色譜分析技術(shù)和色譜分析儀器.ppt

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1、第五章 色譜分析技術(shù)和色譜分析儀器,色譜儀器是近幾十年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型分離分析儀器，主要用于復(fù)雜的多組分混合物的分離、分析。 本章將系統(tǒng)介紹有關(guān)色譜儀器的原理、結(jié)構(gòu)和使用。,第五章 色譜分析技術(shù)和色譜分析儀器,,第一節(jié) 色譜法概述,第二節(jié) 氣相色譜儀,第三節(jié) 高效液相色譜儀,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),第五章 色譜分析技術(shù)和色譜分析儀器,目 錄,引言,本章內(nèi)容小結(jié),色譜法（chromatography）是一種物理分離技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是利用混合物中各個(gè)組分在互不相溶的兩相（固定相和流動(dòng)相）之間的分配的差異而使混合物得到分離的一種方法，也有人稱(chēng)之為色層法、層析法等。,第一節(jié) 色譜法概述,,,

2、引 言,色譜儀（chromatograph）的實(shí)質(zhì)是利用色譜分離技術(shù)再加上檢測(cè)技術(shù)，對(duì)混合物進(jìn)行先分離后檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多組分的復(fù)雜混合物進(jìn)行定性、定量分析。,第一節(jié) 色譜法概述,,,,色譜分離中的兩相是指系統(tǒng)具有一個(gè)有大比表面積的固定相（stationary phase）（可以是固體或以某種方式固定了的液體）和一個(gè)能攜帶待分離混合物流過(guò)固定相的所謂流動(dòng)相（mobile phase）（可以是氣體或液體）。,第一節(jié) 色譜法概述,,,,色譜工作就是根據(jù)被測(cè)樣品（混合物）的性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)膬上嗪推渌僮鳁l件，利用分離系統(tǒng)將各個(gè)組分分離開(kāi)來(lái)，通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行定性、定量分析。具有高分辨率、高靈敏度、樣品

3、量少且速度較快、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，是分析混合物的有效方法。,第一節(jié) 色譜法概述,,,第一節(jié) 色譜法概述,目 錄,一、色譜法的研究進(jìn)展,二、色譜分離的基本原理,三、色譜儀的分類(lèi)及特點(diǎn),四、色譜儀的輸出信息,五、色譜技術(shù)在臨床檢驗(yàn)中的應(yīng)用,,一、色譜法的研究進(jìn)展 1903年至1906年俄國(guó)植物學(xué)家茨維特（Tswett）首先利用分離及分析技術(shù)進(jìn)行植物色素方面的研究，“色譜”因此而得名。 1931年，文特斯?。╓interstein)開(kāi)始將這種分離技術(shù)應(yīng)用于無(wú)色物質(zhì)的分離。,第一節(jié) 色譜法概述,,,,1952年，馬?。∕artin）等人提出了氣液（分配）色譜法，正式推出了氣相色譜技術(shù)，為色譜技術(shù)及色譜儀

4、的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊的前景。在50年代60年代，氣相色譜儀的發(fā)展速度幾乎居各類(lèi)分析儀器的首位。,第一節(jié) 色譜法概述,,,,,液相色譜技術(shù)的發(fā)展相當(dāng)緩慢。直到60年代初，由于高壓技術(shù)、高效固定相、檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展以及電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的新成就的不斷涌現(xiàn)，才給液相色譜技術(shù)及液相色譜儀的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，使它在70年代迅速發(fā)展起來(lái)。,第一節(jié) 色譜法概述,,,,,目前氣相色譜儀和液相色譜儀都已發(fā)展成熟廠家在生產(chǎn)此類(lèi)儀器，應(yīng)用也十分普遍。 采用微處理器自動(dòng)控制可以通過(guò)鍵盤(pán)操作完成色譜條件的設(shè)定、控制和對(duì)儀器工作狀態(tài)的監(jiān)控，色譜輸出信息也可通過(guò)接口電路送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、標(biāo)定、測(cè)量與分析，最后用打印機(jī)等輸

5、出設(shè)備給出需要的結(jié)果。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,色譜儀的聯(lián)用技術(shù)也越來(lái)越受到廣泛的重視，如氣相色譜儀和質(zhì)譜儀的聯(lián)用已十分普及，液相色譜儀與質(zhì)譜儀的聯(lián)用也在不斷發(fā)展。微機(jī)化和聯(lián)用技術(shù)在目前的色譜儀中既已普遍采用又在不斷向縱深發(fā)展。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,在氣相色譜儀中，除常用的填充柱氣相色譜儀外，由于毛細(xì)管柱尤其是大口徑毛細(xì)管柱的發(fā)展，毛細(xì)管柱氣相色譜儀由于其強(qiáng)大的分離效能也得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,在液相色譜儀中，用得最多的還是高效液相色譜儀，但隨著生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展，制備型液相色譜儀、低壓液相色譜儀、超臨界流體色譜儀（特別是毛細(xì)管超臨界流體

6、色譜儀）、膜色譜技術(shù)、離子色譜儀也在不斷研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,二、基本原理 色譜是利用待分離的樣品組分在兩相中分配的差異而實(shí)現(xiàn)分離的。,第一節(jié) 色譜法概述,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,,,,由此可見(jiàn)，色譜分離的兩要素是互不相溶的兩相（流動(dòng)相及固定相）以及樣品（混合物）各組分在兩相中分配的差異，它是決定色譜最終分離結(jié)果好壞的基礎(chǔ)。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,三、色譜儀的分類(lèi)及其特點(diǎn)1.色譜儀的分類(lèi) 目前比較成熟的主要是氣相色譜儀與液相色譜儀（高效液相色譜儀）兩大類(lèi)。儀器的組成極為相似，主要由流動(dòng)相供給、進(jìn)樣、分離（色譜柱）、檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理記錄、溫度控制和其他控制系統(tǒng)等組

7、成。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,氣相色譜儀具有高分辨率、高速度、高靈敏度及選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。但只能用于被氣化物質(zhì)的分離、檢測(cè)，而常壓下可氣化或可定量轉(zhuǎn)變?yōu)闅饣难苌锏奈镔|(zhì)，其總的比例大約只占幾百萬(wàn)種化合物的20左右。大部分物質(zhì)不能被氣化，因而也就不能用氣相色譜法。,,,,,第一節(jié) 色譜法概述,液相色譜的樣品無(wú)需氣化而直接導(dǎo)入色譜柱進(jìn)行分離、檢測(cè)，特別適用于氣化時(shí)易分解物質(zhì)的分離、分析。約有70左右的有機(jī)物能分析。通常認(rèn)為有機(jī)物質(zhì)分子量400時(shí)，用氣相色譜儀；在4001000時(shí)，最好用高效液相色譜儀；1000時(shí)用凝膠色譜(排阻色譜)。,,,,,第一節(jié) 色譜法概述,2.色譜儀的特點(diǎn) 根據(jù)色譜分離

8、的基本原理可以看出：色譜儀的主要特點(diǎn)是可以對(duì)混合物進(jìn)行多組分分析或全分析。儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作使用方便，具有應(yīng)用范圍廣、樣品用量少、高選擇性、高效能、高速度以及高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)。,,,,,第一節(jié) 色譜法概述,（1）應(yīng)用范圍廣是指色譜儀可用于所有化合物的分離和分析，既能對(duì)有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、低分子或高分子化合物，又能對(duì)有生物活性的生物大分子分離和測(cè)定。（2）樣品用量少是指色譜儀用極少的樣品就能完成一次分離及分析，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)痕量分析、微量分析。,,,,,第一節(jié) 色譜法概述,（3）高選擇性是指對(duì)性質(zhì)極為相近的物質(zhì)，如同位素、同分異構(gòu)體等，通過(guò)選取適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗉傲鲃?dòng)相和分離條件，可實(shí)現(xiàn)分離及分析。（4）高效

