氣相液相色譜技術及應用

關于氣相液相色譜技術及應用第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二一、色譜學發(fā)展簡史

二、色譜學基本原理

三、色譜儀的基本結構

第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二一、色譜學發(fā)展簡史

二、色譜學基本原理

三、色譜儀的基本結構

第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二色譜法（chromatography）是20世紀初由俄國植物學家Tswett發(fā)明并命名的

1903年，他做了一個著名的實驗，把干燥的葉用石油醚萃取后，將少量的萃取液傾入填充有沉降CaCO3的直立玻璃管柱的頂端，然后用石油醚洗脫，發(fā)現葉中的色素在CaCO3柱上互相分離，形成不同顏色的色帶。他把這種方法命名為色譜法（Chromatography）。

第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二1931年，Kuhn和Lederer用填充氧化鋁粉末的柱管將胡蘿卜素中兩種性質非常相似的烴的異構體（α-和β-胡蘿卜素）分離成功，才引起人們的注意，認識到色譜法在分離混合物方面有著廣闊的前景。1940-1943年，Tiselius發(fā)展了吸附色譜，并由于在吸附色譜和電泳等方面做出的重要貢獻而獲得1948年的諾貝爾化學獎。1941年，Martin和Synge在研究氨基酸分離時又發(fā)明了分配色譜法，他們因此獲得了1952年諾貝爾化學獎。

第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二一、色譜學發(fā)展簡史

二、色譜學基本原理

三、色譜儀的基本結構

第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二色譜是一種分離技術，當這種分離技術應用于化學分析，就是色譜分析色譜分析的基本要求是實現各混合物的分離它的分離原理是使混合物中各組分在兩相間進行分配：即固定相、流動相固定相分兩類：活性固體、活性液體流動相一般為惰性氣體或有機溶劑第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二1.色譜法分類

按兩相物理狀態(tài)分類：氣-固色譜（gas-solidchromatography,GSC）氣-液色譜（gas-liquidchromatography,GLC）液-固色譜（liquid-solidchromatography,LSC）液-液色譜（liquid-liquidchromatography,LLC）按固定相形態(tài)分類：填充柱色譜柱色譜

毛細柱色譜（開管式色譜）

第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二1.色譜法分類

按分離過程物理化學原理分類：吸附色譜：用固體吸附劑做色譜固定相，樣品各組分在吸附劑上吸附力大小不同。分配色譜：用液體做固定相，利用試樣組分在固定相中溶解、吸收或吸著能力不同，因而兩相分配系數不同進行分離。離子交換色譜：離子交換劑為固定相，分離離子型化合物還有：離子對色譜、凝膠色譜、絡合色譜、親和色譜等。第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二2.色譜過程:

由于各組分在固定相的分配系數或吸附和脫附能力有差異，各組分在色譜柱中的滯留時間也就不同，即它們在柱中向前移動的速率不同。隨著流動相不斷流過，組分在柱中兩相間經過了反復多次的分配和平衡過程，當移動一定柱長以后，試樣中各組分即可得到較完整的分離。

第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二色譜圖的基本結構：1基線

2色譜峰

3峰高與峰面積

4保留時間第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二色譜圖：第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二色譜圖：第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二一、色譜學發(fā)展簡史

二、色譜學基本原理

三、色譜儀的基本結構

第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二流動相供輸系統(tǒng)進樣器色譜柱（恒溫箱）檢測器（恒溫箱）數據處理系統(tǒng)組分收集系統(tǒng)控制顯示系統(tǒng)（計算機）第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二三、色譜儀的基本結構

3.1氣相色譜儀

3.2液相色譜儀第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二三、色譜儀的基本結構

3.1氣相色譜儀

3.2液相色譜儀第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.1氣相色譜儀的基本結構第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.1氣相色譜儀的基本結構流動相：氣-液色譜分離中載氣是惰性的，僅攜帶樣品通過色譜柱。氣-固色譜載氣與組分一起與固體吸附劑作用，因而對氣譜分離具有一定影響。一般載氣主要為：氮、氫、氦、氬、空氣、氧氣、二氧化碳等。要求：純度高第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.1氣相色譜儀的基本結構進樣系統(tǒng)：進樣就是把試樣快速、準確的加到色譜柱頭。若試樣為純液體或溶液，則要求在進樣系統(tǒng)中瞬間氣化。進樣系統(tǒng)包括進樣口、氣化室。氣化室的溫度通常比試樣中最難氣化的組分的沸點高50℃。

