HPLC高效液相色谱解读课件.ppt
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1、Tanghui.pha.shzu1 1高效液相色谱法高效液相色谱法High Performance Liquid ChromatographyHigh Performance Liquid ChromatographyHigh Performance Liquid ChromatographyHigh Performance Liquid Chromatography,HPLCHPLCHPLCHPLCTanghui.pha.shzu2 2 高效液相色谱法(高效液相色谱法(HPLC)是是20世纪世纪60年代年代末末70年代初发展起来的一种新型分离分析技术,年代初发展起来的一种新型分离分析技术,随
2、着不断改进与发展,目前已成为应用极为广随着不断改进与发展,目前已成为应用极为广泛的化学分离分析的重要手段。泛的化学分离分析的重要手段。它是在经典液相色谱基础上,引入了气相它是在经典液相色谱基础上,引入了气相色谱的理论,在技术上采用了高压泵、高效固色谱的理论,在技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器,因而具备速度快、效定相和高灵敏度检测器,因而具备速度快、效率高、灵敏度高、操作自动化的特点。为了更率高、灵敏度高、操作自动化的特点。为了更好地了解高效液相色谱法优越性,现从两方面好地了解高效液相色谱法优越性,现从两方面进行比较:进行比较:第一节第一节 概概 述述Tanghui.pha.shz
3、u3 3 1 1 1 1高效液相色谱法与经典液相色谱法高效液相色谱法与经典液相色谱法高效液相色谱法与经典液相色谱法高效液相色谱法与经典液相色谱法 HPLC优点:高速、高效、高灵敏度、高自动化。优点:高速、高效、高灵敏度、高自动化。高速是指在分析速度上比经典液相色谱法快数百倍。高速是指在分析速度上比经典液相色谱法快数百倍。由于经典色谱是重力加料,流出速度极慢;而高效液相色由于经典色谱是重力加料,流出速度极慢;而高效液相色谱配备了高压输液设备,流速最高可达谱配备了高压输液设备,流速最高可达 10cm3min-1.如分离苯的羟基化合物,如分离苯的羟基化合物,7个组分只需个组分只需1min就可完成。就
4、可完成。对氨基酸分离,用经典色谱法,柱长约对氨基酸分离,用经典色谱法,柱长约170cm,柱径柱径0.9cm,流动相速度为流动相速度为30cm3h-1,需用需用20多小时才能分多小时才能分离出离出20种氨基酸;而用种氨基酸;而用HPLC,只需只需lh之内即可完成。之内即可完成。又如用又如用25cm0.46cm的的LichrosorbODS(5)的柱,采的柱,采用梯度洗脱,可在不到用梯度洗脱,可在不到0.5h内分离出尿中内分离出尿中104个组分个组分.第一节第一节 概概 述述Tanghui.pha.shzu4 42 2 2 2HPLCHPLC与与与与GCGC(1)GC分析对象只限于分析气体和沸点较
5、低的化合物,它们分析对象只限于分析气体和沸点较低的化合物,它们仅占有机物总数的仅占有机物总数的20。对于占有机物总数近。对于占有机物总数近80的那的那些高沸点、热稳定性差、摩尔质量大的物质,目前主要些高沸点、热稳定性差、摩尔质量大的物质,目前主要采用采用HPLC进行分离和分析。进行分离和分析。(2)GC采用流动相是惰性气体,它对组分没有亲和力,即不采用流动相是惰性气体,它对组分没有亲和力,即不产生相互作用力,仅起运载作用。而产生相互作用力,仅起运载作用。而HPLC中流动相可中流动相可选用不同极性的液体,选择余地大,它对组分可产生一选用不同极性的液体,选择余地大,它对组分可产生一定亲和力,并参与
