凌悅菲儀器分析技術(shù)Contents目1熟悉色譜分離條件的選擇原則2練習(xí)色譜分離條件的選擇

錄一、

載氣種類和流速的選擇1.載氣種類的選擇

載氣種類的選擇應(yīng)考慮三個方面：載氣對柱效的影響、檢測器要求及載氣性質(zhì)。

①載氣摩爾質(zhì)量大，可抑制試樣縱向擴散，提高柱效。

②載氣流速較大時，傳質(zhì)阻力項起主要作用，采用較小摩爾質(zhì)量的載氣(如H2,He)，可減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。

③熱導(dǎo)檢測器需要使用熱導(dǎo)系數(shù)較大的氫氣有利于提高檢測靈敏度。在氫焰檢測器中，氮氣仍是首選目標。

④在載氣選擇時，還應(yīng)綜合考慮載氣的安全性、經(jīng)濟性及來源是否廣泛等因素。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則

2.載氣流速的選擇

作圖求最佳流速。實際流速稍大于最佳流速（高10%左右），縮短時間。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則

對填充柱，N2作載氣時，流速可選20-60mL/min，用H2作載氣時，流速可選40-90mL/min；對毛細管柱，通常選用的流速為1-2mL/min。

對于一定的色譜柱和試樣，有一個最佳的載氣流速，此時柱效最高，根據(jù)VanDeemter方程式。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則

子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則色譜柱的選擇（氣固色譜和氣液色譜表3-4）氣-固色譜柱的選擇氣-固色譜柱的選擇也就是固體固定相的選擇。（1）固體固定相（吸附劑）：主要有強極性硅膠、中等極性氧化鋁、非極性活性碳及特殊作用的分子篩。（2）使用范圍：主要用于惰性氣體和H2、O2、N2、CO、CO2、CH4

等一般氣體及低沸點有機化合物的分析。氣-液色譜柱的選擇（1）固定液①對固定液的要求②常用固定液的分類③固定液的選擇二、

固定相的選擇（1）種類：主要有強極性硅膠、中等強度氧化鋁、非極性活性碳及特殊作用的分子篩。（表3-5）（2）使用范圍：主要用于惰性氣體和H2、O2、N2、CO、CO2、CH4等一般氣體及低沸點有機化合物的分析。（3）優(yōu)點：比表面大、吸附容量大、熱穩(wěn)定性好、無流失現(xiàn)象，且制柱方便，價格便宜。（4）缺點：吸附線性范圍小，進樣量稍大就得不到對稱峰；柱效低，制備重現(xiàn)性差；在高溫條件下的催化活性會干擾分析；對某些組分會產(chǎn)生永久性吸附而影響柱的分離效能；由于吸附劑的種類少，應(yīng)用范圍有限；吸附劑在使用前需要先進行活化處理，然后再裝入柱中制成填充柱再使用。1.固體固定相（吸附劑）子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則液體固定相由固定液和載體兩部分組成，主要起分離作用的是固定液。2.液體體固定相（1）固定液對固定液的要求a.沸點高，揮發(fā)性小，熱穩(wěn)定性好，以免在較高柱溫下發(fā)生固定液流失、造成色譜基線不穩(wěn)、重現(xiàn)性差、柱壽命短等（一般根據(jù)固定液沸點確定其最高使用溫度）。b.在操作柱溫下呈液態(tài)（一般根據(jù)固定液的凝固點決定其最低使用溫度），其黏度較低，以保證固定液能均勻地分布在載體上，并減小液相傳質(zhì)阻力。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則c.溶解度大并且具有良好的選擇性，這樣才能根據(jù)各組分溶解度的差異，達到互相分離。d.化學(xué)穩(wěn)定性好，在操作柱溫下，不能與載體以及待測組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。常用固定液的分類固定液種類眾多，其組成、性質(zhì)和用途各部相同。主要根據(jù)固定液的極性和化學(xué)類型來進行分類。（表3-6）固定液極性是表示含有不同官能團的固定液，與分析組分中官能團及亞甲基相互作用的能力。通常用相對極性（P）的大小來表示。Β,β’-氧二丙腈的相對極性P=100，角鯊?fù)榈南鄬O性P=0，其他固定液以此為標準通過實驗測出它們的相對極性均在0-100之間。將相對極性值分為五級，每20個相對單位為一級，相對極性在0-1間的為非極性固定液；+2，+3為中等極性固定液；+4，+5為強極性固定液。（表3-7）子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則Β,β’-氧二丙腈C6H8N2OP=100,+5級角鯊?fù)镃30H62P=0,0級每一級的極性用一個“+”表示，非極性固定液用“0”，或“-”

