1、第十八章第十八章 色谱分析技术和色谱色谱分析技术和色谱分析仪器分析仪器 色谱法早在1903年由俄国植物学家茨维特分离植物色素时采用。 他在研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。这种方法因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来的含义，但仍被人们沿用至今。 英国生物学家Martin和Synge。他们首先提出了色谱塔板理论，发明分配色谱（1952年获诺贝尔化学奖）。 1944年出现纸色谱以后，色谱法不断发展，相继出现薄层色谱、亲和色谱、凝胶色谱、气相色谱、
2、高压液相色谱（HPLC）等。 20世纪50年代气液色谱的创立和发展具有划时代的意义，催生了许多现代色谱方法。 色谱法（chromatography）是一种物理分离技术，实质上是利用混合物中各个组分在互不相溶的两相（固定相和流动相）之间的分配的差异而使混合物得到分离的一种方法，也有人称之为色层法、层析法等。第一节 色谱法概述引 言 色谱仪（chromatograph）的实质是利用色谱分离技术再加上检测技术，对混合物进行先分离后检测，从而实现对多组分的复杂混合物进行定性、定量分析。在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相 ；自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称
3、为流动相 ；装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱 。 色谱分离中的两相是指系统具有一个有大比表面积的固定相（stationary phase）（可以是固体或以某种方式固定了的液体）和一个能携带待分离混合物流过固定相的所谓流动相（mobile phase）（可以是气体或液体）。 色谱工作就是根据被测样品（混合物）的性质，选择适当的两相和其他操作条件，利用分离系统将各个组分分离开来，通过检测系统进行定性、定量分析。具有高分辨率、高灵敏度、样品量少且速度较快、结果准确等优点，是分析混合物的有效方法。色谱分析的基本原理色谱是利用待分离的样品组分在两相中分配的差异而实现分离的。u色谱法是一种分
4、离、分析方法，有时又称为层析技术。它利用被分离的诸物质在互不相溶的两相中分配系数等的微小差异进行分离。当两相作相对移动时，使被测物质在两相之间进行反复多次分配，使原来微小的差异累加产生了很大的效果，形成差速迁移，使各组分在柱内移动的同时逐渐分离，以达到分离、分析及测定一些物理化学常数的目的。 两种组分的理化性质原本存在着微小的差异，经过反复多次地吸附解吸再吸附再解吸的过程使微小差异累积起来，结果使吸附能力弱的组分先流出色谱柱，吸附能力强的组分后流出色谱柱，从而使各个组分得到了分离。 吸附吸附解吸解吸再吸附再吸附再解吸再解吸图5.1 色谱分离原理示意图检测器检测器色谱柱（固定相）色谱柱（固定相）
5、样品组分样品组分123流动相流动相流动相流动相流动相流动相流动相流动相流动相流动相流动相流动相时间（时间（t）响响应应R进样峰进样峰123112223333 由此可见，色谱分离的两要素是互不相溶的两相（流动相及固定相）以及样品（混合物）各组分在两相中分配的差异，它是决定色谱最终分离结果好坏的基础。1分离效率高：分离效率高：可在很短的时间内分离多达二、三百个组 分的复杂物质，柱效能可达106的理论板。2检测能力强：检测能力强：可以检测出10-1110-15克级的痕量组分，能 满足环境检测、农药残留等大量日常检测 分析的需要。3样品用量少：样品用量少：样品用量一般为微升级，少的可达纳克级。4适用范
6、围广：适用范围广：几乎所有与化学有关的领域都有其用武之 地。色谱技术的分类1.按两相状态分类气体为流动相的色谱称为气相色谱（GC） 根据固定相是固体吸附剂还是固定液（附着在惰性载体上的一薄层有机化合物液体），又可分为气固色谱（GSC）和气液色谱（GLC）。液体为流动相的色谱称液相色谱（LC） 同理液相色谱亦可分为液固色谱（LSC）和液液色谱（LLC）。超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色谱（SFC）。 随着色谱工作的发展，通过化学反应将固定液键合到载体表面，这种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱（CBPC）。2.按分离机理分类利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强弱不同而得以分离的方法
