凝胶渗透色谱概述
高效凝胶渗透色谱法
高效凝胶渗透色谱法
高效凝胶渗透色谱法(Gel Permeation Chromatography,GPC),又称凝胶过滤色谱,是一种分离大分子化合物的色谱技术。
该技术基于样品分子在凝胶纳米孔道中的渗透性差异,通过溶液中大分子与凝胶孔道的相互作用,实现溶液中分子的分离。
高效凝胶渗透色谱法主要包括以下步骤:
1. 样品制备:将待分离的大分子溶于适当的溶剂中,并使用过滤器或超滤器去除杂质。
2. 色谱柱选择:根据溶液中分子的分子量范围选择合适的高分子凝胶柱。
常用的凝胶材料包括聚合物和硅胶。
3. 柱温控制:根据样品性质,可选择恒温柱柱温控制,提高分离效果。
4. 流动相选择:根据样品的性质选择合适的流动相,常用的流动相包括有机溶剂和缓冲溶液。
5. 柱体填充:将凝胶填充到柱体中,保证凝胶均匀分布。
6. 样品进样:将样品溶液注入柱体,通过凝胶孔道渗透分离。
7. 分离分析:样品分子在凝胶孔道中的渗透速度不同,根据渗透速度的大小进行分离分析。
8. 检测器检测:通过检测器检测分离后的样品,常用的检测器包括紫外-可见光谱仪和光散射检测器。
高效凝胶渗透色谱法广泛应用于聚合物、蛋白质、天然高分子等大分子的分离和纯化。
与其他色谱技术相比,高效凝胶渗透色谱法具有分辨率高、选择性好、样品制备简单等优点,是一种重要的分离技术。
凝胶渗透色谱(GPC)
凝胶渗透色谱(GPC)1. 简介凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography,简称GPC)是一种常用的分离和分析高分子化合物的方法。
该技术基于样品中高分子与凝胶基质之间的相互作用特性进行分离,并通过检测其分子量进行定性和定量分析。
2. 原理GPC的原理基于高分子在溶剂中形成的动态螺旋结构。
在这个多孔的凝胶基质中,高分子可以通过不同的速度渗透进入孔隙中,较大分子量的高分子会更难进入孔隙,而较小分子量的高分子则相对容易进入。
因此,在GPC中,高分子化合物会根据其分子量的大小在凝胶柱中得到分离,从而实现对样品的分析。
3. 实验操作3.1 样品制备:将待分析的高分子化合物溶解在合适的溶剂中,得到样品溶液。
确保样品溶液中没有明显的悬浮物或杂质。
3.2 柱装填:将凝胶柱装入色谱柱座,并根据柱座的要求进行调整和固定。
3.3 校准:使用一系列已知分子量的标准品进行校准。
将标准品溶液以一定流速注入凝胶柱中,记录各标准品的保留时间。
3.4 样品进样:使用自动进样器或手动进样器将样品溶液以适当流速注入凝胶柱中。
3.5 分离:样品在凝胶柱中进行凝胶渗透分离,不同分子量的高分子以不同的速度通过凝胶基质,完成分离。
3.6 检测:通过不同的检测器检测凝胶柱中流出的样品,常用的检测器包括紫外-可见光谱检测器、折光率检测器等。
3.7 数据处理:根据标准品的保留时间和已知分子量,结合样品的保留时间,计算出样品的分子量。
4. 应用领域GPC广泛应用于高分子化合物的分析和研究领域。
主要应用包括但不限于以下几个方面:•分析聚合物的分子量分布:通过GPC可以获得聚合物样品的分子量分布情况,了解样品中分子量大小的范围和占比,有助于进一步研究和应用。
•聚合物纯度分析:GPC可以用于判断聚合物样品的纯度,通过检测样品中的低分子量杂质,评估样品的纯净度。
•聚合物杂质分析:GPC可以用于分析聚合物样品中的杂质物质,如副产物、残留单体等。
凝胶渗透色谱
凝胶渗透色谱目录一、基本原理 (2)1.1 凝胶的特性 (2)1.2 色谱的分离原理 (3)1.3 凝胶渗透色谱在分离技术中的应用 (5)二、仪器设备 (6)2.1 凝胶渗透色谱仪的主要组成部分 (7)2.2 主要性能指标及选择 (9)2.3 仪器设备的清洁与维护 (9)三、样品前处理 (11)3.1 样品的选择与制备 (11)3.2 样品浓缩与净化 (12)3.3 样品检测方法的建立 (13)四、实验操作流程 (14)4.1 样品进样 (16)4.2 柱塞泵的设置与调节 (17)4.3 检测器的选择与校准 (18)4.4 数据处理与结果分析 (19)五、理论基础与数学模型 (20)5.1 凝胶渗透色谱的理论基础 (22)5.2 数学模型在凝胶渗透色谱中的应用 (23)5.3 实验数据的解释与处理 (24)六、应用领域 (26)6.1 在化学领域中的应用 (28)6.2 在生物医学领域中的应用 (29)6.3 在环境科学领域中的应用 (30)七、常见问题与解决方案 (31)7.1 常见问题及原因分析 (32)7.2 预防措施与解决策略 (33)八、实验安全与防护 (34)8.1 实验室安全规程 (36)8.2 个人防护装备的使用 (37)8.3 应急处理措施 (38)九、最新研究进展 (39)9.1 新型凝胶材料的研究与应用 (40)9.2 色谱技术的创新与发展 (41)9.3 聚合物凝胶渗透色谱法的探索 (43)一、基本原理它的基本原理是利用具有不同孔径大小的多孔凝胶颗粒作为固定相,将待分离的混合物通过凝胶柱进行分离。
