氣相色譜分離的原理

峰面積：組分流出的曲線與基線所包圍的面積。表示：符號A峰底：色譜峰下面的基線延長線（峰起點(diǎn)到終點(diǎn)間的直線CD）峰高：色譜峰最高點(diǎn)至峰底的垂直距離AB'表示符號:h峰寬(W)：沿色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)所作的切線與峰底相交兩點(diǎn)之間的距離。IJ。符號：半峰寬(Wh/2)：峰高為0.5h處的峰寬。標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)：峰高0.607h處峰寬EF的一半。區(qū)域?qū)挾龋荷V峰的區(qū)域?qū)挾仁巧V流出曲線的重要參數(shù)之一，可用于衡量色譜柱的柱效及反映色譜操作條件下的動力學(xué)因素。寬度越窄，其效率越高，分離的效果也越好。保留時(shí)間：試樣從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)間。它包括組份隨流動相通過柱子的時(shí)間t0和組份在固定相中滯留的時(shí)間。死時(shí)間：不與固定相作用的物質(zhì)從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)間，它與色譜柱的空隙體積成正比。由于該物質(zhì)不與固定相作用，因此，其流速與流動相的流速相近。調(diào)整保留時(shí)間：某組份的保留時(shí)間扣除死時(shí)間后的保留時(shí)間，是組份在固定相中的滯留時(shí)間。死體積：色譜柱管內(nèi)固定相顆粒間空隙、色譜儀管路和連接頭間空隙和檢測器間隙的總和。保留體積Vr：指從進(jìn)樣到待測物在柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時(shí)所通過的流動相的體積。調(diào)整保留體積：某組份的保留體積扣除死體積后的體積。凈保留體積：用壓力梯度校正因子修正后的組分調(diào)整保留體積，VN比保留體積：組分在每g固定液校正到273.15K時(shí)的凈保留體積，Vg相比率：氣相與吸附劑或固定液體積之比β=VG/VS，VG/VL相對保留值：相同操作條件下，組分與參比物質(zhì)的調(diào)整保留值之比ri,s柱外效應(yīng):是指色譜柱之外的造成色譜峰展寬的成因,主要由進(jìn)樣裝置、檢測池及它們與柱之間的連接管路所產(chǎn)生.即從進(jìn)樣系統(tǒng)到檢測器之間色譜柱以外的流路部分，由于進(jìn)樣方式、柱后擴(kuò)散等因素對柱效能所產(chǎn)生的影響。反吹：一些組分被洗脫后,將載氣反向通過色譜柱,使另一些組分向相反方向移動的操作.目的是為了使組分從色譜柱相反方向洗脫,可節(jié)省時(shí)間,或使組分不進(jìn)入會受其污染的另一色譜柱.老化:色譜柱在高于使用柱溫下通過載氣進(jìn)行處理的過程.老化溫度不可超過固定液的允許最高使用溫度,老化時(shí)間一般為10小時(shí)左右.色譜柱老化的目的：是徹底除去填充物中的殘留溶劑和某些揮發(fā)性的物質(zhì)；另一方面是促進(jìn)固定液均勻牢固地分布在擔(dān)體的表面上．柱流失:所有的色譜柱都有柱流失的現(xiàn)象，來源于固定相由于各種原因降解而產(chǎn)生的被洗脫物質(zhì)。柱流失會隨著溫度的升高而加劇?；€噪聲又稱噪音，定義為沒有溶質(zhì)通過檢測器時(shí)，檢測器輸出的信號變化，以RN表示。噪聲是指與被測樣品無關(guān)的檢測器輸出信號的隨機(jī)擾動變化。漂移是指基線隨時(shí)間的增加朝單一方向規(guī)律性移動。造成漂移的原因是電源電壓不穩(wěn)；檢測器本身或附屬電子元件性能不佳;或者溫度及流動相流速的緩慢變化；固定相從柱中沖刷下來；更換的新溶劑在柱中尚未達(dá)到平衡等檢測器的線性范圍定義為在檢測器呈線性時(shí)最大和最小進(jìn)樣量之比，或叫最大允許進(jìn)樣量（濃度）與最小檢測量（濃度）之比。檢測器的靈敏度靈敏度可定義為信號（R）對進(jìn)人檢測器的組分量（C）的變化率檢測器的檢測限如果要把信號從本底噪聲中識別出來，則組分的響應(yīng)值就一定要高于N。檢測器響應(yīng)值為2倍噪聲水平時(shí)的試樣濃度（或質(zhì)量），被定義為最低檢測限。