9、能是指色譜分析能夠分析分配系數(shù)極為接近的組分，從而可分離并分析極為復(fù)雜的混合物。,,,,,第一節(jié) 色譜法概述,（5）高靈敏度是指色譜儀能分析含量極微的物質(zhì)，如氣相可檢出10-11g1013g物質(zhì)。液相也接近此精度。 （6）色譜儀的分析速度較快，只需幾分鐘至幾十分鐘就可完成一個(gè)樣品的分析工作。,,,,,第一節(jié) 色譜法概述,與光譜儀、質(zhì)譜儀等分析儀器相比較，色譜儀的突出優(yōu)點(diǎn)是對(duì)多組分混合物分離、分析能力較強(qiáng)，其分析靈敏度與質(zhì)譜儀接近，比光譜儀高。而且造價(jià)低，使用方便。,,,,,第一節(jié) 色譜法概述,色譜儀最大的不足之處是難于分析未知物。因此，可以將其與光譜儀、質(zhì)譜儀聯(lián)合起來(lái)使用，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成色譜-

10、光譜法、色譜-質(zhì)譜法聯(lián)用技術(shù)，再配備上微機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制與信息處理。多機(jī)聯(lián)用與微機(jī)化、自動(dòng)化是現(xiàn)代分析儀器發(fā)展的重要趨勢(shì)。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,四、色譜儀的輸出信息1.色譜圖（chromatogram） 表明已被色譜柱分離的物質(zhì)流過(guò)檢測(cè)器的含量與時(shí)間的關(guān)系。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,2.基線（base line） 是圖中與時(shí)間軸平行t的記錄線b。它表明純流動(dòng)相流過(guò)檢測(cè)器時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)。判斷基線穩(wěn)定與否的標(biāo)準(zhǔn)是基線穩(wěn)定性，即基線b與時(shí)間軸t平行或偏離的程度。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,3.色譜峰 檢測(cè)器的輸出信號(hào)隨流入組分的濃度或質(zhì)量的變化出一個(gè)個(gè)的峰形，即為

11、色譜峰（chromatographic peak）。色譜峰所包圍的面積稱(chēng)為峰面積，是色譜定量分析的基礎(chǔ)。色譜峰最高點(diǎn)至峰底的垂直距離稱(chēng)為峰高（peak height)h。,,,,,第一節(jié) 色譜法概述,進(jìn)樣峰（injection peak）是進(jìn)樣時(shí)操作條件被干擾出現(xiàn)的，也可在進(jìn)樣時(shí)通過(guò)連動(dòng)裝置進(jìn)行標(biāo)記，是色譜分離過(guò)程中時(shí)間的起點(diǎn)?？諝夥澹╝ir peak）是由于空氣等物質(zhì)不被固定相吸收，最先被流動(dòng)相沖洗出來(lái)到達(dá)檢測(cè)器而形成的峰形。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,4.保留時(shí)間 從進(jìn)樣開(kāi)始到出現(xiàn)色譜峰最大值所需的時(shí)間為保留時(shí)間（re-tention time）。常用tR（組分名）（或簡(jiǎn)寫(xiě)為tR）表示，

12、如tR1、tR2等，單位為min。與保留時(shí)間有關(guān)的其他參數(shù)，如保留體積、校正保留時(shí)間等，統(tǒng)稱(chēng)保留參數(shù)。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,,5.死時(shí)間 死時(shí)間（dead time）是指惰性物質(zhì)組分，從注入到出現(xiàn)峰的最高點(diǎn)所需時(shí)間，若組分是空氣，用符號(hào)t0表示，單位為min。死體積（dead volume）指色譜柱內(nèi)流動(dòng)相的體積，在實(shí)際中包括從進(jìn)樣系統(tǒng)到檢測(cè)器的體積。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,五、色譜技術(shù)在臨床檢驗(yàn)中的應(yīng)用 氣相色譜儀常用于人體微量元素的快速分析，血與尿等體液中的脂肪酸、氨基酸、甘油三酸酯、甾族化合物、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、維生素、巴比妥酸等化合物的分析，分析鑒定藥物的組成和含量、檢測(cè)人體的代

13、謝產(chǎn)物，通過(guò)氣相色譜儀串聯(lián)質(zhì)譜，在“興奮劑”檢測(cè)中可分析100余種違禁藥品等。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,高效液相色譜儀可以應(yīng)用在：分析人體體液內(nèi)正常與異常代謝物質(zhì)；分析藥物的組成和含量，在藥物生產(chǎn)中進(jìn)行中間控制；分析藥物在體內(nèi)的殘留量，測(cè)定藥物在各器官中的代謝產(chǎn)物，進(jìn)行治療藥物效果的監(jiān)測(cè)（治療藥物檢測(cè))；定性測(cè)定細(xì)胞核中的核苷及核苷酸，分析核酸以及分析氨基酸、酶、糖；激素水平的測(cè)定，微生物的鑒定等。,,,,第一節(jié) 色譜法概述,一臺(tái)典型的氣相色譜儀主要由氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)(色譜柱)、檢測(cè)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理、記錄系統(tǒng)及電源、電子線路等構(gòu)成。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,國(guó)產(chǎn)氣相色

14、譜儀,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,國(guó)外產(chǎn)氣相色譜儀,圖5.3 氣相色譜儀方框圖,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,第二節(jié) 氣相色譜儀,一、氣路系統(tǒng),二、進(jìn)樣系統(tǒng),三、氣相色譜柱及溫度控制,四、程序升溫氣相色譜法,五、氣相色譜儀常用檢測(cè)器,六、氣相色譜儀的操作,目 錄,一、氣路系統(tǒng) 氣相色譜儀的氣路系統(tǒng)通常由載氣源、減壓閥、凈化器、穩(wěn)壓閥、穩(wěn)流閥、柱子及全部連接管道構(gòu)成。氣路系統(tǒng)的目的是向色譜柱提供質(zhì)地潔凈、流動(dòng)平穩(wěn)的流動(dòng)相。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,（一）載氣源和減壓閥 載氣一般選用氦氣、氮?dú)?、氫氣或氬氣。貯存在高壓氣瓶中。減壓閥作用是把氣體的壓強(qiáng)從10MPa15MPa的高壓降低到0.2MPa0.4

15、MPa的工作壓強(qiáng)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（二）凈化器 載氣中一般含有水、碳?xì)浠衔?、二氧化碳和其他惰性氣體。 載氣是否凈化對(duì)檢測(cè)器的穩(wěn)定性和響應(yīng)的影響的嚴(yán)重程度與檢測(cè)器的靈敏度的增加成正比。凈化器主要對(duì)載氣凈化，去掉其中的水分、有機(jī)烴類(lèi)雜質(zhì)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（三）穩(wěn)壓閥和穩(wěn)流閥 用于控制載氣流量和壓強(qiáng)，保證載氣的平穩(wěn)性。均為機(jī)械負(fù)反饋形式，通過(guò)波紋管壓縮、伸張或彈性膜片受力改變產(chǎn)生機(jī)械作用，帶動(dòng)入氣口或出氣口的改變，引起氣體流量的變化，從而調(diào)整壓強(qiáng)或流量，達(dá)到載氣流量或壓強(qiáng)恒定的目的。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,A,B,,,,第二節(jié) 氣相色譜

