填充柱气相色谱.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,填充柱气相色谱,固体固定相,聚合物固定相,液体固定相,第一节 气相色谱得固定相,混合组分在色谱柱上能否分离,主要取决于所用固定相,选择固定相就是GC得关键问题,固定相主要分三大类:,常用固体吸附剂,主要有强极性得硅胶,弱极性得氧化铝,非极性得活性炭和特殊作用得分子筛等。使用时,可根据她们对各种气体得吸附能力不同,选择最合适得吸附剂。,主要用来分析永久性气体和一些低沸点物质。,一、气固色谱固定相,二、聚合物固定相,她既起固定液作用直接用于分离,也可作为载体在其表面涂渍固定液后再用。,由于就是人工合成得,可控制其孔径大小及表面性质。圆球型颗粒容易填充均匀,数据重现性好。在无液膜存在时,没有,“,流失,”,问题,有利于大幅度程序升温。,这类高分子多孔微球特别适用于有机物中痕量水得分析,也可用于多元醇、脂肪酸、脂类等得分析。,三、气液色谱固定相,载体(担体)和固定液组成气液色谱固定相。,1、载体(担体),承载固定液得惰性物质,(,l,)对载体得要求,表面呈化学惰性,没有吸附性或吸附性很弱,更不能与被测物或固定液发生反应;,热稳定性好,使用温度下不分解、不变形、无催化作用;,具有一定机械强度,处理过程中不易破碎;,具有合适得表面积和良好得孔穴结构,使固定液能均匀地分布成一薄膜,以便与试样得接触面较大,但载体表面积不宜太大,否则犹如吸附剂,易造成峰拖尾;较大得孔隙率,以便减小柱压降。,形状规则、粒度均匀。,没有完全符合上述要求得载体,硅藻土载体相对更接近这些要求,就是气相色谱填充柱中使用最为普遍得载体。,(2)载体得种类,大致可分为硅藻土和非硅藻土两类。硅藻土载体就是目前气相色谱中常用得一种载体(20 m,2,/g),她就是由单细胞海藻骨架组成,主要成分就是二氧化硅和少量无机盐,根据制造方法不同,又分为:,白色载体和红色载体,红色载体和白色载体,红色载体:,就是将硅藻土与粘合剂在900煅烧后,破碎过筛而得,因铁生成氧化铁呈红色,故称红色载体,其特点就是表面孔穴密集、孔径较小、比表面积较大。对强极性化合物吸附性和催化性较强,如醇、胺、酸等极性化合物会因吸附而产生严重拖尾。因此她适宜于分析非极性或弱极性物质。国产:6201,201;301等。,白色载体:,就是将硅藻土与20得碳酸钠(助熔剂)混合煅烧而成,她呈白色、比表面积较小、吸附性和催化性弱,适宜于分析各种极性化合物。国产:101,102系列,英国和美国得Chromosorb系列等。,比较两种载体得优缺点,红色载体 白色载体,柱效 较高 较低,强度 高 低,比表面 大(310 m,2,/g)小(13 m,2,/g),活性中心 有 少,适宜涂渍 非极性固定液 极性固定液,适于分离 非极性、弱极性化合物 极性化合物,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,常见得载体,载体,特点,用途,产地,白,色,硅,藻,土,载,体,101,102,白色载体,PH7,略呈碱性,适用于涂渍极性固定液,分析极性或碱性物质,上海试剂一厂,101,102,硅烷化白色载体,经过硅烷化处理,分析氢键型化合物,上海试剂一厂,Celite545 Chromosorb(A、G、W),比表面积,1、0 m,2,/g,极性小,一般应用,英国,美国,载体,特点,用途,产地,红,色,硅,藻,土,载,体,6201,载体,201,载体,PH7,略呈酸性,分离非极性和弱极性物质,大连红光化工厂,上海试剂一厂,釉化,6201,载体,301,载体,性能介于红色担体与白色担体之间,大连红光化工厂,上海试剂一厂,C,22,保温砖,比表面积,4、16 m,2,/g,一般应用,英国,Chromosorb P,比表面积,4、0 m,2,/g,非极性物质得分离,美国,Gaschrom R,比表面积,4、16 m,2,/g,美国,Chezasob,比表面积,3、0 m,2,/g,一般应用,捷克,非硅藻土载体有有机玻璃微球,聚四氟乙烯,高分子多孔微球载体等。这类载体常用于特殊分析,用于极性样品和强腐蚀性物质,HF,、,Cl,2,等分析。