环境仪器分析第七章高效液相色谱法优秀PPT.ppt
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1、环境仪器分析第七章高效液相色谱法你现在浏览的是第一页,共55页第一节第一节 概述概述 高效液相色谱法:高效液相色谱法:以气相色谱为基础,在经典液相色谱实验和技术基础上建立的一种液相色谱法一、一、HPLCHPLC与经典与经典LC区别区别二、HPLC与与GCGC差别差别三、高效液相色谱的特点四、高效液相色谱的局限性你现在浏览的是第二页,共55页一、一、HPLC与经典与经典LC区别区别主要区别:固定相差别,输液设备和检测手段1经典LC:仅做为一种分离手段 柱内径柱内径13cm13cm,固定相粒径,固定相粒径100m 100m 且不均匀且不均匀 常压输送流动相常压输送流动相 柱效低(柱效低(HH,nn
2、)分析周期长分析周期长 无法在线检测无法在线检测2HPLC:分离和分析 柱内径柱内径26mm26mm,固定相粒径,固定相粒径10m10m(球形,匀浆装柱)(球形,匀浆装柱)高压输送流动相高压输送流动相 柱效高(柱效高(HH,nn)分析时间大大缩短分析时间大大缩短 可以在线检测可以在线检测你现在浏览的是第三页,共55页你现在浏览的是第四页,共55页二、二、HPLC与与GC差别差别相同:兼具分离和分析功能,均可以在线检测 主要差别:分析对象的差别和流动相的差别1分析对象分析对象 GC:在操作温度下能气化、热稳定性好、且沸点较低的样品,高沸点、挥发性差、热稳定性差、离子型及高聚物的样品不可检测 占有
3、机物的20%HPLC:溶解后能制成溶液的样品,不受样品挥发性和热稳定性的限制 分子量大、难气化、不易挥发、热稳定性差及高聚物和离子型样品均可检测 用途广泛,占有机物的7080%你现在浏览的是第五页,共55页你现在浏览的是第六页,共55页续前2流动相差别流动相差别n nGC:流动相为惰性气体组分与流动相无亲合作用力,只与固定相作用 vvHPLC:流动相为液体流动相与组分间有亲合作用力,为提高柱的选择性、改善分离度增加了因素,对分离起很大作用流动相种类较多,选择余地广流动相极性和pH值的选择也对分离起到重要作用 选用不同比例的两种或两种以上液体作为流动相 可以增大分离选择性3操作条件差别操作条件差
4、别 GC:加温操作 HPLC:室温;高压(液体粘度大,峰展宽小)你现在浏览的是第七页,共55页续前续前三、三、HPLC的特点的特点 “三高”“一快”“一广”高柱效n=10n=104 4片片/米,柱效高(远高于一般米,柱效高(远高于一般LC)高灵敏度高选择性分析速度快分析速度快应用范围广泛(可分析应用范围广泛(可分析80%80%有机化合物)有机化合物)你现在浏览的是第八页,共55页四、高效液相色谱的应用方位和局限性1、应用范围 高效液相色谱适用于分析高沸点不易挥发的、受热不稳定易分解的、相对分子质量大的、不同极性的有机化合物;生物活性物质和多种天然产物;合成的和天然的高分子化合物等,包括石油化工
5、产品、食品、合成药物、生物化工产品及环境污染物等,约占全部有机化合物的80%。其余20%有机化合物,包括永久性气体、易挥发低沸点及中等相对分子质量的化合物,只能用气相色谱法。你现在浏览的是第九页,共55页2、局限性 1)使用多种流动相 成本高于GC,且易引起环境污染 梯度洗脱比气象中的程序升温操作复杂 2)缺少通用检测器 3)不能完成组成复杂具有多种沸程的石油产品的分析(毛细管气象色谱法分析)4)也不能替代中低压色谱法你现在浏览的是第十页,共55页第二节 高效液相色谱的分离原理与分类一、液相色谱分离原理 固定相:吸附剂、化学键和固定相、离子交换树脂固定相:吸附剂、化学键和固定相、离子交换树脂或