16、儀,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,二、進(jìn)樣系統(tǒng) 進(jìn)樣系統(tǒng)由載氣預(yù)熱器、取樣器、樣品分流器和進(jìn)樣氣化裝置等組成。進(jìn)樣系統(tǒng)的要求一方面是準(zhǔn)確定量，迅速注入。另一方面氣態(tài)或經(jīng)氣化的樣品能在載氣中形成一個(gè)窄帶集中地進(jìn)入色譜柱，否則測(cè)量結(jié)果將毫無(wú)意義。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（一）載氣預(yù)熱器、取樣器 載氣預(yù)熱器是一種可以給載氣加熱的裝置，主要是為了防止氣化后的樣品遇上冷的載氣而被冷凝下來(lái)，影響樣品的分離。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,液體樣品進(jìn)入色譜柱的最普通的方法是使用微升注射器。樣品量在1l10l之間。常用5l和10l注射器。當(dāng)是氣態(tài)樣品時(shí)，必須有一個(gè)理想規(guī)格（0.1ml5ml）的氣密注射器。,,

17、,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,為了取樣的準(zhǔn)確性，常選用專(zhuān)門(mén)的取樣閥取樣。氣體取樣閥按其結(jié)構(gòu)通常分為膜片式、拉動(dòng)式和旋轉(zhuǎn)式幾種。也可按樣品和載氣分為四通、六通、十通閥等類(lèi)型。以旋轉(zhuǎn)式六通閥最為常用。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（二）進(jìn)樣氣化裝置 進(jìn)樣氣化裝置（或稱(chēng)氣化器）功能是接收樣品后，立即使其氣化。由于液體樣品進(jìn)入后在瞬間應(yīng)使其各組分完全氣化，并保證組分瞬間完全氣化，而又不致于分解。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,三、氣相色譜柱及溫度控制（一）氣相色譜柱1.固定相 整個(gè)氣相色譜系統(tǒng)的核心是分析柱，混合物各個(gè)組分的分離就是在此完成。在使用氣相色譜儀的過(guò)程中，優(yōu)良的柱子應(yīng)該

18、具有適當(dāng)?shù)某叽绾瓦m當(dāng)?shù)墓潭ㄏ唷?,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,一般說(shuō)來(lái)，非極性液態(tài)固定相最適于分離鏈烷烴之類(lèi)的非極性混合物，而極性固定相最好是分離極性化合物，如醇或酚等。 在氣固色譜中，常選用的填充吸附劑主要有強(qiáng)極性的硅膠，中等極性的氧化鋁，非極性的活性炭以及分子篩等。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,2.柱管形狀和尺寸 柱管形狀一般有三種，即U型管、盤(pán)形管和螺線管，其中以U型管最常用。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,柱子的尺寸應(yīng)對(duì)容量（樣品量）和分析速度最佳化。為獲得最大效率，可用內(nèi)徑較小、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的毛細(xì)管柱。 當(dāng)分析的樣品量較大且分離不困難時(shí)，可用內(nèi)徑較大、長(zhǎng)度較短的填充柱。,,,,第二節(jié) 氣相色

19、譜儀,,（二）溫度控制 氣態(tài)樣品決定了必須進(jìn)行溫度操作。 首先，溫度對(duì)于固定相十分重要。操作時(shí)一定要知道所用固定相溫度的極限，把全部操作保持在臨界溫度以下100C150C進(jìn)行。這將有助于延長(zhǎng)柱子的使用壽命和避免檢測(cè)器與其他裝置受固定相“流失”所造成的污染。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,其次，在氣相色譜儀中，溫度不僅對(duì)樣品在色譜柱上的分離過(guò)程有很大影響，對(duì)許多檢測(cè)器（如熱導(dǎo)、電子捕獲、示差折光等）的檢測(cè)結(jié)果也有很大影響。即溫度的測(cè)控與色譜儀的正常工作及其測(cè)量結(jié)果的可靠性有密切的關(guān)系。因此必須實(shí)行溫度控制。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,控溫的關(guān)鍵在于溫度條件的穩(wěn)定性。它將直接影響色譜柱的分離效

20、率，保留參數(shù)的重復(fù)性以及檢測(cè)器的性能。 溫度控制一般是通過(guò)對(duì)具有一定體積的恒溫箱內(nèi)部的溫度控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)恒溫箱主要要求可概括為：,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,點(diǎn)溫度的穩(wěn)定性，即測(cè)量恒溫箱內(nèi)部任意一點(diǎn)的溫度，其精度一般應(yīng)保持在0.10.5 。溫度場(chǎng)的均勻性，要求恒溫箱內(nèi)部色譜柱的上、下端及沿柱（不單是一根柱）任意橫斷面平均溫度的差值不超過(guò)1 。 恒溫范圍可以調(diào)節(jié)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,絕熱性能好，從起動(dòng)到穩(wěn)定點(diǎn)的時(shí)間要短。要有足夠的可用恒溫空間，供裝色譜柱之用。 目前在色譜儀中一般通過(guò)提供電流的方式來(lái)給恒溫箱加熱，用空氣浴來(lái)進(jìn)行熱交換。溫度的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定用溫度控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。,,,,第二節(jié)

21、 氣相色譜儀,,溫度控制器主要有三種形式：（1）開(kāi)關(guān)式。（2）比例調(diào)節(jié)器式。（3）三作用調(diào)節(jié)器式。 目前用得較多的是比例式調(diào)節(jié)器。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,四、程序升溫氣相色譜法 氣相色譜儀的溫度操作（或控制）有恒溫（或定溫）和程序升溫兩種方式。恒溫是在整個(gè)工作過(guò)程中始終把溫度控制在一個(gè)設(shè)定范圍內(nèi)。對(duì)于樣品中各組分的沸點(diǎn)分布范圍較窄時(shí)，用恒溫操作，可以得到較好分離結(jié)果。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,在樣品中各組分的沸點(diǎn)相差較大時(shí)，一般在沸點(diǎn)分布范圍大于80 100 時(shí)，采用恒溫，分離效果往往就不太理想，此時(shí)必須使用程序升溫。程序升溫是一般恒溫色譜法的一種邏輯推廣，在

22、一臺(tái)性能較為完善的氣相色譜儀中，都具有程序升溫裝置。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（一）恒溫控制系統(tǒng) 是一種閉環(huán)負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)。由恒溫控制電路、恒溫箱及測(cè)溫、補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)構(gòu)成。電路形式多樣，但反饋原理類(lèi)似。屬于連續(xù)溫度控制的方法，控溫精度比斷續(xù)式溫度控制高得多，因此色譜儀中大都采用此控溫方式。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（二）程序升溫控制系統(tǒng) 程序升溫（temperature programmer）就是使色譜柱的溫度在分離的過(guò)程中按照預(yù)定的程序逐步增加。其目的是使樣品中每個(gè)組分都在最佳的溫度條件下流出色譜柱，以保持較好的峰形。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,常用的程序升溫方式有兩種：線性程序

23、（單階線性升溫）和非線性程序（多階線性升溫）。1.線性程序： 即柱溫T隨時(shí)間成比例地升高?？杀硎緸門(mén)=T0rT，式中T0為初溫， ；t表示時(shí)間，min；r代表升溫速度， /min。,,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,2.非線性程序 （1）線性恒溫：適于高沸點(diǎn)組分較多的樣品的分離。 （2）恒溫線性：適于低沸點(diǎn)組分較多的樣品的分離。 （3）恒溫線性恒溫：適于組分沸點(diǎn)范圍很寬的樣品。 （4）多種升溫速度。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,,t1,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,,,終止溫度,3.程序升溫控制方式 程序升溫控制方式最常見(jiàn)的有機(jī)電式與電子式兩種，而以電子式最常用。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（1）機(jī)

