色谱基础知识.ppt

書式設定,書式設定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,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,*,*,色谱基础知识,是什么?,数据处理器,是什么成份和有多少量,(样品进样口)通过加热，使每个成份被汽化。,载气将样品送入色谱柱,色谱柱将样品中不同的成分分离开,(检测器),从色谱柱出来了的每个成份的量按比例转化成电信号。,目标：混合样品（气体或液体）,气体样品,液体样品,在400摄氏度以下的温度可以汽化(变成气体)的化合物,在汽化时不会分解的化合物,在汽化时可以分解成固定比例碎片的化合物(热裂解),即使符合上述的情况还可能有难以分析的化合物分析,不可能或很难由 分析化合物的例子,分子量小也不能蒸发的化合物(例如:无机的金属离子盐),活性强或极端地不稳定的的化合物(例如:氢氟酸、臭氧,氮氧化物),高吸附性的化合物(当化合物含有羧基、羟基、氨基、硫等等因为吸附和活度比较高,在分析要注意。),难以获得标准样的化合物(得到峰后难以做定性和定量分析),可以在气相色谱分析的化合物,时间,检测器,色谱柱,样品注入口,样品注入,AB,AB|一B,B|B,A|一,B|B,A|一,B|B,峰 A,峰 B,色谱的工作原理,（色谱法）,（分离的方法）,（色谱仪）,（色谱仪器）,（色谱图）,（色谱结果）,.?（色谱是什么?）,色 谱,峰,基线,样品注入,的时间,保留时间,4.014,min,5.180 min,色 谱(),正常峰形是对称的正态分布曲线。,拖尾峰,前延峰,当组份被玻璃衬管或色谱柱吸附的时候。,当极性成分在非极性固定液的色谱柱内分析的时,也可能出现,当色谱柱与样品成份一起过载,当柱箱温度太低,当进样口的温度太低时候，有时也会发生。,不良峰形,尖峰,宽峰,峰宽(),毛细管柱：在分析时峰形几乎都是尖峰,填充柱：在等温分析时越先出的峰，峰形越尖锐,填充柱：在等温分析时越晚出的峰，峰形越宽,日本药典“乙醇中挥发性的污染物测试、程序和装置”标准分析,漂移（）,在程序升温分析时，柱子固定液流失增加，造成基线上升。,基线漂移,一个样品入之后到一个成份到达检测器的时间(保留时间),多长?:定性分析,组份的峰面积或峰的高度,多少?:定量分析,一个分析结果有何意义?,？|？,？,？|？,？,？|？,当分析条件相同时，相同的成份在相同的时间出峰。（保留时间相同）,定性分析,样品注入,标准样品,(成份 A 和 B 的混合物),未知样品,成份 A,成份 B,因为保留时间是唯一的定性数据,成份的峰面积(高度)与到达检测器的成份的量成正例。(在 的 S 模态，它与成份的量的平方成正比),定量分析(),标准样品是定量分析所必需的。,标准样品1,(成份 A 100),成份 A,未知的样品 1,成份 A,峰面积：700,峰面积：1000,100,Conc.(ppm),1000,峰面积,700,70,的结构,流量控制器,进样口,检测器,柱温箱,柱,气体钢瓶,电信号,数据处理,的结构,载气（）,通常用氦气（）和氮气（N2）。,(在使用毛细管柱作分析的情况时下，使用氦气作载气是比较理想的),气体的纯度最好高于 99.999%,检测器用气,.,.H2,空气,.N2(在使用填充柱的情况下，载气当然使用氮气，在使用毛细柱的情况下氮气被用做尾吹气）,.H2,.H2,.,载气和检测器用气,载气控制方式,检测器的温度,检测器的温度总是比柱的温度高。,(通常比柱箱的程序升温的最终温度高 20-30),进样口的温度,进样口被设定在足够一个样品中成份能被汽化的温度。