6、固定相对组分作用的剧烈竞争。因此,定亲和力,并参与固定相对组分作用的剧烈竞争。因此,流动相对分离起很大作用,相当于增加了一个控制和改流动相对分离起很大作用,相当于增加了一个控制和改进分离条件的参数,这为选择最佳分离条件提供了极大进分离条件的参数,这为选择最佳分离条件提供了极大方便。方便。第一节第一节 概概 述述Tanghui.pha.shzu5 5(3)GC一一般般都都在在较较高高温温度度下下进进行行的的,而而HPLC法法则则经经常常可可在室温条件下工作。在室温条件下工作。总总之之,HPLC是是吸吸取取了了GC与与经经典典液液相相色色谱谱优优点点,并并用用现现代代化化手手段段加加以以改改进进,
7、因因此此得得到到迅迅猛猛的的发发展展。目目前前HPLC已已被被广广泛泛应应用用于于分分析析对对生生物物学学和和医医药药上上有有重重大大意意义义的的大大分分子子物物质质,例例如如蛋蛋白白质质、核核酸酸、氨氨基基酸酸、多多糖糖类类、植植物物色色素素、高高聚聚物物、染染料料及及药药物物等等物物质质的的分分离和分析。离和分析。HPLC主要缺点:仪器设备费用昂贵,操作严格。主要缺点:仪器设备费用昂贵,操作严格。第一节第一节 概概 述述Tanghui.pha.shzu6 63.3.液相色谱分离原理及分类液相色谱分离原理及分类液相色谱分离原理及分类液相色谱分离原理及分类 和和GC一样,一样,LC分离系统也由
8、固定相和流动相组成。分离系统也由固定相和流动相组成。其固定相可以是吸附剂、化学键合固定相(或在惰性载体其固定相可以是吸附剂、化学键合固定相(或在惰性载体表面涂上一层液膜)、离子交换树脂或多孔性凝胶;流动表面涂上一层液膜)、离子交换树脂或多孔性凝胶;流动相是各种溶剂。被分离混合物由流动相液体推动进入色谱相是各种溶剂。被分离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。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(以下称溶质)与溶色谱分离的实质
9、是样品分子(以下称溶质)与溶剂剂(即流动相或洗脱液)以及固定相分子间的作用,作用力(即流动相或洗脱液)以及固定相分子间的作用,作用力的大小,决定色谱过程的保留行为。的大小,决定色谱过程的保留行为。根据分离机制不同,液相色谱可分为:液固吸附色谱、根据分离机制不同,液相色谱可分为:液固吸附色谱、液液分配色谱、化合键合色谱、离子交换色谱以及分子排液液分配色谱、化合键合色谱、离子交换色谱以及分子排阻色谱等类型。阻色谱等类型。第一节第一节 概概 述述Tanghui.pha.shzu7 7第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器Tanghui.pha.shzu8 8第二节第二节 高效液相色谱仪器高效
10、液相色谱仪器一、流程(一、流程(process of HPLC)首先高压泵将贮液器中流动相溶剂经过进样器送入色首先高压泵将贮液器中流动相溶剂经过进样器送入色谱柱,然后从控制器的出口流出。当注入欲分离的样品时,谱柱,然后从控制器的出口流出。当注入欲分离的样品时,流经进样器贮液器的流动相将样品同时带入色谱柱进行分流经进样器贮液器的流动相将样品同时带入色谱柱进行分离,然后依先后顺序进入离,然后依先后顺序进入检测器,记录仪将检测器检测器,记录仪将检测器送出的信号记录下来,由送出的信号记录下来,由此得到液相色谱图。此得到液相色谱图。Tanghui.pha.shzu9 9第二节第二节 高效液相色谱仪器高效
11、液相色谱仪器Tanghui.pha.shzu1010二、主要部件(二、主要部件(main assembly of HPLC)第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器4 4(6 6)个主要部分:)个主要部分:)个主要部分:)个主要部分:高压输液系统;高压输液系统;高压输液系统;高压输液系统;脱气装置;脱气装置;脱气装置;脱气装置;梯度洗脱;梯度洗脱;梯度洗脱;梯度洗脱;进样系统;进样系统;进样系统;进样系统;分离系统;分离系统;分离系统;分离系统;检测系统;检测系统;检测系统;检测系统;此外还配有自动进样及数据处理等辅助装置。此外还配有自动进样及数据处理等辅助装置。Tanghui.pha.