24、電式：機(jī)電式程序升溫控制器通過(guò)振蕩器和環(huán)形脈沖分配器控制步進(jìn)電機(jī)，使它按程序控制單元所設(shè)置的時(shí)間線性地改變變阻器的阻值，將變阻器的阻值作為此調(diào)節(jié)器式溫度控制器的設(shè)定電阻，就可以達(dá)到程序升溫的目的。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（2）電子式：由溫度定值器和溫度控制器構(gòu)成。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,4程序升溫操作中應(yīng)注意的問(wèn)題（1）升溫方式：主要根據(jù)樣品的性質(zhì)決定。（2）起始溫度：主要根據(jù)樣品中沸點(diǎn)最低組分的沸點(diǎn)決定，在其附近或稍低一點(diǎn)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（3）升溫速度：升溫的快慢會(huì)影響到分離效率和分析時(shí)間，可視具體樣品性質(zhì)而定。對(duì)于內(nèi)徑為3mm6mm，長(zhǎng)2m3m的填充柱，升溫速度

25、r一般可取3 /min8 /min，而對(duì)毛細(xì)管柱，一般選取0.5 /min2 /min為宜。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（4）終止溫度：取決于固定液的最高使用溫度及高沸點(diǎn)組分的沸點(diǎn)?？梢砸云渲休^低的溫度為依據(jù)來(lái)確定終止溫度。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,檢測(cè)器（detector）就是將樣品組分的濃度或質(zhì)量（含量）轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、并進(jìn)行信號(hào)處理的一種傳感裝置。色譜儀除分離部分外，另一個(gè)十分重要的部分就是檢測(cè)器。檢測(cè)器性能的好壞將直接影響到色譜儀器最終分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,五、氣相色譜儀常用檢測(cè)器,,（一）氣相色譜儀檢測(cè)器分類(lèi) 按照檢測(cè)器的輸出信號(hào)與物質(zhì)含量的關(guān)系可以將氣相色譜

26、儀常用檢測(cè)器分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是積分型的檢測(cè)器，另一類(lèi)是微分型的檢測(cè)器。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,1.積分型檢測(cè)器 積分型檢測(cè)器所給出的響應(yīng)與色譜柱流出物的總量成正比，記錄儀記錄下來(lái)的色譜圖是一種階梯狀曲線。每一個(gè)階梯表示一種物質(zhì)從色譜柱中分離出來(lái)，而階梯的垂直高度則與該物質(zhì)的總量成比例。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,2.微分型檢測(cè)器 微分型檢測(cè)器所給出的響應(yīng)與已分離組分在載氣中的濃度或質(zhì)量流速有關(guān)，記錄儀記錄下來(lái)的色譜圖就是常用的具一個(gè)個(gè)峰形的曲線，每一個(gè)峰代表一種物質(zhì)的出現(xiàn)，峰與基線所包圍的面積與樣品組分的含量成比例。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,微分型檢測(cè)器又分為濃度檢測(cè)器（第一類(lèi)）

27、和質(zhì)量流速檢測(cè)器（第二類(lèi)）兩類(lèi)。（1）濃度型檢測(cè)器的輸出與已分離的組分在載氣中的濃度成比例。色譜流出曲線上的每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)于該瞬間組分在載氣中的濃度。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,假定用某種濃度型檢測(cè)器測(cè)定某一樣品，其色譜圖如圖5-11所示。峰a為某組分的響應(yīng)曲線。峰面積為A，組分全部質(zhì)量為M，Xa表示該組分的瞬時(shí)濃度，系統(tǒng)工作在線性范圍之內(nèi)，即K1為一常數(shù)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,則檢測(cè)器的響應(yīng)為： R1 = K1Xa （5-1）K1為比例系數(shù)。而 Xa = dma/（dma+dmc） = Va/（Va+Vc） （5-2）式中dma、dmc分別

28、為dt間期流過(guò)檢測(cè)器的組分和載氣的質(zhì)量，Va、Vc分別為相應(yīng)質(zhì)量流速。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,所以峰a面積A1為：,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（2）質(zhì)量流速檢測(cè)器的輸出信號(hào)與已分離組分流過(guò)檢測(cè)器的質(zhì)量流速（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的組分質(zhì)量）成比例。色譜峰上的每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)于分離物質(zhì)該瞬時(shí)的質(zhì)量流速，系統(tǒng)工作在線性范圍之內(nèi)，即K2為一常數(shù)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,則檢測(cè)器的響應(yīng)為： 式中K2為比例系數(shù)。同樣可得此時(shí)峰a面積A2： 由此看出A2與M成比例而與載氣流速無(wú)關(guān)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（二）對(duì)氣相色譜儀檢測(cè)器的要求及綜合技術(shù)指標(biāo)1.靈敏度高。2.最小檢測(cè)量愈低愈好，

29、以適應(yīng)痕量分析的要求。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,所謂最小檢測(cè)量是指檢測(cè)器能確切反應(yīng)的物質(zhì)的最低含量（指能產(chǎn)生二倍于噪聲信號(hào)的響應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間檢測(cè)器的樣品量，或單位體積載氣所含樣品量）。即：,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,3.線性范圍要寬。4.噪音要低、漂移要小。5.選擇性問(wèn)題。6.響應(yīng)時(shí)間要快。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,（三）氣相色譜儀常用檢測(cè)器1.熱導(dǎo)檢測(cè)器 熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD，thermal conductivity detector）由熱導(dǎo)池、測(cè)量橋路、熱敏元件、穩(wěn)壓電路、信號(hào)衰減及基線調(diào)節(jié)等部分組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，線性、穩(wěn)定性好，適用面廣等特點(diǎn)，還可與其他檢測(cè)器聯(lián)用。,,,,第二

30、節(jié) 氣相色譜儀,,熱導(dǎo)檢測(cè)器最基本的特點(diǎn)是載氣和樣品各組分具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,熱導(dǎo)檢測(cè)器基本上對(duì)所有的組分都敏感，但由于樣品量很小，樣品組分變化帶來(lái)的溫度變化必然很小，同時(shí)電橋電壓也不可能太大（20V50V）。因而熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度（10000mVmL/mg)不太高。最小檢測(cè)量一般在10-6g至10-8g左右，線性范圍104。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,2.氫火焰離子化檢測(cè)器（flame ioniza- tion detector，F(xiàn)ID） 簡(jiǎn)稱(chēng)氫焰檢測(cè)器，是電離檢測(cè)器的一種，屬第二類(lèi)檢測(cè)器。主要基本構(gòu)成環(huán)節(jié)是：電極、電離室、離子源、極化電源、本底電流補(bǔ)償環(huán)節(jié)以

31、及靜電計(jì)、記錄儀等。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,氫焰檢測(cè)器輸出信號(hào)是電流，輸出阻抗很大，其后所接的微電流放大器必須要有更高的輸入阻抗，信號(hào)才能正常傳遞下去。可采用絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管作為輸入級(jí)，同時(shí)采用較高放大倍數(shù)的負(fù)反饋放大器，以保證微電流放大器具有輸入阻抗高，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,氫焰檢測(cè)器是一種選擇性檢測(cè)器，對(duì)含碳有機(jī)物較敏感。由于氫焰檢測(cè)器是通過(guò)電離的方式檢測(cè)離子流，其靈敏度高，約在10-10g/s10-12g/s。最小檢測(cè)量可達(dá)10-11g/s10-13g/s。線性范圍廣（51065107）。穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間快。,,,,第二節(jié) 氣相色