但由于表面非浸润性,其柱效低。,(3)载体得表面处理,硅藻土载体表面不就是完全惰性得,具有活性中心。如硅醇基,或含有矿物杂质,如氧化铝、铁等,使色谱峰产生拖尾。因此,使用前要进行化学处理,以改进孔隙结构,屏蔽活性中心。处理方法有酸洗、碱洗、硅烷化及添加减尾剂等。,(i)酸洗:用3-6molL,-1,盐酸浸煮载体、过滤,水洗至中性。甲醇淋洗,脱水烘干。可除去无机盐,Fe,Al等金属氧化物。适用于分析酸性物质。,(ii)碱洗:用5%或10%NaOH得甲醇溶液回流或浸泡,然后用水、甲醇洗至中性,除去氧化铝,用于分析碱性物质。,(iii)硅烷化:用硅烷化试剂与载体表面硅醇基反应,使生成硅烷醚,以除去表面氢键作用力。如:,常用硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷(,DMCS,),六甲基二硅烷胺(,HMDS,)等。,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,2、固定液,高沸点有机物,气相色谱柱得核心,(l)对固定液要求:,在工作温度下固定液应就是液体,不易挥发、不易流失(有较低蒸气压),良好得热稳定性和化学稳定性,对载体良好得浸润能力,以便形成均匀液膜,选择性好,对混合物有分离能力,固定液得选择性可用相对调整保留值,2、1,来衡量。对于填充柱一般要求,2、1,1、15;对于毛细管柱,2、1,1、08。,(2)组分分子与固定液间得作用力,在气相色谱中,载气就是情性得,且组分在气相中浓度很低,组分分子间作用力很小,可忽略。在液相中,由于组分浓度低,组分之间得作用力也可忽略。,液相里主要存在得作用力就是组分与固定液分子间得作用力,这种作用力反映了组分在固定液中得热力学性质。作用力大得组分,由于溶解度大,分配系数大。,这种分子间作用力就是一种较弱得分子间得吸引力,她不像分子内得化学键那么强。,她包括取向力、诱导力、色散力、静电力和氢键等作用力。前三种统称范德华力。而氢键力则与她们有所不同,就是一种特殊得范德华力。,(,3,),固定液得分类,固定液有几百种,根据固定液得化学结构、官能团性质、固定液相对极性及分析对象有几种分类方法,目前最常用得就是用相对极性表示。,相对极性:1959年提出用相对极性P来表示固定液得分离特征。此法规定非极性固定液角鲨烷得极性为0,强极性固定液,-氧二丙睛得极性为100、然后,选择一对物质(如丁二烯,正丁烷或环乙烷,苯)来进行试验。分别测定她们在氧二丙腈、角鲨烷及待测固定液得色谱柱上得相对保留值,将其取对数后,得到:,式中:下标1,2和X分别表示氧二丙睛,角鲨烷及被测固定液中丁二烯与正丁烷相对保留值得对数,由此测得得各种固定液得相对极性均在0100之间。,一般将其分为五级,每20单位为一级。,相对极性在0+l之间得叫非极性固定液,+2为弱极性固定液 +3为中等极性,+4+5为强极性。,非极性亦可用,“,”,表示。,表中列出了一些常用固定液得相对极性数据。,(,4,),固定液得选择,对固定液得选择并没有规律性可循。一般可按,“,相似相溶,”,原则来选择。在应用时,应按实际情况而定。,(i)分离非极性物质:一般选用非极性固定液,这时试样中各组分按沸点次序流出,沸点低得先流出,沸点高得后流出。,(ii)分离极性物质:选用极性固定液,试样中各组分按极性次序分离,极性小得先流出。极性大得后流出。,(iii)分离非极性和极性混合物:一般选用极性固定液,这时非极性组分先流出,极性组分后流出。,(vi)分离能形成氢键得试样:一般选用极性或氢键型固定液。试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小先后流出,不易形成氢键得先流出,最易形成氢键得后流出。,(v)复杂得难分离物质:可选用两种或两种以上混合固定液。,对于样品极性情况未知得,一般用最常用得几种固定液做试验。