色譜聯(lián)用分析優(yōu)選ppt資料

第六節(jié)色譜(sèpǔ)聯(lián)用分析第一頁，共47頁。聯(lián)用分析技術(shù)(jìshù)簡介各種單一的分析方法，由于本身所固有的特性，在方法的選擇性、靈敏性、應(yīng)用范圍等方面總有不足之處。為改善其局限性，往往其他分析方法或技術(shù)聯(lián)用比改善方法本身更有效實(shí)現(xiàn)聯(lián)用的方法有離機(jī)聯(lián)用和聯(lián)機(jī)聯(lián)用兩種。離機(jī)聯(lián)用易于實(shí)現(xiàn)，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力；聯(lián)機(jī)聯(lián)用是一種理想方式，實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是硬件的接口（HardwareInterface),它的功能是協(xié)調(diào)兩儀器輸出輸入之間的矛盾(máodùn)。目前聯(lián)用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。多種儀器聯(lián)用更能解決分析問題，但難度增加。第二頁，共47頁。聯(lián)用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（√已成功(chénggōng)；О技術(shù)上可行）氣相色譜液相色譜薄層色譜紅外光譜質(zhì)譜紫外可見原子吸收等離子發(fā)射熒光光譜散射光譜拉曼光譜核磁共振微波波譜電泳氣相色譜√√√О√ООО液相色譜ОО√√ОО√√ООО薄層色譜√ООООООО紅外光譜ООООО質(zhì)譜О√О√ОО紫外可見ООООО原子吸收О等離子發(fā)射О熒光光譜ОО√√√散射光譜ОО√√拉曼光譜ОО核磁共振ООО√微波波譜電泳ОООО√√第三頁，共47頁。氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用（GC/MS）有機(jī)物復(fù)雜(fùzá)混合物的組分及其化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析鑒定，采用單一的方法難于滿足要求。色譜法是一種有效的分離手段，但其定性能力差，復(fù)雜(fùzá)有機(jī)混合物在色譜分離后，利用具有高鑒別能力的質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振等波譜儀器進(jìn)行定性，可圓滿的解決其分析問題。GC/MS聯(lián)用的產(chǎn)生GC/MS聯(lián)用的原理示意圖GC/MS聯(lián)用的接口系統(tǒng)GC/MS聯(lián)用提供的信息第四頁，共47頁。GC/MS聯(lián)用的產(chǎn)生(chǎnshēng)1957年J.C.Holmes實(shí)現(xiàn)了氣相色譜與質(zhì)譜的聯(lián)用，是聯(lián)用技術(shù)開創(chuàng)性的工作。近50年來，由于氣相色譜、質(zhì)譜和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使GC/MS聯(lián)用日趨完善，性能越來越好，被廣泛的使用(shǐyòng)，從而也帶動(dòng)了各種聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展。在各種聯(lián)用技術(shù)中，由于氣相色譜和質(zhì)譜的性能容易適應(yīng)（見表），兩者的聯(lián)用是困難較少的一種，色譜與其它儀器的聯(lián)用，將會(huì)有更多的困難。第五頁，共47頁。氣相色譜與其它(qítā)方法的相適性是是是是否工作(gōngzuò)壓力否否否是溫度(wēndù)匹配否否否是連續(xù)流動(dòng)否是（傅立葉變換）是（傅立葉變換）是取決于樣品否否是靈敏度否否不希望掃描時(shí)間匹配紫外核磁共振紅外質(zhì)譜

方法操作特性

