色譜

色譜

化學中物質的分離和分析方法
色譜是化學中物質的分離和分析方法,又稱色層法或層析法。它利用不同溶質(樣品)與固定相和流動相之間的作用力(分配、吸附、離子交換等)的差别,當兩相做相對移動時,各溶質在兩相間進行多次平衡,使各溶質達到相互分離。1906年由Tswett研究植物色素分離,提出色譜法概念;他在研究植物葉的色素成分時,将植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管内,然後加入石油醚使其自由流下,結果色素中各組分互相分離形成各種不同顔色的譜帶。按光譜的命名方式,這種方法因此得名為色譜法。在色譜法中,靜止不動的一相(固體或液體)稱為固定相(stationary phase) ;運動的一相(一般是氣體或液體)稱為流動相(mobile phase)。
    中文名:色譜 外文名:chromatography 所屬學科:分析化學 拼音:[sè pǔ] 又稱:色層法

原理

利用物質在兩相中吸附能力、分配系數或其他親和性能的差異作為分離依據。當兩相作相對移動時,使被測物質在兩相之間進行反複多次分配,這樣使原來的微小分配差異産生了很大的效果,使各組分分離,以達到分離、分析及測定一些物理化學常數的目的。

特點

優點

分離效能高:複雜混合物,有機同系物、異構體。手性異構體。

靈敏度高:可以檢測出10-11~10-13g的物質。

分析速度快:一般在幾分鐘或幾十分鐘内可以完成一個試樣的分析。

應用範圍廣:氣相色譜用于沸點低于400℃的各種有機或無機試樣的分析。液相色譜用于高沸點、熱不穩定、生物試樣的分離分析。離子色譜用于無機離子及有機酸堿的分離分析。

缺點

對未知物的定性能力較差。因為檢測器不能按物質的不同給出不同的特征信号。

應用

分離、分析及測定一些物理化學常數。氣相色譜法目前已應用于石油化工、環境檢測、醫藥衛生和食品等工業生産、科研及生産控制等各個方面的分析,色譜條件的選擇在實際應用過程中至關重要,本文就載氣、溫度、色譜柱等色譜條件的選擇原則和依據進行分析探讨,提高分析效率并對生産和環境監測意義深遠。

分類

柱色譜為向玻璃管中填入固定相,以流動相溶劑浸潤後在上方倒入待分離的溶液,再滴加流動相,因為待分離物質對固定相的吸附力不同,吸附力大的固着不動或移動緩慢,吸附力小的被流動相溶劑洗下來随流動相向下流動,從而實現分離。

紙色譜以濾紙條為固定相,在紙條上點上待分離的混合溶液的樣點,将紙條下端浸入流動相溶劑中懸挂,溶劑因為毛細作用沿濾紙條上升,樣點中的溶質從而被分離。

薄層色譜在玻璃闆上塗以固定相塗層,然後點樣,下端浸入溶劑,同樣自下而上分離。常用于探索柱色譜實驗條件,溶劑和固定相的選擇等。

常用固定相有石膏、氧化鋁、蔗糖、澱粉等,常用流動相為水、苯等各種有機溶劑

色譜法的分類方法很多,最粗的分類是根據流動相的狀态将色譜法分成四大類。

色譜類型 

流動相

主要分析對象

氣相色譜法

氣體

揮發性有機物

液相色譜法

液體

可以溶于水或有機溶劑的各種物質

超臨界流體色譜法

超臨界流體

各種有機化合物

電色譜法

緩沖溶液、電場

離子和各種有機化合物

色譜法按流動相種類的分類

色譜的式樣

硬卡式

在卡片上印有各種顔色。

招貼式

在一張四開大的紙上印出各種顔色,可以挂在牆上(不宜長期在強光下)。

折扇式

形如折扇,約有20多片長卡,末端固定,可以啟閉。它一卡一色,标出某一色(如紅色)的不同種與深淺,英國吉本斯公司印制和出售這種色譜。

書本式

将色譜印成15本。如日本出版的《同際色譜指南》,列出240種色标,并用日、中、英、法、德、意、西七種文字标出顔色名稱,使用十分方便。在有的色譜産品中,還在色譜的色塊中央鑿打直徑約5mm的小圓孔,更便于通過小圓孔對照判斷顔色。

