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色谱分离总复习.pptx

色谱分离总复习.pptx

上传者: L秋意 2018-03-08 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《色谱分离总复习pptx》,可适用于自然科学领域,主题内容包含色谱分离技术色谱基本概念色谱是一种分离技术是混合物最有效的分离、分析技术。混合物分离过程:试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配。符等。

色谱分离技术色谱基本概念色谱是一种分离技术是混合物最有效的分离、分析技术。混合物分离过程:试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配。一相固定不动称为固定相。另一相携带试样混合物流过固定相的流体(气体或液体)称为流动相色谱定性与定量分析色谱定性分析鉴定方法()利用纯物质定性的方法()保留指数()与其他分析器连用的方法色谱定量分析(定量依据:组分含量与峰面积成正比)()面积归一化法()外标法()内标法色谱定性分析鉴定方法利用纯物质定性的方法利用保留值定性:通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰来确定试样中是否含有该物质不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。利用加入法定性:将纯物质加入到试样中观察各组分色谱峰的相对变化色谱定性分析鉴定方法保留指数保留指数是一种重现性较好的定性参数测定方法:将正构烷烃作为标准规定其保留指数为分子中碳原子个数乘以(如正己烷的保留指数为)其他物质的保留指数是通过选定两个相邻的两个正构烷烃其分别具有Z和Z个碳原子。被测物质X的调整保留时间应在相邻两个正构烷烃的调整保留值之间色谱定性分析鉴定方法与其他分析器连用的方法色质谱连用仪(GCMS,LCMS)色谱红外光谱联用仪色谱定量分析归一化法定量特点:简便、准确进样量、操作条件变化对结果影响不大试样中所有组分必须全出峰要求:不需要标样组分的灵敏度相近得到大致浓度色谱定量分析外标法(标准曲线法应用预测组分的纯物质来作标准曲线)特点及要求()外标法不使用校正因子准确性较高()操作条件变化对结果准确性影响较大()对进样量的准确性控制要求较高色谱定量分析内标法将一定量的纯物质作为内标物加入到标准称量的试样中根据被测物和内标物的质量及其在色谱图上相应的峰面积比求出某组分的含量色谱定量分析内标法优点由于操作条件变化而引起的误差都将同时反映在内标物及其预测组分上而得到抵消所以可以得到准确的结果内标法要求需要标样和内标物可减少进样量的误差对结果的影响结果准确内标物必须准确加入未知样品中色谱定量分析内标物的要求()试样中不含有该物质()与被测组分性质比较接近()不与试样发生化学反应()出峰位置应位于被测组分附近方法:定量地将内标物加入试样中并混匀色谱分离的基本理论塔板理论速率理论塔板理论塔板理论是把一根色谱柱假象成一个分馏塔组分在每个塔板的气相和液相间进行分配达到一次分配平衡经过多次分配平衡后分配系数小的组分先离开色谱柱分配系数大的组分后离开色谱柱从而分离。塔板理论特点()当色谱柱长度一定时塔板数越大被测组分在柱内被分配的次数越多柱效则越高所得色谱峰越窄()不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同用塔板数和塔板高度作为衡量柱效能的指标时应指明测定物质()柱效不能表示被分离组分的实际分离效果。