氣相第六頁，共47頁。GC/MS聯(lián)用的原理(yuánlǐ)示意圖第七頁，共47頁。GC/MS聯(lián)用的接口(jiēkǒu)系統(tǒng)由色譜柱、質(zhì)譜離子源類型和它們的操作(cāozuò)條件、真空系統(tǒng)的效率，可采用直接聯(lián)接和通過分子分離器兩種方式。第八頁，共47頁。分子(fēnzǐ)分離器分子分離器有玻璃微孔分離器、半透膜式分離器、噴射式分離器等。其中(qízhōng)噴射式分離器如下圖：分子分離器第九頁，共47頁。GC/MS聯(lián)用提供(tígōng)的信息GC/MS聯(lián)用能提供有機(jī)混合物的結(jié)構(gòu)信息，借助于特殊的數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可以解決(jiějué)一些單純色譜難于解決(jiějué)的問題。GC/MS聯(lián)用聯(lián)用可能提供的信息為：總離子流圖（TIC）質(zhì)量色譜圖（MC）重建總離子流色譜圖（RTIC）和重建質(zhì)譜圖（RMC）第十頁，共47頁?？傠x子流圖（TIC）總離子流是未經(jīng)質(zhì)譜質(zhì)量分離器分離的各種質(zhì)荷比離子所產(chǎn)生的總電流(diànliú)信號(hào)?？傠x子流圖即是總離子流強(qiáng)度與時(shí)間相對(duì)應(yīng)的關(guān)系圖?？傠x子流圖獲得方法有兩種。一種是在質(zhì)譜儀的離子源和質(zhì)量分析器之間設(shè)有總離子流檢測器；另一種方法是利用質(zhì)譜儀自動(dòng)掃描，由計(jì)算機(jī)收集、計(jì)算并再現(xiàn)出來。總離子流圖相當(dāng)于氣相色譜圖，可得到保留時(shí)間及峰面積。影響總離子流圖的因素有儀器本底、色譜柱流失、載氣流量波動(dòng)等。第十一頁，共47頁。C14~C22總離子流圖第十二頁，共47頁。質(zhì)量(zhìliàng)色譜圖（MC）當(dāng)質(zhì)譜儀進(jìn)行自動(dòng)、重復(fù)掃描時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)可得到許多張質(zhì)譜圖。如果從每一張質(zhì)譜圖中指定同一種質(zhì)荷比的離子，以該離子強(qiáng)度對(duì)掃描時(shí)間坐標(biāo)作出關(guān)系圖，此圖即為質(zhì)量色譜圖。利用計(jì)算機(jī)收集和處理數(shù)據(jù)，在得到總離子流的同時(shí)可繪制各種(ɡèzhǒnɡ)離子的質(zhì)量色譜圖。質(zhì)量色譜法的優(yōu)點(diǎn)是能在復(fù)雜的TIC圖中快速尋找所需的化合物或其同系物。第十三頁，共47頁。C14~C22化合物[M-CH3]+離子的質(zhì)量(zhìliàng)色譜圖正構(gòu)C22H46的相對(duì)分子量為310，丟失一個(gè)CH3后生成的C21H43+，質(zhì)荷比為295，即圖中第二行，以此類推。在m/e為211、197、和183的質(zhì)量(zhìliàng)色譜圖中出現(xiàn)不止一個(gè)峰，是由于高碳數(shù)的烷烴裂斷回產(chǎn)生少量的C15H31+、C14H29+、C13H27+所致。第十四頁，共47頁。重建(zhònɡjiàn)總離子流色譜圖（RTIC）質(zhì)量重建色譜法的原理是在質(zhì)譜連續(xù)掃描時(shí)，計(jì)算機(jī)收集全部(quánbù)質(zhì)譜圖，并計(jì)算出所有的質(zhì)量色譜圖，在每一張質(zhì)量色譜圖的峰剖面中選出一批極大值，然后再將同一掃描號(hào)的極大值加在一起，以加和的總強(qiáng)度對(duì)掃描號(hào)作圖，此圖即為重建總離子流圖。由于儀器本底、色譜柱流失及未分開的其它組分等產(chǎn)生的離子不會(huì)在特定的掃描號(hào)上出現(xiàn)極大值，計(jì)算機(jī)重建時(shí)將不考慮，從而使重建總離子流圖中每個(gè)組分的色譜峰寬相當(dāng)窄（理論峰寬為一次掃描的寬度），其分辨率優(yōu)于總離子流圖。在總離子流圖中不能分開的峰，經(jīng)重建后大部分能分開。應(yīng)用舉例（某混合醛樣品的TIC和RTIC)第十五頁，共47頁。某混合(hùnhé)醛樣品的TIC和RTICTICRTIC第十六頁，共47頁。