,(它不需要特别高的温度),虽然进样口设定的温度通常与检测器相同，但当样品易分解时会设的低一些。,进样口和检测器的温度,气相色谱柱,气相色谱柱,填料,管,填充柱(),融熔石英,固定液,毛细管柱(),内径(.)2-4 毫米,长度 0.5-5 米(2 米最常用),填料 涂覆有0.5-25%固定液的担体,固定液 理论塔板数一般都很小,内径（.）,0.1，0.25，0.32，0.53 毫米,长度 5-100 m(30 m最常用),材质融熔石英,固定液理论塔板数一般都较大,气相色谱柱,多孔层开口柱,(多孔高分子小球/氧化铝等),管壁涂渍开口柱或化学键合,填充柱,毛细管柱,硅藻土(担体),固定液,不锈钢,或玻璃,融熔石英,或不锈钢,固定液,担体,在担体上涂覆固定液,固定相：液体主要用于分析液体样品,固定液,固体,吸附材料(吸附剂),没有涂覆固定液,固定相：固体 主要用于分析气体样品。,(硅胶、活性碳、分子筛、活性氧化铝,还有多孔高分子小球),填料的种类,1 10%()60/80 2m*2.6.,固定液的种类,固定液的浓度,担体的类型,担体的处理方法,目数,(担体的颗粒大小),担体,固定液,色谱柱的长度,色谱柱的.（内径）,填充柱的名字的意义,CH,3,OH,CH,3,-CH,2,-CH,2,-CH,2,-CH,2,-CH,3,|甲醇,|正已烷,电子分配,+,-,极化=极性化合物,CH2-O-CH2-CH2-CN,CH-O-CH2-CH2-CN,CH2-O-CH2-CH2-CN,-Si-O-Si-O-Si-,CH3,CH3,CH3,CH3,CH3,CH3,(1,2,3(2),30(),+,-,无极化=非极性化合物,固定液,目标化合物,化合物的极性,1)Heptane,2)Toluene,3)Methyl Isobutyl Ketone,（MiBK),4)n-Butanol,CH,3,-CH,2,-CH,2,-CH,2,-CH,2,-CH,2,-CH,3,CH,3,CH,3,-CH,2,-CH,2,-CH,2,-OH,CH,3,-C-C-CH,3,CH,3,CH,3,O,SE-30,TCP,PEG-20M,TCEP,4),4)+3),4),4),1),1),1),1),3),3),3),2),2),2),2),不同固定液的极性,担体,固定液,涂覆在担体上的固定液重量百分比浓度,低浓度大约 0.5-2%(用于分析高沸点化合物),中等浓度 大约 5-10%（最常用）,高浓度 大约 20-25%(用于分析低沸点化合物),固定液的浓度,硅藻土担体（）,白色的是最常用的,褐色的几乎能涂覆所有固定液,其他担体,对苯二酸()担体极性物质很少吸附。(水，酒精,和酸),氟树脂担体 虽然 表面惰性,但固定液也很难固定。,担体（）,酸洗()这种处理可以去除担体中的金属或细小粉末,硅烷化(),Si O Si,OH,OH,+|+,Si,Cl,Cl,CH3,CH3,Si O Si,O,O,Si,CH3,CH3,易吸附的位置,硅藻土担体的表面,碱处理()表层被处理成碱性。用于分析碱性化合物。,磷酸处理(H34)表层被处理成酸性。用于分析酸性化合物,担体的处理,60目的筛子,(相当于英 寸有 个网孔),80 目的筛子,(相当于英 寸有 个网孔),100 目的筛子,(相当于英 寸有 个网孔),60/80 目的粒子,80/100 目的粒子,(250 310)比 60/80细.,目数(填料的粒子大小),玻璃柱(硬玻璃),它几乎可用于所有的分析。,惰性但易碎,不锈钢柱(),它作为无活性无机气体和碳氢化合物等等的分析,结实，但分析成份容易在表面上分解或吸附。