在色谱过程中,待分离的混合物会与凝胶颗粒发生相互作用,从而导致不同成分在凝胶颗粒之间的分配系数和扩散速率的差异。
根据这些差异,混合物中的各个成分可以通过不同的时间顺序依次通过凝胶柱,从而实现对混合物中各组分的高效分离。
GPC的关键参数包括:凝胶颗粒的大小和形状;溶液流速;压力;洗脱剂的选择和浓度。
凝胶渗透色谱法
凝胶渗透色谱法(GPC)一、凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱Gel Permeation Chromatography(GPC),一种新型的液体色谱,原理是利用高分子溶液通过一个装填凝胶的柱子,在柱子中按分子大小进行分离。
柱子为玻璃柱或金属柱,内填装有交联度很高的球形凝胶。
其中的凝胶类型有很多,都是根据具体的要求而确定(常用的有聚苯乙烯凝胶)。
然而,无论哪一种填料,他们都有一个共同点,就是球形凝胶本身都有很多按一定分布的大小不同的孔洞(见图1)。
图1 GPC分离原理不仅可用于小分子物质的分离与鉴定,而且可作为用来分析化学性质相同但分子体积不同的高分子同系物。
可以快速、自动测定高聚物的平均分子量及分子量分布。
现阶段,已经成为最为重要的测定聚合物的分子量与分子量分布的方法。
二、测定原理凝胶色谱法的固定相采用凝胶状多孔性填充剂,是根据样品中各种分子流体力学提及的不同进行分离的。
比凝胶孔径大的分子完全不能进入孔内,随流动相沿凝胶颗粒间流出柱外,而娇小的分子则可或多或少地进入孔内。
因此大分子流程短,保留值小;小分子流程长,保留值大,所以凝胶色谱是按分子流体力学体积的大小,从大到小顺序进行分离的。
(见图2)图2 GPC淋出曲线溶质分子的体积越小,其淋出体积越大,这种解释不考虑溶质与载体间的吸附效应以及溶质在流动相和固定相中的分配效应,其淋出体积仅仅由溶质分子的尺寸和载体的孔径尺寸决定,分离完全是由于体积排除效应所致。
凝胶色谱的特点是样品的保留体积不会超出色谱柱中溶剂的总量,因为保留值的范围是可以推测的,这样可以每隔一定时间连续进样而不会造成谱峰的重叠,提高了仪器的使用率。
三、分子量校正曲线(LogM-V曲线)凝胶色谱图计算样品的分子量分布的关键是把凝胶色谱曲线中的淋洗体积V转化成分子量M,这种分子量的对数值与淋洗体积之间的曲线(LogM-V)称之为分子量校正曲线(见图3)。
图3 分子量校正(LogM-V)曲线➢排阻极限排阻极限是指不能进入凝胶颗粒空穴内部的最小分子的分子量。
临界凝胶渗透色谱原理
临界凝胶渗透色谱原理
凝胶渗透色谱(GPC)是一种色谱技术,它用高度多孔性的、非离子型的凝胶小球将溶液中多分散的聚合物逐级分开,配合分子量检测器,可以对聚合物进行分子量分析和分布测试。
GPC的分离是利用体积排除机理,装填的是多孔性凝胶或微粒,孔径大小与待分离的聚合物分子相似,体积大的高分子化合物不能进入孔隙,只能在凝胶颗粒之间的空隙流过,从而被分离。
临界凝胶渗透色谱(GPC)的原理主要是基于分子尺寸排阻效应。
当目标分析物进入凝胶渗透色谱柱时,大体积的分子由于比凝胶颗粒的孔隙大,不能进入孔隙,只能在凝胶颗粒之间的空隙流过,因此最先被淋洗出来。
中等体积的分子部分可以进入凝胶颗粒的孔隙,并在颗粒间的空隙流过,淋洗出来的顺序在大体积分子和小分子之间。
体积较小的分子比凝胶颗粒的孔隙小,可以进入凝胶颗粒的空隙,并在凝胶颗粒的孔隙以及颗粒之间的空隙不断进入和出来扩散,速度最慢,因此最后被淋洗出来。
当确定仪器型号和实验所需条件后,化合物的淋出体积就与其分子量有关,分子量越大,其淋洗体积越小。
凝胶渗透色谱GPC课件
19
GPC色谱柱选择
按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系 列
THF、氯仿、 DMF 必须选择合适的溶剂来溶解聚合物