32、譜儀,,3.電子捕獲檢測(cè)器（electron capture detector，ECD） 可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是由一個(gè)陰極（內(nèi)裝圓筒狀放射源3H或63Ni的池體)和一個(gè)不銹鋼陽(yáng)極組成。稱(chēng)之為放射性電子捕獲檢測(cè)器。另一類(lèi)是非放射性電子捕獲檢測(cè)器。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,載氣受低能射線照射后發(fā)生電離，產(chǎn)生正離子和低能量的電子。如 電負(fù)性組分即是具有親負(fù)性離子的中性分子，或?qū)﹄娮泳哂休^大親和力易捕獲電子的物質(zhì)。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,電子捕獲檢測(cè)器是一種濃度型檢測(cè)器，它具有選擇性，只對(duì)具有電負(fù)性的組分有響應(yīng)，且其靈敏度隨電負(fù)性的增加而增加。其靈敏度最高，最小檢

33、測(cè)量可達(dá)10-13g/s10-14g/s。其線性范圍較窄。在做痕量分析時(shí)常用電子捕獲檢測(cè)器。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,六、氣相色譜儀的操作 在氣相色譜儀的操作過(guò)程中，要特別注意柱參數(shù)的合理選擇。它對(duì)色譜的分離效果會(huì)產(chǎn)生很大的影響，可以認(rèn)為柱參數(shù)就是有關(guān)色譜操作的所有參數(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,1.色譜柱和填料（固定相） 所有新柱子，使用前必須經(jīng)老化處理。老化處理就是在比操作溫度高200C的條件下，將色譜柱“烘烤”12h以上。目的：有助于除去填料中的污染物和減輕對(duì)檢測(cè)器的污染。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,2.柱長(zhǎng) 選擇柱長(zhǎng)的依據(jù)是分離度和分離速度。增加柱長(zhǎng)可提高分離度，但分析時(shí)間

34、也會(huì)加長(zhǎng)?；疽笫?，在保證樣品各個(gè)組分完善分離的條件下，盡量縮短柱長(zhǎng)，以提高分析速度。填充柱則以1m3m為宜。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,3.載氣流速 以兼顧靈敏度和分辨率為出發(fā)點(diǎn)，外徑為3.175mm的柱子，載氣流速可在1530ml/min的范圍內(nèi)選擇，外徑為6.35mm的柱子，可在40100ml/min范圍內(nèi)選擇流速。 載氣流速主要會(huì)影響樣品的保留時(shí)間和峰高，必須讓它保持恒定。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,4.進(jìn)樣器和檢測(cè)器的溫度 要求大約比恒溫箱最高溫度高出25 50 ，主要是為了防止樣品組分冷凝。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,5.恒溫操作 恒溫操作的溫度一般要求比樣品最高沸點(diǎn)低40

35、 左右，也可以取樣品組分的平均沸點(diǎn)或稍低一點(diǎn)的溫度。也可視樣品不同而上下調(diào)節(jié)。一般的原則是溫度每上升1 ，保留時(shí)間縮短5。溫度每上升30 ，分配系數(shù)下降一半，分析速度加快一倍。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,6.程序操作 在樣品沸點(diǎn)分布范圍較大，用恒溫操作的方法很難完善地分離樣品時(shí)，可用程序升溫技術(shù)，保證在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)流出低沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)的樣品組分來(lái)。具體操作中可根據(jù)組分沸點(diǎn)分布情況選擇適當(dāng)?shù)纳郎胤绞健?,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,7.進(jìn)樣 注射器進(jìn)樣最為常用。在進(jìn)樣時(shí)，注射器應(yīng)保持垂直于進(jìn)樣器隔膜，以保證重復(fù)性。進(jìn)樣時(shí)要穩(wěn)而快，以保證樣品完全氣化。,,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,8.初步分

36、析 色譜工作本身就是一個(gè)不斷改進(jìn)操作參數(shù)、改善分離的過(guò)程，通過(guò)對(duì)結(jié)果的初步分析，將有助于操作者修改和確定最佳的操作條件。這也是色譜工作過(guò)程中所必須作的工作。,,,第二節(jié) 氣相色譜儀,,高效液相色譜儀又稱(chēng)高速液相色譜儀、高壓液相色譜儀等。依據(jù)分離的原理雖有吸附、分配、離子交換、凝膠色譜等不同的類(lèi)型。主要由溶濟(jì)輸送系統(tǒng)、 進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)(色譜柱)、溫度控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理與記錄系統(tǒng)等構(gòu)成。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,一、溶劑輸送系統(tǒng),二、進(jìn)樣系統(tǒng),三、分離系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng),四、高效液相色譜儀用檢測(cè)

37、器,五、操作條件的選擇,目 錄,一、溶劑輸送系統(tǒng) 又稱(chēng)輸液系統(tǒng)，對(duì)其主要要求是能有效的容納所要求的溶劑，并將溶劑輸送到系統(tǒng)的各個(gè)有關(guān)部位。它應(yīng)具備寬的流速范圍和入口壓力范圍，并能適用于所有的溶劑。這里的溶劑就是高效液相色譜儀的流動(dòng)相。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,該系統(tǒng)主要由液源、脫氣裝置、高壓輸液泵、流量控制器及梯度洗脫裝置等構(gòu)成。（一）液源、脫氣裝置 色譜柱極易被微小的顆粒雜質(zhì)堵塞，使操作壓力速升高而無(wú)法使用。 氣體可能形成氣泡影響工作。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,（二）高壓輸液泵 是高效液相色 譜儀最重要的部件 之一，它將洗脫液 在高壓下連續(xù)不斷 地送入分離柱以完 成色譜分離過(guò)程

38、。其性能對(duì)分離及檢測(cè)均有十分明顯的影響。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,對(duì)高壓輸液泵的要求：（1）能產(chǎn)生較高的壓力推動(dòng)流動(dòng)相，且壓力要平穩(wěn)，脈動(dòng)小。（2）能提供無(wú)脈動(dòng)恒定流量。（3）輸送流動(dòng)相的流量能在較大范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。（4）更換流動(dòng)相方便。（5）便于實(shí)現(xiàn)程序控制。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,高效液相色譜儀中常用的高壓泵大致可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是恒壓泵，常用的有直接氣動(dòng)泵和氣動(dòng)放大泵等。另一類(lèi)是恒流泵，如機(jī)械注射泵、機(jī)械往復(fù)式柱塞泵都屬于恒流泵。目前最常用的高壓泵是機(jī)械往復(fù)式柱塞泵。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,出 口,入 口,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

39、,,,,,,,,,,,,,,,,,單 向 閥,液缸,圖5-17 機(jī)械往復(fù)式柱塞泵示意圖,,,,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,注意：機(jī)械往復(fù)式柱塞泵的工作過(guò)程是抽液和排液交替進(jìn)行，因此其輸出的流量必然有脈動(dòng)。克服這個(gè)問(wèn)題常采用下述方法。（1）可通過(guò)采用多頭泵交替工作。（2）設(shè)置壓力緩沖器。（3）采用更合理的驅(qū)動(dòng)凸輪幾何形狀設(shè)計(jì)方案。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,機(jī)械往復(fù)式柱塞泵通過(guò)調(diào)整凸輪的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)自動(dòng)控制流量。在工作過(guò)程中，如果有管道堵塞或流量過(guò)大等原因造成壓力過(guò)高而不能監(jiān)測(cè)出來(lái)，就可能造成儀器有關(guān)部件的損壞。由此可見(jiàn)，在自動(dòng)化程度越高的儀器中，越應(yīng)該有完善的監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置，以提高