,常见得固定液,名称,英文和牌号,最高使用温度,/,常用溶剂,相对极性,适用对象(参考),角鲨烷(异三十烷),Squalane,(,SQ,),150,乙醚、甲苯,一般烃类及非极性化合物,阿皮松,L,(真空润滑脂,L,),Apiezon L,(,APL,),300,苯、氯仿,高沸点烃类、酯类、醚,甲基硅油,sillicon oil,(,DC,200,DC,500,OV,1,OV101,),200,270,甲苯、乙醚,非极性或弱极性化合物,名称,英文和牌号,温度最高使用,/,常用溶剂,相对极性,适用对象(参考),二甲基硅橡胶,dimethyl phthalate,300,320,氯仿丁醇(,1,:,1,),1,高沸点弱极性或非极性,邻苯二甲酸二丁酯,dibutyl phthalate DBP,100,二氯甲烷、丙酮,2,非极性和弱极性物,邻苯二甲酸二壬酯,dinonyl phthaalate DNP,160,乙醚、甲醇,2,弱极性物质(醇、醛、酮,常见得固定液,常见得固定液,名称,英文和牌号,温度最高使用,/,常用溶剂,相对极性,适用对象(参考),磷酸三甲苯酯,tricresyl phosphate TCP,130,二氯甲烷、丙酮,2,弱极性物质(醇、醛、酮,有机皂土,Bentone,34,200,甲苯,4,芳烃,聚乙二醇,(,150020000),polyethylenegol,(,PEG,或,Carbowax,),80200,丙酮、乙醇、氯仿,氢键型,极性化合物,醛、酮、酯,分离芳烃和非芳烃,氧二丙腈,oxydipr-opionile(ODPN),100,甲醇、丙酮,5,芳烃和非芳烃分离,低级烃,含氧化合物,按分子间作用力对固定液分类,不易极化非极性固定液,易极化非极性固定液,难成氢键得极性固定液,能受质子得极性固定液,给、受质子得固定液,受质子力较强得 固定液,给质子力较强得 固定液,耐高温得气液色谱固定液,325度以下得色谱叫做常温色谱,高于325度得色谱叫做高温色谱,分离100个碳以上得脂肪烃、原油中得有机金属化合物、聚合物中得添加剂、食品中得三甘油酸酯、环境中得多环芳烃等。,高温色谱固定相中最常用得就是端羟基聚硅氧烷,制备过程中与内壁交联键合。,最高可达430度。,选择性气液色谱固定液,分离手性化合物、位置异构体等。,1、手性固定相,2、液晶和高分子液晶固定相,3、冠醚和高分子冠醚固定相,液晶:兼有液体流动性和晶体光学各向异性得液体,操作条件一般靠理论、经验和参考文献进行选择,一、载气及其流速得选择,1、载气得选择,常见得载气有,N,2,、,H,2,、,He,、,Ar,等惰性气体,选用何种载气,从以下两方面考虑:,检测器:热导检测器常用,N,2,、,H,2,、,He,作载气,火焰离子化、电子捕获、火焰光度检测器常用,N,2,作载气,流速大小:,若需用流速大得载气可用分子量小,扩散系数大得,H,2,或,He,减小气相传质阻力;相反若需载气流速小得载气,则可用分子量大,扩散系数小得,N,2,或,Ar,为载气。,第二节 气相色谱操作条件得选择,2,载气流速得选择,流速严重影响分离效果和分析时间,可以通过,H,u,曲线来选择。为缩短分析时间,可选比,u,最佳,稍大得载气流速。一般为2,u,最佳,二、载体和固定液含量得选择,1、载体得选择,载体得比表面积大,孔径分布均匀,载体颗粒度适当小,可提高柱效,常用6080目或80100目,筛分范围窄,颗粒均匀,2、固定液及其配比得选择,常采用固定液与固定液和载体总重量之比来表示,简称液载比,常用液载比为320%,现在倾向于低配比,柱温就是色谱分析得重要操作变量,柱温改变,会影响,K,、,k,直接影响分离效果和分析速度,提高柱温,改善气相、液相传质阻力,有利于提高柱效,缩短,t,R,但降低了,k,和选择性,不利于分离,降低柱温,改善分离,但,t,R,长,一般在低液载比得情况下,降低柱温,得满意结果,具体见下面表格:,三、分离温度,柱温得选择,柱温对分离效果得影响及选择,柱温,分离效果及影响,选择,过高,各组分k下降,分离度R下降,接近或略低于组分得平均沸点得温度。,绝不能高于固定液使用温度。,程序升温。,较低,有利分离,过低,传质速率下降柱效下降,但,t,R,长,甚至导致组分在柱内冷凝残留,一般在低液载比得情况下,降低柱温,得满意结果。,进样量应控制在色谱柱负载范围和检测器得线性范围之内。进样量太小,不易检测,太大,柱效下降,一般地,液体试样量为,0、1,10,L,气体试样量为,0、1,10mL,。