当两组分的分配系数K相同时无论该色谱柱的塔板数多大都无法分离()塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径速率理论速率方程(范蒂姆特方程式)H=ABuCuH为理论塔板高度A为涡流扩散项B为分子扩散项C为传质阻力项u为载气的线速度A与u无关载气流速u高时传质阻力项影响柱效。u越大柱效越小载气流速u低时分子扩散项影响柱效。u越大柱效越大速率理论速率理论的要点()组分分子在柱内进行的涡流扩散浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因()速率理论为色谱峰分离和操作条件选择提供了理论指导()通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效()各种因素互相制约选择最佳条件才能使柱效达到最高气相色谱仪载气系统、进样系统、分离系统、检测系统、温度控制系统和数据处理系统分离系统检测系统数据处理系统温度控制系统进样系统载气系统气相色谱分析法流程液相色谱中的主要分离类型液液分配色谱离子交换色谱离子色谱离子对色谱体积排阻色谱液液分配色谱基本原理:根据物质在两种互不相溶的液体中溶解度的不同具有不同的分配系数在柱中反复进行分配造成各组分的差速迁移提高了分离效率从而分离各种复杂组分固定相:化学键和固定相如C反相柱流动相:为了避免柱流失流动相尽可能不与固定相互溶离子交换色谱测定溶液中阳离子和阴离子的一种分离方法固定相:阳离子交换树脂用于分析阳离子阴离子交换树脂用于分析阴离子流动相:阳离子交换树脂作固定相采用酸性水溶液为流动相阴离子交换树脂组固定相采用碱性水溶液做流动相原理:利用不同待测离子对固定相亲和力的差别来实现分离离子色谱离子色谱法:离子交换色谱法派生出来的一种分离方法离子色谱仪的基本构成:输液泵、进样系统(六通阀)分离系统(色谱柱)、抑制器、检测系统(电导检测器)抑制柱的作用:()提高待测离子的电导率提高灵敏度()降低背景电导(淋洗液)减少噪音离子色谱基本原理:利用离子交换基团之间的交换即离子对离子交换树脂的亲和力的差异而进行分离影响亲和力的因素:()离子电荷:离子的价态越高对离子交换树脂的亲和力越高()离子半径:电荷数相同的离子离子半径越大(越易极化)对离子交换树脂的亲和力越高离子色谱分析阳离子(用无机酸HCl作洗脱液)分离柱:阳离子交换柱抑制柱:氢氧型阴离子交换柱在抑制柱上发生的反应:对洗脱液的反应:ROHHClRClHO对阳离子的反应:ROHMClRClMOH由此可见经抑制柱后一方面将大量酸转变成电导很小的水消除了流动相本底电导的影响。同时又将样品阳离子M转变成相应的碱提高了所测阳离子电导的检测灵敏度离子色谱分析阴离子用NaCONaHCO、NaOH稀溶液作洗脱液分离柱:阴离子交换柱抑制柱:氢型阳离子交换柱在抑制柱上发生的反应:对洗脱液的反应:RHNaOHRNaHO对阳离子的反应:RHNaARNaHA由此可见经抑制柱后一方面将大量碱转变成电导很小的水消除了流动相本底电导的影响。同时又将样品阳离子A转变成相应的酸提高了所测阳离子电导的检测灵敏度离子对色谱离子对色谱是用正相或反相色谱柱分离离子和中性化合物的方法是将一种(或数种)与溶质离子电荷相反的离子(称对粒子或反粒子)加到流动相中使其与溶质离子结合形成离子对从而控制溶质离子保留行为的一种色谱方法。