,柱安装容易.,特氟珑()柱,它可以分析酸性成份或痕量的硫化物。,它是惰性的但耐温低,柱的材质(管),C15|C15,C18|C18,C12|C12,C15|C15,C18|C18,C12|C12,C23|C23,C15|C15,C18|C18,C12|C12,C23|C23,170等温分析C1215 分离的比较好。高沸点化合物出峰晚和峰较宽。,230等温分析高沸点化合物出峰会比较早。C1215 .C1215 分离的比较差。,100 -10 280 程序升温分析 正构烷烃出峰间隔相等的,低沸点的化合物的分离度较好高沸点的化合物出峰也较早,柱温与分离的关系,|等温分析,同系物,按碳数从小到大的顺序出峰,正构醇的混合物,在等温分析时，通常出峰早的化合物峰形较尖锐，通常出峰晚的化合物峰形较宽,乙酸酯类混合物,甲醇,乙醇,正丙醇,正丁醇,乙酸甲酯,乙酸乙酯,乙酸正丙酯,碳数,1,保留时间的对数,2,3,4,乙酸酯类混合物,正构醇的混合物,同系物的碳数(沸点)和保留时间的对数之间大致成的线性关系。,程序升温分析,同系物中碳数的较小先出峰,正构醇的混合物,乙酸酯类混合物,乙酸甲酯,乙酸乙酯,乙酸正丙酯,含碳数,1,保留时间,2,3,4,乙酸酯类混合物,正构醇的混合物,同系物的碳数(沸点)和保留时间之间大致成的线性关系。(出峰时间间隔几乎相等),甲醇,乙醇,正丙醇,正丁醇,检 测 器,|检测器,最小可检量是标准物质测定的，会随着分析的化合物不同而变化。,单位（重量体积）,质量单位,=10-3g =10-6g=10-9g=10-12g=10-15g,体积单位,=10-3L =10-6L=10-9L,当比重是 1,1=1g1=11=1,单位(转化),单位的关系,%=10-2（百分之一）=10-6（百万分之一）=10-9（十亿分之一）=10-12（万亿分之一）,1|百万分之一,样品为液体时 1/g =1 ()1/=1 ()1/不等于 1 ()样品为气体时1 =1 ()(同样条件下的体积),目标成份的峰高(10),S=16000,噪音的高度5200,=16000/5200=3.1,计算当 2时,样品的量,5200/16000 x 10()x 2=6.5(),该化合物检测限（2)为6.5.,最小可检限（检测极限)通常,信噪比（）=2-3,最小可定量限 通常,信噪比（）=10-20,最小可检限和最小定量限,目标成份的峰高(10),S=16000,噪音高度5200,5200/16000 x 10()/4()x 2=1.6(),这个化合物的每秒最小可检测量(假设 2)为1.6,而当检测器对特定元素响应时如(C)、(N 或者 P)和(S 或者 P 或者)它以每秒能响应的该元素的量来表达。,举例来说，假设左侧的峰是 磷酸三丁酯(C4H9)34(:266)，而且检测器是,(P 的:31),1.6()x 31/266=0.19,则使用磷酸三丁酯（2时）来测试磷元素时检测器的最小可检量为0.19.,因为成份的量（面积）一样时，峰的高度会随着峰宽度变化而变化，检测器的最小检量以样品出峰在 =2时每秒化合物的量来表示。,半峰宽,W1/2=4(),检测器的最小可检量（),(热导检测器),可以用来检测除了载气以外的几乎所有化合物,氦主要作为载气来使用,(然而,当分析氦和氢气时会使用氮气和氩气作载气),热导常数（10-6)氦:408氢气：547（非常高）氮:73氩:52氧:76水:60 乙烷:77甲醇:52丙酮:40氯仿:24.,主要分析例子气体分析检测器无响应的化合物，如水,甲醛,甲酸,分析边,柱出口,参考边,柱出口,A|一,B|B,C|C,D|D,到数据处理器,直流电压加在 A 和 B 之间，当载气流量固定时,每根电热丝保持一固定的温度，C和D之间有一个固定的电压。