按照样品分子量范围来选择柱子型号
样品分子量应该处在排阻极限和渗透极限范围 内,并且最好是处在校正曲线线性范围内
2
标样
聚苯乙烯(PS,溶于各种有机溶剂) 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
将公式(2)代入公式(3)和(4),则:
(5)
(6)
标样的Mw和Mn已知,将Hi,Vi代入,软件自动算出A,B值。
3
GPC分析大致步骤
根据样品的特点选择合适的GPC柱子和标 样,并且确定采用的GPC校正方法
配制标样和样品,用LCsolution进样得到色 谱图
用LCsolution GPC生成校正曲线并计算样 品平均分子量,制作报告
渐进试差法(宽分布标样校正法)
这种方法不需要窄分布样品,其标样可为1~3 个不同相对分子质量的宽分布标样(平均相对
2
分子质量精确测量, Mw和Mn为已知),采用
窄分布标样校正法
要有5个以上的不同分子量的单分散标样来 制作校正曲线
样品最好与标样是相同的结构。
如果样品与标样结构完全一样,则结果不需再 修正
3
渐进试差法(宽分布标样校正法)
不需要窄分布标样,只需要宽分布标样 标样和样品为同一种物质
标样数量最少可以只有1个 标样的分子量Mw和Mn必须已知 标样校正曲线呈线性
3
渐进试差法(宽分布标样校正法)
在一定条件下,有: (1)
将标样色谱峰分成若干个切片,则: (2)
根据定义,有:
(3)
(4)
用重量分数W对分子量作图的曲线叫做微分分 布曲线;
凝胶渗透色谱型号-概述说明以及解释
凝胶渗透色谱型号-概述说明以及解释1.引言1.1 概述凝胶渗透色谱是一种分离和分析生物大分子的常用技术,在生物医学、制药、食品科学等领域具有广泛的应用。
它通过将样品溶解在适当的溶剂中,将溶液注入填充有透明凝胶柱的色谱柱中,利用凝胶孔隙的大小和分布对溶液中的大分子进行分离。
该技术可以高效地检测和分析多肽、蛋白质、核酸以及糖类等生物大分子。
凝胶渗透色谱的原理基于大分子在凝胶孔隙中渗透的速度和分子大小之间的关系。
较大的分子较难进入凝胶孔隙,因此渗透速度较慢;而较小的分子则能更容易地进入凝胶孔隙,从而渗透速度较快。
因此,凝胶渗透色谱可以将不同大小的分子分离开来,实现对样品的有效提纯和分析。
凝胶渗透色谱的应用十分广泛。
在生物医学研究中,它可以用来研究蛋白质的结构和功能、分析蛋白质混合物的组成、检测蛋白质的纯度等。
在制药行业中,凝胶渗透色谱可以用来监测药物制剂中的蛋白质含量和质量,确保药物的安全性和有效性。
在食品科学领域,它可以用来检测食品中的蛋白质、多糖或多肽的含量,以及分析食品中的添加物和污染物。
总之,凝胶渗透色谱是一种高效、可靠的分离和分析生物大分子的技术。
它的原理简单、操作方便,并且在各个领域中都有着重要的应用。
随着科学技术的不断发展,凝胶渗透色谱在分析生物大分子领域的作用将变得越来越重要。
通过不断改进和优化色谱柱材料和系统参数,凝胶渗透色谱有望为我们提供更精确、高效的生物分析手段。
1.2 文章结构文章结构部分的内容采用简洁明了的方式来介绍整篇长文的框架和组织结构。
文章结构部分的内容可以按照如下方式编写:文章结构:本文主要介绍了凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography)的型号选择问题。
文章分为引言、正文和结论三部分。
引言部分通过概述、文章结构和目的三个小节,展示了文章的背景和主要内容。
概述部分简单介绍了凝胶渗透色谱的基本原理和应用领域的重要性。
文章结构部分即本节内容,详细介绍了整篇长文的结构和组织方式。
凝胶渗透色谱概述
凝胶渗透色谱概述凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography, GPC)也被称为凝胶过滤色谱(Gel Filtration Chromatography, GFC)或分子筛柱层析(Size Exclusion Chromatography, SEC),是一种基于分子大小分离和分析的色谱技术。
GPC的原理是通过高分子聚合物或凝胶柱的孔隙结构,使溶液中的分子在柱中进行分离。
这种技术不需要样品之间的相互作用力,只需要根据分子的大小差异来进行分离。
较小的分子可以穿过凝胶的孔隙结构,出色谱柱较早,较大的分子则在孔隙区内停留更长时间,出色谱柱较晚。