色譜對單色、雙色郵票實用性大,除了辨别不同的刷色、色差外、還可以用于鑒定錯色票、但對于多色的彩色郵票,由于多色重疊難以觀察。對于這種情況,可用全張郵票邊紙上的色标對比色譜作出判斷。

收費标準

氣相色譜分析:樣品不需要前處理,用歸一法進行定量,100元/隻;複雜樣品、需進一步分析的,視處理難易程度和分析要求而定。

氣相色譜/質譜聯用分析:樣品不需要前處理,提供氣相色譜分析條件的,基本費200元/隻,每鑒定一峰加收30元;不提供氣相色譜分析條件的,再加收100元;複雜樣品、需進一步分析的,視處理難易程度和分析要求而定。

儀器借用:氣相色譜儀200元/小時;氣相色譜/質譜聯用儀500元/小時。

注:單隻樣品分析,加收以上費用的100%;2隻樣品,加收以上費用的50%;3~5隻樣品,收取以上費用;5隻樣品以上,視樣品量多少可酌情減免。此規定以下各儀器均适用。

色譜柱的安裝

高效液相色譜是色譜法的重要部分,它主要以液體為流動相、使用高壓輸液系統,将溶劑等流動相裝入固定色譜柱,在柱内實現分離後進行檢測。高效液相色譜柱技術已經被廣泛應用到化學、醫學、食品安全等領域檢測中,它的主要功能就是将樣品中的各個物質進行分類,其一般形式長為1030cm、内徑為25mm的内壁抛光的不鏽鋼管柱。色譜柱的正确安裝才能保證發揮其最佳的性能和延長使用壽命。正确的安裝請參考以下步驟:

步驟一:檢查氣體過濾器、載氣、進樣墊和襯管等檢查氣體過濾器和進樣墊,保證輔助氣和檢測器的用氣暢通有效。如果以前做過較髒樣品或活性較高的化合物,需要将進樣口的襯管清洗或更換。

步驟二:将螺母和密封墊裝在色譜柱上,并将色譜柱兩端要小心切平。

步驟三:将色譜柱連接于進樣口上色譜柱在進樣口中插入深度根據所使用的GC儀器不同而定。正确合适的插入能最大可能地保證試驗結果的重現性。通常來說,色譜柱的入口應保持在進樣口的中下部,當進樣針穿過隔墊完全插入進樣口後如果針尖與色譜柱入口相差1-2cm,這就是較為理想的狀态。(具體的插入程度和方法參見所使用GC的随機手冊)避免用力彎曲擠壓毛細管柱,并小心不要讓标記牌等有鋒利邊緣的物品與毛細柱接觸摩擦,以防柱身斷裂受損。将色譜柱正确插入進樣口後,用手把連接螺母擰上,擰緊後(用手擰不動了)用扳手再多擰1/4-1/2圈,保證安裝的密封程度。因為不緊密的安裝,不僅會引起裝置的洩漏,而且有可能對色譜柱造成永久損壞。

步驟四:接通載氣當色譜柱與進樣口接好後,通載氣,調節柱前壓以得到合适的載氣流速。将色譜柱的出口端插入裝有己烷的樣品瓶中,正常情況下,我們可以看見瓶中穩定持續的氣泡。如果沒有氣泡,就要重新檢查一下載氣裝置和流量控制器等是否正确設置,并檢查一下整個氣路有無洩漏。等所有問題解決後,将色譜柱出口從瓶中取出,保證柱端口無溶劑殘留,再進行下一步的安裝。