,化合物从分析边的柱出口流出。电热丝的温度温度上升（假设化合物的导热系数比载气小)阻值变化。,C 和 D之间的电压发生变化,(热导检测器),分析边柱出口,参考边柱出口,直流电压加在 A 和 B 之间。,输出信号(在 C 和 D 之间的电压),A|一,B|B,C|C,D|D,到数据处理器,仅使用毛细柱作测试,(火焰离子化检测器),对大多数的有机化合物（含碳）有响应,羰基或羧基中的碳是没有响应的,(C=O).,(CO,CO,2,HCHO,HCOOH,等,),主要应用于有机化合物。,HCHO(,甲醛),无响应,CH,3,CHO(,乙醛),有响应,H-C-H,O,CH,3,-C-H,O,(火焰离子化检测器氢火焰检测器),空气,氢气（+补充气（尾吹气）,柱出口,石英喷嘴,氢火焰,收集极,高电极,几个的有机化合物在氢火焰燃烧变成下列的离子。,+,氧化,(O),当离子被收集极收集时产生了电流,到数据处理器,+,氧化,2(O),(火焰热离子检测器)(氮磷检测器),本检测器对有机氮化合物的高选择性和高灵敏度,而且对无机或有机的磷化合物有响应（对含磷化合物的选择性更好.）,对无机的氮化合物没有响应,主要应用于药物的分析,有机氮/有机磷杀虫剂分析,(火焰热离子检测器)(氮磷检测器),空气,氢（+补充气（尾吹气）,柱出口,|高电极,石英喷嘴,24 铷珠,收集极,到数据处理器,电源控制器,当白金卷上附着的硫酸铷盐被电流加热，在硫酸铷盐形成等离子气体，产生的活性铷离子与 及 2(有机磷化合物的氧化产生)反应生成离子。,+,当离子被收集极收集生成电流,+*,2-+,2+*,(电子捕获检测器),有对电负性 强的化合物(有机卤素混合,有机金属化合物、和二酮)具有高选择性和高的敏感的检测器,因为检测器中有放射性同位元素，必需向科学和技术的相关部门申报在安装的情况,主要应用于环境分析,有机氯农药残留,废水中挥发性有机氯化物,环境中有机汞,(电子捕获检测器),柱出口,补充气（尾吹气）,收集极,排气口,63 放射源10,到数据处理器,氮气做为载气或补充气(尾吹气)被从 63 被发出的射线电离。,N2,N2+,射线,当电子被收集极收集产生电流（背景电流）,如果电负性化合物进入那么,+,捕获大量电子,电流减少,对磷(P)化合物/硫(S)化合物/有机的锡()的高选择性和高的敏感的检测器,高选择性检测元素在氢火焰中发出的特征光。,主要应用,有机磷农药分析,恶臭硫化物分析/食用香精分析,水产品中有机锡分析,(火焰光度检测器),(火焰光度检测器),空气,氢气,(+补充气（尾吹气）),柱出口,到数据处理器,石英套筒,光电倍增管,滤光片,只有特定波长的光才能通过滤光片,S(蓝色)394P(黄色)526(橙色)610,硫合化物、磷化合物及有机锡化合物在燃烧时,发特定波长的光。,滤光片仅让特定波长的光通过，到达光电倍增管。,光电倍增管将光线转化成电信号。,对叔胺和聚芳烃 化合物有高选择性和高敏感度的检测器(可检测几百三甲基胺),()药物分析|申请的主要用于(攻势气味分析)制药的分析,在废气中的聚芳烃分析,(表面离子化检测器),空气,补充气（尾吹气）,柱出口,高压极,石英喷嘴,发射极(白金线圈),|收集极,到数据处理器,电源控制器,电流使发射极加热它到 400-700,在发射极表面上热分解产生的各种不同的碎片，化合键能低的碎片被离子化。