12、shzu1111第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器Tanghui.pha.shzu1212 1 1高压输液系统高压输液系统高压输液系统高压输液系统 由于高效液相色谱所用固定相颗粒极细,因此对流由于高效液相色谱所用固定相颗粒极细,因此对流动相阻力很大,为使流动相较快流动,必须配备有高压输动相阻力很大,为使流动相较快流动,必须配备有高压输液系统。液系统。它是高效液相色谱仪最重要的部件,一般由它是高效液相色谱仪最重要的部件,一般由储液罐储液罐储液罐储液罐、高压输液泵高压输液泵高压输液泵高压输液泵、过滤器过滤器过滤器过滤器、压力脉动阻力器压力脉动阻力器压力脉动阻力器压力脉动阻力器等组成。等
13、组成。高压输液泵高压输液泵高压输液泵高压输液泵 核心部件核心部件。压力:压力:150350105 Pa。应符合密封性好,输出流量恒定,压力平稳,可调范应符合密封性好,输出流量恒定,压力平稳,可调范围宽,便于迅速更换溶剂及耐腐蚀等要求。围宽,便于迅速更换溶剂及耐腐蚀等要求。第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器Tanghui.pha.shzu1313第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器 常用的输液泵分为常用的输液泵分为恒流泵恒流泵和和恒压泵恒压泵两种。两种。恒流泵特点:恒流泵特点:在一定操作条件下,输出流量保持恒定在一定操作条件下,输出流量保持恒定而与色谱柱引起阻力变化无关;而
14、与色谱柱引起阻力变化无关;恒压泵特点:恒压泵特点:能保持输出压力恒定,但其流量则随色能保持输出压力恒定,但其流量则随色谱系统阻力而变化,故保留时间的重视性差。谱系统阻力而变化,故保留时间的重视性差。它们各有优缺点。目前恒流泵正逐渐取代恒压泵。恒它们各有优缺点。目前恒流泵正逐渐取代恒压泵。恒流泵又称机械泵,它又分机械注射泵和机械往复泵两种,流泵又称机械泵,它又分机械注射泵和机械往复泵两种,应用最多的是机械往复泵。应用最多的是机械往复泵。Tanghui.pha.shzu1414第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器输液泵按工作方式分为气动泵和机械泵两大类。机械泵输液泵按工作方式分为气动泵和
15、机械泵两大类。机械泵中又有中又有螺旋传动注射泵螺旋传动注射泵、单活塞往复泵单活塞往复泵、双活塞往复泵双活塞往复泵和和往复式隔膜泵往复式隔膜泵。几种输液泵的基本性能见下表。几种输液泵的基本性能见下表。名名名名 称称称称 恒流或恒压恒流或恒压恒流或恒压恒流或恒压 脉冲脉冲脉冲脉冲 更换流动相更换流动相更换流动相更换流动相 梯度洗脱梯度洗脱梯度洗脱梯度洗脱 再循环再循环再循环再循环 价格价格价格价格 气动放大泵气动放大泵气动放大泵气动放大泵 恒压恒压恒压恒压 无无无无 不方便不方便不方便不方便 需两台泵需两台泵需两台泵需两台泵 不可不可不可不可 高高高高 螺旋传动注射泵螺旋传动注射泵螺旋传动注射泵螺
16、旋传动注射泵 恒流恒流恒流恒流 无无无无 不方便不方便不方便不方便 需两台泵需两台泵需两台泵需两台泵 不可不可不可不可 中等中等中等中等 单活塞往复泵单活塞往复泵单活塞往复泵单活塞往复泵 恒流恒流恒流恒流 有有有有 方便方便方便方便 可可可可 可可可可 较低较低较低较低 双活塞往复泵双活塞往复泵双活塞往复泵双活塞往复泵 恒流恒流恒流恒流 小小小小 方便方便方便方便 可可可可 可可可可 高高高高 隔膜往复泵隔膜往复泵隔膜往复泵隔膜往复泵 恒流恒流恒流恒流 有有有有 方便方便方便方便 可可可可 可可可可 中等中等中等中等 Tanghui.pha.shzu1515第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液