7、，称为吸附色谱法。利用组分在固定液（固定相）中溶解度不同而达到分离的方法称为分配色谱法。利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲和力大小不同而达到分离的方法，称为离子交换色谱法。利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的方法，称为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。 最近，又有一种新分离技术，利用不同组分与固定相（固定化分子）的高专属性亲和力进行分离的技术称为亲和色谱法，常用于蛋白质的分离。3. 3. 按固定相的外型分类按固定相的外型分类固定相装于柱内的色谱法，称为固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱柱色谱。固定相呈平板状的色谱，称为平板色谱，它又可分为固定相呈平板状的色谱，称为平板色谱，它又可
8、分为薄层色谱和纸色谱薄层色谱和纸色谱。4. 4. 按照展开程序分类按照展开程序分类按照展开程序的不同，可将色谱法分为按照展开程序的不同，可将色谱法分为洗脱法洗脱法、顶替法顶替法、和前沿法和前沿法。 与光谱仪、质谱仪等分析仪器相比较，色谱仪的突出优点是对多组分混合物分离、分析能力较强，其分析灵敏度与质谱仪接近，比光谱仪高。而且造价低，使用方便。 色谱仪最大的不足之处是难于分析未知物。因此，可以将其与光谱仪、质谱仪联合起来使用，优势互补，形成色谱-光谱法、色谱-质谱法联用技术，再配备上微机进行自动控制与信息处理。多机联用与微机化、自动化是现代分析仪器发展的重要趋势。1.色谱图（chromatogr
9、am） 表明已被色谱柱分离的物质流过检测器的含量与时间的关系。色谱流出曲线及有关术语2.基线（base line） 是图中与时间轴平行t的记录线b。它表明纯流动相流过检测器时所产生的响应。判断基线稳定与否的标准是基线稳定性，即基线b与时间轴t平行或偏离的程度。信号信号进样空气峰ha色谱流出曲线色谱流出曲线色谱峰色谱峰3.色谱峰 检测器的输出信号随流入组分的浓度或质量的变化出一个个的峰形，即为色谱峰（chromatographic peak）。色谱峰所包围的面积称为峰面积，是色谱定量分析的基础。色谱峰最高点至峰底的垂直距离称为峰高（peak height) h。信号信号进样空气峰ha色谱流出曲线
10、色谱流出曲线色谱峰色谱峰 进样峰（injection peak）是进样时操作条件被干扰出现的，也可在进样时通过连动装置进行标记，是色谱分离过程中时间的起点。空气峰（air peak）是由于空气等物质不被固定相吸收，最先被流动相冲洗出来到达检测器而形成的峰形。4.保留时间 从进样开始到出现色谱峰最大值所需的时间为保留时间（re-tention time）。常用tR（组分名）（或简写为tR）表示，如tR1、tR2等，单位为min。与保留时间有关的其他参数，如保留体积、校正保留时间等，统称保留参数。信号信号进样进样tR5.死时间 死时间（dead time）是指惰性物质组分，从注入到出现峰的最高点所
11、需时间，若组分是空气，用符号t0表示，单位为min。死体积（dead volume）指色谱柱内流动相的体积，在实际中包括从进样系统到检测器的体积。因为这种物质不被固定相吸附或溶解，故其流动速度将与流动相流动速度相近。测定流动相平均线速时，可用柱长L与tM的比值计算。信号进样tM某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间， 即 tR= tR tM 由于组分在色谱柱中的保留时间tR包含了组分随流动相通过柱子所需的时间和组分在固定相中滞留所须的时间，所以tR实际上是组分在固定相中保留的总时间。保留时间是色谱法定性的基本依据，但同一组分的保留时间常受到流动相流速的影响，因此色谱工作者有时用
