同济大学分析化学(环境生物版)9色谱分析法

2021年 4月 21日 星 期 三 21时 33分 9秒 http:/ 谱 分 析 法同 济 大 学 化 学 系 http:/ 2/461 上 周 要 点 1 历 史1 9 0 3 Tsweet的 实 验植 物 提 取 液CaCO3玻 璃 柱石 油 醚 淋 洗 http:/ 3/461 流 动 相固 定 相stationary phasemobile phase什 么 是 两 相 ？上 周 要 点 2 两 相气相色谱液相色谱流动相按 M相 分 类 80% http:/ 4/461基 线死 时 间 t M保 留 时 间 t R 调 整 t R峰 高 h 标 准 差 半 峰 宽 Y 1/ 2 峰 底 宽 Yb 35.22ln222/1 Y 21b 7.14 YY 上 周 要 点 3 流 出 曲 线 响 应 信 号 时 间 进 样 峰 空 气 峰 h tR 0.607h 2 Y Y h tRtM http:/ 5/461色 谱 流 出 曲 线 中 得 到 的 重 要 信 息 根 据 色 谱 峰 的 个 数 ， 可 以 判 断 试 样 中 所 含 组 分的 最 少 个 数 。 根 据 色 谱 峰 的 保 留 值 或 位 置 ， 可 以 进 行 定 性分 析 。 根 据 色 谱 峰 下 的 面 积 或 峰 高 ， 可 以 进 行 定 量 分析 。 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 。 色 谱 峰 两 峰 间 的 距 离 ， 是 评 价 固 定 相 和 流 动 选 择 是 否 合 适 的 依 据 。 http:/ 6/461 载 气 系 统进 样 系 统色 谱 柱检 测 器气 相 色 谱 分 析 流 程 示 意 图1 载 气 钢 瓶 ； 2 减 压 阀 ；3 干 燥 管 ； 4 针 形 阀 ；5 流 量 计 ； 6 压 力 表 ；7 进 样 器 ； 9 色 谱 室 ； 10 检 测 器 ； 11 记 录 仪 记 录 系 统上 周 要 点 4 仪 器 结 构 http:/ 7/461 上 周 要 点 4 两 类 柱L 10-150mID 0.1-0.5mmFilm 0.1-1m L 1-5mID 2-6mmFilm 10mHP-130/0.25/0.25石 英 弹 性 毛 细 管不 绣 钢 管 (p230说 的 最 常 用 ， 过 去 时 )材料 http:/ 8/461 上 周 要 点 5 分 离 本 质 两 相 分 配 理 论K越 大 ， tR越 大 ， 越 慢 出 峰 MS ccK 分 离 本 质 ， K不 同K=0, 不 保 留 , 最 先 出 峰 , tR= tM (死 时 间 )谁 先 出 峰 ？ 苯 /甲 苯 /对 二 甲 苯 http:/ 9/461 上 周 要 点 6 塔 板 理 论塔 高 H柱 长 L的 关 系有 效 板 高 H eff effeff nLH 21/2eff R54.5 YtnR R R22 21/2 b5.54 16t tn Yt Y 假 想 色 谱 柱 中 许 多 塔 板 实 为 平 衡 次 数neff和 Heff是 柱 效 能 指 标 http:/ 10/461 上 周 要 点 7 速 率 理 论1956 Van Deemter方 程 CuuBAH u为载 气流 速H为 板 高A： 涡 流 扩 散 C： 传 质 阻 力B： 分 子 扩 散 各类扩散 高斯分布 本章目录 12.1 色 谱 法 概 述12.4 色 谱 条 件 的 选 择12.5 检 测 器12.6 定 性 定 量 方 法12.2 色 谱 柱12.3 色 谱 理 论今天继续 http:/ 12/461 1 2 .4 色 谱 条 件R2 R11 2( )/2t tR Y Y 分离度 R = 0.75不 完 全 分 离R = 1.0峰 A中 含 有 4%的 BR s = 1.5 基 本 完 全 分 离保 留 时 间 之 差底 峰 宽 的 均 值 http:/ 13/461 如 何 确 保 分 离 度 ？ 