重建(zhònɡjiàn)質(zhì)譜圖（RMC）從重建總離子流圖得到的質(zhì)譜圖稱作重建質(zhì)譜圖。重建質(zhì)譜圖也避免了未分開(fēnkāi)組分等其它離子的干擾，成為更純的樣品質(zhì)譜圖。應(yīng)用舉例（混合醛中某組分的MS圖和RMS圖）第十七頁，共47頁?；旌?hùnhé)醛中某組分的MS圖和RMS圖第十八頁，共47頁。液相色譜(sèpǔ)/質(zhì)譜聯(lián)用（LC/MS）對(duì)于分子量較大的有機(jī)(yǒujī)混合物，由于其沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性等不滿足GC/MS聯(lián)用技術(shù)分析要求，因而可采用LC/MS進(jìn)行分析。LC/MS聯(lián)用需要解決兩方面的問題：一是液相色譜流動(dòng)相對(duì)質(zhì)譜工作條件的影響；二是質(zhì)譜離子源對(duì)液相色譜分析樣品的影響。液相色譜的載液（流動(dòng)相）流速一般為1mL/min，如果是甲醇，其汽化后換算成常壓下的氣體流速為560mL/min，比氣相色譜的載氣流量大幾十倍；另一方面，質(zhì)譜的離子源（電子轟擊離子源、化學(xué)電離源等常用離子源）要求樣品是汽化，而液相色譜分離的難揮發(fā)和熱穩(wěn)定差的物質(zhì)與之不相適應(yīng)。解決上述兩個(gè)問題的辦法是采用一個(gè)能協(xié)調(diào)彼此矛盾的接口，通過接口可有效除去大量液體流動(dòng)相；或改進(jìn)液相色譜（微型柱或毛細(xì)管柱可降低流動(dòng)相的量）和質(zhì)譜離子化方法。第十九頁，共47頁。LC/MS聯(lián)用接口(jiēkǒu)在二十世紀(jì)八十年代以前，公認(rèn)為較好的LC/MS接口是“傳送帶技術(shù)”?，F(xiàn)在(xiànzài)多采用“熱噴霧技術(shù)”。“熱噴霧技術(shù)”不僅是一種LC/MS接口，而且是一種新的軟電離方式。第二十頁，共47頁。傳送帶技術(shù)(jìshù)它是將LC流出液經(jīng)分離后滴在一個(gè)不銹鋼的或聚酰亞胺的移動(dòng)帶上，由紅外蒸發(fā)器烘烤蒸發(fā)去除溶劑的大部分，少量(shǎoliàng)溶劑和樣品在移動(dòng)帶上通過兩個(gè)預(yù)真空室使溶劑進(jìn)一步揮發(fā)除去送入質(zhì)譜離子源，在離子源區(qū)域有一樣品加熱器，使移動(dòng)帶上的樣品熱解吸下來。第二十一頁，共47頁。熱噴霧技術(shù)(jìshù)色譜液以1~2mL/min的速度通過一個(gè)內(nèi)經(jīng)為0.15mm并加熱至高溫的不銹鋼毛細(xì)管。溫度控制在使毛細(xì)管出口(chūkǒu)前2~3mm時(shí)開始蒸發(fā)以形成含細(xì)液滴的霧狀噴射流從毛細(xì)管流出，再通過直徑1cm的通道進(jìn)一步加熱，大部分溶劑揮發(fā)并被機(jī)械泵（300L/min)抽走，溶質(zhì)霧流經(jīng)離子源離子化后進(jìn)入質(zhì)量分析器檢測。第二十二頁，共47頁。氣相色譜/紅外光譜(guāngpǔ)聯(lián)用（GC/FTIR）傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）具有光通量大、信噪比好、掃描速度(sùdù)快、能在較短時(shí)間內(nèi)（<1S）獲得全頻域光譜響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在二十世紀(jì)八十年代初，毛細(xì)管色譜與FTIR聯(lián)用成功，并得到了快速的發(fā)展。目前GC/FTIR聯(lián)用已成為復(fù)雜有機(jī)混合物解析的重要手段。GC/FTIR接口系統(tǒng)GC/FTIR提供的信息第二十三頁，共47頁。GC/FTIR接口(jiēkǒu)系統(tǒng)樣品和載氣從色譜柱流出后，經(jīng)過一分餾器，一部分到達(dá)色譜檢測器進(jìn)行通常的氣相色譜檢測，另一部分經(jīng)惰性的加熱傳輸線到達(dá)一個(gè)稱作光管的接口(jiēkǒu)附件。