最小檢測量指產(chǎn)生二倍噪聲峰高時(shí)，色譜體系（即色譜儀）所需的進(jìn)樣量。響應(yīng)速度(響應(yīng)時(shí)間):響應(yīng)時(shí)間指進(jìn)入檢測器的某一組分的輸出信號達(dá)到其真值的63％所需的時(shí)間。響應(yīng)速度快。一般都小于1s。使用溫度:檢測器的使用溫度要求高于柱溫,否則分離后的各組分容易冷凝而滯留于檢測器或管路中,造成檢測器的污染而降低靈敏度,甚至引起池體或噴嘴的堵塞,使檢測器不能正常工作.氣相色譜分離的原理混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配,其中一相是不動的固定相,另一項(xiàng)是攜帶混合物流過此固定相的流動相氣體(也叫載氣).當(dāng)流動相中所含化合物經(jīng)過固定相時(shí),就會與固定相發(fā)生作用.由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差別,與固定相發(fā)生作用的大小,強(qiáng)弱有差異,因此,在同一推動力作用下,不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長有短,從而,按先后不同的順序從固定相中流出.程序升溫是指色譜柱的溫度按設(shè)置的程序連續(xù)地隨時(shí)間線性或非線性逐漸升高，以使低沸點(diǎn)組分和高沸點(diǎn)組分在色譜柱中都有適宜的保留、色譜峰分布均勻且峰形對稱。各組分的保留值可用色譜峰最高處的相應(yīng)溫度即保留溫度表示。程序升溫優(yōu)點(diǎn)采用程序升溫后不僅改善分離，而且可以縮短分析時(shí)間，得到的峰形也很理想。應(yīng)用：寬沸程（沸程＞80℃）的多組分混合物可采用程序升溫法，即在分析過程中按一定速度提高柱溫，在程序開始時(shí)，柱溫較低，低沸點(diǎn)的組分得到分離，中等沸點(diǎn)的組分移動很慢，高沸點(diǎn)的組分還停留于柱口附近；隨著溫度上升，組分由低沸點(diǎn)到高沸點(diǎn)依次分離出來。對固定液的選擇并沒有規(guī)律性可循。一般可按“相似相溶”原則來選擇。在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況而定。（i）分離非極性物質(zhì)：一般選用非極性固定液，這時(shí)試樣中各組分按沸點(diǎn)次序流出，沸點(diǎn)低的先流出，沸點(diǎn)高的后流出。（ii）分離極性物質(zhì)：選用極性固定液，試樣中各組分按極性次序分離，極性小的先流出。極性大的后流出。（iii）分離非極性和極性混合物：一般選用極性固定液，這時(shí)非極性組分先流出，極性組分后流出。（vi）分離能形成氫鍵的試樣：一般選用極性或氫鍵型固定液。試樣中各組分按與固定液分子間形成氫鍵能力大小先后流出，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的最后流出。（v）復(fù)雜的難分離物質(zhì)：可選用兩種或兩種以上混合固定液。檢測器的分類（l）濃度型檢測器測量的是載氣中某組分濃度瞬間的變化，即檢測器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。如熱導(dǎo)檢測器和電子捕獲檢測器。（2）質(zhì)量型檢測器測量的是載氣中某組分進(jìn)入檢測器的速度變化，即檢測器的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測器某組分的量成正比。如火焰離子化檢測器和火焰光度檢測器等。熱導(dǎo)檢測器是利用被測組分和載氣的導(dǎo)熱系數(shù)不同而響應(yīng)的濃度型檢測器。①被測組分的蒸氣與載氣具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)。②熱絲阻值隨溫度變化而變化。③利用惠斯登電橋測量熱導(dǎo)檢測器優(yōu)缺點(diǎn)由于結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，幾乎對所有物質(zhì)都有響應(yīng)，通用性好，而且線柱外展寬是指色譜柱外的因素所引起的峰展寬，主要包括進(jìn)樣系統(tǒng)、連接管道及檢測器中存在死體積。