1.5R 2,22121 136 effHr rL 最 短适当的柱长 第一笨招整柱长P241导 出LR 2 R不 够增 柱 长换 个 思 路 http:/ 14/461载 气 流 速 载 气 种 类H2 /N2 / ArH uminHmin A CuB/u u图 12-11 H与 u的 关 系 示 意 图有 最 佳 流 速 , 实 际 略 高 于 此 值 太 慢 分 子 扩 散 峰 展 宽太 快 传 质 阻 力 峰 也 宽载 气 流 速 /种 类 http:/ 15/461原 则 ： 保 证 相 似 组 分 分 离 尽 量 低 柱 温 、 tR适 宜 、 不 拖 尾气 化 温 度低 于 固 定 液 使 用 温 度 ， 约 350略 低 于 组 分 沸 点 ， 如 300 组 分 可 取 约 180能 低 则 低 ！ 基 线 稳 定 ， 柱 寿 命 延 长太 高 ？ 样 品 分 解 ！太 低 ？ 进 样 效 率 低 ！常 高 于 柱 温 30-50柱 温 /气 化 温 度 http:/ 16/461其 他 条 件 柱 长固 定 液 /固 定 相 讨 论其 他 条 件L增 ， R增但 tR也 增确 保 难 分 组 分 分 离 度 即 可 ！ LR 2内 径 过 大 ， 柱 效 下 降填 充 柱 : 3 6 mm毛 细 管 : 0.1 0.5 mm 柱 内 径 http:/ 17/461 固 定 相 与 固 定 液化 学 惰 性 多 孔 颗 粒 ， 热 稳 定 ， 不 易 碎 担 体常 用 硅 藻 土 ， 天 然 物 煅 烧 成 后 预 处 理非 硅 藻 土 类 担 体 ： 聚 四 氟 乙 烯 等 ， 宜 于 腐 蚀 性 组 分填充柱需要 http:/ 18/461 固 定 液高 沸 点 难 挥 发 有 机 物 或 聚 合 物 挥 发 性 小 ， 长 时 间 载 气 流 动 不 易 流 失 热 稳 定 性 好 ， 操 作 温 度 下 不 易 分 解 。 最 高 温 度 对 各 组 分 选 择 性 好 ， 溶 解 能 力 适 当 化 学 稳 定 性 好 ， 不 与 被 测 物 反 应 弱 极 性 、 中 等 极 性 、 强 极 性 的 固 定 液固 定 相 与 固 定 液 各种柱都需要 http:/ 19/461 看 二 甲 苯 混 合 液 分 离对 二 甲 苯间 二 甲 苯邻 二 甲 苯 沸 点 138.4139.1144.4 极 性沸点是最重要出峰依据 http:/ 20/461 固 定 相 是 分 离 的 重 要 因 素商 品 名 : HP-INNOWax30m 0.25mm 0.25um聚 乙 二 醇 : 极 性 强商 品 名 : HP-1 30m 0.25mm 0.25um二 甲 基 聚 硅 氧 烷 : 弱 极 性 对 /间 /邻 二 甲 苯分 成 2峰对 间 /邻 二 甲 苯只 有 3峰固 定 液极 性 http:/ 21/4611 分 离 非 极 性 物 质 选 用 非 极 性 色 谱 柱各 组 分 按 沸 点 顺 序 先 后 流 出 色 谱 柱 。2 分 离 强 极 性 样 品 选 用 强 极 性 色 谱 柱试 样 中 的 各 组 分 主 要 按 极 性 顺 序 分 离非 极 性 或 极 性 色 谱 柱 ， 视 组 分 的 性 质 而 定3 分 离 极 性 和 非 极 性 混 合 物固 定 相 的 选 择 本章目录 12.1 色 谱 法 概 述12.4 色 谱 条 件 的 选 择12.5 检 测 器12.6 定 性 定 量 方 法12.2 色 谱 柱12.3 色 谱 理 论下一单元 http:/ 23/461 1 2 .5 色 谱 检 测 器一 个 理 想 的 检 测 器- 灵 敏 度 高- 稳 定 性 和 重 现 性 好- 对 样 品 无 损 检 测- 通 用 性 好 ， 对 所 有 样 品 都 有 响 应- 线 性 响 应 范 围 宽 AD?however http:/ 24/461 GC 常 用 检 测 器热 导 检 测 器氢 火 焰 离 子 检 测 器电 子 捕 获 检 测 器 火 焰 光 度 检 测 器质 谱 检 测 器TCD thermal conductivity detectorFPD flame photometric detectorFI D hydrogen flame ionization detectorMSD mass spectrum detector ECD electron capture detector http:/ 25/461质 量 型 检 测 器 测 量 的 是 载 气 中 所 携 带 的 样 品进 入 检 测 器 的 速 度 变 化 ， 即 检 测 器 的 响 应 信号 正 比 于 单 位 时 间 内 组 分 进 入 检 测 器 的 质 量 。如 氢 焰 离 子 化 检 测 器 （ FID） 和 火 焰 光 度 检 测器 （ FPD） 。