來自光譜儀的紅外光束射入光管，光束在光滑鍍金表面經(jīng)反復(fù)反射以增加光程提高靈敏度，然后聚焦至用液氮冷卻的窄帶汞鎘碲檢測器（MCT）進(jìn)行紅外檢測。儀器結(jié)構(gòu)示意圖光管的結(jié)構(gòu)示意圖第二十四頁，共47頁。儀器(yíqì)結(jié)構(gòu)示意圖第二十五頁，共47頁。GC/FTIR分析(fēnxī)中所使用的光管第二十六頁，共47頁。GC/FTIR提供(tígōng)的信息計(jì)算機(jī)采集到的紅外數(shù)據(jù)，可得到如下信息：三維實(shí)時(shí)(shíshí)顯示圖化學(xué)圖紅外重建色譜圖蒸氣相紅外吸收光譜圖第二十七頁，共47頁。三維實(shí)時(shí)(shíshí)顯示圖以波數(shù)范圍為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為z軸的計(jì)算機(jī)顯示紅外吸收數(shù)據(jù)即為三維實(shí)時(shí)顯示圖。從三維實(shí)時(shí)顯示圖可觀察到各組分進(jìn)入紅外檢測器的時(shí)間及各組分實(shí)時(shí)測量的瞬時(shí)(shùnshí)紅外吸收光譜圖。第二十八頁，共47頁。化學(xué)(huàxué)圖用設(shè)定的官能團(tuán)頻率選擇(xuǎnzé)FTIR信號(hào)圖，即為化學(xué)圖。從實(shí)時(shí)收集的化學(xué)圖上的出峰情況，可判斷相應(yīng)流出時(shí)間的組分所具有的官能團(tuán)，因此可看作一張官能團(tuán)的篩選圖。它直觀地顯示了色譜分離的各譜峰所具有的官能團(tuán)，亦稱官能團(tuán)色譜圖。示例第二十九頁，共47頁。乙醇(yǐchún)、丙酮、乙酸乙酯和苯混合物在不同頻率段的實(shí)時(shí)化學(xué)圖第三十頁，共47頁。紅外重建(zhònɡjiàn)色譜圖由計(jì)算機(jī)收集的GC/FTIR數(shù)據(jù)，按不同的重建方式，可得下述三種重建圖：積分吸收(xīshōu)重建色譜圖Gram-Schmidt重建色譜圖最大吸收(xīshōu)重建色譜圖第三十一頁，共47頁。積分吸收(xīshōu)重建色譜圖在GC/FTIR的全部數(shù)據(jù)中，混合物各組分在某一特定(tèdìng)波數(shù)區(qū)（或全頻域）中的紅外吸收重建。在此方式中，紅外檢測器作為一種特殊的化學(xué)檢測器。此法的噪聲大。示例1示例2第三十二頁，共47頁。乙醇、丙酮、乙酸乙酯和苯混合物在1744~1683cm-1區(qū)域內(nèi)的積分重建(zhònɡjiàn)色譜圖由圖可見(kějiàn)含C=O基團(tuán)的組分積分重建色譜峰第三十三頁，共47頁。乙醇、丙酮、乙酸乙酯和苯混合物在3055~2947cm-1區(qū)域(qūyù)內(nèi)的積分重建色譜圖第三十四頁，共47頁。Gram-Schmidt重建(zhònɡjiàn)色譜圖在第一個(gè)組分洗脫前，從所采集的掃描數(shù)據(jù)中選出僅含載氣背景的干涉圖，通過Gram-Schmidt矢量正交化步驟確定一個(gè)代表載氣背景干涉數(shù)據(jù)的基集，然后從后來的干涉數(shù)據(jù)中除去背景信息，并計(jì)算背景與紅外活性餾分之間的差。這種計(jì)算所得的結(jié)果是整個(gè)光譜范圍(fànwéi)內(nèi)總吸收強(qiáng)度的函數(shù)，此時(shí)紅外光譜儀的作用相當(dāng)于一個(gè)氣相色譜檢測器，所得的重建圖與色譜圖類似，易于與之比較。同時(shí)，由于信噪比好，圖形由于積分吸收重建色譜圖。示例第三十五頁，共47頁。乙醇、丙酮(bǐnɡtónɡ)、乙酸乙酯和苯混合物的Gram-Schmidt重建色譜圖第三十六頁，共47頁。最大吸收(xīshōu)重建色譜圖此法實(shí)際上是積分吸收重建色譜圖的變型，強(qiáng)調(diào)對(duì)最大吸收進(jìn)行積分重建。其優(yōu)點(diǎn)在于(zàiyú)信噪比優(yōu)于前兩種方式。第三十七頁，共47頁。蒸氣(zhēnɡqì)相紅外吸收光譜圖利用重建色譜圖相應(yīng)餾分的紅外數(shù)據(jù)(shùjù)變換為蒸氣相紅外光譜圖。利用蒸氣相紅外光譜圖庫可進(jìn)行光譜檢索。