高效液相色谱仪的工作原理

气相色谱和液相色谱气相色谱气相色谱法是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。这是一种新的分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。气固色谱的“气”字指流动相是气体，“固”字指固定相是固体物质。例如活性炭、硅胶等。气液色谱的“气”字指流动相是气体，“液”字指固定相是液体。例如在惰性材料硅藻土涂上一层角鲨烷，可以分离、测定纯乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烯、丙烷等杂质。气相色谱法原理色谱分析是一种多组份混合物的分离、分析工具。它主要利用物质的物理性质对混合物进行分离，测定混合物的各组份。并对混合物中的各组份进行定量、定性分析。气相色谱仪是以气体作为流动相（载气）。当样品被送入进样器后由载气携带进入色谱柱。由于样品中各组份在色谱柱中的流动相（气相）和固定相（液相或固相）间分配或吸附系数的差异。在载气的冲洗下，各组份在两相间作反复多次分配，使各组份在色谱柱中得到分离，然后由接在柱后的检测器根据组份的物理化学特性，将各组份按顺序检测出来。气相色谱法的特点（1）分离效能高。对物理化学性能很接近的复杂混合物质都能很好地分离，进行定性、定量检测。有时在一次分析时可同时解决几十甚至上百个组分的分离测定。（2）灵敏度高。能检测出ppm级甚至ppb级的杂质含量（3）分析速度快。一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个样品的测定。（4）应用范围广。气相色谱法可以分析气体、易挥发的液体和固体样品。就有机物分析而言，应用最为广泛，可以分析约20%的有机物。此外，某些无机物通过转化也可以进行分析。气相色谱仪气相色谱仪组成气路系统进样系统分离系统温控系统检测记录系统原理与操作介绍中文英文气相色谱仪的流程图气相色谱仪一般流程载气由高压钢瓶中流出，经减压阀降压到所需压力后，通过净化干燥管使载气净化，再经稳压阀和转子流量计后，以稳定的压力、恒定的速度流经气化室与气化的样品混合，将样品气体带入色谱柱中进行分离。分离后的各组分随着载气先后流入检测器，然后载气放空。检测器将物质的浓度或质量的变化转变为一定的电信号，经放大后在记录仪上记录下来，就得到色谱流出曲线。根据色谱流出曲线上得到的每个峰的保留时间，可以进行定性分析，根据峰面积或峰高的大小，可以进行定量分析。气相色谱仪的常用检测器•1.TCD（热导检测器）•2.FID（氢火焰离子化检测器）•3.FPD（火焰光度检测器）•4.NPD（氮磷检测器）•5.ECD（电子捕获检测器）热导检测器TCD原理：气流中样品浓度发生变化，则从热敏元件上所带走的热量也就不同，从而改变热敏元件的电阻值，由于热敏元件为组成惠斯顿电桥之臂，只要桥路中任何一臂电阻发生变化，则整个线路就立即有信号输出。特点：此检测器几乎对所有可挥发的有机和无机物质均能响应。但灵敏度较低，被測样品的浓度不得低于万分之一。属非破坏性检测器。氢火焰离子化检测器FID•原理：在氢氧焰的高温作用下，许多分子均将分裂为碎片，并有自由基和激态分子产生，从而在氢焰中形成这些高能粒子所组成的高能区，当有机分子进入此高能区时，就会被电离，从而在外电路中输出离子电流信号。•特点：体积小，灵敏度高，死体积小，应答时间快，但对部分物质如H2、O2、N2、CO、CO2、NO、NO2、CS2、H2O等无响应。属破坏性检测器。火焰光度检测器FPD•原理:燃烧着的氢焰中，当有样品进入时，则氢焰的谱线和发光强度均发生变化，然后由光电倍增管将光度变化转变为电信号•特点:对磷、硫化合物有很高的选择性，适当选择光电倍增管前的滤光片将有助于提高选择性，排除干扰。氮磷检测器NPD•原理:在FID中加入一个用碱金属盐制成的玻璃珠当样品分子含有在燃烧时能与碱盐起反应的元素时，则将使碱盐的挥发度增大，这些碱盐蒸气在火焰中将被激发电离，而产生新的离子流，从而输出信号。•特点:这是一种有选择性的检测器，对含有能增加碱盐挥发性的化合物特别敏感。对含氮、磷有机物有很高的灵敏度。属破坏性检测器。电子捕获检测器ECD原理：载气分子在63Ni辐射源中所产生的β粒子的作用下离子化，在电场中形成稳定的基流，当含电负性基团的组分通过时，俘获电子使基流减小而产生电信号。