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色譜分析
(一種分離、分析的方法)
鎖定
- 中文名
- 色譜分析
- 外文名
- chromatographic analysis
- 實 質
- 一種分離、分析的方法
- 原 理
- 固定相與流動相分配係數的差異
- 分 類
- 液相色譜、氣相色譜等
- 特 點
- 效果好,設備簡單,操作方便等
色譜分析基本原理
色譜分析有兩個要素——流動相和固定相。在流動相從固定相的一端流到另一端的過程中,加在固定相起始端的溶質隨流動相流動,並在流動相和固定相之間來回轉移。不同的溶質與這兩相的親和力大小不同,溶質的移動速度也不同,因而得到分離。固定相一般是固體,也可以是固體上附着液體;流動相是液體或氣體。
色譜分析具有很多優點:分離效果好,設備簡單,操作方便,條件較温和,方法多樣,能適應不同的需要。其缺點主要是:處理量小,週期長,不能連續操作;有的層析介質價格昂貴,有時找不到合適的介質。
色譜分析(層析)有各種類型。按照固定相使用的形式,可分為柱層析、紙層析、薄層層析。按照溶質的展開方式,可分為前沿層析、置換層析、洗脱層析。按照流動相的物理狀態,可分為氣相層析與液相層析,以及超臨界流體層析等。按照分離機理,可分為分配層析、吸附層析、離子交換層析、排阻層析、疏水層析、離子對層析、親和層析、鍵合相層析。按照固定相和流動相的相對極性,可分為正相層析與反相層析。
在層操作時,單組分洗脱劑對多組分樣品的洗脱效果常常不夠滿意。不是先洗出的組分混雜在一起,就是後洗出的組分出峯時間長,峯寬增加。為了改善分辨率、改變峯形或縮短層析時間,有時需要在層析過程中改變流動相的組成(pH、離子強度)。分階段改變流動相的組成,流動相的組成呈階梯狀變化,稱為階段洗脱。逐漸改變流動相的組成,流動相的組成呈曲線或直線狀變化,稱為梯度洗脱。流動相形成梯度可用梯度洗脱儀。高效液相層析儀中常用幾個泵分別輸送不同的溶劑,控制各個泵的流量,就能控制洗脱劑的組成。
改善層析分離效果的方法有:改變流動相的組成或pH,改變固定相,改變温度等。在液相層析中以改變流動相的組成最重要。其餘要注意的條件有:柱要細而長;分離介質填充要緊密、均勻,顆粒細密、大小分佈均勻;操作温度保持恆定;樣品用量少;流速慢而恆定。
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色譜分析分析儀器
用來分離物質和檢測、記錄物質的色譜圖,並進行定性、定量分析的儀器,稱為色譜分析儀,通常有氣相色譜儀和液相色譜儀兩大類。
色譜分析氣相色譜儀
氣相色譜儀的種類和型號很多,但都包括氣路系統、進樣系統、分離系統、檢測系統和記錄與數據處理系統。
氣路系統 氣路系統為色譜分析提供純淨、連續的氣流,儀器的氣路由載氣、氫氣和空氣三個氣路組成,後兩個氣路僅在氫焰檢測器中使用,常用的載氣有N2,H2,He和Ar等。
進樣系統 進樣系統主要包括進樣器和氣化室。液體樣品常用微量注射器進樣。樣品由針刺穿進樣口中的硅橡膠密封墊注人氣化室,液體樣品瞬間完全氣化,並被載氣帶入色譜柱。
分離系統色譜柱 分離系統色譜柱是色譜儀的關鍵部分,色譜柱可分為填充柱和毛細管柱兩大類。
檢測系統 檢測系統把從色譜柱流出的各個組分的濃度(或質量)信號轉換成電信號的裝置,也是色譜儀的主要部件之一,應用最廣泛的是熱導池檢測器(TCD)和氫火焰離子化檢測器(FID)。
色譜分析液相色譜儀
高效液相色譜儀是液相色譜儀中應用最廣泛的一種。高效液相色譜儀結構和流程與氣相色譜儀大致相似。通常包括:液路系統、進樣系統(採用高壓輸液泵)、分離系統(採用高效固定相)、檢測系統(採用高靈敏度檢測器)、記錄系統。
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色譜分析實際應用
色譜分析是儀器分析領域中發展迅速,研究和應用十分活躍的領域之一。由於色譜分析可以連續對樣品進行濃縮、分離、提純及測定,使其成為每一個分析工作者普遍採用的分析、檢測手段,並已廣泛應用於石油、化工、食品、醫藥、衞生、冶金、地質、農業、環境保護等各個行業中,可以説只要有分析任務的地方都在使用色譜分析法。近二三十年來發展的氣相色譜一質譜(GC-MS)聯用技術、離子色譜(IC)、超臨界流體色譜(SFC)、毛細管區帶電泳(CZE)等技術使色譜分析領域更是充滿了活力。尤其是毛細管電泳技術,具有分離效率高(柱效達100萬以上理論塔板數/m),樣品用量小(10-6~10-9 mL)、靈敏度高(檢出限低至10-15~10-20 mol·L-1),分離速度快(小於10 min)等特點,適用於離子型大分子,如氨基酸、核酸、肽及蛋白質的分析,甚至細胞和病毒等的快速、高效測定,在生物分析及生命科學領域中有極為廣闊的應用前景。