12、保留体积来表示保留值。6 调整保留时间tR 7 死体积V0 指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和。当后两项很小可忽略不计时，死体积可由死时间与色谱柱出口的载气流速Fco（cm3min-1）计算。 V0 = tMFco 式中 Fco为扣除饱和水蒸气压并经温度校正的流速。仅适用于气相色谱，不适用于液相色谱。 8 保留体积VR 指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。保留时间与保留体积关系： VR= tR Fco 调整保留体积VR 某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体积。 VR = VR V0
13、= tR Fco 9 区域宽度色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，用于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。表示色谱峰区域宽度通常有三种方法。1.标准偏差标准偏差 即即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。倍峰高处色谱峰宽的一半。2.半峰宽半峰宽Y1/2即峰高一半处对应的峰宽。它与标准偏差的关系为即峰高一半处对应的峰宽。它与标准偏差的关系为 Y1/2=2.354 3.峰底宽度峰底宽度Y即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距间的距离。它即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距间的距离。它与标准偏差与标准偏差 的关系是的关系是 Y = 4 从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：(i) 根据色谱峰
14、的个数，可以判断样品中所含 组分的最少个数；(ii) 根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析；(iii) 根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析；(iv) 色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据；(v) 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。 但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。
15、因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。五、色谱技术在临床检验中的应用 气相色谱仪常用于人体微量元素的快速分析，血与尿等体液中的脂肪酸、氨基酸、甘油三酸酯、甾族化合物、糖类、蛋白质、维生素、巴比妥酸等化合物的分析，分析鉴定药物的组成和含量、检测人体的代谢产物，通过气相色谱仪串联质谱，在“兴奋剂”检测中可分析100余种违禁药品等。高效液相色谱仪可以应用在：分析人体体液内正常与异常代谢物质；分析药物的组成和含量，在药物生产中进行中间控制；分析药物在体内的残留量，测定药物在各器官中的代谢产物，进行治疗药物效果的监测（治疗药物检测)；定性测定细胞核中的核苷及核苷酸，分析核酸以及分析氨基酸、酶、糖
16、；激素水平的测定，微生物的鉴定等。 气相色谱法的特点气相色谱法的特点优点：优点：分离效率高、应用范围宽、分析速度快、样品用量少;灵敏度高、分离和测定一次完成、自动化程度高.缺点：缺点：不适用于高沸点（450）、有生物活性的物质的分离测定不适用于制备.第二节 气相色谱仪 待测样品在高温的气化室气化后在惰性气体的带动下进入色谱柱，色谱柱内含有液体或固体固定相 每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立。 由于载气的流动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附、解吸。 结果是在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分