17、相色谱仪器(动画)(动画)Tanghui.pha.shzu1616第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器双活塞往复泵:双活塞往复泵:如下如下图图a所示,双活塞往复泵有一个精心设计的偏所示,双活塞往复泵有一个精心设计的偏心凸轮,用同步电机或变速直流电机驱动偏心凸轮,心凸轮,用同步电机或变速直流电机驱动偏心凸轮,偏心凸轮再推动两活塞作往复运动。偏心凸轮短半径偏心凸轮再推动两活塞作往复运动。偏心凸轮短半径端所对应的活塞向外伸,使该活塞的下单向阀打开吸端所对应的活塞向外伸,使该活塞的下单向阀打开吸入流动相,与此同时,偏心凸轮的长半径端所对应的入流动相,与此同时,偏心凸轮的长半径端所对应的另一活
18、塞被推入,使其上单向阀打开,并将流动相送另一活塞被推入,使其上单向阀打开,并将流动相送至色谱柱。于是,两活塞交替伸缩,往复运动,获得至色谱柱。于是,两活塞交替伸缩,往复运动,获得的排液特性如的排液特性如图图b所示,即具有稳定的输出流量,这所示,即具有稳定的输出流量,这样就能避免单活塞泵液流脉冲的问题。样就能避免单活塞泵液流脉冲的问题。Tanghui.pha.shzu1717第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器 双活塞往复泵的输液双活塞往复泵的输液流量比单活塞泵小得多。流量比单活塞泵小得多。优点:优点:不必使用消除脉冲的不必使用消除脉冲的阻尼器,避免了阻尼器阻尼器,避免了阻尼器的压力消
19、耗。的压力消耗。缺点:缺点:设备成本较高,流量设备成本较高,流量调节也比单活塞泵复杂。调节也比单活塞泵复杂。双活塞往复泵的构造和排液特性双活塞往复泵的构造和排液特性Tanghui.pha.shzu1818(动画)(动画)第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器 优点:优点:优点:优点:隔膜泵活塞不直隔膜泵活塞不直隔膜泵活塞不直隔膜泵活塞不直接与流动相接触,故不存在接与流动相接触,故不存在接与流动相接触,故不存在接与流动相接触,故不存在活塞密封垫磨损对流动相的活塞密封垫磨损对流动相的活塞密封垫磨损对流动相的活塞密封垫磨损对流动相的污染。隔膜泵死体积小(约污染。隔膜泵死体积小(约污染。隔膜泵
20、死体积小(约污染。隔膜泵死体积小(约0.10.1mLmL),),),),因此,更换流动因此,更换流动因此,更换流动因此,更换流动相后平衡快,利于梯度洗脱。相后平衡快,利于梯度洗脱。相后平衡快,利于梯度洗脱。相后平衡快,利于梯度洗脱。缺点:缺点:缺点:缺点:结构较复杂,价结构较复杂,价结构较复杂,价结构较复杂,价格较贵,和单活塞机械往复格较贵,和单活塞机械往复格较贵,和单活塞机械往复格较贵,和单活塞机械往复泵一样,也产生脉冲,也需泵一样,也产生脉冲,也需泵一样,也产生脉冲,也需泵一样,也产生脉冲,也需要配置阻尼装置来消除脉冲。要配置阻尼装置来消除脉冲。要配置阻尼装置来消除脉冲。要配置阻尼装置来消