特点：对电负性物质（例如：卤化物,有机汞，有机氯及过氧化物，金属有机物，硝基、甾类化合物等）有很高的灵敏度。属非破坏性检测器。气相色谱的应用范围•卫生防疫、食品卫生、环境检测•质量监督、石油化工、精细化工•农药制药、矿山等行业及科研。气相色谱的应用•在石油化学工业中大部分的原料和产品都可采用气相色谱法来分析；•在电力部门中可用来检查变压器的潜伏性故障；•在环境保护工作中可用来监测城市大气和水的质量；•在农业上可用来监测农作物中残留的农药；•在商业部门可和来检验及鉴定食品质量的好坏；•在医学上可用来研究人体新陈代谢、生理机能；•在临床上用于鉴别药物中毒或疾病类型；•在宇宙舴中可用来自动监测飞船密封仓内的气体等等。•有机合成领域内的成份研究和生产控制；•尖端科学上军事检测控制和研究。液相色谱•利用混合物在液-固或不互溶的两种液体之间分配比的差异，对混合物进行先分离，而后分析鉴定。•液相色谱仪根据固定相是液体或是固体，又分为液-液色谱(LLC)及液-固色谱(LSC)。高效液相色谱仪的工作原理样品溶液中的各组分在两相(流动相、固定相)中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次的吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,通过检测器时,样品浓度被转换成电信号传送到记录仪,数据以图谱形式打印出来。高效液相色谱仪的系统组成•高效液相色谱仪的系统由储液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等几部分组成。•储液器中的流动相被高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内。柱体为直型不锈钢管，内径1-6mm,柱长5-40cm。发展趋势减小填料粒度和柱径以提高柱效。高效液相色谱的特点•高压——压力可达150～300kg/cm2。色谱柱每米降压为75kg/cm2以上。•高速——流速为0.1～10.0mL/min。•高效——塔板数可达5000/米。在一根柱中同时分离成份可达100种。•高灵敏度——紫外检测器灵敏度可达0.01ng。同时消耗样品少。高效液相色谱仪的应用•高效液相色谱法只要求样品能制成溶液,不受样品挥发性的限制,流动相可选择的范围宽,固定相的种类繁多,因而可以分离热不稳定和非挥发性的、离解的和非离解的以及各种分子量范围的物质。•由于HPLC具有高分辨率、高灵敏度、速度快、色谱柱可反复利用,流出组分易收集等优点,因而被广泛应用到生物化学、食品分析、医药研究、环境分析、无机分析等各种领域。高效液相色谱仪与结构仪器的联用是一个重要的发展方向。液相色谱--质谱联用技术受到普遍重视,如分析氨基甲酸酯农药和多核芳烃等;液相色谱--红外光谱联用也发展很快,如在环境污染分析测定水中的烃类,海水中的不挥发烃类,使环境污染分析得到新的发展。硅胶层析后活性样品的液相分离图谱色谱图示例操作过程中应注意的事项•流动相1、流动相应选用色谱纯试剂、高纯水或双蒸水，酸碱液及缓冲液需经过滤后使用，过滤时注意区分水系膜和油系膜的使用范围；2、水相流动相需经常更换（一般不超过2天），防止长菌变质；3、使用双泵时，A、B、C、D四相中，若所用流动相中有含盐流动相，则A、D（进液口位于混合器下方）放置含盐流动相，B、C（进液口位于混合器上方）放置不含盐流动相；A、B、C、D四个储液器中其中一个为棕色瓶，用于存放水相流动相。•样品1、采用过滤或离心方法处理样品，确保样品中不含固体颗粒；2、用流动相或比流动相弱（若为反相柱，则极性比流动相大；若为正相柱，则极性比流动相小）的溶剂制备样品溶液，尽量用流动相制备样品液；3、手动进样时，进样量尽量小，使用定量管定量时，进样体积应为定量管的3～5倍；•色谱柱：•1、使用前仔细阅读色谱柱附带的说明书，注意适用范围，如pH值范围、流动相类型等；2、使用符合要求的流动相；3、使用保护柱；4、如所用流动相为含盐流动相，反相色谱柱使用后，先用水或低浓度甲醇水（如5％甲醇水溶液），再用甲醇冲洗。5、色谱柱在不使用时，应用甲醇冲洗，取下后紧密封闭两端保存；6、不要高压冲洗柱子；7、不要在高温下长时间使用硅胶键合相色谱柱；