6、多孔凝胶或多孔凝胶 流动相:各种溶剂流动相:各种溶剂 被分离的混合物由流动相液体推动进入色谱柱。根据各组分在固定相及流动相中的吸附能力、分配系数、离子交换作用或分子尺寸大小的差异进行分离。色谱分离的实质是样品分子(溶质)与溶剂(流动相或洗脱液)以及固定相分子间的作用,作用力大小决定色谱过程的保留行为。你现在浏览的是第十一页,共55页n n不同组分在两相间的吸附、分配、离子交换、亲和力或分子尺寸等性质存在微小差别,经过连续多次在两相间的质量交换,这种性质微小差别被叠加、放大,最终得到分离。n n不同组分性质上的微小差别是色谱分离的根本-必要条件 在两相间进行了上千次甚至上百万次的质量交换,是色谱
7、分离的充分条件你现在浏览的是第十二页,共55页n n二、高效液相色谱的分类 1.液固色谱(LSC)通常也称吸附吸附色谱法。色谱法。n n分离原理是根据分离原理是根据固定相对组分吸附力大小固定相对组分吸附力大小不同。依靠不同。依靠流动相溶剂分子与溶剂分子竞争固定相活性位置,流动相溶剂分子与溶剂分子竞争固定相活性位置,从而是溶质从色谱柱上洗脱下来。从而是溶质从色谱柱上洗脱下来。n n 与硅胶表面活性位置结合力强的溶剂洗脱溶质分子与硅胶表面活性位置结合力强的溶剂洗脱溶质分子的能力强,称强溶剂。的能力强,称强溶剂。常用吸附剂:硅胶或氧化铝,常用吸附剂:硅胶或氧化铝,510um510um 适用于相对分子
8、质量20010002001000的组分的组分 大多数属于非离子型化合物大多数属于非离子型化合物 你现在浏览的是第十三页,共55页续前2固定相:与LC比,固定相粒径不同(流动相的极性流动相的极性n n 洗脱顺序洗脱顺序:按组分极性从小到大流出。按组分极性从小到大流出。n n 流动相溶剂:非极性疏水性溶剂,如庚烷、己烷及异流动相溶剂:非极性疏水性溶剂,如庚烷、己烷及异辛烷。辛烷。n n 极性大的溶剂是强溶剂极性大的溶剂是强溶剂n n 常加入乙醇、异丙醇、四氢呋喃、三氯甲烷等调节组常加入乙醇、异丙醇、四氢呋喃、三氯甲烷等调节组分的保留时间分的保留时间 n n 常用于分离中等极性和极性较强的化合物(如
9、酚常用于分离中等极性和极性较强的化合物(如酚类、胺类、羰基累计氨基酸类等)类、胺类、羰基累计氨基酸类等)n n根据化合物在固定相及流动相中分配系数的不同进根据化合物在固定相及流动相中分配系数的不同进行分离,行分离,不适合于分离几何异构体不适合于分离几何异构体你现在浏览的是第十七页,共55页反相色谱:固定相的极性小于流动相极性。组分的洗反相色谱:固定相的极性小于流动相极性。组分的洗脱顺序和正相色谱相反,极性大的组分先流出,极性脱顺序和正相色谱相反,极性大的组分先流出,极性小的组分后流出。小的组分后流出。固定相:共价结合到载体上的一些直链碳氢化合物,固定相:共价结合到载体上的一些直链碳氢化合物,如
10、正辛烷。如正辛烷。疏水性强的化合物在色谱柱中滞留时间长疏水性强的化合物在色谱柱中滞留时间长 反相色谱法中不同的化合物因各自的疏水特性得到反相色谱法中不同的化合物因各自的疏水特性得到分离。分离。适于分离带有不同疏水基团(非极性基团)的化合适于分离带有不同疏水基团(非极性基团)的化合物、带有不同极性基团的化合物物、带有不同极性基团的化合物 反相色谱中,水在流动相中所占比例可调,所以可用反相色谱中,水在流动相中所占比例可调,所以可用于水溶性、脂溶性化合物的分离于水溶性、脂溶性化合物的分离你现在浏览的是第十八页,共55页n n液-液分配色谱技术的关键是相体系选择。可通过调节流动相的极性,来获得良好的柱
11、效和缩短分析时间。n n液-液分配色谱可用于几乎所有类型化台物,极性的或非极性的、有机物或无机物、大分于或小分于物质的分离,只要官能团不同、或者官能团数目不同、或者是分子量不同均可获得满意的分离。你现在浏览的是第十九页,共55页3.3.离子交换色谱法 固定相固定相:带电荷的基团带电荷的基团 常用苯乙烯和二乙烯苯交联形成的聚合物为骨架常用苯乙烯和二乙烯苯交联形成的聚合物为骨架 在表面末端芳环上接上羧基、磺酸基为阳离子交换树在表面末端芳环上接上羧基、磺酸基为阳离子交换树脂,接上季胺基为阴离子交换树脂。脂,接上季胺基为阴离子交换树脂。n n按质量作用定律,树脂上可电离的离子与流动性中具有按质量作用定
