液相色譜概述

1、液相色譜概述流動相為液體的色譜方法1第一節(jié) 概 述 以液體為流動相的色譜法稱為液相色譜法，根據(jù)固定相形式不同，可分為紙色譜、薄層色譜（平板色譜）和柱色譜，柱液相色譜根據(jù)分離原理又可分為：吸附色譜分配色譜離子色譜排阻色譜等 目前，液相色譜主要指柱液相色譜。2一、發(fā)展簡況 幾十年來，色譜學科不論在色譜工作者人數(shù)、發(fā)表著作的數(shù)量、所分離樣品的種類和復雜性，以及分離速度等方面都有很大的發(fā)展，而且這期間有幾次飛躍：第一次，四十年代 分配色譜 紙色譜；High PerformanceLiquid Chromatography-HPLC第二次，六十年代早期 凝膠、排阻色譜。預計還會有更大發(fā)展，現(xiàn)代液相色譜技

2、術使柱色譜不論在分離效率、分析速度還是在操作自動化方面都發(fā)展到一個嶄新階段。 3 二、HPLC的特點 1、可分離分析高極性、高分子量和離子型的各種物質。 2、柱效很高，每米可達3萬塊以上，一般用20 - 25cm的柱子，由于固定相的不斷改進，最短的只有3cm，板數(shù)可達3000-4000，能滿足一般分析的需要，有很高的分析速度。 3、柱子短，對壓力要求低。過去高壓，現(xiàn)在高精度、高穩(wěn)定性。 4、一般在室溫下操作，樣品不需預處理，操作方便，容 易掌握。 5、流動相的作用比氣譜中大，流動相的選擇成為一個主要問題。 6、HPLC不僅用于分析目的，還可用于制備純樣品。 7、柱子昂貴，消耗大量溶劑，儀器價高

3、，缺高靈敏度、通用的檢測器。4第二節(jié) 液譜過程的理論一、溶質在色譜過程中的保留值 在液相色譜中 溶質-組分 溶劑-流動相 流體通過填充柱時，它在柱內的線速度與壓力梯度成正比，與流動相本身的粘度成反比。由于壓力梯度與流速方向相反，負號表示方向，B0為比例系數(shù)，又稱為比滲透系數(shù)。僅與dP和填充情況有關，它的表達式：其中：是填充柱的孔隙度，一般0.4左右，代入 5 對于多孔硅膠柱 在液譜中，壓力梯度是個常數(shù) 或 由于液體壓縮性很小，u與平均線速u幾乎相等，這樣 而保留時間: 6k是決定組分保留的關鍵數(shù)值，在液譜中測k值，不象GC中那么容易，因為要找一種完全不被保留的組分是非常困難的，現(xiàn)在常用的方法是

4、： 在吸附色譜中，使用比流動相極性更弱的溶劑作為樣品； 在分配色譜中，使用重水（D2O）作為樣品?？傊?，在液譜中死時間的測定是一個即重要，又沒有完全解決的問題。7液相色譜中溶質保留規(guī)律羧酸同系物在鍵合色譜柱上的保留規(guī)律為:在給定流動相下,容量因子與碳數(shù)關系但液相色譜中的保留置規(guī)律了解不多.8 二、液相色譜過程中的譜帶擴展 影響譜帶展寬也主要由渦流擴散、分子擴散和傳質三部分組成，但是，由于流動相物理性質的差別很大。如每一種擴散對板高的貢獻，在GC和HPLC中是不同的。由于溶質在液譜中擴散系數(shù)比在氣譜中小 ，加上液相色譜散對板高的貢獻，相對氣譜是較小的，相對來說，傳質的影響大些。9因此,渦流擴散/

5、分子擴散項對譜帶擴展的影響比在GC中要小.而質量傳質項對譜帶影響更大.D為給定柱子的常數(shù),u為線速,指數(shù)n為0.3-0.7.1011流體力學規(guī)律:層流體系,流體線速度沿著軸方向有一個速度分布,兩壁中心速度最大,壁表面速度接近零,形成一層不流動的滯留層.液相色譜中,滯留層存在于填料表面,也存在于多孔填料的細空中,造成質量傳遞的困難,導致譜帶擴張.12 （一）徑向分子擴散 由于濃度梯度的存在，而產生的濃差擴散 其中Dm：組分在流動相中擴散系數(shù) 由于Dm很小，在u 等于0.1 cm/s時，HL = 0.0001 cm。r為柱半徑。因此，在不考慮分析速度時，可用更低的線速度。13（二）溶質在流動相流動

6、中的擴散 填料填充的不均勻性導致的渦流擴散,對板高貢獻為14流動相在顆粒間運動時,流動相沿顆粒間的空間有一速度分布.當溶質從一層擴散到另一層，速度隨之變化，導致譜帶擴張,其對板高貢獻 為（其中Dm：組分在流動相中擴散系數(shù)）15得到giddings方程Horvath通過解質量平衡方程得到16（三）固定相顆粒表面滯流層對擴散的影響 組分從流動相向固定相擴散時，首先必須穿過固定相表面的邊界層.對球形顆粒,此項板高的貢獻:K0為柱子中顆?？阵w積與顆粒間空體積的比值,k為分配比.與其他各項相比,此項對板高貢獻可忽略.17（四）顆粒內滯流層對溶質擴散的貢獻在球形多孔填料顆粒內,溶質擴散對板高的貢獻為：迷路

7、因子 在不考慮動力學傳質阻力時,該項對板高的貢獻為最大.18 （五）動力學阻力 組分與固定相的作用，吸脫，溶解-析出，過程不可能瞬間完成，這種現(xiàn)象稱為動力學傳質阻力。傳質阻力受到K的控制. Ka : 吸附速度常數(shù),其與解吸常數(shù)Kd之比為熱力學平衡常數(shù)K。 為相比例,K保留因子.HK不受動力學控制,與溶質在色譜柱中的擴散路徑無關.19(六)液相色譜過程中的動力學方程式 H = Hi = HL + HM + HEM+ HIM + HK 20三、柱效和板高方程1、板高和板數(shù) H = L/n21 2、折合參數(shù) 為簡化式子，用板高除以顆粒直徑 折合板高 h = H/dp 折合速度 v = udp/Dm

8、折合柱長 = L/dp h在2-3左右，表明這個柱子有很高的效率.h10，柱效很差,可能裝填不好,或者填料差。如用3微米的C18填料,柱長33mm,n5000,h2,柱效很高.22第三節(jié) 高效液相色譜柱一、固定相根據(jù)液譜分配機理的多樣化，固定相種類：吸附色譜:硅膠，氧化鋁,活性炭分配色譜: 碳十八烷基、苯基、腈基、胺基等各種鍵合固定相離子交換:離子交換樹脂凝膠色譜:硬質、半硬質凝膠23 1、薄殼型微球 由堅硬內核和一個薄的多孔外殼組成，直徑30-40m，外殼厚度為1-2m，可以是硅膠、氧化鋁、離子交換樹脂等。 2、深孔大顆粒 直徑20-40m，傳質慢，柱效差，目前較少使用。 3、小顆粒 直徑3-10m，孔淺、傳質快、表面積大，柱效高。如果 L = 25cm，柱效 n = 1000024 二、柱型 常用的標準柱型： 直徑 4.6 mm or 3.9mm 柱長 20-35cm 流動相速度 1 ml/min 發(fā)展方向： 小顆粒度固定相 （ 3-5m ）提高柱效 縮短柱長 （幾cm） 提高分析速度 減小柱徑 （10時,上式簡化為43增加n,困難:不變,提高R一倍,n增加4倍.柱效不變,