17、后流出色谱柱，进入检测器。甲醇和乙醇混合样色谱图甲醇和乙醇混合样色谱图国产气相色谱仪国外产气相色谱仪载气源减压阀净化器稳压阀稳流阀进样气化色谱柱检测器放大器记录仪温度控制系统一台典型的气相色谱仪主要由气路系统、进样系统、分离系统(色谱柱)、检测系统、温度控制系统、数据处理、记录系统及电源、电子线路等构成。一、气路系统 气相色谱仪的气路系统通常由载气源、减压阀、净化器、稳压阀、稳流阀、柱子及全部连接管道构成。气路系统的目的是向色谱柱提供质地洁净、流动平稳的流动相。二、进样系统 进样系统由载气预热器、取样器、样品分流器和进样气化装置等组成。进样系统的要求一方面是准确定量，迅速注入。另一方面气态或经
18、气化的样品能在载气中形成一个窄带集中地进入色谱柱，否则测量结果将毫无意义。三、气相色谱柱及温度控制（一）气相色谱柱1.固定相 整个气相色谱系统的核心是分析柱，混合物各个组分的分离就是在此完成。在使用气相色谱仪的过程中，优良的柱子应该具有适当的尺寸和适当的固定相。 一般说来，非极性液态固定相最适于分离链烷烃之类的非极性混合物，而极性固定相最好是分离极性化合物，如醇或酚等。 在气固色谱中，常选用的填充吸附剂主要有强极性的硅胶，中等极性的氧化铝，非极性的活性炭以及分子筛等。2.柱管形状和尺寸 柱管形状一般有三种，即U型管、盘形管和螺线管，其中以U型管最常用。 柱子的尺寸应对容量（样品量）和分析速度最
19、佳化。为获得最大效率，可用内径较小、长度较长的毛细管柱。 当分析的样品量较大且分离不困难时，可用内径较大、长度较短的填充柱。（二）温度控制 气态样品决定了必须进行温度操作。 首先，温度对于固定相十分重要。操作时一定要知道所用固定相温度的极限，把全部操作保持在临界温度以下100C150C进行。这将有助于延长柱子的使用寿命和避免检测器与其他装置受固定相“流失”所造成的污染。 其次，在气相色谱仪中，温度不仅对样品在色谱柱上的分离过程有很大影响，对许多检测器（如热导、电子捕获、示差折光等）的检测结果也有很大影响。即温度的测控与色谱仪的正常工作及其测量结果的可靠性有密切的关系。因此必须实行温度控制。 控
20、温的关键在于温度条件的稳定性。它将直接影响色谱柱的分离效率，保留参数的重复性以及检测器的性能。 温度控制一般是通过对具有一定体积的恒温箱内部的温度控制来实现的，对恒温箱主要要求可概括为：点温度的稳定性，即测量恒温箱内部任意一点的温度，其精度一般应保持在0.10.5 。温度场的均匀性，要求恒温箱内部色谱柱的上、下端及沿柱（不单是一根柱）任意横断面平均温度的差值不超过1 。 恒温范围可以调节。绝热性能好，从起动到稳定点的时间要短。要有足够的可用恒温空间，供装色谱柱之用。 目前在色谱仪中一般通过提供电流的方式来给恒温箱加热，用空气浴来进行热交换。温度的调节与稳定用温度控制器来实现。 温度控制器主要有
21、三种形式：（1）开关式。（2）比例调节器式。（3）三作用调节器式。 目前用得较多的是比例式调节器。设定电阻交流电桥电阻感温元件交流放大器相敏检波器触发电路加热炉丝可控硅功率调节器比例调节器式温度控制器工作原理框图四、程序升温气相色谱法 气相色谱仪的温度操作（或控制）有恒温（或定温）和程序升温两种方式。恒温是在整个工作过程中始终把温度控制在一个设定范围内。对于样品中各组分的沸点分布范围较窄时，用恒温操作，可以得到较好分离结果。 在样品中各组分的沸点相差较大时，一般在沸点分布范围大于80 100 时，采用恒温，分离效果往往就不太理想，此时必须使用程序升温。程序升温是一般恒温色谱法的一种逻辑推广，在