柱外展寬可分柱前和柱后展寬。進(jìn)樣系統(tǒng)是引起柱前展寬的主要因素，因此高效液相色譜法中對進(jìn)樣技術(shù)要求較嚴(yán)。預(yù)防堵塞柱易被極細(xì)的顆粒堵塞，因此必須將流動相仔細(xì)地蒸餾、過濾。防止細(xì)菌生長的辦法是加入抑制劑，抑制劑不能干擾分離和測定柱子堵塞后需要仔細(xì)拆洗柱壓明顯升高，柱子可能部分堵塞。堵塞最容易發(fā)生在極窄的入口接頭處以及入口、出口篩板處。堵塞后需要仔細(xì)拆洗，清除堵塞物，但必須防止較強(qiáng)的機(jī)械震動，以防擾動柱內(nèi)的固定相層，使柱效發(fā)生變化。3柱子的實(shí)際操作壓力應(yīng)低于填裝時(shí)的最高壓力，最好在最高壓力的一半以下。實(shí)際操作壓力過高，易使入口的固定相層下沉，形成一個(gè)空穴。若空穴形成，應(yīng)重新裝柱。在空穴中加入新的勻漿或玻璃微珠，也無法恢復(fù)到原來的柱效。4．用進(jìn)樣閥進(jìn)樣不用注射器進(jìn)樣，以防止注射隔膜碎屑集聚在柱入口。5．無特殊說明的柱子不得反沖(流動相逆向流動)，否則使固定相層位移，柱效下降。6．柱子兩端用金屬螺帽封閉，保存在純凈的有機(jī)溶劑中。應(yīng)該將柱子保存在以下pH范圍內(nèi)的水溶液流動相中：2＜pH＜8.5。為了長期保存，最好用純有機(jī)溶劑(如甲醇)清洗柱子。7．一定要防止柱子干涸，特別是硬膠柱。8．使用衛(wèi)柱(GuardColumn)連續(xù)注射含有強(qiáng)烈滯留（不被洗脫)組分的樣品，最終會使柱效下降，保留值改變，選擇性變壞，柱壽命縮短。為了延長柱壽命，在進(jìn)樣閥和分析柱之間加上衛(wèi)柱。液相檢測器分類1.溶質(zhì)性檢測器：它僅對被分離組分的物理或化學(xué)特性有響應(yīng)，屬于這類檢測器的有紫外、熒光、電化學(xué)檢測器等。2.總體檢測器：它對試樣和洗脫液總的物理或化學(xué)性質(zhì)有響應(yīng)，屬于這類檢測器的有示差折光，電導(dǎo)檢測器等。紫外吸收檢測器作用原理基于被分析樣品組分對特定波長紫外光的選擇性吸收，組分濃度與吸光度的關(guān)系遵守比耳定律。紫外光度檢測器有固定波長(單濃長和多波長)和可變波長(紫外分光和紫外可見分光)兩類。紫外吸收檢測器的優(yōu)點(diǎn)(1)靈敏度高。檢測器的靈敏度強(qiáng)烈依賴于組分的摩爾吸光系數(shù)。許多官能團(tuán)在紫外區(qū)具有很高的摩爾吸光系數(shù)。(2)選擇性好。(3)對流動相速度波動以及溫度的變化不敏感，適用于梯度洗脫。(4)線性動態(tài)范圍寬，達(dá)105。這就有可能同時(shí)檢測主要成分及痕量成分。(5)池體積很小，由檢測器死體積引起的柱外展寬就小。(6)不破壞樣品。(7)價(jià)格低。DAD檢測器：二極管陣列檢測器，屬于紫外檢測器的一種。優(yōu)點(diǎn):(1)可得任意波長的色譜圖，極為方便;(2)可得任意時(shí)間的光譜圖，相當(dāng)于與紫外聯(lián)用;(3)色譜峰純度鑒定、光譜圖檢索等功能，可提供組分的定性信息。2.示差折光檢測器優(yōu)缺點(diǎn)1響應(yīng)值取決于柱后流出液的折射率的變化，適用于：高分子化合物、糖、脂肪烷烴、聚乙烯、聚乙二醇。2與UV比，靈敏度較低，不適于痕量分析3對壓力和溫度變化敏感4不能用于梯度洗脫5基線難穩(wěn)定3.安培檢測器利用待測物流入反應(yīng)池時(shí)在工作電極表面發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，兩電極間就有電流通過，此電流大小與待測物濃度成正比。流動相必須含有電解質(zhì)，且呈化學(xué)惰性。且只能檢測具有電活性的物質(zhì)。4.熒光檢測器原理:物質(zhì)的分子或原子經(jīng)光照射后，有些電子被激發(fā)至較高的能級，這些電子從高能級躍至低能級時(shí)，物質(zhì)會發(fā)出比入射光波長較長的光，這種光稱為熒光。熒光檢測器就是在樣品的激發(fā)波長處檢測發(fā)射光的強(qiáng)弱.