1～20為“+1”21～40為“+2”41～60為“+3”61～80為“+4”81～100為“+5”“0”為非極性固定液，+1～+2為弱極性固定液，+3為極性固定液，+4～+5為強極性固定液。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則固定液的選擇選擇固定液應(yīng)根據(jù)不同的分析對象和分析要求進行。一般可按照“相似相溶”原理進行選擇，即按待分離組分的極性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與固定液相似的原則來選擇。a.分離非極性組分時，通常選用非極性固定相。各組分按沸點順序出峰，低沸點組分先出峰。b.分離極性組分時，一般選用極性固定液。各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰。c.分離非極性和極性的（或易被極化的）混合物，一般選用極性固定液。此時，非極性組分先出峰，極性的（或易被極化的）組分后出峰。d.能形成氫鍵的試樣，如醇、酚、胺和水的分離，一般選用氫鍵型固定液。此時試樣各組分按與固定液分子間形成氫鍵能力大小的順序流出色譜柱，易形成氫鍵的組分后出峰，不易形成氫鍵的組分先流出。e.對于復(fù)雜組分，一般可選兩種或兩種以上的固定液配合使用，以增加分離效果。f.對于性質(zhì)不明的未知樣品，可試用5種優(yōu)選固定液。即讓樣品分別通過SE-30、OV-17、QF-1、PEG-20M和DEGS等5根柱子，觀察其分離情況，然后再選用極性適當(dāng)?shù)墓潭ㄒ?。?）載體（擔(dān)體）載體的作用是提供一個具有較大比表面積的惰性表面，使固定液能在它的表面上形成一層薄而均勻地液膜。對載體的要求a.載體比表面大，孔徑分布均勻。b.載體表面應(yīng)是化學(xué)惰性的，即無吸附性、無催化性。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則c.熱穩(wěn)定性好。d.載體機械強度好，不易破碎。載體種類a.硅藻土型分為紅色硅藻土載體和白色硅藻土載體。這兩種載體的化學(xué)組成基本相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似，但是它們的表面結(jié)構(gòu)差別很大。