22、一台性能较为完善的气相色谱仪中，都具有程序升温装置。 检测器（detector）就是将样品组分的浓度或质量（含量）转换为电信号、并进行信号处理的一种传感装置。色谱仪除分离部分外，另一个十分重要的部分就是检测器。检测器性能的好坏将直接影响到色谱仪器最终分析结果的准确性。五、气相色谱仪常用检测器 （三）气相色谱仪常用检测器1.热导检测器 热导检测器（TCD，thermal conductivity detector）由热导池、测量桥路、热敏元件、稳压电路、信号衰减及基线调节等部分组成，具有结构简单，线性、稳定性好，适用面广等特点，还可与其他检测器联用。2.氢火焰离子化检测器（flame ioniz
23、a- tion detector，FID） 简称氢焰检测器，是电离检测器的一种，属第二类检测器。主要基本构成环节是：电极、电离室、离子源、极化电源、本底电流补偿环节以及静电计、记录仪等。3.电子捕获检测器（electron capture detector，ECD） 可以分为两类，一类是由一个阴极（内装圆筒状放射源3H或63Ni的池体)和一个不锈钢阳极组成。称之为放射性电子捕获检测器。另一类是非放射性电子捕获检测器。六、气相色谱仪的操作 在气相色谱仪的操作过程中，要特别注意柱参数的合理选择。它对色谱的分离效果会产生很大的影响，可以认为柱参数就是有关色谱操作的所有参数的统称。1.色谱柱和填料（固
24、定相） 所有新柱子，使用前必须经老化处理。老化处理就是在比操作温度高200C的条件下，将色谱柱“烘烤”12h以上。目的：有助于除去填料中的污染物和减轻对检测器的污染。2.柱长 选择柱长的依据是分离度和分离速度。增加柱长可提高分离度，但分析时间也会加长。基本要求是，在保证样品各个组分完善分离的条件下，尽量缩短柱长，以提高分析速度。填充柱则以1m3m为宜。3.载气流速 以兼顾灵敏度和分辨率为出发点，外径为3.175mm的柱子，载气流速可在1530ml/min的范围内选择，外径为6.35mm的柱子，可在40100ml/min范围内选择流速。 载气流速主要会影响样品的保留时间和峰高，必须让它保持恒定。
25、4.进样器和检测器的温度 要求大约比恒温箱最高温度高出25 50 ，主要是为了防止样品组分冷凝。5.恒温操作 恒温操作的温度一般要求比样品最高沸点低40 左右，也可以取样品组分的平均沸点或稍低一点的温度。也可视样品不同而上下调节。一般的原则是温度每上升1 ，保留时间缩短5。温度每上升30 ，分配系数下降一半，分析速度加快一倍。6.程序操作 在样品沸点分布范围较大，用恒温操作的方法很难完善地分离样品时，可用程序升温技术，保证在适当的范围内流出低沸点和高沸点相差甚远的样品组分来。具体操作中可根据组分沸点分布情况选择适当的升温方式。7.进样 注射器进样最为常用。在进样时，注射器应保持垂直于进样器隔膜
26、，以保证重复性。进样时要稳而快，以保证样品完全气化。8.初步分析 色谱工作本身就是一个不断改进操作参数、改善分离的过程，通过对结果的初步分析，将有助于操作者修改和确定最佳的操作条件。这也是色谱工作过程中所必须作的工作。 高效液相色谱仪又称高速液相色谱仪、高压液相色谱仪等。依据分离的原理虽有吸附、分配、离子交换、凝胶色谱等不同的类型。主要由溶济输送系统、 进样系统、分离系统(色谱柱)、温度控制系统、检测系统和数据处理与记录系统等构成。第三节 高相液相色谱仪 首先高压泵将贮液器中流动相溶剂经过进样器送入色谱柱，然后从控制器的出口流出。 当注入欲分离的样品时，流经进样器贮液器的流动相将样品同时带入色
27、谱柱进行分离，然后依先后顺序进入检测器，记录仪将检测器送出的信号记录下来，由此得到液相色谱图。 蔬菜、水果中农药残留蔬菜、水果中农药残留的检测的检测笨和丙酮混合样的色谱图笨和丙酮混合样的色谱图液相色谱的主要特点是： 分离效率高； 选择性好，适用于多种多元组分复杂混合物的分离； 应用范围广。从无机物到有机物，从天然物质到合成产物，从小分子到大分子，从一般化合物到生物活性物质等。图5-15 高效液相色谱仪结构框图 废液分离柱检测器数据处理进样装置温度控制流量控制梯度装置高压泵记录仪脱气装置储液槽一、溶剂输送系统 又称输液系统，对其主要要求是能有效的容纳所要求的溶剂，并将溶剂输送到系统的各个有关部位