12、律,树脂上可电离的离子与流动性中具有相同电荷的离子及被测组分的离子进行交换,各离子与相同电荷的离子及被测组分的离子进行交换,各离子与离子交换基团之间因具有离子交换基团之间因具有不同的电荷吸引力不同的电荷吸引力而分离。而分离。n n主要用于可电离化合物的分离,如多肽、蛋白质、主要用于可电离化合物的分离,如多肽、蛋白质、核苷酸、核苷和各种碱基的分离等核苷酸、核苷和各种碱基的分离等你现在浏览的是第二十页,共55页4.离子对色谱 又称偶离子色谱法。又称偶离子色谱法。是在流动相中加入具有是在流动相中加入具有与被测离子相反电荷的离子,即“离子对试剂”,使之与被测离子形成中性离子使之与被测离子形成中性离子对
13、化合物,此离子对化合物在反相色谱柱上被保留。保对化合物,此离子对化合物在反相色谱柱上被保留。保留的强弱主要取决于离子对化合物的解离平衡常数和离留的强弱主要取决于离子对化合物的解离平衡常数和离子对试剂的浓度子对试剂的浓度 主要用于分析主要用于分析离子强度大的酸碱物质离子强度大的酸碱物质。分析碱性物质常用的离子对试剂为烷基磺酸盐,如戊烷磺酸钠,辛烷磺酸钠 分析酸性物质常用四丁基季铵盐,如四丁基溴化铵,四丁基磷酸盐你现在浏览的是第二十一页,共55页5.5.空间排阻色谱法(凝胶色谱法)固定相:有一定孔径的多孔性填料 流动相:可以溶解样品的溶剂n n相对分子量小的化合物可以进入孔中,滞留时间长;相对分子
14、质量大的化合物不能进入孔中,直接随流动相流出。n n利用分子筛对相对分子量大小不同的个组分排阻能力的差异完成分离。n n缺点:不能分辨分子大小相近的化合物n n常用于分离高分子化合物,如多肽、蛋白质、核酸等你现在浏览的是第二十二页,共55页n n排阻色谱分离过程模型你现在浏览的是第二十三页,共55页n n空间排阻色谱分离示意图你现在浏览的是第二十四页,共55页6.高效液相色谱分离类型的选择高效液相色谱分离类型的选择 高效液相色谱每种分离类型都有其自身的特点和适用范围,没有一种类型可以通用于所有领域,它们互相补充。一般情况,选择最有效的分离类型,应考虑样品来源,样品的性质(相对分子质量、化学结构
15、、极性、化学稳定性、溶解度参数等化学性质和物理性质),分析目的要求,液相色谱分离类型的特点及应用范围、实验室条件(仪器、色谱柱等)等一系列因素。你现在浏览的是第二十五页,共55页液相色谱分离类型选择参考表 你现在浏览的是第二十六页,共55页第三节第三节 基本理论和条件选择基本理论和条件选择热力学理论:塔板理论平衡理论 基础动力学理论:速率理论Vander方程 一、塔板理论二、速率理论 三、HPLC法中分离条件的选择你现在浏览的是第二十七页,共55页一、塔板理论一、塔板理论你现在浏览的是第二十八页,共55页二、速率理论(与二、速率理论(与GCGC对比)对比)1.1.你现在浏览的是第二十九页,共5
16、5页续前2)涡流扩散项及其影响 next2.2.讨论:讨论:1)流动相流速对HPLC板高的影响(与GC对比)你现在浏览的是第三十页,共55页图示你现在浏览的是第三十一页,共55页续前3)传质阻抗项及其影响 你现在浏览的是第三十二页,共55页图示你现在浏览的是第三十三页,共55页高效液相色谱仪由以下五部分组成:高压输液系统 进样系统 分离系统 检测系统 记录系统(记录仪、积分仪和色谱工作站)第四节第四节 高效液相色谱仪高效液相色谱仪你现在浏览的是第三十四页,共55页高效液相色谱仪流程图高效液相色谱仪流程图1 1贮液罐(滤棒,可滤去颗粒状物质)贮液罐(滤棒,可滤去颗粒状物质)贮液罐(滤棒,可滤去颗
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