紅色硅藻土載體由硅藻土與黏合劑混合后在900℃左右煅燒而成，因其含有少量的氧化鐵而略帶紅色。

白色硅藻土載體由硅藻土和少量碳酸鈉助熔劑混勻后在高于900℃的溫度下煅燒而成，其中的氧化鐵在助熔劑的作用下與硅質(zhì)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成白色的硅酸鈉鐵鹽，因此變成了白色的多孔性顆粒。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則硅藻土的化學(xué)成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等和有機質(zhì)。SiO2通常占80%以上，最高可達94%。優(yōu)質(zhì)硅藻土的氧化鐵含量一般為1~1.5%，氧化鋁含量為3~6%。硅藻土的礦物成份主要是蛋白石及其變種，其次是粘土礦物—水云母、高嶺石和礦物碎屑。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則b.非硅藻土型非硅藻土型載體包括聚合氟塑料載體、玻璃微球載體、高分子微球載體等。載體的預(yù)處理載體主要起承擔(dān)固定液的作用，它表面應(yīng)是化學(xué)惰性的，但實際應(yīng)用中載體總是呈現(xiàn)出不同程度的催化活性，特別是當(dāng)固定液的液膜厚度較小，分離極性物質(zhì)時，載體對組分有明顯的吸附作用，其結(jié)果是造成色譜峰嚴重不對稱，所以載體在使用前必須預(yù)處理。a.酸洗法用6mol/L鹽酸溶液浸泡載體2h，然后用水洗至呈中性，于110℃烘箱中烘干備用。酸洗可除去載體表面的鐵等金屬氧化物雜質(zhì)。酸洗后的載體可用于分析酸性物和酯類樣品。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則b.堿洗法將酸洗后的載體放在100g/L的氫氧化鈉-甲醇溶液浸泡后過濾，再用甲醇和水洗至中性，在110℃烘箱中烘干備用。堿洗可以除去載體表面的Al2O3等酸性作用點。堿洗后載體可用于分析胺類堿性物質(zhì)。c.硅烷化處理硅烷化處理是指利用硅烷化試劑處理載體，使載體表面的硅醇和硅醚基團失去氫鍵力，因而純化了表面，消除了色譜峰拖尾現(xiàn)象。常用的硅烷化試劑有三甲基氯硅烷，二甲基二氯硅烷和六甲基二硅胺等。硅烷化處理后的載體只適用于涂漬非極性及弱極性固定液，而且只能低于270℃的柱溫下使用。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則d.釉化處理將待處理的載體在20g/L的硼砂水溶液中浸泡48h，其間攪拌數(shù)次后，抽濾，并于120℃烘干，再在860℃高溫下灼燒70min，在950℃下保持30min，最后再用開水煮沸20～30min，過濾烘干，過篩備用。處理過的載體吸附性能低，強度大，可用于分析強極性物質(zhì)（對于一般極性和非極性樣品，可不必用此法處理）。目前，市售載體有的已經(jīng)處理過，過篩，用蒸餾水漂洗除去粉末（已硅烷化的載體應(yīng)用無水乙醇漂洗）后即可使用（常選用60～80目或80～100目），涂漬前將載體放在105℃烘箱中烘4～6h，除去吸附在載體表面的水蒸氣等。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則載體的選擇選擇適當(dāng)載體能提高柱效，有利于混合物的分離。選擇載體的大致原則是：a.若果液載比（指在固定相中固定液與載體的質(zhì)量比，液載比的范圍可以在0.05%～30%）較小，可選比表面較小的載體，如液載比＞5%，可選用硅藻土類擔(dān)體；液載比＜5%，應(yīng)選用處理過的硅膠土類載體；0.05%＜液載比＜3%，可選用比表面很小的玻璃微球等載體。b.腐蝕性樣品可選耐腐蝕的載體，如氟載體、石英微球等；對強極性和高沸點組分，應(yīng)選用比表面較小的載體，如玻璃微球、石英微球等。c.載體程度一般選用60～80目或80～100目；高效柱可選用100～120目。（表3-8）子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則3.合成固定相（1）高分子多孔小球高分子多孔小球（GDX）是以苯乙烯等為單體與交聯(lián)劑二乙烯基苯交聯(lián)共聚高分子多孔的小球，從化學(xué)性質(zhì)上可以分為極性和非極性兩種。這種聚合物在有些方面具有類似吸附劑的性能，而在另外一些方面又顯示出固定液的性能。高分子多孔小球作為固定相主要具有吸附活性低、對含羥基的化合物具有相對低的親和力、可選擇的范圍大等優(yōu)點。高分子多孔小球本身既可以作為吸附劑在氣固色譜中直接使用，也可作為載體涂上固定液后使用。在烷烴、芳烴、鹵代烷、醇、酮、醛、醚、酯、酸、胺、腈以及各種氣體的氣相色譜分析中已得到廣泛應(yīng)用。高分子多孔小球在交聯(lián)共聚過程中，使用不同的單體或不同的共聚條件，可獲得不同分離效能、不同極性的產(chǎn)品。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則（2）化學(xué)鍵合固定相又稱化學(xué)鍵合多孔微球固定相。這是一種以表面孔徑度可人為控制的球形多孔硅膠為基質(zhì)，利用化學(xué)反應(yīng)方法把固定液鍵合于載體表面上而制成的鍵合固定相。這種鍵合固定相大致可分為硅氧烷型、硅脂型以及硅碳型等三種類型。同用載體涂漬固定液制成的固定相比較，化學(xué)鍵合固定相主要具有良好的熱穩(wěn)定性；適合于快速分析；對極性組分和非極性組分都能獲得對稱峰；耐溶劑?；瘜W(xué)鍵合固定相在氣相色譜中常用于分析C1～C3的烷烴、烯烴、炔烴、CO2、鹵代烴及有機含氧化合物等。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則4.色譜柱的老化新柱子需老化處理后才能使用。目的：徹底除去固定相中殘留的溶劑和某些易揮發(fā)性雜質(zhì)；促使固定液更均勻、更牢固地涂布在載體表面上。老化方法：將色譜柱接入色譜儀氣路中，將色譜柱的出氣口（接真空泵的一端）直接通大氣，不要接檢測器，以免柱中逸出的揮發(fā)物污染檢測器。開啟載氣，在稍高于操作柱溫下（老化溫度可選擇為實際操作溫度以上30℃），以較低流速連續(xù)通入載氣一段時間（老化時間因載體和固定液的種類及質(zhì)量而異，2～72h不等）。然后將色譜柱出口端接至檢測器上，開啟記錄儀，繼續(xù)老化。待基線平直、穩(wěn)定、無干擾峰時，說明柱的老化工作已完成，可以進樣分析。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則三、柱溫的選擇柱溫直接影響色譜柱的使用壽命、柱的分離效能和分析速度。降低柱溫可使色譜柱的選擇性增大，有利于組分分離，但柱溫過低，被測組分可能在柱中冷凝，或者傳質(zhì)阻力增加，使分析時間增加，色譜峰擴張甚至拖尾。升高柱溫可縮短分析時間，有利于降低塔板高度，改善柱效，但同時分配系數(shù)減小，分離度下降，從而導(dǎo)致柱效下降。同時柱溫不能高于色譜柱的最高使用溫度，否則會造成固定液大量流失。一般通過實驗選擇最佳柱溫，使物質(zhì)既分離完全，又不使峰形擴張、拖尾。（表3-9）子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則柱溫選擇原則柱溫應(yīng)控制在固定液的最高使用溫度和最低使用溫度范圍之內(nèi)。使最難分離的組分有盡可能好的分離前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞?，但以保留時間適宜、峰性不拖尾為度。柱溫一般選擇在組分平均沸點左右或稍低。對于組分復(fù)雜、沸程寬的試樣，采用程序升溫。程序升溫不僅可以改善分離，而且可以縮短分析時間。（圖3-30）