28、。它应具备宽的流速范围和入口压力范围，并能适用于所有的溶剂。这里的溶剂就是高效液相色谱仪的流动相。二、进样系统 高效液相色谱仪的进样系统，要求能将样品有效地注入到系统里去，而不破坏在色谱柱和检测器里所建立的流量平衡。理想的进样系统应能给系统带来最低限度的死体积。否则，柱效率将受到损失。三、分离系统和温度控制系统 分离系统包括色谱柱、填料（固定相）。它承担着样品的分离，是色谱仪最重要的部件之一。色谱柱的高效率是现代高效液相色谱仪的一个显著特点。为达到好的分离效果，色谱柱的选择尤为重要。四、高效液相色谱仪用检测器（一）高效液相色谱检测器的基本要求和分类 对高效液相色谱仪检测器的特性要求与气相色谱基
29、本是一致的，但有两个问题有必要说明。1.对流动相的适应。2.峰扩展的问题。 目前常用的检测器有两大类，一类是保持溶质在溶剂中，即流动相加已分离组分直接进入检测器检测，即对洗脱液和组分总体的物性（如折光率、电导率等）进行检测。称为总体性检测器。另一类是把从色谱柱流出物的溶质和溶剂分开，让溶质单独进入检测器，称为溶质性检测器。（二）常用检测器 1.紫外及可见光检测器 由光源、光路系统、测量池、参比池、光电接收元件及电子线路和记录仪构成。其具体结构基本与紫外-可见分光光度计相同。遵循朗伯-比尔定律。要注意它的样品池做成细长的流动型，如Z型、H型。便于动态实时检测分离组分。光路出口样品洗脱液样品洗脱液
30、光路出口紫外检测器样品池(a)“Z”型(b)“H”型 检测器可设计为单波长紫外检测器与紫外及可见分光检测器两类。一般单波长紫外检测器常采用较易获得的两种波长254nm及280nm的单色光。紫外分光检测器的工作波长可通过调节棱镜或光栅来加以选择，因而可将检测器的工作波长选择在吸收系数较大波长上，以提高检测灵敏度。 检测器与分光光度计的主要差异有：样品检测池体积只有5l8l，不致于影响峰形，并做成流动式。检测灵敏度达0.050.01O.D.的满度值（光度计为1.00.5O.D.）。为提高灵敏度，样品池做得细长。对分光后光的单色性、波长精度要求不高，光谱宽度可在10nm，波长精度可以低至2nm。 紫
31、外及可见光检测器是目前高效液相色谱仪中最常用的检测器。它具有灵敏度和检测精度高、线性范围宽、受流量和温度波动的影响小、适用于梯度洗脱及不破坏样品等特点，是一种选择性检测器，只能用于在工作波长范围内有吸收的样品。2.示差折光检测器（RID） 主要由光源系统、光路系统、接收、放大、记录系统构成。由于各种物质具有不同的折射率，一种混合物的折射率又是各组分折射率的平均值，而溶剂和样品各组分折射率存在一定差异，所以通过检测折射率的变化，就可以达到分析样品各组分的目的。3.荧光检测器 某些物质在吸收了一定的光能后，会发射出频率较低、波长较长的荧光。荧光检测器就是用紫外光（称为激发光）照射样品，通过光电倍增
32、管检测样品所发出的荧光（称为发射光），记录出色谱图的。 荧光检测器根据单色器的不同，分为多波长荧光检测器（由多个滤光片构成单色器）和荧光分光检测器（由光栅构成单色器）。荧光检测器在选择性和灵敏度方面优于紫外检测器。但它检测的样品必须能够被激发出荧光，也是一种选择性检测器。检测器检测下限/(g/ml)线性范围选择性梯度淋洗主要特点UV-Vis10-10103104有有可可对流速和温度变化敏感；池对流速和温度变化敏感；池体积可制作得很小；对溶质体积可制作得很小；对溶质的响应变化大。的响应变化大。荧光荧光10-1210-11103有有可可选择性和灵敏度高；易受背选择性和灵敏度高；易受背景荧光、消光、
33、温度、景荧光、消光、温度、pH和和溶剂的影响溶剂的影响电化学电化学10-10103有有困难困难选择性高；易受流动相选择性高；易受流动相pH值值和杂质的影响；稳定性较差。和杂质的影响；稳定性较差。蒸发光散射蒸发光散射10-9无无可可可检测所有物质。可检测所有物质。示差折光示差折光10-1104无无不可不可可检测所有物质；不适合微可检测所有物质；不适合微量分析；对温度变化敏感。量分析；对温度变化敏感。质谱质谱10-10无无可可主要用于定性和半定量。主要用于定性和半定量。五、操作条件的选择 操作条件的选择除前面介绍的色谱柱参数、流动相及固定相的选择外，还包括以下几点。1.流动相的流量 提高流量可缩短