40、儀器使用的安全性。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,（三）梯度洗脫及洗脫方式 控制高效液相色譜儀流動(dòng)相的有常液洗脫（isocratic elution）和梯度洗脫兩種方式。梯度洗脫與程序升溫具有相似的作用及目的。常液洗脫是在樣品分離過(guò)程中從始至終采用相同的流動(dòng)相和相同的流量，在樣品各組分K值分布范圍不是很寬時(shí)，可得到較好的分離效果。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,對(duì)于一些復(fù)雜樣品各組分的 K值對(duì)任意一種流動(dòng)相都分布很寬時(shí)，分配比小的先出色譜柱，但往往分離不好，甚至不能完全分離。而最后出來(lái)的若干組分因時(shí)間太長(zhǎng)，峰形擴(kuò)散，致使檢測(cè)器的靈敏度顯著降低，甚至無(wú)法檢出。解決此問(wèn)題可用下列措施：,第三節(jié)

41、 高相液相色譜儀,,,,,,,圖5-18 復(fù)雜樣品的不良分離,,,,重疊峰,拖尾峰,t (min),檢測(cè)器的響應(yīng) R,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,1.程序升溫;,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,2.程序變流速;,3.組合柱;,4.梯度洗脫。,梯度洗脫是在色譜的分離過(guò)程中，把兩種或更多的不同極性互溶洗脫液隨時(shí)間按某種變化的比例混合，使流入色譜柱的洗脫液組成作連續(xù)的改變。其目的是讓樣品每個(gè)組分都在最佳分配系數(shù)的條件下分離出來(lái)，以獲得較好的峰形。 梯度洗脫分為內(nèi)梯度洗脫（高壓）和外梯度洗脫（低壓）兩類(lèi)。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,,,,,,,,,,,,圖5-

42、19 梯度洗脫裝置原理示意圖,(a)外梯度洗脫,(b)內(nèi)梯度洗脫,（三）流量控制器 高壓的流動(dòng)相流經(jīng)色譜柱時(shí)，與固定相產(chǎn)生相互作用，固定相會(huì)形成一個(gè)與流動(dòng)相流動(dòng)方向相反的作用力，即構(gòu)成一個(gè)與流向相反的壓力，稱(chēng)之為柱反壓，它將阻礙流動(dòng)相的正常流動(dòng)。流量控制器是為消除色譜柱反壓過(guò)高對(duì)分離造成的不良影響而設(shè)計(jì)的。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,二、進(jìn)樣系統(tǒng) 高效液相色譜儀的進(jìn)樣系統(tǒng)，要求能將樣品有效地注入到系統(tǒng)里去，而不破壞在色譜柱和檢測(cè)器里所建立的流量平衡。理想的進(jìn)樣系統(tǒng)應(yīng)能給系統(tǒng)帶來(lái)最低限度的死體積。否則，柱效率將受到損失。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,進(jìn)樣裝置有注射器和多通進(jìn)樣閥。為適應(yīng)高

43、壓條件下進(jìn)樣，進(jìn)樣方式又有停流動(dòng)相和不停流動(dòng)相進(jìn)樣兩種方式。（一）注射器進(jìn)樣 高效液相色譜儀進(jìn)樣量一般都比較小，因而注射器進(jìn)樣常采用微量注射器。可分為直接注射器進(jìn)樣與隔斷式注射器進(jìn)樣兩種。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,直接注射器進(jìn)樣與氣相色譜儀相類(lèi)似。進(jìn)樣時(shí)注射器直接插入色譜柱上端的進(jìn)樣器隔膜，將樣品注入到色譜柱中固定相的頂端。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可在不停流情況下進(jìn)樣。但對(duì)隔膜、彈性墊片要求耐壓高，一般在壓力低于14.71MPa時(shí)可以使用。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,為了使注射器進(jìn)樣適應(yīng)更高壓力，可采用隔斷式進(jìn)樣器。它在不進(jìn)樣時(shí)用隔斷器將進(jìn)樣系統(tǒng)與流

44、動(dòng)相隔斷開(kāi)。進(jìn)樣時(shí)將隔斷器提起，讓進(jìn)樣系統(tǒng)與流動(dòng)相連通，同樣將注射器針頭插到色譜柱頂端進(jìn)樣，流動(dòng)相帶著樣品進(jìn)入色譜柱，進(jìn)樣完畢馬上關(guān)閉隔斷器。工作壓力可達(dá)34.32MPa。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,（二）高壓進(jìn)樣閥（多通進(jìn)樣閥） 高壓進(jìn)樣閥的結(jié)構(gòu)與氣相色譜儀所用進(jìn)樣閥完全一樣。有四通、六通閥等。常用的也是旋轉(zhuǎn)式六通閥。但由于在高效液相色譜儀中是在高壓的條件下進(jìn)樣，因而對(duì)其承受高壓的能力和密封性要求更嚴(yán)格。它的工作壓力可達(dá)到19.61MPa。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,圖5-21 自動(dòng)進(jìn)樣器,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,以上兩種方法均是在流動(dòng)相保持流動(dòng)的情況下進(jìn)樣，稱(chēng)為不停流進(jìn)

45、樣。 為適應(yīng)更高的工作高壓，可采用停流進(jìn)樣，即在進(jìn)樣瞬間停止流動(dòng)相流動(dòng)，進(jìn)樣完畢后立即恢復(fù)流動(dòng)相的流動(dòng)。但要求進(jìn)樣器盡量保持原壓力，以利于進(jìn)樣完后壓力的迅速恢復(fù)。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,三、分離系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng) 分離系統(tǒng)包括色譜柱、填料（固定相）。它承擔(dān)著樣品的分離，是色譜儀最重要的部件之一。色譜柱的高效率是現(xiàn)代高效液相色譜儀的一個(gè)顯著特點(diǎn)。為達(dá)到好的分離效果，色譜柱的選擇尤為重要。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,（一）柱材料、幾何形狀和尺寸1.材料 色譜柱管的材料有不銹鋼、厚壁玻璃和石英。工作壓力超過(guò)3.92MPa時(shí)，必須用不銹鋼管柱。2.形狀 柱管的形狀有直管柱和螺旋柱?，F(xiàn)在基本

46、上都采用直管柱。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,3.尺寸 柱長(zhǎng)和內(nèi)徑是由實(shí)際需要的分離度、壓力降、分析時(shí)間以及樣品量的大小綜合決定的。 要求柱管內(nèi)壁經(jīng)拋光處理，內(nèi)徑上下一致，以免引起流量變化。裝柱時(shí)將柱內(nèi)固定相上、下面與密封過(guò)濾片接觸面頂緊，以免出現(xiàn)柱頭下陷，影響柱效。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

47、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,圖5-22 色譜柱 1不銹鋼管柱 2，7螺帽 3，9壓圈 4，8密封圈 5不銹鋼過(guò)濾片 接頭 10細(xì)不銹鋼管,（二）固定相和流動(dòng)相1.液固吸附色譜法 固定相都是一些吸附活性強(qiáng)弱不等的吸附劑，所用的吸附劑大部分以硅膠為基體。此外也有用氧化鋁、分子篩等的。從結(jié)構(gòu)上看，吸附劑可以分為全多孔型及表面多孔型（或稱(chēng)薄殼型）兩類(lèi)。實(shí)際都是一些顆粒。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,柱管的填充主要根據(jù)固定相的粒度大小分別采用干裝法和濕裝法。裝填時(shí)要注意讓固定相顆粒保持適當(dāng)?shù)乃删o程度。 干裝法適用于

