高效液相色谱法及其应用

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高效液相色谱法及其应用
高效液相色谱法
基本概念 分离原理 系统结构 分析方法 实际应用
色谱法(Chromatography)
希腊语chroma(色)和graphos(谱)


1903年

俄罗斯植物学家
Tsweet茨维特
植物色素 玻璃柱 CaCO3 石油醚淋洗
色谱分析法的定义
色谱分析法是一种物理化学 分离方法,其分离原理是:溶于流 动相(石油醚)中的样品(植物色素) 各组分经过固定相 (CaCO3)时,其 与固定相发生吸附、分配、离子吸 引、排阻、亲和等相互作用,且其 作用的大小、强弱不同,导致在固 定相中滞留的时间也不同,从而先 后从固定相中流出,实现了不同组 分的分离。当分离后的组分由流动 相携带进入检测器时,就得到了一 个一个的色谱峰。
• (3)内标物的性质和浓度尽量与预测定峰的接 近。
• (4)内标物是样品中不存在的,与样品各组分、 柱填料和移动相不发生化学反应。
• 根据组分百分含量与其色谱峰面积成正比的 关系进行计算:
HPLC的日常操作条件
最好是恒温、恒湿 温度:15—30℃ 相对湿度<80%
房间应有良好的通风 避免光线直射 远离高电磁干扰、高振动设备
色谱柱的选择应考虑:
➢固定相类型的选择, 主要取决于样品及其分离模式; ➢ 柱填料的结构, 主要指颗粒的形状大小、均匀性、比表 面、平均孔径和孔容等; ➢ 柱规格指柱内径、柱长度和填料粒度
色谱柱的分离效率(简称柱效),可定 量地用理论塔板数N来表示。




次序:尿嘧啶/苯酚/ 4-氯硝基苯/甲苯
用待测组分标准物制备一系列标准溶液,在选定的色 谱条件下取一定体积的标准溶液进样分离,用待测组分的 峰面积对浓度做标准曲线,此标准工作曲线应是通过原点 的直线。标准工作曲线的斜率即为绝对校正因子。
分析试样时,在相同的色谱条件下取同样体积的试样进 样分离,由所得待测组分的峰面积,从标准曲线上查得待 测组分的含量。
• 输液泵的工作压力决不要超过规定的最高压力
• 流动相应先脱气,以免在泵内产生气泡,影响流 量的稳定性和分析结果。
色谱柱的保养
色谱柱在任何情况下不能碰撞、弯曲或强烈震动
输液时不要打开排液阀

• 只要主要组分能被分离和能被检测就可使用这 个方法,一些次要组分成为重叠峰或者对检测器 无响应就可以允许存在。
• 不过,内标物的选择要符合以下要求:
• (1)内标物的峰与组分峰能完全分离
• (2)内标物峰在色谱图上出现的位置,最好在 欲定量组分峰的邻近位置。如果样品中有几个组 分需要定量,并且他们的k’之差别较大,这时就 需要用几个内标物来作定量测定。
优点:不受试样中的各组分是否都出峰的限制,
也可以消除由于进样量和其它实验条件的波动对 定量的影响。
缺点:每一个试样均需加入一定量的内标物, 增加了测定的工作量。
• 内标法在色谱分析中是一种常用的定量分析 法。它尤其广泛的应用于高压液相色谱中。这种 方法可以抵消仪器和过程带来的误差。