第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.1氣相色譜儀的基本結構氣譜柱：色譜柱包括填充柱和毛細柱，填充柱是在柱內均勻、緊密填充固定相顆粒的色譜柱。填充柱管通常用玻璃、金屬（不銹鋼、銅、鋁）或聚四氟乙烯制成。柱長1-3m。填充劑可以是吸附劑（氣-固色譜），也可以是涂有固定液的載體（氣-液色譜）。毛細柱一般為開管柱，即在毛細柱內壁上涂有固定液。

第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.1氣相色譜儀的基本結構固定相:

氣-固色譜以固體吸附劑作為固定相，例如：炭質吸附劑、硅膠、氧化鋁等。氣-液色譜以涂有固定液的載體作為固定相。固定液系涂漬在載體表面上起分離作用的物質，在操作溫度下不易揮發(fā)的物質。例如：聚硅氧烷。第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.1氣相色譜儀的基本結構檢測器：是能檢測色譜柱流出組分及這些組分量的變化的器件，其功能是將經色譜分離的組分的物質信號轉化為易于測量的電信號，故也稱為“換能器”。最常用的檢測器是熱導檢測器（TCD）和火焰離子化檢測器（FID）。此外，電子俘獲檢測器（ECD）和火焰光度檢測器（FPD）也用得比較多。第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二問題：1、為什么程序升溫可以更好的實現混合物的分離？第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二問題：恒溫氣相色譜的柱溫恒定在試樣平均沸點，如試樣的沸程很寬，則低沸點組分因柱溫太高而色譜峰窄，相互重疊，而高沸點組分又因柱溫太低，洗出很慢，有些甚至不能洗出如果采用程序升溫，采用足夠低的初始溫度，低沸點組分最先洗出，得到很好分離，隨著柱溫升高，較高沸點的組分也能較快洗出，得到良好的峰形第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二問題：2、為什么需要分流？由于開管柱載氣體積流速很小，將樣品從汽化室沖洗到色譜柱需要較長時間，導致進樣器內色譜帶擴張。此外，開管柱樣品容量小，采用填充柱常規(guī)進樣方式，引入樣品量將超過色譜柱負荷第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二問題：3、氣譜峰的拖尾與哪些因素有關？如何消除？第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二問題：與載體、樣品類型、進樣量等因素有關。樣品含脂肪烴、芳香烴、烯烴等成較弱的拖尾；含羥基、羧基的醇、酸等嚴重拖尾；脂類拖尾較小。進樣量小，拖尾弱，進樣量大，拖尾嚴重。第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二問題：盡量減少進樣量形成衍生物第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二使用氣相色譜注意事項綜上所述，使用儀器時，應注意：

1.樣品要進行凈化，提純

2.進樣量要控制在一定范圍內

3.進樣要迅速

4.柱溫要控制在300℃

以內，以免損害柱子第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二三、色譜儀的基本結構

3.1氣相色譜儀

3.2液相色譜儀第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.2液相色譜的基本結構流動相：種類較多。改變流動相的性質和組成，是提高色譜系統(tǒng)分離度和分析速度的重要手段基本要求：保持色譜柱的穩(wěn)定性、化學惰性、必須適合所使用的檢測器、具有溶解樣品的能力、溶劑的清洗和更換方便、毒性小、價格便宜、純度高第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.2液相色譜的基本結構色譜柱：采用優(yōu)質不銹鋼管或硬質玻璃管。最好是直形柱。裝柱方法復雜，需要高壓泵加壓。硅膠是高效液相色譜應用最多的固定相填料。最重要的有兩種：表面多孔層硅膠，全多孔微粒硅膠。第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.2液相色譜的基本結構高壓泵：它將流動相在高壓下連續(xù)不斷地送入色譜系統(tǒng)。高壓泵的性能直接影響整機的穩(wěn)定性、重復性和分析精度。它應具有如下性能：流量穩(wěn)定；流量范圍寬，且連續(xù)可調；輸出壓力高、密封性能好；耐腐蝕；操作、更換溶劑方便。第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二3.2液相色譜的基本結構檢測器：常用的有紫外檢測器（ultravioletdetector,UV）和熒光檢測器（fluorescencedetector,FD）。第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二兩種色譜法的特點