阳离子分离:对离子常用烷基磺酸(己烷基磺酸钠)阴离子分离:对粒子常用烷基铵类(四甲铵、四丁铵)反相离子对色谱:非极性的固定相(C柱)含有对离子Y的甲醇水或乙腈水作为流动相试样离子X进入流动相后生成疏水性离子对YX离子对色谱离子对色谱法原理:固定相为非极性固定相(C柱)流动相为极性溶剂(甲醇乙腈水)在流动相中加入一种电荷与被分离离子A相反的离子BA和B相互作用生成中性化合物ABAB就会被非极性固定相分配或吸附按照它和固定相及流动相之间的作用力大小被流动相洗脱下来体积排阻色谱(凝胶色谱法)体积排阻色谱法:主要用于大分子分离固定相:凝胶(具有一定大小孔隙分布)原理:凝胶内具有一定大小的孔穴体积大的分子不能渗透到孔穴中去而被排阻较早的淋洗出来中等体积的分子部分渗透小分子可完全渗透入内最后洗出色谱柱。这样样品分子基本上按其分子大小排阻先后由柱中流出。色谱分析方法的验证分析方法的验证是证明建立的方法适应于相应的检验要求必须有一定的数据以证实其可靠性和可行性。必须对建立的方法进行系统科学的评价色谱分析方法的验证是色谱分析标准化的重要前提同时也是所建的方法能否被同行重复和验证发表以后能否被他人应用得到普及有使用价值的重要基础。分析方法验证验证的内容准确度精密度检测限定量限线性范围分析方法验证准确度指用分析方法测定的结果与真实值或参考值接近程度一般用回收率表示。回收率实验是用已知标准品加入量的样品按评定方法测定其含量作为回收量计算回收量和加入量的百分比作为方法的百分回收率分析方法验证精密度指在规定的测试条件下同一个均匀样品经多次取样测定结果之间的接近程度。精密度一般用偏差、标准偏差、相对标准偏差表示相对标准偏差越小方法的精密度越好()分析方法验证检测限指试样中被测物能检测出的最低量代表在背景信号下能被测定的最低浓度水平。检测限一般表示为能产生确证在样品中存在的被测组分信号所需要的该分析物的最低浓度或最小量检测限LOD:通常用信噪比SN表示当SN=定义为仪器检测限测定:将对照品(标准品)溶液逐步稀释分别进行分析计算相应色谱峰高和平均基线噪音之比。分析方法验证定量限指样品中被测物被定量测定的最低量定量限LOQ:通常用信噪比SN表示当SN=定义为仪器定量限测定:将对照比(标准品)溶液逐步稀释分别进样分析计算相应色谱峰高和平均基线噪音之比。分析方法验证线性范围范围即一个定量分析方法的适用范围指分析物浓度的上下限。在该范围内应用本法本身的精密度和准确度线性关系用标准曲线表示:y=axb以相关系数r的大小评价相关性的好坏r越接近相关性越好GCMSGCMS连用优势GC作为MS的进样器:纯化样品提高分析效率MS作为GC的检测器:定性专一可得质量数、保留时间、强度的三位谱图缩短了科研开发的周期GCMS流路进样系统分流进样:高浓度组分分析不分流进样:微量组分分析进样系统玻璃衬管的作用()样品气化过程发生在衬管内()加速样品汽化保护色谱柱不挥发组分滞留在衬管内()衬管内少量的石英玻璃毛可避免固体物质进入并堵塞色谱柱色谱柱色谱柱选择:相似相溶原理色谱柱老化原因:新色谱柱含有溶剂和高沸点物质所以基线不稳出现噪声老化可以除去这些残留的溶剂和高沸点物质。对于旧柱子老化可以除去柱中的样品残留物方法:()分段老化法()程序升温老化法GCMS连用技术连用技术特点:GC为MS提供纯的样品省却了MS分析前样品制备、纯化等步骤提高了定量的准确性MS作为检测器是一种通用性检测器可获得化合物的质谱图解决了GC定性的局限性而且MS有多种扫描方式和质量分析技术可供选择。不仅能排除基质和杂质峰的干扰还极大地提高了检测的灵敏度GCMS接口GCMS对接口的一般要求()能使色谱分离后的各组分尽可能多的进入质谱仪并使载气尽可能少的进入质谱系统()维持离子源的高真空()组分在通过接口时不发生化学变化()接口对试样的有效传递应具有良好的重现性()接口应尽可能的短以使试样尽可能快速通过接口()接口的控制操作应简单、方便、可靠离子源离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子并使这些离子在离子光学系统的作用下汇聚成有一定几何形状和一定能量的离子束然后进入质量分析器被分离。