程序升溫：即柱溫按預(yù)定的加熱速度，隨時間作線性或非線性的增加。升溫的速度一般呈線性的，即單位時間內(nèi)溫度上升的速度是恒定的，例如每分鐘2℃，4℃，6℃等等。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則

在較低的初始溫度，沸點較低的組分，即最早流出的峰可以得到良好的分離。隨柱溫的增加較高沸點的組分也能較快地流出，并和低沸點組分一樣，也能得到較好的分離。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則1.丙烷（-42℃）2.丁烷（-0.5℃）3.戊烷（36℃）4.己烷（68℃）5.庚烷（98℃）6.辛烷（126℃）7.溴仿（150.5℃）

8.間氯甲苯（161.6℃）

9.間溴甲苯（183℃）

5℃/min子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則四、汽化室溫度的選擇適宜的汽化室溫度既能保證樣品迅速且完全汽化，又不引起樣品分解。一般汽化室溫度比柱溫高30～70℃或比樣品組分中最高沸點高30～50℃，就可以滿足分析要求。當(dāng)進樣量較大時，汽化溫度宜高些；當(dāng)進樣量較小時，汽化溫度可低些。如果汽化溫度過低，會使色譜峰變成前沿平坦后沿陡峭的展寬的伸舌峰，不利于分離；若果重復(fù)進樣時出峰數(shù)目變化，重現(xiàn)性差，則說明汽化溫度過高。一般在保證樣品不分解的前提下，汽化溫度高一些更好。五、檢測室溫度的選擇檢測室溫度應(yīng)高于或等于柱溫。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則六、進樣量的選擇1.進樣量進樣量要適當(dāng)，應(yīng)控制在峰高或峰面積與進樣量呈線性關(guān)系的范圍內(nèi)。若進樣量過大，峰變寬，分離度變小，會出現(xiàn)重疊峰、平頂峰，峰高或峰面積與進樣量不呈線性關(guān)系，無法定量；進樣量太小，會因檢測器靈敏度不夠，導(dǎo)致有的組分不能檢出。色譜柱最大允許進樣量可以通過實驗確定。方法：其他實驗條件不變，進逐漸加大進樣量，直至所出的峰的半峰寬變寬或保留值改變時，此進樣量就是最大允許進樣量。液體樣品一般取0.1～5μL，氣體樣品一般取0.1～10mL。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則2.進樣技術(shù)進樣速度要快，在0.5s內(nèi)完成。為保證良好的分離和重現(xiàn)性，在直接進樣時應(yīng)注意：（1）用注射器取樣時，應(yīng)先用丙酮或乙醚抽洗10次左右，再用被測試液抽洗10次左右，然后緩緩抽取一定量試液（稍多于需要量），此時若有空氣帶入注射器內(nèi)，應(yīng)先排除氣泡后，再排去過量的試液，并用濾紙或擦鏡紙吸去針桿處所沾的試液（千萬勿吸去針頭內(nèi)的試液）。（2）進樣后立即進樣，進樣時要求注射器垂直于進樣口。（3）進樣時要求操作穩(wěn)當(dāng)、連貫、迅速。進針位置及速度、針尖停留和拔出速度都會影響進樣的重現(xiàn)性。一般進樣相對誤差為2%-5%。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則

色譜分離條件的選擇原則

載氣及線速選擇載氣種類的選擇（1）考慮檢測器（2）考慮有利于提高柱效能和分析速度。

載氣流速的選擇圖中曲線最低店處對應(yīng)的塔板高度最小，因此對應(yīng)載氣的最佳線速u最佳，在最佳線速下操作可獲得最高柱效。相應(yīng)的載氣流速為最佳載氣流速。一般采用比u最佳稍大的流速進行測定。子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則（2）載體（擔(dān)體）載體的作用;對于載體的要求①載體的種類a．硅藻土型b.非硅藻土型：②載體的預(yù)處理a.酸洗法b．堿洗法c．硅烷化處理d．釉化處理③載體的選擇選擇載體的大致原則子任務(wù)1：熟悉色譜分離條件的選擇原則（3）合成固定相氣液色譜柱的制備（1）色譜柱柱管的選擇與清洗①色譜柱柱形、柱內(nèi)徑、柱長度的選擇②柱管的試漏與清洗方法（2）固定液的涂漬①固定液用量的選擇②固定液的涂漬③