48、粒度20m的固定相顆粒的填充。 顆粒20m用濕裝法（漿裝法或勻漿法）。有等比重、非等比重兩種。常用等比重勻漿法。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,由于可用作流動(dòng)相的溶劑很多，不同溶劑的性質(zhì)（包括極性、濃度、pH值、粘度等）均有較大的差異。因此，適當(dāng)?shù)剡x擇流動(dòng)相，就可使樣品各組分在兩相間分配的差異有較大的變化，從而使分離效果得到很大改善。這也是液相色譜法比氣相色譜法優(yōu)越的條件之一。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,正確選擇流動(dòng)相的基本原則：穩(wěn)定性。主要是指柱效率或柱子的保留性質(zhì)要長(zhǎng)期不變。適應(yīng)所采用的檢測(cè)器。能溶解待分離樣品。清洗方便。粘度要小一些。 重復(fù)性差是液固吸附色譜法的重大缺陷。,第三節(jié)

49、 高相液相色譜儀,,,,,2.液液分配色譜法 液液分配色譜法與氣液分配色譜法一樣，也是在擔(dān)體（載體）上涂敷一層固定液作為固定相。有可控表面多孔載體、全多孔型擔(dān)體等，如硅藻土、表面蝕刻微球等可作擔(dān)體。有正向分離和反向分離兩種分離形式。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,正向分離是用極性固定液和非極性流動(dòng)相來(lái)分析極性化合物的色譜系統(tǒng)。 反向分離是指用非極性固定液和極性流動(dòng)相來(lái)分析非極性化合物的色譜系統(tǒng)，非極性的樣品與固定液有很好的相互作用，它的保留就比極性強(qiáng)。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,對(duì)流動(dòng)相的要求及選擇：流動(dòng)相盡可能地與固定相不溶。粘度應(yīng)盡可能小。適應(yīng)所用檢測(cè)器的性能。對(duì)樣品應(yīng)有選擇性。即

50、樣品中各組分的值（選擇性系數(shù)，兩個(gè)組分的相對(duì)校正保留時(shí)間之比，=tR2/tR1）不能為1。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,（三）溫度控制系統(tǒng) 由于高效液相色譜儀的操作約有70以上可以在室溫的條件下完成，因而對(duì)溫度的要求不象氣相色譜儀那樣嚴(yán)格。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,四、高效液相色譜儀用檢測(cè)器（一）高效液相色譜檢測(cè)器的基本要求和分類(lèi) 對(duì)高效液相色譜儀檢測(cè)器的特性要求與氣相色譜基本是一致的，但有兩個(gè)問(wèn)題有必要說(shuō)明。1.對(duì)流動(dòng)相的適應(yīng)。2.峰擴(kuò)展的問(wèn)題。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,目前常用的檢測(cè)器有兩大類(lèi)，一類(lèi)是保持溶質(zhì)在溶劑中，即流動(dòng)相加已分離組分直接進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)，即對(duì)洗脫液和組

51、分總體的物性（如折光率、電導(dǎo)率等）進(jìn)行檢測(cè)。稱(chēng)為總體性檢測(cè)器。另一類(lèi)是把從色譜柱流出物的溶質(zhì)和溶劑分開(kāi)，讓溶質(zhì)單獨(dú)進(jìn)入檢測(cè)器，稱(chēng)為溶質(zhì)性檢測(cè)器。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,（二）常用檢測(cè)器 1.紫外及可見(jiàn)光檢測(cè)器 由光源、光路系統(tǒng)、測(cè)量池、參比池、光電接收元件及電子線路和記錄儀構(gòu)成。其具體結(jié)構(gòu)基本與紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)相同。遵循朗伯-比爾定律。要注意它的樣品池做成細(xì)長(zhǎng)的流動(dòng)型，如Z型、H型。便于動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)分離組分。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,圖5-23 紫外檢測(cè)器,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,圖5-24 紫外分光檢測(cè)器,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,

52、,,,,檢測(cè)器可設(shè)計(jì)為單波長(zhǎng)紫外檢測(cè)器與紫外及可見(jiàn)分光檢測(cè)器兩類(lèi)。一般單波長(zhǎng)紫外檢測(cè)器常采用較易獲得的兩種波長(zhǎng)254nm及280nm的單色光。紫外分光檢測(cè)器的工作波長(zhǎng)可通過(guò)調(diào)節(jié)棱鏡或光柵來(lái)加以選擇，因而可將檢測(cè)器的工作波長(zhǎng)選擇在吸收系數(shù)較大波長(zhǎng)上，以提高檢測(cè)靈敏度。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,檢測(cè)器與分光光度計(jì)的主要差異有：樣品檢測(cè)池體積只有5l8l，不致于影響峰形，并做成流動(dòng)式。檢測(cè)靈敏度達(dá)0.050.01O.D.的滿(mǎn)度值（光度計(jì)為1.00.5O.D.）。為提高靈敏度，樣品池做得細(xì)長(zhǎng)。對(duì)分光后光的單色性、波長(zhǎng)精度要求不高，光譜寬度可在10nm，波長(zhǎng)精度可以低至2nm。,第三節(jié) 高相液相

53、色譜儀,,,,,紫外及可見(jiàn)光檢測(cè)器是目前高效液相色譜儀中最常用的檢測(cè)器。它具有靈敏度和檢測(cè)精度高、線性范圍寬、受流量和溫度波動(dòng)的影響小、適用于梯度洗脫及不破壞樣品等特點(diǎn)，是一種選擇性檢測(cè)器，只能用于在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)有吸收的樣品。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,2.示差折光檢測(cè)器（RID） 主要由光源系統(tǒng)、光路系統(tǒng)、接收、放大、記錄系統(tǒng)構(gòu)成。由于各種物質(zhì)具有不同的折射率，一種混合物的折射率又是各組分折射率的平均值，而溶劑和樣品各組分折射率存在一定差異，所以通過(guò)檢測(cè)折射率的變化，就可以達(dá)到分析樣品各組分的目的。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,接照作用原理可將示差折光檢測(cè)器分為反射式和偏轉(zhuǎn)式兩種

54、。（1）反射式示差折光檢測(cè)器： 根據(jù)菲涅爾反射原理，相分界面上反射光的強(qiáng)度取決于入射角和相分界面上兩種介質(zhì)的折射率，折射光的強(qiáng)度同樣也受入射角和相分界面上兩種介質(zhì)的折射率的影響。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,（2）偏轉(zhuǎn)式示差折光檢測(cè)器： 根據(jù)折射定律， n1sin1 = n2sin2 （59） 折射角2取決于入射角1和相分界面上兩種介質(zhì)的折射率n1、n2。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,反射式液槽體積小，在35l，線性范圍小，為了避免出現(xiàn)全反射現(xiàn)象，需根據(jù)洗脫液和樣品組分的折射率更換入射方的棱鏡。偏轉(zhuǎn)式的線性

55、范圍較寬，不需換液槽，穩(wěn)定性好，但液槽體積大。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,示差折光檢測(cè)器是一種非選擇性檢測(cè)器?；旧蠈?duì)所有被測(cè)對(duì)象均有響應(yīng)，且不破壞被測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)。但靈敏度較低，不適于做痕量分析。也不適于梯度洗脫。因樣品-洗脫液的折射率將隨洗脫液組成變化而變化，從而產(chǎn)生干擾信號(hào)。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,3.熒光檢測(cè)器 某些物質(zhì)在吸收了一定的光能后，會(huì)發(fā)射出頻率較低、波長(zhǎng)較長(zhǎng)的熒光。熒光檢測(cè)器就是用紫外光（稱(chēng)為激發(fā)光）照射樣品，通過(guò)光電倍增管檢測(cè)樣品所發(fā)出的熒光（稱(chēng)為發(fā)射光），記錄出色譜圖的。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,熒光檢測(cè)器根據(jù)單色器的不同，分為多波長(zhǎng)熒光檢測(cè)器（由多