34、分析时间，但会降低分离度，增加柱压。应根据样品的性质、样品量大小、分离目的、选择的固定相和流动相以及色谱柱的尺寸等因素综合考虑。分析时，一般选10ml/min以下。制备时，流量可选大一些。2.柱温 一般在室温下进行。据统计，约有70以上的分析是在室温下进行的。当然提高温度可提高分析速度，但也会降低分离度。因此在高效液相色谱仪中，一般均通过流动相的选择而不是柱温的调整来提高分离能力。高温对固定相的影响也应充分考虑。3.压力 高效液相色谱仪分析速度提高的原因之一是采用了高压。一般可在3.4334.32MPa之间选取，最高不能超过49.03MPa。高压虽可增加分离速度，但会带来密封、固定相的强度等问
35、题。除高压技术外，也可以通过采用高效固定相，缩短柱长的努力来提高分析速度。4.进样量 高效液相色谱仪主要追求的是分析速度及分离能力，常只允许极小的进样量，这将有利于这两项指标。进样量一般在1g25g之间。一般随着样品体积的增加，柱效率会降低。超临界流体色谱简介什么是超临界流体什么是超临界流体达到或超过临界压力和临界温度的任何流体达到或超过临界压力和临界温度的任何流体超临界流体结合了气体和液体的特点，是理想的溶剂替代品超临界流体结合了气体和液体的特点，是理想的溶剂替代品二氧化碳最适合用于超临界流体（超临界点：二氧化碳最适合用于超临界流体（超临界点：31.331.3，7.38MPa）超临界流体的主
36、要技术领域超临界流体的主要技术领域 超临界色谱（超临界色谱（SFCSFC）超临界萃取（超临界萃取（SFESFE）超临界结晶超临界结晶主要应用领域主要应用领域制药制药精细化工精细化工 SupercriticalRegionPressureTemperatureSolidLiquidGasPath from liquid phase tovapor phase without encountering a phase transitionCritical PointTriple Point扩散速度更快扩散速度更快线速度更高线速度更高复平衡速度更快复平衡速度更快更高的通量更高的通量粘度更低粘度更低压
37、力降更小压力降更小流速更高流速更高可实现多柱序列分离可实现多柱序列分离溶剂极性变化非线性溶剂极性变化非线性有机改性剂的加入可以极大的改变流体的极性有机改性剂的加入可以极大的改变流体的极性SFCSFC为正相分离为正相分离与传统液相相比，产生废弃的有机溶剂更少与传统液相相比，产生废弃的有机溶剂更少SFC对比HPLC的优势n分离三角形分离三角形分析速度分析速度分辨率分辨率灵敏度灵敏度在保证分辨率和灵敏度的情况下在保证分辨率和灵敏度的情况下获得更快的分析速度获得更快的分析速度分离度公式分离度公式) 1() 1(4kkNRS= Selectivity 选择性 受流动相和固定相的影响N= Column E
38、fficiency 柱效受柱长和颗粒度的影响k= Capacity Factor 容量因子受流动相、固定相、梯度斜率和延迟体积（梯度）的影响SFCSFC是一种超快速色谱是一种超快速色谱(I): (I): 手性分离手性分离AU0.0000.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0900.1000.1100.1200.130Minutes0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0026.0028.0030.0032.0034.0036.001.9202.6712.9243.2493
39、.8264.9927.0577.61925.09732.7745432110095908580757065605550454035302520151050-51.641.803.113.87对对映异构体的外消旋混合物映异构体的外消旋混合物非非对对映异构体混合物映异构体混合物10340320300280260240220200180160140120100806040200-20Helene iso1.DATA 1RT minmAU0.850.951.031 minSFC: 1 minHPLC: 10 minSFCSFC是一种超快速色谱是一种超快速色谱( (II): ): 非手性分离非手性分离超
