色譜分析法課件

第一節(jié)概述Introduction

色譜法是一種重要的分離分析方法，它是根據(jù)組分在兩相中作用能力不同而達(dá)到分離目的的。一、歷史

Tswett

研究植物色素分離，提出色譜法 概念；第六章色譜分析法1謝謝你的閱讀2019年10月19ts2謝謝你的閱讀2019年10月191941Martin和Synge提出液-液色譜理論；1952James和Martin發(fā)展了氣相色譜；1956VanDeemter提出速率理論；1967Kirkland等研制高效液相色譜法；80年代以后 出現(xiàn)毛細(xì)管電泳和毛細(xì)管電動(dòng)色譜等一系列新的色譜分析方法。3謝謝你的閱讀2019年10月19二、分類按流動(dòng)相分氣相色譜（GC）液相色譜（LC）超臨界流體色譜（SFC）按機(jī)理分吸附色譜分配色譜離子交換色譜排阻色譜4謝謝你的閱讀2019年10月19按固定相在支持體中的形狀分柱色譜平板色譜紙色譜薄層色譜按分離效率分經(jīng)典液相色譜高效液相色譜5謝謝你的閱讀2019年10月19最新進(jìn)展微柱色譜毛細(xì)管電動(dòng)色譜三、基本概念與術(shù)語(yǔ)1、色譜流出曲線（chromatogram） 指樣品注入色譜柱后，信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線。6謝謝你的閱讀2019年10月19色譜流出曲線示意圖WbW1/21/2h0.607h7謝謝你的閱讀2019年10月192、常用術(shù)語(yǔ)（1）基線 無(wú)組分通過(guò)色譜柱時(shí)，檢測(cè)器的噪音隨時(shí)間變化的曲線。（2）峰寬 峰底寬Wb

峰半寬W1/2 標(biāo)準(zhǔn)偏差8謝謝你的閱讀2019年10月19色譜參數(shù)示意圖1/2h0.607hW1/2WbtRt09謝謝你的閱讀2019年10月19（3）保留值

保留時(shí)間tR——進(jìn)樣到出現(xiàn)色譜峰的時(shí)間

保留體積VR——進(jìn)樣到出現(xiàn)色譜峰時(shí)消耗 的流動(dòng)相體積

死時(shí)間t0——流動(dòng)相流過(guò)色譜柱的時(shí)間

死體積V0——色譜柱的空隙體積10謝謝你的閱讀2019年10月19校正保留時(shí)間校正保留體積F——流動(dòng)相流動(dòng)線速度（4）相對(duì)保留值11謝謝你的閱讀2019年10月19（5）分配系數(shù)和分配比（容量因子）分配系數(shù)： 一定溫度與壓力下兩相達(dá)平衡后， 組分在固定相和流動(dòng)相濃度的比值分配比（容量因子）： 一定溫度與壓力下兩相達(dá)平衡后， 組分在固定相和流動(dòng)相量的比值固定相重量流動(dòng)相重量12謝謝你的閱讀2019年10月19K與k的關(guān)系：（6）容量因子k與保留值的關(guān)系13謝謝你的閱讀2019年10月19證明： 當(dāng)組分一半流出色譜柱時(shí)14謝謝你的閱讀2019年10月19色譜基本保留方程15謝謝你的閱讀2019年10月19四、分離效能指標(biāo)1、選擇性（相對(duì)保留值）

相對(duì)保留值由兩組分的熱力學(xué)性質(zhì)決定，與色譜柱的長(zhǎng)短粗細(xì)無(wú)關(guān)。16謝謝你的閱讀2019年10月192、峰寬度17謝謝你的閱讀2019年10月193、分離度分離度考慮了保留時(shí)間和峰寬度，是一個(gè)綜合指標(biāo)：R<1.0

兩峰明顯重疊R=1.0

兩峰達(dá)97.7%分離R1.5

兩峰完全分開18謝謝你的閱讀2019年10月19第二節(jié) 色譜理論一、塔板理論目的——從理論上得到描述色譜流出曲線的方程，并通過(guò)這一方程各參數(shù)來(lái)研究影響分離的因素。假設(shè) （1）色譜柱存在多級(jí)塔板;