1

、氣相色譜法

（1）高選擇性：能夠分離分析性質極為相近的物質（2）高效能（3）高靈敏度（4）分析速度快但由于它要求試樣必須能夠氣化，使其應用受到一定限制。第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二兩種色譜法的特點2、高效液相色譜法（HPLC）

（1）高效（2）高速（3）較高靈敏度（4）高度自動化第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二高效液相色譜法具有應用范圍廣的優(yōu)點，表現在：（1）HPLC不受試樣揮發(fā)性和相對分子質量的限制，可用于分離高沸點、相對分子質量大、熱穩(wěn)定性差的有機化合物，還可用于各種離子的分離。（2）HPLC不僅可利用被分離組分的極性差別，還可利用組分分子尺寸大小的差別、離子交換能力的差別以及生物分子間親和力的差別進行分離。它還可以用多種溶劑作為流動相，對于性質和結構類似的物質，分離的可能性比氣相色譜法更大。（3）HPLC易于收集流出的組分，可利用制備柱進行較大量的制備。第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二氣相色譜儀的應用多重聯用

氣相色譜-質譜（GC-MS）液相色譜-質譜（LC-MS）曾經是實驗室里最需要并被認為是一定會出現的技術裝備。

今天的色譜技術發(fā)展是日新月異，不但與質譜連用，還與液譜、紅外光譜儀、EAG等連用，大大的加大了其應用范圍。

第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二氣相色譜儀與EAG連用氣譜進樣口毛細管柱觸角檢測器雙通道記錄儀氣譜的FID檢測器第四十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二氣相色譜在昆蟲學中的應用氣相色譜應用于昆蟲化學生態(tài)學昆蟲性信息素的研究

昆蟲抑卵信息素的研究第四十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二氣相色譜在昆蟲學中的應用氣相色譜應用于昆蟲化學生態(tài)學昆蟲性信息素的研究

昆蟲抑卵信息素的研究第四十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二氣相色譜在昆蟲學中的應用第四十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二氣相色譜在昆蟲學中的應用第四十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二在昆蟲分類中的應用

利用氣相色譜技術對昆蟲表皮碳氫化合物進行分析，并以此來對昆蟲進行分類鑒定，是近年來昆蟲分類研究的一種新方法。它主要用于近緣種及種下類群的分類研究。例如：用氣相色譜(GC)分析岡比亞按蚊（Anophelesgambiae）復合組中兩個近緣種An.arabiensis、An.gambiae，結果發(fā)現C25-39的化合物分布有種間差異。

第四十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二島津氣譜儀操作過程：1.開氮氣，平衡十分鐘2.打開氣相色譜儀開關，轉換器開關，計算機開關3.打開Class-GC10程序4.調出realtime系統(tǒng)，設置程序升溫，點擊systemon，激活5.開氫氣、空氣，平衡十分鐘6.點火第四十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二島津氣譜儀操作過程：關機1.設置降溫程序：進樣口、柱溫、檢測器都為25℃，等待降溫。2.降溫之后，關閉程序3.關機，關閉色譜儀，轉換器，拔掉電源。4.關氫氣、氮氣、空氣。5整理桌面，關燈。

第四十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期二Class-GC10工作站工作站結構包括：修改和設定氣譜條件部分(configuration)，實時分析系統(tǒng)（realtimeanalysis)，分析數據和修改文件部分(postrunanalysis)等。