示例（乙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯）第三十八頁，共47頁。乙醇(yǐchún)蒸氣相紅外光譜圖與其標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)譜樣品(yàngpǐn)圖第三十九頁，共47頁。丙酮蒸氣相紅外光譜(guāngpǔ)圖與其標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)譜樣品(yàngpǐn)圖第四十頁，共47頁。乙酸乙酯蒸氣相紅外光譜圖與其(yǔqí)標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)譜樣品(yàngpǐn)圖第四十一頁，共47頁。苯蒸氣(zhēnɡqì)相紅外光譜圖與其標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)譜樣品(yàngpǐn)圖第四十二頁，共47頁。液相色譜(sèpǔ)/紅外光譜聯(lián)用（LC/FTIR）液相色譜與紅外光譜聯(lián)用的主要困難是色譜流動(dòng)相在紅外區(qū)往往有特征頻率的吸收帶，嚴(yán)重影響了色譜餾分的紅外檢測(jiǎncè)。解決辦法是：控制流動(dòng)池的體積或在測定之前將溶劑除去以排除干擾。第四十三頁，共47頁。應(yīng)用(yìngyòng)示例某煉油廠廢水分析1）試樣及前處理：廢水試樣1L，分成兩份，分別用H2SO4、NaOH調(diào)至pH<1，pH>11，再分別以二氯甲烷萃取并濃縮之，經(jīng)脫水得酸性組分(zǔfèn)，堿性組分(zǔfèn)試液，供分析用。2）實(shí)驗(yàn)條件：酸性組分(zǔfèn)：PEG玻璃毛細(xì)管柱（30m×0.28mm）；汽化室溫度：250℃；程序升溫：50℃3℃/min100℃8℃/min200℃；光管、連接區(qū)、傳輸線溫度：200℃；載氣流速：40mL/min；尾吹：50mL/min；分流比：20：1；進(jìn)樣量：2μL堿性組分(zǔfèn)：Dexsil-400型彈性石英毛細(xì)管柱（25m×0.24mm）；汽化室溫度：250℃；程序升溫：40℃3℃/min60℃5℃/min210℃；光管、連接區(qū)、傳輸線溫度：210℃；載氣流速：40mL/min；尾吹：50mL/min；分流比：20：1；進(jìn)樣量：2μL3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果第四十四頁，共47頁。熱噴霧技術(shù)(jìshù)用設(shè)定的官能團(tuán)頻率選擇(xuǎnzé)FTIR信號(hào)圖，即為化學(xué)圖。Gram-Schmidt重建(zhònɡjiàn)色譜圖乙醇、丙酮、乙酸乙酯和苯混合物在3055~2947cm-1區(qū)域(qūyù)內(nèi)的積分重建色譜圖氣相色譜/紅外光譜(guāngpǔ)聯(lián)用（GC/FTIR）色譜法是一種有效的分離手段，但其定性能力差，復(fù)雜(fùzá)有機(jī)混合物在色譜分離后，利用具有高鑒別能力的質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振等波譜儀器進(jìn)行定性，可圓滿的解決其分析問題。標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)譜丙酮蒸氣相紅外光譜(guāngpǔ)圖與其標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)譜對(duì)于分子量較大的有機(jī)(yǒujī)混合物，由于其沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性等不滿足GC/MS聯(lián)用技術(shù)分析要求，因而可采用LC/MS進(jìn)行分析。質(zhì)量重建色譜法的原理是在質(zhì)譜連續(xù)掃描時(shí)，計(jì)算機(jī)收集全部(quánbù)質(zhì)譜圖，并計(jì)算出所有的質(zhì)量色譜圖，在每一張質(zhì)量色譜圖的峰剖面中選出一批