注意，以上兩種柱子中的載體只是涂布于毛細(xì)管柱的壁上，而非充滿整根柱子。 2022/2/4 色譜分析 1 159 交聯(lián)毛細(xì)管柱 (CLOT—— CrossLinked Open Tubular Column)：涂好固定液后再用偶聯(lián)劑交聯(lián)鍵合，柱子性能有很大改善，能耐高溫，抗水、抗溶劑。 微型填充柱 (Micropacked Column)：制備過(guò)程和填充柱基本相似，只是所填的載體粒度很小。 2022/2/4 色譜分析 1 160 環(huán)境檢測(cè)實(shí)例 用 HPWAX毛細(xì)管柱檢測(cè)涂料溶劑，用程序升溫模式可得到漂亮的譜圖。 R T : 0 . 1 7 4 0 . 0 22 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40T i m e (m i n )05101520253035404550556065707580859095100Relative Abundance1 6 . 5 21 1 . 0 71 5 . 7 11 7 . 3 06 . 2 71 1 . 4 91 2 . 5 31 5 . 2 92 6 . 1 11 3 . 5 41 7 . 8 03 . 7 32 1 . 9 82 0 . 3 5 2 6 . 3 72 . 2 01 9 . 9 55 . 9 92 2 . 4 59 . 5 89 . 3 93 3 . 1 42 4 . 0 82 9 . 4 73 5 . 2 62 8 . 9 7 3 0 . 9 7 3 5 . 9 83 8 . 9 6NL:1 . 1 0 E8T I C M S z h i z i h u a 3 d a y _ 0 1HP5彈性石英毛細(xì)管柱(30m m)；柱溫： 40℃ 停2min， 3℃ /min升至110℃ 停 2min,再以5℃ /min升至 200℃ ，保持 10min 第三章 色譜流動(dòng)相 Mobile Phase of Chromatography 2022/2/4 色譜分析 1 165 流動(dòng)相的作用 色譜流動(dòng)相決不僅僅是被分離物質(zhì)的運(yùn)載體，它直接影響到分離的好壞，也影響到測(cè)定的成功與否。 1. 氣相色譜流動(dòng)相 GC載氣主要起運(yùn)載作用，對(duì)不同分離模型影響不同： GSC：載氣與組分一起與固體吸附劑作用，對(duì)分離影響明顯。 222 2 22 8 0 . 0 12( 1 ) ( 1 )fG PPGLdD k k dH d U UU k D k D???? ? ? ? ? ? ???2022/2/4 色譜分析 1 169 1. 不同載氣的影響 擴(kuò)散系數(shù)與載氣分子量的平方根成反比。但高流速時(shí)則以輕載氣為好，可以有較大的擴(kuò)散系數(shù)，有利于改善液相傳質(zhì)。 2022/2/4 色譜分析 1 170 2. 從檢測(cè)器考慮載氣的影響 熱導(dǎo)檢測(cè)器應(yīng)該用氦氣或氫氣，可獲高靈敏度。 電子捕獲檢測(cè)器多用氮?dú)饣驓鍤狻Ｒx粘度小的。 載氣 20℃ 的粘度（ ?P） 100℃ 的粘度（ ?P） 氫氣 二氧化碳 氮?dú)? 氦氣 氬氣 氨氣 84 135 175 194 225 98 103 187 208 228 270 — 2022/2/4 色譜分析 1 172 4. 載氣純度的影響 載氣純度不高所引入的雜質(zhì)易干擾微量組分的檢出。 2022/2/4 色譜分析 1 173 5. 載氣的凈化方法 脫水： 5A分子篩（低溫下更妙） 除氧： 除烴： 除 CO2： 2022/2/4 色譜分析 1 174 6. 載氣的選擇 氫氣效率高，但危險(xiǎn)性大，可選用氫氣發(fā)生器。 三合一的氣源值得考慮。 2. 液相色譜流動(dòng)相 HPLC流動(dòng)相除了起運(yùn)載作用外，還直接參與分離，影響明顯。 2022/2/4 色譜分析 1 177 1. 色譜流動(dòng)相的基本要求 適用于所選的檢測(cè)器 1) UV： 在紫外線區(qū) “ 透明 ” 2) 示差：折射率與溶劑有較大差異 3) 電化學(xué)檢測(cè)器：電惰性。 清洗與更換方便：可減少更換溶劑時(shí)的間隔時(shí)間。 2022/2/4 色譜分析 1 178 2. 流動(dòng)相的選擇 1) 有合適的理化性質(zhì) （沸點(diǎn)、粘度等，盡可能小一些） 2) 合適的強(qiáng)度 （分配系數(shù)要合適，簡(jiǎn)單樣品可大，復(fù)雜樣品要小） 3) 混合溶劑 （有等度和梯度之分）