56、個(gè)濾光片構(gòu)成單色器）和熒光分光檢測(cè)器（由光柵構(gòu)成單色器）。熒光檢測(cè)器在選擇性和靈敏度方面優(yōu)于紫外檢測(cè)器。但它檢測(cè)的樣品必須能夠被激發(fā)出熒光，也是一種選擇性檢測(cè)器。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,此外，二極管陣列檢測(cè)器、氫火焰離子化檢測(cè)器、微量吸附熱檢測(cè)器等檢測(cè)器也是高效液相色譜儀常用的檢測(cè)器。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,圖5-28 二極管陣列檢測(cè)器及其譜圖,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,五、操作條件的選擇 操作條件的選擇除前面介紹的色譜柱參數(shù)、流動(dòng)相及固定相的選擇外，還包括以下幾點(diǎn)。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,1.流動(dòng)相的流量 提高流量可縮短分析時(shí)間，但會(huì)降低分離度，增加柱壓。應(yīng)根

57、據(jù)樣品的性質(zhì)、樣品量大小、分離目的、選擇的固定相和流動(dòng)相以及色譜柱的尺寸等因素綜合考慮。分析時(shí)，一般選10ml/min以下。制備時(shí)，流量可選大一些。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,2.柱溫 一般在室溫下進(jìn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有70以上的分析是在室溫下進(jìn)行的。當(dāng)然提高溫度可提高分析速度，但也會(huì)降低分離度。因此在高效液相色譜儀中，一般均通過(guò)流動(dòng)相的選擇而不是柱溫的調(diào)整來(lái)提高分離能力。高溫對(duì)固定相的影響也應(yīng)充分考慮。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,3.壓力 高效液相色譜儀分析速度提高的原因之一是采用了高壓。一般可在3.4334.32MPa之間選取，最高不能超過(guò)49.03MPa。高壓雖可增加分離速度，但

58、會(huì)帶來(lái)密封、固定相的強(qiáng)度等問(wèn)題。除高壓技術(shù)外，也可以通過(guò)采用高效固定相，縮短柱長(zhǎng)的努力來(lái)提高分析速度。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,,4.進(jìn)樣量 高效液相色譜儀主要追求的是分析速度及分離能力，常只允許極小的進(jìn)樣量，這將有利于這兩項(xiàng)指標(biāo)。進(jìn)樣量一般在1g25g之間。一般隨著樣品體積的增加，柱效率會(huì)降低。,第三節(jié) 高相液相色譜儀,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,一、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),二、微機(jī)在色譜儀中的功能,目 錄,一、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 色譜分析的目的是得到混合物中各組分的定性與定量結(jié)果，而數(shù)據(jù)處理的最終目的就是給出這些結(jié)果。最基本的方式是繪出色譜圖。在計(jì)算機(jī)介入后，還可提供一些如保留時(shí)間、峰高、

59、峰面積、成份比率等文字信息。,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),1.記錄儀 是目前用得比較廣泛的一種裝置。它通過(guò)將樣品信號(hào)定量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，推動(dòng)計(jì)錄筆記錄出色譜圖。但保留時(shí)間、峰高、峰面積等參數(shù)需要人工的方式來(lái)處理。使用不是特別方便，分析結(jié)果也不是很準(zhǔn)確。,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,2.積分儀 積分儀主要有兩種：模擬和數(shù)字積分儀。其主要功能是求色譜圖上各峰的峰面積。在色譜分析時(shí)，被分析物的濃度和含量通常與峰面積存在線性關(guān)系。積分儀可以更準(zhǔn)確地計(jì)算出色譜峰面積，為定量分析打下良好的基礎(chǔ)。,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,3.數(shù)據(jù)處理站 微機(jī)的發(fā)展使積分儀已漸被色譜數(shù)據(jù)處理站

60、（chromatographic data system）取代。它包括硬件和軟件兩個(gè)部分，硬件部分除普通或?qū)Ｓ玫奈C(jī)外，還通過(guò)接口電路將色譜儀與微機(jī)聯(lián)為一體。軟件部分主要有系統(tǒng)、控制、采樣軟件和各種數(shù)據(jù)處理軟件包。除進(jìn)行色譜數(shù)據(jù)處理外，還參與儀器的自動(dòng)控制。,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,圖5-29 色譜界面,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,,,二、微機(jī)在色譜儀中的功能1.分析信息處理 峰檢測(cè)方式有：峰處理方式：波形處理、基線校正、不完全分離成分的分離、拖尾峰上峰的分析、線性化； 計(jì)算峰高；峰面積積分。 斜率檢測(cè)，電平檢測(cè)，保留時(shí)間測(cè)定。,,,第四

61、節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,2.數(shù)據(jù)演算功能 可以進(jìn)行總和校正、成分比率、移動(dòng)平均，線性多項(xiàng)式演算等數(shù)據(jù)計(jì)算。 3.程序控制功能 可以實(shí)現(xiàn)程序升溫、程序變流速、程序變壓、閥門(mén)切換、流路切換、衰減程序、大氣壓平衡等一系列程序操作。,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,4.存貯器的保存功能 內(nèi)部電池支撐內(nèi)存保存，磁盤(pán)的輸入、輸出。 5.操作條件自動(dòng)控制功能 可以按照預(yù)先的設(shè)定，自動(dòng)控制色譜工作過(guò)程中的操作條件。6.自動(dòng)標(biāo)定功能 自動(dòng)標(biāo)定保留時(shí)間、死時(shí)間、峰高等基本參數(shù)。,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,7.異常檢出及顯示功能 可檢測(cè)出各種異常工作情況，顯示信息，報(bào)警并自動(dòng)關(guān)閉儀器。 （1）

62、分析器異常：保留時(shí)間、基線異常、重復(fù)性不良、不能校準(zhǔn)、校正系數(shù)異常、氫焰滅火、載氣壓力下降、標(biāo)準(zhǔn)氣斷、過(guò)壓和溫度過(guò)高等。（2）信息處理器自己診斷。（3）濃度上限監(jiān)視。,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,8.外部輸出功能（1）記錄器輸出色譜圖、棒圖、趨勢(shì)圖等。（2）數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)輸出、打印記錄。（3）報(bào)警輸出、自動(dòng)停機(jī)。,,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,計(jì)算機(jī)化的色譜儀有如下優(yōu)點(diǎn)：1.能較長(zhǎng)期地連續(xù)運(yùn)行。2.儀器的主要技術(shù)指標(biāo)都會(huì)得到提高。3.操作方便。4.能自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定。5.能自動(dòng)檢查工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障，指示故障源和發(fā)出報(bào)警信號(hào)，停機(jī)。6.自動(dòng)校正諸如環(huán)境溫度、壓力等變化引起的誤差。,,,第四節(jié) 色譜儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,,,根據(jù)樣品的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)膬上嗪推渌僮鲄?shù),多組分混合物樣品在色譜系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)分析。 氣相色譜儀利用載氣作為流動(dòng)相，具有高分辨率、高速度、高靈敏度及選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，但要求樣品也必須為氣態(tài)。,本章內(nèi)容小結(jié),高效液相色譜儀用溶劑作為流動(dòng)相，需要的樣品是液態(tài)的，溶劑的選擇范圍也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了載氣，操作基本上可以在室溫的條件下完成，比較適合自然狀態(tài)下大多數(shù)樣品的分析。,本章內(nèi)容小結(jié),,,結(jié)束!,,