• 将一定量的某种纯物质,作为内标物加入到已 知重量的样品中,进行色谱分析,内标物在色谱 图上得到分离的峰。根据已知含量的内标物的峰 面积和样品的峰面积,计算组分的百分含量。
特点:
外标法操作简单,适合大批量试样的分析。但是,进 样量等实验条件对测定的准确度有很大的影响。
内标法
方法:选择一种试样中不存在的物质作 为内标物,将一定量的内标物加入到准确称 量的试样之中,混匀后取一定体积进样分离, 通过外加的内标物与待测物的峰面积、校正 因子之间的比例关系,由内标物的量来确定 待测物的量。
切线
峰的检测
色谱峰的判断 最小面积
色谱工作站:把模拟信号转换成数
字信号, 然后采用色谱软件处理,给
出色谱图等信息。
数据处理
进样器
高压泵
流动相
色谱柱
检测器
互 动 控制功能
建立高效液相色谱分析方法
①根据被分析样品的特性选择适用于样 品分析的一种高效液相色谱分析方法。
②选择一根适用的色谱柱,确定柱的规 格(柱内径及柱长)和选用固定相(粒径及 孔径)。
进样阀
开始分析
(INJECT)
废液
淋洗液
淋洗液
废液
样品
至分离柱
样品
至分离柱
进 样品环 样 系 统
取样时,流动相直接进柱,进样口与定量环连接, 样品充满定量环后,多余样品流出。
进样时,泵将流动相压入定量环,将样品全部携 带进入色谱柱分析。
色谱柱(固定相、填料)
色谱柱是色谱仪的心脏(起分离作用),其核心是优质 的固定相(填料)。进行色谱分离的首要工作是选择性能 良好和适宜的色谱柱,即在确定的分离条件下分离效率高 和分析时间短的色谱柱。
高 特点:
高压:一般可以达到150~300kg/cm2 高效:分离效能很高,操作简便易行。 高速:一般可达l—10mL/min,分析一个试
样中的几个组分一般只要几到几十分钟。 高灵敏度:紫外检测器的最小检测量可
达0.01ng 。高效液相色谱的高灵敏度还 表现在所需试样很少,微升数量级的样 品就足以进行全分析。 适用面广:有多种分离模式可供选择,可分 析80%有机化合物。 操作自动化
色谱图和色谱峰参数
色谱图:试样中各组分经 色谱柱分离后,按先后次序经 过检测器时,检测器就将流动 相中各组分浓度变化转变为相 应的电信号,由记录仪所记录 下的信号——时间曲线或信 号——流动相体积曲线,称为 色谱流出曲线或色谱图。
色谱图由基线和若干色谱 峰所组成。
色谱图相关术语
←色谱峰
峰高 峰宽
Agilent XDB-C8柱:4.6 ×150mm, 5µm
高效液相色谱检测器
近几年出现的蒸发激光散射检测器(ELSD)有望成 为高效液相色谱全新的通用灵敏的质量检测器。
可变波长的紫外吸收检测器
检测器(detector)的主要性能要求:
灵敏度(sensitivity)高(检测限低) 噪音(noise)低 线性范围(linear range)宽 重复性(repeatability)好 适用范围广(通用型、专属型)
几个概念:
相(Phase):——“相”是物理化学术语,特 指在某一系统中,具有相同成分及相同物理、 化学性质的均匀物质部分。各相之间有明显 可分的界面
固定相(Stationary Phase):色谱柱内保 持固定、起分离作用的填充物。
流动相(Mobile Phase):流经固定相空隙 或表面的液体或气体。
意将吸滤头烘干)
流程
流动相的更换——更换互溶流动相
1将新流动相置于储液瓶中(已过滤和超声处理的)
2打开排空阀,启动泵,使新的流动相 从排空阀出口流出20ml左右
3关闭排空阀,然后将进样阀与色谱柱相连接端 卸开,用小容器放置于进样阀的出口处
4启动恒流泵,让流动相从进样阀出口流出10ml左右 5重新连接色谱柱,设定适当流速,当流动相流出约30倍于
输出流量稳定, 重复性高,输出 流量范围宽
高压输液泵
压力平稳,无 脉冲
泵腔的体积要小, 以便快速更换 溶剂
手动进样器-六通阀/定量环
六通阀/定量环 通废液口
定量环 进柱
因HPLC柱压高,需先将试样注入到色
谱仪进样阀的采样环中,然后切换进样阀, 将一定体积的试样注入到色谱柱的柱头。
装样
(LOAD)
R>=1.5 完全分离,达>=99.7 也叫基线分离
R<1 二峰明显重叠
色谱参数的用途:
根据保留值可进行 定性分析;
根据峰高或峰面积可进行 定量分析;
根据色谱峰的保留值和峰宽参数 可以评价色谱的分离效率。
高效液相色谱分析方法
定性分析方法 定量分析方法:
外标法、内标法
外标法---标准曲线法
具体作法:
色谱柱体积,并且检测器基线平衡后,流动相更换完毕
泵的使用与维护注意事项
• 防止任何固体微粒进入泵体(用0.22um或 0.45um的微孔滤膜过滤)
• 流动相不应含有任何腐蚀性物质,含有缓冲盐的 流动相不应保留在泵内更不允许留在柱内。
• 泵工作时防止溶剂瓶内的流动相用完,否则空泵 运转一是会使大量空气进入柱内柱床崩塌、也会 磨损柱塞、密封圈,最终产生漏液
③选择适当的或优化的分离操作条件, 确定流动相的组成、流速及洗脱方式。 ④由获得的色谱图进行定性分析和定量分析。
高效液相色谱方法开发 与色谱条件优化
1 了解样品的有关情况,明确分析目的
2 是否需要样品预处理,是否有特殊的步骤
3 选择仪器类型,确定检测器及其参数
4 选择液相色谱分离类型,色谱柱,流动相,其他相关条件(如波长等),进行预实验,估计最佳条件
5 优化分离条件,选择最佳检测器参数、色谱柱、流动相比例等
6 检查出现的各种现象和问题(包括仪器、样品稳定性等)选择解决办法和特殊步骤
7a 回收纯化物质
7b 定量校正
7c 定性方法
8 方法论证进入常规实验室
色谱法:是一种用来分离、分析多组分混 合物的极为有效的物理化学分析方法。
广泛用于化工、食品、医药、生化、卫生、 环境保护和高能化合物等生产和科研工作中。
基线 ↓
时间(分)
色谱峰: 当组分随流动相进入检测器时,其 响应信号大小随时间变化所形成的峰形曲线,正 常的色谱峰呈正态分布。
基线 : 在操作条件下,仅有纯流动相进入检 测器时的流出曲线。
峰高:色谱峰顶点与峰底之间的垂直距离称为 峰高(peak height)。用h表示。
峰面积:峰与峰底之间的面积称为峰面积(peak area),用A表示。
优良的常规操作
进样前准备
样品处理、 预先稀释:使用流动相溶解样品
样品瓶
-- 减少溶剂峰,尤其是组分峰靠近溶剂峰时尤为重要 -- 保证样品在流动相中的溶解度,避免样品在系统中 尤其在柱中产生沉淀
பைடு நூலகம்样品过滤
0.45μm 滤膜
流动相的选择(超纯水 、乙腈 )
★ 采用 “HPLC” 级溶剂。 ★ 对试样有适宜的溶解度。
➢校正保留时间(adjusted retenαti2o1n —组分的保留时间减去死时间。
tttiRRm'' 21e,KKt12'R)