21、除脉冲。Tanghui.pha.shzu1919第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器2.2.脱气装置脱气装置脱气装置脱气装置 流动相溶液往往因溶解有氧气或混入了空气而形流动相溶液往往因溶解有氧气或混入了空气而形流动相溶液往往因溶解有氧气或混入了空气而形流动相溶液往往因溶解有氧气或混入了空气而形成气泡。气泡进入检测器后会在色谱图上出现尖锐的成气泡。气泡进入检测器后会在色谱图上出现尖锐的成气泡。气泡进入检测器后会在色谱图上出现尖锐的成气泡。气泡进入检测器后会在色谱图上出现尖锐的噪音峰。小气泡慢慢聚集后会变成大气泡,大气泡进噪音峰。小气泡慢慢聚集后会变成大气泡,大气泡进噪音峰。小气泡慢慢聚
22、集后会变成大气泡,大气泡进噪音峰。小气泡慢慢聚集后会变成大气泡,大气泡进入流路或色谱柱中会使流动相的流速变慢或出现流速入流路或色谱柱中会使流动相的流速变慢或出现流速入流路或色谱柱中会使流动相的流速变慢或出现流速入流路或色谱柱中会使流动相的流速变慢或出现流速不稳定,致使基线起伏。气泡一旦进入色谱柱不稳定,致使基线起伏。气泡一旦进入色谱柱不稳定,致使基线起伏。气泡一旦进入色谱柱不稳定,致使基线起伏。气泡一旦进入色谱柱,排出排出排出排出这些气泡则很费时间。在荧光检测中这些气泡则很费时间。在荧光检测中这些气泡则很费时间。在荧光检测中这些气泡则很费时间。在荧光检测中,溶解氧还会使溶解氧还会使溶解氧还会使
23、溶解氧还会使荧光淬灭。溶解气体还可能引起某些样品的氧化或使荧光淬灭。溶解气体还可能引起某些样品的氧化或使荧光淬灭。溶解气体还可能引起某些样品的氧化或使荧光淬灭。溶解气体还可能引起某些样品的氧化或使溶液溶液溶液溶液pHpH值发生变化。值发生变化。值发生变化。值发生变化。Tanghui.pha.shzu2020第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液相色谱仪器 目前,液相色谱流动相脱气使用较多的是:目前,液相色谱流动相脱气使用较多的是:目前,液相色谱流动相脱气使用较多的是:目前,液相色谱流动相脱气使用较多的是:离线超声波振荡脱气;离线超声波振荡脱气;离线超声波振荡脱气;离线超声波振荡脱气;在线惰性气体
24、(氦气)鼓在线惰性气体(氦气)鼓在线惰性气体(氦气)鼓在线惰性气体(氦气)鼓泡吹扫脱气;泡吹扫脱气;泡吹扫脱气;泡吹扫脱气;在线真空脱气。在线真空脱气。在线真空脱气。在线真空脱气。真空脱气装置:真空脱气装置:真空脱气装置:真空脱气装置:将流动相通过一段由多孔性合成将流动相通过一段由多孔性合成将流动相通过一段由多孔性合成将流动相通过一段由多孔性合成树脂膜制造的输液管,该输液管外有真空容器,真空树脂膜制造的输液管,该输液管外有真空容器,真空树脂膜制造的输液管,该输液管外有真空容器,真空树脂膜制造的输液管,该输液管外有真空容器,真空泵工作时,膜外侧被减压,分子量小的氧气、氮气、泵工作时,膜外侧被减压
25、,分子量小的氧气、氮气、泵工作时,膜外侧被减压,分子量小的氧气、氮气、泵工作时,膜外侧被减压,分子量小的氧气、氮气、单流路真空脱气装置的原理单流路真空脱气装置的原理二氧化碳就会从膜内二氧化碳就会从膜内二氧化碳就会从膜内二氧化碳就会从膜内进入膜外而被脱除。进入膜外而被脱除。进入膜外而被脱除。进入膜外而被脱除。一般真空脱气装置有一般真空脱气装置有一般真空脱气装置有一般真空脱气装置有多条流路,可同时对多条流路,可同时对多条流路,可同时对多条流路,可同时对多个溶液进行脱气。多个溶液进行脱气。多个溶液进行脱气。多个溶液进行脱气。Tanghui.pha.shzu2121第二节第二节 高效液相色谱仪器高效液
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