浓 度 型 检 测 器 测 量 的 是 载 气 中 组 分 浓 度 的 瞬 间变 化 ， 即 检 测 器 的 响 应 值 正 比 于 组 分 的 浓 度 。如 热 导 检 测 器 （ TCD） 、 电 子 捕 获 检 测 器（ ECD） 。 GC 常 用 检 测 器 http:/ 26/461热 敏 电 阻不 同 气 体 的 热 扩 散 作 用 改 变 电 阻“ 万 能 ” 检 测 器 ， 但 是 灵 敏 度 低 常 用 于 填 充 柱 和 浓 度 较 大 时热 敏 电 阻 丝 R参 热 敏 电 阻 丝 R测 载 气 +组 份 参 比 池 测 量 池纯 载 气构 造 TCD检 测 器 http:/ 27/461 TCD检 测 器 工 作 原 理 :电 桥记录仪E R1R 参 R测R2c T R E A 气 体 热 导 系 数 之 差色 谱 峰 面 积参 比 池 仅 通 过 载 气 测 量 池 通 过 组 分 http:/ 28/461 TCD 的 影 响 因 素桥 流 大 灵 敏 度 高 基 线 不 稳 , 缩 短 使 用 寿 命池 体 温 度 低 灵 敏 度 高 不 低 于 柱 温 ， 防 止 冷 凝热 敏 元 件 电 阻 温 度 系 数 (铼 钨 合 金 )大 于 钨 丝载 气 H2热 导 系 数 最 大 组 分 热 导 系 数 小H 2 HeN2 Ar 提 高 灵 敏 度 用 H2 http:/ 29/461 FID检 测 器FID 特 点 含 碳 物 质 氢 火 焰 中 离 子 化 外 电 场 作 用 形 成 电 流 , 与 待 测 物 质量 正 比 检 测 含 碳 化 合 物 更 通 用 灵 敏 度 比 TCD高 的 多 ， 选 择 性 也更 高 http:/ 30/461FI D 特 点比 TCD更 常 用毛 细 管 GC中 基 本 不 用 TCDFID检 测 器（ 1） 检 测 含 碳 有 机 化 合 物 更 通 用 http:/ 31/461 GC 常 用 检 测 器热 导 检 测 器氢 火 焰 离 子 检 测 器电 子 捕 获 检 测 器 火 焰 光 度 检 测 器质 谱 检 测 器TCD thermal conductivity detectorFPD flame photometric detectorFI D hydrogen flame ionization detectorMSD mass spectrum detector ECD electron capture detector http:/ 32/461 MSD 检 测 器MSD 特 点 通 用 性 强 ， 对 所 有 样 品 都 有 响 应 常 使 用 电 子 轰 击 源 (EI) 配 质 谱 标 准 谱 库 ， 进 行 定 性 分 析 高 灵 敏 度 下 次 单 独 讲 座 http:/ 33/461卷 烟 香 气 成 分 分 析GC-MS实 例 http:/ 34/461 GC-MS实 例 定性能力强本 书 虽 未 提 及但 是 最 强 大 有 效 检 测 器 本章目录下一单元 12.1 色 谱 法 概 述12.4 色 谱 条 件 的 选 择12.5 检 测 器12.6 定 性 定 量 方 法12.2 色 谱 柱12.3 色 谱 理 论 http:/ 36/461 1 2 .6 色 谱 定 性 分 析 方 法 保 留 值标 样 加 入双 柱 定 性相 对 保 留 值保 留 指 数纯 标 准 样 对 照文 献 值 对 照 GC-MSGC-NIR身 高 法 找 人 ！流 行 中 ！仪 器 联 用 定 性色谱自身定性 保留值 http:/ 37/461 1 2 .7 色 谱 定 量 分 析 方 法定 量 依 据 :组 分 含 量 与 峰 面 积 成 正 比峰 面 积 A测 定峰 型 对 称 峰 型 不 对 称 仪 器 自 动 积 分 1/21.065hY 0.15 0.851 ( )2h Y Y 主 流 积分软件强大的分离能力 主 流 http:/ 38/461定量校正因子 绝 对 校 正 因 子相 对 校 正 因 子原 因 :不 同 检 测 器 对 不 同 组 分 的 灵 敏 度 不 同i i imf A sii ff f测 量 f 常 用 标 准 物 :苯 (TCD), 正 庚 烷 （ FID)自 身 测 得 ,受 条 件 影 响相 对 某 种 标 准 物 /便 于 比 较iii Afm 1 2 .7 色 谱 定 量 分 析 方 法 http:/ 39/461为 什 么 要 引 入 校 正 因 子 ？