步驟五:将色譜柱連接于檢測器上其安裝和所需注意的事項與色譜柱與進樣口連接大緻相同。如果在應用中系統所使用的是ECD或NPD等,那麼在老化色譜柱時,應該将柱子與檢測器斷開,這樣檢測器可能會更快達到穩定。

步驟六:确定載氣流量,再對色譜柱的安裝進行檢查注意:如果不通入載氣就對色譜柱進行加熱,會快速且永久性的損壞色譜柱。

步驟七:色譜柱的老化色譜柱安裝和系統檢漏工作完成後,就可以對色譜柱進行老化了。

對色譜柱升至一恒定溫度,通常為其溫度上限。特殊情況下,可加熱至高于最高使用溫度10-20℃左右,但是一定不能超過色譜柱的溫度上限,那樣極易損壞色譜柱。當到達老化溫度後,記錄并觀察基線。初始階段基線應持續上升,在到達老化溫度後5-10分鐘開始下降,并且會持續30-90分鐘。當到達一個固定的值後就會穩定下來。如果在2-3小時後基線仍無法穩定或在15-20分鐘後仍無明顯的下降趨勢,那麼有可能系統裝置有洩漏或者污染。遇到這樣的情況,應立即将柱溫降到40℃以下,盡快的檢查系統并解決相關的問題。如果還是繼續的老化,不僅對色譜柱有損壞而且始終得不到正常穩定的基線。

一般來說,塗有極性固定相和較厚塗層的色譜柱老化時間長,而弱極性固定相和較薄塗層的色譜柱所需時間較短。而PLOT色譜柱的老化方法有各不相同。PLOT柱的老化步驟:HLZ Pora系列250℃,8小時以上Molesieve分子篩300℃12小時Alumina氧化鋁200℃8小時以上由于水在氧化鋁和分子篩PLOT柱中的不可逆吸附,使得這兩種色譜柱容易發生保留行為漂移。當柱子分離過含有高水分樣品後,需要将色譜柱重新老化,以除去固定相中吸附的水分。

步驟八:設置确認載氣流速對于毛細管色譜柱,載氣的種類首選高純度氮氣或氫氣。載氣的純度最好大于99.995%,而其中的含氧量越少越好。如果您使用的是毛細管色譜柱,那麼依照載氣的平均線速度(cm/sec),而不是利用載氣流量(ml/min)來對載氣做出評價。因為柱效的計算采用的是載氣的平均線速度。推薦平均線速度值:氮氣:10-12cm/sec;氫氣:20-25cm/sec。載氣雜質過濾器在載氣的管線中加入氣體過濾裝置不僅可以延長色譜柱壽命,而且很大程度的降低了背景噪音。建議最好安裝一個高容量脫氧管和一個載氣淨化器。使用ECD系統時,最好能在其輔助氣路中也安裝一個脫氧管。

步驟九:柱流失檢測在色譜柱老化過程結束後,利用程序升溫作一次空白試驗(不進樣)。一般是以10℃/min從50℃升至最高使用溫度,達到最高使用溫度後保持10min。這樣我們就會的到一張流失圖。這些數值可能對今後作對比試驗和實驗問題的解決有幫助。在空白試驗的色譜圖中,不應該有色譜峰出現。如果出現了色譜峰,通常可能是從進樣口帶來的污染物。如果在正常的使用狀态下,色譜柱的性能開始下降,基線的信号值會增高。另外,如果在很低的溫度下,基線信号值明顯的大于初始值,那麼有可能是色譜柱和GC系統有污染。其他:色譜柱的保存用進樣墊将色譜柱的兩端封住,并放回原包裝。在安裝時要将色譜柱的兩端截去一部分,保證沒有進樣墊的碎屑殘留于柱中。

注意:當空氣中氫氣的含量在4-10%時,就有爆炸的危險。所以一定要保證實驗室有良好的通風系統。

相關詞條

相關搜索

其它詞條