通过测量进出色谱柱的时间,可以确定溶液中分子的大小分布。
GPC的色谱柱通常由粒径均一的聚合物或玻璃珠填充而成,孔隙大小可根据所需分离范围来选择。
常用填料的材料有聚丙烯酸酯、聚醋酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。
色谱柱通常需要进行校准,使用已知分子大小的标准品,根据标准品的流动时间与分子大小的关系建立起分子量和流动时间的线性关系。
使用GPC技术的前提是,待测样品溶解在适宜的溶液中,并在进样前进行适当的处理,如过滤、去除颗粒等。
样品通过自动或手动进样器进入色谱柱,流动的溶液在色谱柱内与填料表面发生扩散,较小的分子沿着填料孔隙径向扩散,进入孔隙内并穿透填料层,较大的分子则扩散得较少,并在填料层表面附近停留。
最终,分子按照大小顺序在柱中进行分离,通过检测出口流出物的组量浓度和流动时间,可以得到分子量分布曲线。
凝胶渗透色谱广泛应用于高分子化合物的分析和纯化,如聚合物、生物高分子(蛋白质、核酸)等。
其优势在于分离过程温和,不需要特殊操作和溶剂,不会破坏分析物的结构和活性。
此外,通过凝胶柱层析还可以获得关于分子的其他信息,如连接数分布、分子量分布等。
随着技术的发展,GPC结合其他技术,如多角度光散射(Multi-Angle Light Scattering,MALS)、核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)等,可以进一步得到高分辨率的分析结果,提高色谱的分辨能力和准确性。
凝胶渗透色谱的名词解释
凝胶渗透色谱的名词解释凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography,简称GPC)是一种高效的分离和分析聚合物的方法。
它基于聚合物分子在固定凝胶孔隙中的渗透行为,通过测定聚合物在不同孔径凝胶材料中的渗透体积,实现了对聚合物的分子量分布的测定。
凝胶渗透色谱是基于分子尺寸的分离技术,通过使用一系列孔径不同的凝胶柱,可以将聚合物按照其分子量大小进行分离。
较小分子量的聚合物能够更容易渗透进较大孔径的凝胶颗粒中,而较大分子量的聚合物则在较小孔径的凝胶颗粒中滞留更长的时间。
通过测量样品在不同孔径凝胶柱中的保留时间,可以得到聚合物的分子量分布曲线。
在凝胶渗透色谱中,流动相通常是有机溶剂,如氯仿或四氢呋喃。
凝胶柱中充满了具有不同孔径的凝胶颗粒,常见的凝胶材料主要包括聚合物凝胶(如聚丙烯酰胺凝胶)和糖凝胶(如葡聚糖凝胶)。
为了实现更高的分辨率和选择性,可以使用多种凝胶柱串联。
凝胶柱中的凝胶颗粒形成了一个孔隙网络,聚合物分子进入其中时,随着分子尺寸的增大,渗透速度下降。
较小的聚合物可以填满孔隙,并沿着孔隙径向扩散,而较大的聚合物在填满孔隙之后仍然存在较大的空腔,导致渗透速度较慢。
因此,聚合物分子量的大小可以通过测量渗透体积随时间的变化来确定。
渗透体积与分子量之间存在一定的关系,可以通过构建一个与标准聚合物分子量相关的校正曲线来确定待测样品的分子量。
凝胶渗透色谱广泛应用于聚合物的表征和分析。
它可以用于确定聚合物的相对分子量、聚合度、分子量分布、分子量均值等参数。
在聚合物材料的研究和开发中,凝胶渗透色谱被用于评估聚合物的纯度、晶体形态和分子结构。
此外,凝胶渗透色谱还可以用于研究聚合物在不同溶剂中的曲线变化、聚合物与界面活性剂或添加剂间的相互作用等。
总结而言,凝胶渗透色谱是一种强大的工具,用于研究聚合物的结构和性质。
通过测量聚合物在凝胶柱中的渗透体积,可以获得聚合物的分子量分布信息,并可以评估聚合物的纯度和结构特性。
凝胶渗透色谱概述
凝胶渗透色谱概述凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography,GPC),也被称为凝胶过滤色谱(Gel Filtration Chromatography,GFC),是一种常用的分离和纯化生物大分子(如蛋白质、核酸、多聚体等)的方法。
它基于样品分子对凝胶柱中孔隙的渗透程度不同来实现分离,是一种相对分子大小进行分级分离的柱层析方法。
凝胶渗透色谱的原理是,凝胶柱中的多孔凝胶微球形成一个孔径连续分布的微孔网络结构。
这些孔隙可以根据分子的大小来划分,较大的分子会在较大的孔隙中被剔除,而较小的分子则可以渗透进较小的孔隙中。
因此,大分子会以较快的速度通过柱,而小分子则会以较慢的速度通过柱。