,进样器具:一般采用微量注射器或气体进样阀。,进样速度:应该快速,一般一秒以内,以免原始区带过宽。,进样温度(汽化室温度):应能使样品迅速气化,但不能分解。一般比柱温高,30,70,o,C。,四、,进样量、进样方式和进样温度得选择,五、检测器、汽化室温度得选择及对分析结果得影响,氢火焰离子化检测器(FID)温度一般在100度以上,以防水蒸气冷凝,对控温得要求不严格。,热导检测器(TCD)一般高于柱温,以防分析物在检测器中冷凝,温度升高会使灵敏度下降。,汽化室温度得选择 高于样品沸点,低于样品沸点导致汽化时间长,色谱峰展宽,柱效下降。,六、,色谱柱柱长、柱径得选择,色谱柱(填充柱)得材质一般采用不锈钢或玻璃。,内径通常为,2,6 mm,长度为,1,5 m,。,柱长长可提高分离度(分离度与柱长得平方根成正比,而柱长又与分离时间成正比),因此在满足分离度要求得前提下,尽量采用短柱,以提高工作效率。,七、固定液得选择,“相似相溶”原则,分离物质和固定液得极性、结构、官能团相似。,前提条件:同系物、相同官能团得混合物各组分在沸点上有差别时。,例如:,正构烷烃 非极性固定液 阿皮送、SE-30、SE-52,醇类混合物 聚乙二醇、聚酯等氢键型固定液,脂肪酸(衍生化为甲酯)聚酯固定液,脂肪酸 三聚酸固定液,固定液和被分离物分子之间得特殊作用力,利用固定液得诱导力,分难极化和易极化得非极性化合物,利用固定液得氢键力,分析物与氢键型固定液得双重作用力,利用固定液得受质子力,给质子力不同得分析物与邻苯二甲酸酯类固定液,利用固定液得给质子力,利用形成超分子得固定液,配合物机理、空间结构、超分子识别,非极性分子,通常仅由C和H组成,并且无偶极矩,正构烷烃就是常见得非极性化合物得例子。,极性分子,主要由C、H组成同时也有其她原子,如:N、O、P、S或卤素,样品包括胺类、酮类、醇类、硫醇、有机卤化物等。,可极化物质,主要由C、H组成同时包含不饱和键,通常有炔和芳香族化合物。,分析对象得极性分类,常见气相色谱固定液,极性、化学结构、适用对象,用途:永久性气体和低沸点烃类得分析,在化工、石油等领域应用广泛,理论依据:吸附等温线,线性吸附等温线,理想状态 对称色谱峰 分析物浓度很低时,朗格缪尔吸附等温线,色谱峰形就是拖尾峰,向上弯曲得吸附等温线,色谱峰就是伸舌峰,第三节 气固色谱法,气液色谱,气液色谱,气固色谱,分配系数K小,保留时间短,吸附系数K大,保留时间长,吸附等温线得直线部分范围大,色谱峰对称,吸附等温线得直线部分范围很小,色谱峰常常不对称,重现性好,固定液批与批之间差异小,保留值重现性好,吸附剂批与批之间差异大,保留值及分离性能不稳定,固定液一般无催化性,高温下一般吸附剂有催化性,可用于高沸点化合物得分离,一般情况下不适于高沸点化合物得分离,适于永久性气体和低沸点化合物得分离,品种多,选择余地大,品种少,选择余地不大,高温下易流失,高温下不易流失,气固色谱与气液色谱得比较,气固色谱用固定相,活性炭,石墨化炭黑,碳多孔小球,分子筛,高分子多孔小球,样品前处理技术与色谱联用,SPME-GC,固相微萃取-气相色谱联用技术,固相微萃取技术(,SPME,)集采样、萃取、浓缩、进样于一体,就是一种简单快速、经济、灵敏,所需溶剂量少甚至无溶剂得新型样品前处理技术。该技术被评为,20,世纪最具潜力得,100,项技术革新发明之一。,固相微萃取最先由加拿大,Waterloo,大学得,Pawliszyn,教授得研究小组于,1989,年首次进行开发研究,已由美国得,Supelco,公司在,1993,年实现商品化。,固相微萃取(,SPME,),-,装置,载体,功能涂层,一些非挥发性或低挥发性得强极性样品,采用溶剂解吸后导入液相色谱柱分离分析。分在线和离线两种方式,固相微萃取(,SPME,),-,与色谱技术联用,气相色谱,GC,液相色谱,HPLC,萃取头直接插入,GC,得进样口处进行热解析及后续得分析。适用于挥发或半挥发性中低极性样品得分析。,SPME-GC,SPME-HPLC,LanZhou Institute of Chemical Physics,CAS,涂层得表面形貌,Ti,丝,-,TiO,2,纳米管阵列,SPME,纤维得研究,纤维得扫描电镜图,