分离条件的优化:
分离度(resolution,R)--相 邻两峰的保留时间之差与平均峰 宽的比值。也叫分辨率,表示相 邻两峰的分离程度。
R=1 分离程度达95.4%
价格高:仪器设备相对较贵, 操作费用较高。
高效液相色谱仪
溶剂传输系统:心脏 样品引入系统: 样品分离系统:关键 信号检测系统: 数据处理系统:
高压泵 进样器 色谱柱 检测器 工作站
泵液 进样
分离
检测 记录
高压输液泵
往复型泵工作原理图
单向阀/红宝石球
泵体材料耐腐蚀
能在高压下连续 工作,耐压4050MPa/ cm2
峰底宽度(W)——自色谱峰上升沿和下降沿
的拐点所作切线在基线上的截距。
半峰宽(Wh)——峰高一半处的色谱峰宽度。 注意,W =1.70 Wh。
➢保留时间(retention time, tR)——从进样开始到 检测器测到某组分信号最大值(即流动相中该组 分的浓度最大值)时所需的时间。
➢死时间(dead time, t0) ——完全不溶解于固定 相因而不被固定相所保留的组分从进样到该组 分信号最大值出现时所需要的时间。
★ 溶剂粘度要小与固定相不发生化学 反应。
★ 溶剂与检测器相适应。例如用 紫外检测器时,选用溶剂的适宜波长 应在检测波长范围内。
流动相脱气
吹氦脱气法 抽真空脱气法 超声波脱气法 在线真空脱气法
溶剂吸滤头的清洗
1.取下吸滤头放在(1:4,V/V)的硝酸溶液烧杯中超声清 洗15分钟;
2.取出后用蒸馏水超声清洗10分钟; 3.用吸球吹出吸滤头中的液体; 4.再用蒸馏水超声清洗10分钟; 5.用吸球吹净吸滤头中的水份; 6.将吸滤头重新插入管路并放入溶剂瓶中(正相系统注
超临界流体色谱法 薄层色谱法
液相色谱法
特别适用于分离 沸点高和
热稳定性差的物质
色谱分析类方法是分析化学的主流 液相色谱类方法是色谱中的主流
高效液相色谱法 (HPLC)
High Performance Liquid Chromatography High Perssure Liquid Chromatography High Speed Liquid Chromatography
色谱柱:进行色谱分离用的细长管柱。
色谱分离理论
分离过程:组分赛跑
同时起跑 先后到达终点 这取决于色谱过程的热力学性质 、动力学性质 。
各组分的理化特性不同
吸附、分配、离子吸引、排阻、亲和等 相互作用的大小、强弱各不相同
分离原理:两相分配

中等

流动相
Temporal course
气相色谱法 纸色谱法
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