40、快速超快速 SFC (10 ml/min) 结结合超快速合超快速TOF质谱质谱 (0.1 sec/spectrum).样样品分析品分析时间为时间为 40 s.Bolanos, Ventura, Greig et al., J. Comb. Chem. 5, 451-455, 2003SFC在制药和天然产品分析中的应用在制药和天然产品分析中的应用 -T -T3 -T3 -T -T3 -T -T3 -T天然天然产产物：物： 棕棕榈榈SqualeneCarotenesTocolsSterols SFC 用于分离植物中的用于分离植物中的营营养养物物质质生物柴油分析生物柴油分析 SFC可用于分离生物柴油
41、中的脂肪酸甲可用于分离生物柴油中的脂肪酸甲酯酯、游离脂肪酸和甘油。、游离脂肪酸和甘油。M etolac h lor_ 1 1 -2 0 -2 0 0 6 _ 1 2 _ 3 4 _ 3 7 P M .txt9.08.58.07.57.06.56.05.55.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50Retention Time (min)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.5Response6.566.967.428.131NOClOCH3CH3CH3CH3re g is m e to la c h lo r_ 5 9 c
42、.e s p242220181614121086420Retention Time (min)00.250.500.751.00Response15.69368.551000.004.777.8516.0217.6318.3420.271除草剂和农药Metolachlor一、数据处理系统 色谱分析的目的是得到混合物中各组分的定性与定量结果，而数据处理的最终目的就是给出这些结果。最基本的方式是绘出色谱图。在计算机介入后，还可提供一些如保留时间、峰高、峰面积、成份比率等文字信息。第四节 色谱仪的数据处理系统1.记录仪 是目前用得比较广泛的一种装置。它通过将样品信号定量转换为电压信号，推动计录笔记录
43、出色谱图。但保留时间、峰高、峰面积等参数需要人工的方式来处理。使用不是特别方便，分析结果也不是很准确。2.积分仪 积分仪主要有两种：模拟和数字积分仪。其主要功能是求色谱图上各峰的峰面积。在色谱分析时，被分析物的浓度和含量通常与峰面积存在线性关系。积分仪可以更准确地计算出色谱峰面积，为定量分析打下良好的基础。3.数据处理站 微机的发展使积分仪已渐被色谱数据处理站（chromatographic data system）取代。它包括硬件和软件两个部分，硬件部分除普通或专用的微机外，还通过接口电路将色谱仪与微机联为一体。软件部分主要有系统、控制、采样软件和各种数据处理软件包。除进行色谱数据处理外，还
44、参与仪器的自动控制。色谱界面二、微机在色谱仪中的功能1.分析信息处理 峰检测方式有：峰处理方式：波形处理、基线校正、不完全分离成分的分离、拖尾峰上峰的分析、线性化； 计算峰高；峰面积积分。 斜率检测，电平检测，保留时间测定。2.数据演算功能 可以进行总和校正、成分比率、移动平均，线性多项式演算等数据计算。 3.程序控制功能 可以实现程序升温、程序变流速、程序变压、阀门切换、流路切换、衰减程序、大气压平衡等一系列程序操作。4.存贮器的保存功能 内部电池支撑内存保存，磁盘的输入、输出。 5.操作条件自动控制功能 可以按照预先的设定，自动控制色谱工作过程中的操作条件。6.自动标定功能 自动标定保留时
45、间、死时间、峰高等基本参数。7.异常检出及显示功能 可检测出各种异常工作情况，显示信息，报警并自动关闭仪器。 （1）分析器异常：保留时间、基线异常、重复性不良、不能校准、校正系数异常、氢焰灭火、载气压力下降、标准气断、过压和温度过高等。（2）信息处理器自己诊断。（3）浓度上限监视。8.外部输出功能（1）记录器输出色谱图、棒图、趋势图等。（2）数据计算机输出、打印记录。（3）报警输出、自动停机。 计算机化的色谱仪有如下优点：1.能较长期地连续运行。2.仪器的主要技术指标都会得到提高。3.操作方便。4.能自动进行标定。5.能自动检查工作状态，发现故障，指示故障源和发出报警信号，停机。6.自动校正诸如环境温度、压力等变化引起的误差。