常用的有电子轰击(ElectronImpactIonizationSourceEI)和化学电离(ChemicalIonizationSourceCI)。电子轰击电离ElectronImpact(EI)MeMe分子离子一个ev电子带有kJmol键能一般在到kJmol因此化学键被打断EI的优缺点优点高的灵敏度有达万个化合物的数据库可快速检索可根据碎片方式鉴定未知物从碎片离子判定结构缺点质量范围小有可能汽化前发生解离碎片过多有时看不到分子离子化学电离源(ChemicalIonizationSourceCI)CI是利用反应气体(甲烷、异丁烷、氨等而且反应气的量要比样品气的量大得多)的离子和有机化合物样品的分子发生分子离子反应而生成样品分子的离子的一种ldquo软rdquo电离的方法。可以保证样品的分子离子峰出现。CI特点:需要反应气得到一系列准分子离子有利于测定分子量CI源的的碎片离子峰少图谱简单易于解释谱图重复性不如EI源没有标准谱图库质量分析器磁质量分析器当被加速的离子流进入质量分析器后在磁场作用下各种离子被偏转。质量小的偏转较大质量大的偏转较小因此互相分开当连续改变磁场强度或加速电压各种离子按mz大小顺序依次到达离子检测器产生的电流经放大由记录装置记录成质谱图质量分析器四级杆质量分析器由一组平行放置的四根金属棒构成,用陶瓷绝缘,交错地联结成两对加以方向相反的直流(DC)和射频(RF)电压加速离子进入分析器,并按mz和RFDC值开始以一种复杂的形式振荡稳定振荡的离子通过射到倍增器上被放大记录不稳定振荡的离子打到四极杆上被中和从而达到质量分离目的。质量分析器飞行时间质量分析器飞行时间质量分析器的质量分离与离子的飞行速度和质量相关。飞行时间质量分析器由一段飞行管构成。离子束被推出离子源进入飞行管漂移到达检测器。由于离子质量不同获得加速度不同质核比小的离子漂移运动的速度快先通过漂移管到达检测器。检测通过漂移管的时间及其相应的信号强度可得到质谱图LCMSLCMS的优势强大的定性和选择性能力:()多组分样品的准确性()未充分分离组分峰的鉴别()消除杂质干扰广泛适用于难挥发化合物的分析LCMS由以下几部分组成数据及供电系统液相色谱接口质量分析器检测接收器(离子源)真空系统离子源的作用是将欲分析样品电离得到带有样品信息的离子。离子源质谱检测的是离子离子源=接口离子化接口作用()将导入质谱仪的样品去溶剂化()将离子源处的大气压与质谱仪系统真空阻隔开()将分析物离子化()去除对分析产生干扰的中性物质和带反极性电荷离子离子源ESI是近年来出现的一种新的电离方式。它主要应用于液相色谱质谱联用仪。流出液在高电场下形成带电喷雾在电场力作用下穿过气帘从而雾化、蒸发溶剂、阻止中性溶剂分子进入后端检测。电喷雾电离(ESI) ESI特点低分子量化合物一般产生单电荷离子(失去或得到一个质子)高分子量生物大分子和聚合物产生多电荷分子几乎没有碎片离子可能生成加合物或多聚体适用于分析热不稳定难于气化的极性化合物电喷雾电离(ESI)大气压化学电离源(APCI)APCI喷嘴的下游放置一个针状放电电极通过放电电极的高压放电使空气中某些中性分子电离产生HONO和O等离子溶剂分子也会被电离这些离子与分析物分子进行离子分子反应使分析物分子离子化。大气压化学电离源(APCI) APCI特点一般只产生单电荷离子几乎没有碎片离子可能生成加合物或多聚体适用于分析热稳定性好易于气化极性较低的化合物质量分析器磁质量分析器四极杆质量分析器飞行时间质量分析器离子阱质量分析器离子阱质量分析器离阱质量分析器由环形电极和上下两个端盖电极组成在其间加上高频电压使某一质核比的离子成为阱内的稳定离子将离子存储在阱内。