（2）組分通過(guò)時(shí)在每級(jí)塔板兩相間達(dá) 到一次平衡;19謝謝你的閱讀2019年10月19r——

塔板數(shù)N——

轉(zhuǎn)移次數(shù)設(shè)：有A、B兩組分，kA=2 kB=1/2當(dāng)N=0 r=0A組分在兩相分配達(dá)平衡后：流動(dòng)相分量=固定相分量=r0r1r2。。。。。。。。rn20謝謝你的閱讀2019年10月19下表列出經(jīng)過(guò)各級(jí)轉(zhuǎn)移后組分在每一級(jí)塔板中的量：21謝謝你的閱讀2019年10月1922謝謝你的閱讀2019年10月19r0r1r2。。。。。。。。rn當(dāng)經(jīng)過(guò)1次轉(zhuǎn)移（N=1）以后：第0級(jí)塔板：r=0組分的分量=第1級(jí)塔板：r=1組分的分量=組分在兩級(jí)塔板上的量可表示為：若抽象成一個(gè)規(guī)律：23謝謝你的閱讀2019年10月19

由上表可以看出，經(jīng)N次轉(zhuǎn)移后，組分在各級(jí)塔板上的量符合二相式分布，即當(dāng)N=4時(shí)，組分分布在5級(jí)塔板上：以A組分為例，5級(jí)塔板上的分量分別是：24謝謝你的閱讀2019年10月19任一級(jí)塔板上的分量為的展開式對(duì)應(yīng)的一項(xiàng)，可用一個(gè)通式表示：當(dāng)求最后一級(jí)塔板的組分的量時(shí)，r=n，以作圖，即得色譜流出曲線，因此上式稱為流出曲線方程。25謝謝你的閱讀2019年10月19tCtRCmax

對(duì)于兩個(gè)組分A和B，如果k不同，則流出曲線的形狀不同：26謝謝你的閱讀2019年10月19

由于所獲得的流出曲線在N很大時(shí)呈正態(tài)分布，因此可將流出曲線方程轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布方程形式：將此方程與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線方程比較：可知：所以：27謝謝你的閱讀2019年10月19或：根據(jù)：所以：n稱為色譜柱的理論塔板數(shù)。 因?yàn)閠R是熱力學(xué)常數(shù)，當(dāng)色譜柱的長(zhǎng)度一定，理論板數(shù)目n越大，色譜峰越窄。28謝謝你的閱讀2019年10月19neff

與n

的關(guān)系：29謝謝你的閱讀2019年10月1930謝謝你的閱讀2019年10月193、既然色譜分離的依據(jù)是組分在兩相中的分配能力差異，因此，兩相不限于液-固相，對(duì)氣體成分而言，亦可是氣-固項(xiàng)或氣-液相。31謝謝你的閱讀2019年10月19二、速率理論1、塔板理論的不足 塔板理論雖然指出了理論板數(shù)n或理論板高度H對(duì)色譜柱效率的影響，但是沒有指出影響塔板高度的因素，因此無(wú)法在理論指導(dǎo)下從實(shí)驗(yàn)上提高色譜柱的效率。2、VanDeemter方程1956年VanDeemter提出速率方程，指出了提高柱效率的途徑：32謝謝你的閱讀2019年10月19VanDeemter方程式中u——流動(dòng)相流動(dòng)的線速度（1）A——渦流擴(kuò)散項(xiàng)：指固定相填充不均勻引起的擴(kuò)散——為填充的不 規(guī)則因子dp——固定相顆 粒粒徑33謝謝你的閱讀2019年10月19渦流擴(kuò)散示意圖34謝謝你的閱讀2019年10月19（2）B/u——縱向分子擴(kuò)散項(xiàng)指分子沿色譜柱軸向擴(kuò)散引起的色譜譜帶展寬B=2rDm式中：r——彎曲因子，填充柱r<1

空心柱r=1Dm——組分在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)

由于組分在液相中的擴(kuò)散系數(shù)只有氣體中的1/105，因此在液相色譜中B可以忽略。35謝謝你的閱讀2019年10月19（3）Cu——傳質(zhì)阻力項(xiàng) 指組分在流動(dòng)相和固定相之間傳質(zhì)的阻力固定相傳質(zhì)阻力 流動(dòng)相傳質(zhì)阻力q和為與兩相的構(gòu)型和性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)dp

和df

為固定相顆粒直徑和固定液膜的厚度36謝謝你的閱讀2019年10月19綜上所述，速率方程為：37謝謝你的閱讀2019年10月19u在上述方程各項(xiàng)中存在矛盾，因此，應(yīng)求出最佳值：38謝謝你的閱讀20