TCD原 理 ： 热 导 系 数 差 ， 样 品 与 载 气各 样 品 灵 敏 度 不 同色 谱 峰 面 积 同 ， 含 量 并 不 同 ， 必 须 校 正液 体 的 比 重 概 念 ， 水 与 乙 醇1 2 .7 色 谱 定 量 分 析 方 法 http:/ 40/461 1 2 1% 100 100( )i i inj i jim f Ai m m m f A 特 点 及 要 求 ： 简 便 、 准 确 进 样 量 /操 作 条 件 对 结 果 影 响 不 大 (同 时 ) 试 样 中 所 有 组 分 必 须 全 出 峰1 归 一 化 法 常 用 定 量 方 法 http:/ 41/4612 外 标 法方 法 : 已 知 浓 度 标 准 系 列 作 工 作 曲 线注 意 : 控 制 相 同 条 件 y = 0.3617x + 0.0034 R2 = 0.9994 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.5 1 1.5 2 常 用 定 量 方 法 http:/ 42/4613 内 标 法内 标 物 要 满 足 以 下 要 求 ：试 样 中 无 与 被 测 组 分 性 质 相 似不 与 待 测 组 分 反 应 峰 邻 近 又 较 好 分 离目 的 :为 消 除 进 样 量 、 操 作 条 件 对 色 谱 定 量 的 影 响方 法 :定 量 地 将 内 标 准 物 质 加 入 试 样 中 并 混 匀常 用 定 量 方 法 http:/ 43/46本 章 作 业 ： p253-255概 念 与 选 择 题 等 自 行 完 成上 交 计 算 题 ： 12.26/12.29 2021年 4月 21日 星 期 三 21时 33分 12秒 http:/ 空 色 谱 法 基 本 样 品 预 处 理 技 术 之 一色 谱 最 麻 烦 的 环 节 ： 样 品 预 处 理Headspace： 大 花 园 中 的样 品 预 处 理 ： 百 花 齐 放 大 花 园 本章目录内容摘要 概 念实 验 内 容基 本 原 理仪 器 http:/ 46/46气 相 萃 取 法 顶 空 密 封 瓶顶 空 色 谱 概 念加 热底 部 液 /固 相有 关 成 分 挥 发取 样上 部 气 相气 相 色 谱 适 合 ：易 挥 发 成 分 顶 空 优 势 ！ http:/ 47/461 实 验自 己 采 样 ， 三 种 树 皮 ， 1g就 够 ！香 樟 、 松 树 、 梧 桐 ： 树 皮 色 谱 指 纹 图 谱 http:/ 48/461 全 自 动 仪 器 视 频 http:/ 49/46 今日关键词 色 谱 条 件 /固 定 液 /温 度 /柱检 测 器 /FID/TCD/MSDtR定 性 /面 积 定 量 :归 一 化 等顶 空 色 谱 :气 相 萃 取分离检测复杂样品 这 就 是 色 谱 ！ http:/ 50/46 本 章 关 键 词首 次 色 谱 实 验 1 9 0 3 tsweet本 质 :分 离 / 两 相 :固 定 /流 动 相分 离 :按 流 动 相 /原 理色 谱 曲 线 的 术 语 :保 留 时 间 /区 域 宽 度 b 1 / 21.70 4Y Y 1/ 2 2.354Y 填 充 柱 与 毛 细 管 柱 ： 各 自 特 点 http:/ 51/46 本 章 关 键 词分 离 原 理 ： 分 配 系 数 差 异K越 大 ， tR越 大 ， 越 慢 出 峰塔 板 理 论 与 速 率 理 论 ： 柱 效 标志分 离 度 :1.5 MS ccK effeff nLH 21/2eff R54.5 YtnR R R22 21/2 b5.54 16t tn Yt Y R2 R11 2( )/2t tR Y Y 这 些 重 要 公 式条 件 :柱 长 /柱 温 /流 速 /固 定 液 极 性 http:/ 52/46检 测 器 ： TCD/FID/MSD色 谱 定 性 ： tR法 /MS等 联 用色 谱 定 量 ： 归 一 /内 标 /外 标色 谱 法 的 应 用 实 例 http:/ 53/46开 放 实 验 室下 周 四 12： 45-1： 40 2： 00-3： 10紫 外 可 见 分 光 光 度 仪拉 曼漫 反 射顶 空 -气 相 色 谱 http:/ 54/46 分 析 化 学 实 验 谈 论 区报 名09年 外 系 开 放 实 验 讨 论 区