改变电场可以将不同质核比的离子推出阱外从而被检测器检测。 质谱仪的检测主要使用电子倍增器也有的使用光电倍增管。由倍增器出来的电信号被送入计算机储存这些信号经计算机处理后可以得到色谱图质谱图及其它各种信息。检测器MSMS的优势()获得更多的结构信息适合未知物的结构解析()提高信噪比降低检测限()消除共流出物相同分子量的化合物的干扰()MSMS可以消除SIM的干扰()子离子扫描()母离子扫描()中性丢失扫描()多离子反应检测主要工作方式固相萃取(SolidPhaseExtraction,SPE)所谓萃取法,就是从样品中提取组分,传统的方法是液液萃取法(LLE),即用液体作为提取剂而SPE,是用固体物质作为萃取剂,是用固体物质作为萃取剂,采用高效、高选择性的固定相进行萃取的样品预处理技术。SPE技术自上世纪年代后期问世以来发展迅速广泛应用于环境、制药、临床医学、食品等领域。固相萃取(SolidPhaseExtraction,SPE)固相萃取的作用净化:去除干扰物优化色谱图增加定量准确性富集:浓缩样品增加灵敏度转换溶剂:适合色谱分析保护色谱柱不受污染延长使用寿命SPE装置SPE装置固相萃取柱商品固相柱固相萃取柱示意图SPE过程SPE过程SPE过程:先使液体样品通过一装有吸附剂(固相)小柱利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附与样品的基体和干扰化合物分离。再选用适当的溶剂冲洗一些被吸附的杂质最后再用少量溶剂洗脱目标化合物达到分离和富集的目的。SPE基本原理固相萃取的基本原理是样品在两项之间的分配即在固相(吸附剂)和液相(溶剂)之间的分配。固相萃取保留或洗脱的机制取决于分析物与吸附剂表面的活性基团以及分析物与液相之间的分子作用力。洗脱模式:()目标化合物被保留洗脱时采用对目标化合物亲和力更强的溶液()直接将目标化合物直接洗脱。SPE萃取类型SPE萃取类型反相固相萃取反相:吸附剂(固定相)是非极性或弱极性的如C、C、苯基柱。洗脱剂为极性(水溶液)或中等极性溶液吸附剂的极性小于洗脱液的极性应用:可以从强极性的溶剂中(如水样)萃取非极性或弱极性的化合物作用机理:非极性非极性相互作用如范德华力或色散力SPE萃取类型正相固相萃取正相:吸附剂(固定相)是极性或中等极性的如氰基柱、氨基柱。洗脱剂为非极性或弱极性溶液吸附剂的极性大于洗脱液的极性应用:可以从非极性的溶剂中萃取极性化合物作用机理:保留取决于分析物的极性官能团与吸附剂表面的极性官能团之间的相互作用SPE萃取类型离子交换固相萃取离子交换固相萃取分为阳离子交换固相萃取和阴离子交换固相萃取固定相为带电荷的离子交换树脂洗脱溶剂为中等极性或非极性溶液离子交换固相萃取用于萃取分离带有电荷的分析物分析物和吸附剂间的作用是静电吸引力SPE的操作步骤SPE的操作步骤步骤:固相萃取柱的预处理上样洗去干扰物质洗脱及收集分析物固相萃取方法的建立固定相活化溶剂的选择一般使用两种活化溶剂第一种溶剂用于净化固定相对于常用的C键合固定相可用甲醇有效的去除其杂质再用水使固定相溶剂化上样萃取溶剂的选择为了使分析物更好地保留在固相萃取柱上上样萃取时应采用尽可能弱的溶剂固相萃取方法的建立洗脱溶剂的选择溶剂强度应足够大以保证吸附在固定相上的分析物完全洗脱下来选择单一溶剂效果不理想时可以考虑使用混合溶剂进行洗脱淋洗溶剂的选择淋洗溶剂用于洗去吸附在固定相上的干扰组分其强度应大于或等于上样溶剂又小于洗脱溶剂。选择原则是尽可能将干扰组分从固定相上淋洗完全又不能洗脱任何分析物Thanks!

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