,离子被收集极收集产生电流,(表面离子化检测器),样品注入方法,气体样品:0.2-1 毫升 液体的样品:1-2,注入太多样品 造成峰形变差及进样口污染,注入 的样品体积,各种不同溶剂的汽化体积(在进样口 250 及 140 的情况下）,1,2,3,0,1,2,3,0,样品定量后将针直接插入进样口.,在按下针杆前（进样），针尖里的样品已经汽化进入柱子,峰可能变宽或裂开.,进样口(高温),液体样品进样方法,1,2,3,uL,0,在液体样品的定量后吸点空气。,进样口(高温),1,2,3,uL,0,1,2,3,uL,0,样品溶液,空气,针头部分没有样品在推针杆之前样品不会汽化。,液体样品进样方法,1,2,3,uL,0,因为针尖部分被加热，样品中低沸点的化合物会更多汽化进入柱子。,进入仪器柱中样品的成份的比例将会改变,1,2,3,uL,0,进样口(高温),就在注入之后,歧视(蒸馏现象),歧视,溶剂的闪蒸注入方法,吸入样品前吸溶剂和适当体积的空气进入注射器,而且调整针杆到刻度。,进样口,1,2,3,uL,0,溶剂,空气,注射1 样品进入 。溶剂留在针尖部分。,1,2,3,0,样品溶液,1,2,3,0,吸入 样品,空气,1,2,3,0,防止进样误差测试时使用同一个注射器，样品进样体积可保持一致。,因为是(样品+少量溶剂)的方式进样,峰面积(包括溶剂)会变化。定量时必需使用标准曲线。,标准样品的抽取时需要使用与样品一样的方式，操作较麻烦。,吸空气进入针部分,各种不同的定量分析方法,定量的分析方法(1)-面积百分比方法(面积归一法)-,不需要标准样品。,样品中的所有组份必需被检出。,所有成份的相对灵敏度必需一样。,测量时需知道大致的浓度。（不能作精确的定量）,未知样品,成份 A,峰面积,1000,2000,500,1000,面积之和:4500,+,+,=,+,1000,4500,=22.2%,成份 A 的浓度是,定量分析方法(2)校正面积百分比法(校正面积归一法),标准样品中所有的成份的浓度必需已知。样品的所有的成份必需被检出。,每个成份的浓度都要被相对灵敏度修正。,主要用于高压钢瓶中气体或石油样品等的分析,标准样品,(各成份等量混合),峰面积,1000,1500,1000,500,+,+,+,成份 A 的浓度是,未知样品,成份 A,峰面积,1000,2000,500,1000,相对灵敏度修正以后的面积总和:2417,+,+,=,+,相对灵敏度,2,3,2,1,:,:,:,相对灵敏度,2,3,2,1,500,2417,=20.7%,定量分析方法(3)-绝对校准曲线方法(外标法)-,已知浓度的标准样品是必需的。,如果至少目标成份被检出,定量可能的。,分析比较简单进样量的错误会直接引起结果的错误,标准样品 1 (成份 A 100),成份 A,未知样品 1,成份 A,峰面积：700,峰面积：1000,100,浓度 (),1000,峰面积,700,70,成份 A 的浓度是70,定量分析方法(4)-内标法-,已知浓度的标准样品(目标成份+内标)是必需的。,如果要定量至少目标成份和内标必需被检出,进样量的错误也能被改正。,是定量最准确的分析方法。,在未知样品中内标物的量应该添加准确。,未知样品+内标:100 1,成份 A,1,浓度比,峰面积比,标准样品 1 L,成份 A:100 内标:100,成份 A,峰面积,1200,1000,峰面积比,内标：,内标：,峰面积,700,1000,峰面积比,在未知的样品中成份 A 的浓度,=58,|内标,内标物所必需的特性,内标峰必需和样品中的其它所有物质的峰能够完全分开。,内标物应该在目标峰附近出峰。,内标物应该与目标成份的化学性质相似。(同系物等是比较理想的),内标物化学性质应该的稳定的。,在内标法中,“选择内标物质的相当重要的 而且的困难的,谢谢观赏,金毅,谢谢,