優(yōu)點(diǎn):a:靈敏度非常高適合于痕量分析b:可以用于梯度洗脫c:對儀器的穩(wěn)定性（如溫度和壓力的穩(wěn)定性）依賴較小d:選擇性好，優(yōu)于紫外缺點(diǎn):a:適用范圍有一定的局限性–只適用于有熒光基團(tuán)＆衍生化之后有熒光基團(tuán)的化合物b:定量分析時(shí)線性范圍較窄6:蒸發(fā)光散射檢測器(ELSD)原理:色譜柱流出液進(jìn)入霧化器形成微小液滴，與通入的氣體(通常是氮?dú)?混合均勻，經(jīng)過加熱的漂移管，蒸發(fā)除去流動相，樣品組分形成氣溶膠，用強(qiáng)光或激光照射氣溶膠，產(chǎn)生光散射，用光電二極管檢測散射光。ELSD檢測分為三個(gè)步驟：（1）用惰性氣體(一般是用N2)霧化脫洗液:（2）流動相在加熱管（漂移管）中蒸發(fā):（3）樣品顆粒散射光后得到檢測重要參數(shù)與影響ＥＬＳＤ的因素:

a:霧化室溫度:影響不大b:氮?dú)饬魉?氣體流速增大，使響應(yīng)值減小，故最佳氣體流速是在可以接受的噪聲基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的最大檢測響應(yīng)值的最低氣體流速。c:漂移管溫度:溫度過低則流動相得不到充分揮發(fā)，使基線水平較高；溫度過高則可能帶來更大的噪聲。最佳溫度是在流動相基本揮發(fā)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生可接受噪音的最低溫度．d:流動相流速:e鹽對基線噪音的影響：對于高濃度的鹽，鹽的不完全揮發(fā)會造成基線增高，使樣品響應(yīng)值受氣體流速的影響相對變?。粚τ诘蜐舛鹊柠}，鹽的完全揮發(fā)使響應(yīng)值受其影響較大．所以，對用做緩沖液的鹽，既要容易揮發(fā)，又要具有好的純度．一般鹽的揮發(fā)性越大，所需的氣體流速和漂移管溫度越低！特點(diǎn)EQ\o\ac(○,1)因?yàn)镋LSD在檢測前將流動相蒸發(fā)，所以基線的噪聲和漂移都很小，因此基線穩(wěn)定和樣品檢測的靈敏度高。EQ\o\ac(○,2)流動相的蒸發(fā)使得ELSD和梯度脫洗相容，因而可提高色譜分離的分辨率和縮短分離時(shí)間。EQ\o\ac(○,3)不像紫外檢測器，ELSD的激光源無需更換大大降低了運(yùn)行成本。ELSD優(yōu)點(diǎn):a:靈敏度大大提高，S/N高5-10倍,檢測限可達(dá)ng級b:能進(jìn)行梯度脫洗–是多成分分析中強(qiáng)有力的檢測手段c:對環(huán)境溫度變化不敏感,d:基線穩(wěn)定,不會產(chǎn)生漂移缺點(diǎn):a:RID上使用的流動相不受特殊的制約，但是，ELSD由于以流動相揮發(fā)為大前提，限定為揮發(fā)性物質(zhì)(不能使用磷酸緩沖液等)b:RID可在寬廣的范圍內(nèi)取得直線性，而ELSD由于原理上物質(zhì)量與散射強(qiáng)度成為指數(shù)關(guān)系，必需采用雙對計(jì)算使工作曲線線性化。反相健合相色譜法應(yīng)用：可以分離A、復(fù)雜的稠環(huán)芳烴以及大氣中的這類痕量污染物；B、可以分離親脂化物；C、可以用于人血清中藥物殘留量分析，以及激素分析；D、可以用于天然產(chǎn)物分析；E、用于農(nóng)藥以及環(huán)境中農(nóng)藥殘留量的分析，等等。反相鍵合相色譜的固定相：是采用極性較小的鍵合固定相，如硅膠-C18/C8/C4、硅膠-苯基流動相：是采用極性較強(qiáng)的溶劑，如水-甲醇、水-乙腈、緩沖溶液等。分離對象：多用于分離多環(huán)芳烴等低極性化合物；優(yōu)點(diǎn)反相鍵合相色譜法具有柱效高，能獲得無拖尾色譜峰的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)條件的影響1.溫度:反相鍵合相色譜流動相為含有機(jī)溶劑的水溶液，粘度高，因此最好在較高柱溫下操作，以減小粘度。pH值:對于可離解的組分，改變流動相的pH值，可以改變分離的選擇性。3．有機(jī)溶劑4．鹽類:在反相色譜中，將合適的鹽類加到流動相中，可以減少拖尾。水的純度:在反相色譜中，污染物會在柱頭濃集。進(jìn)行梯度洗脫時(shí)，隨著流動相中有機(jī)溶劑含量逐漸增加，污染物就會被洗脫下來，影響分離和檢測。進(jìn)樣量:樣品過載，通常會引起峰形變差，導(dǎo)致前拖、后拖或平頭峰離子抑制法：對于在水溶液中能夠離解的弱酸或弱堿樣品，在反相鍵合相色譜中，通過調(diào)節(jié)流動相的pH值，抑制它們的離解