最终,不同大小的分子将会分离出来。
凝胶渗透色谱的操作过程相对简单。
首先,样品溶液会被注入凝胶柱中,在样品溶液中选择合适的缓冲液以维持柱中的pH和离子强度。
接下来,通过利用适当的流速将样品溶液从柱中通过,使样品分子在凝胶柱中渗透。
较大的分子会在凝胶柱的顶部较快地通过,而较小的分子则会在凝胶柱中逗留更长时间。
最终,不同大小的分子将会在柱底部收集。
凝胶渗透色谱的应用非常广泛。
它可以用于分离和纯化生物大分子,如蛋白质、核酸、多聚体等。
它能够提供分子大小的分布信息,并且可以评估样品的聚合度、纯度和活性。
因此,它在生物化学、生物技术、药学和制药等领域都得到了广泛的应用。
然而,凝胶渗透色谱也存在一些限制。
首先,柱的尺寸选择和合适的凝胶选择是非常重要的,以确保分离的效果。
其次,对于较大的生物大分子,溶液的流动性可能会受到限制,从而降低分离效率。
此外,凝胶渗透色谱不适用于低分子量的化合物的纯化和分离。
总之,凝胶渗透色谱是一种重要的柱层析技术,可用于分离和纯化生物大分子。
它基于不同大小的分子对凝胶柱中孔隙的渗透程度不同来实现分离。
凝胶渗透色谱在生物化学、生物技术、药学和制药等领域都有重要的应用,并且在细胞分析、肿瘤标记物的检测和多聚合物的研究等方面有特殊的应用。
凝胶渗透色谱
凝胶渗透色谱1. 凝胶渗透色谱的简单回顾凝胶渗透色谱[GPC(Gel Permeation Chromatography)][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱,是色谱中较新的分离技术之一。
利用多孔性物质按分子体积大小进行分离,在六十年前就已有报道。
Mc Bain用人造沸石成功地分离了气体和低分子量的有机化合物,1953年Wheaton和Bauman用离子交换树脂按分子量大小分离了苷、多元醇和其它非离子物质。
1959年Porath和Flodin用交联的缩聚葡糖制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品。
而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说,首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。
二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上,结合大网状结构离子交换树脂制备的经验,将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料,同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪,制成了快速且自动化的高聚物分子量及分子量分布的测定仪,从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱技术。
2. 凝胶渗透色谱的应用三十多年来,凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。
尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及,凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。
特别是近年来,随着各种高分子材料的问世,人们对高分子科学的不断探索,高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要,成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。
例如:常见的聚苯乙烯塑料制品,其分子量为十几万,如果聚苯乙烯的分子量低至几千,就不能成型;相反,当分子量大到几百万,甚至几千万,它又难以加工,失去了实用意义。
科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。
凝胶渗透色谱(gpc)功能用途
凝胶渗透色谱(gpc)功能用途下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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凝胶渗透色谱分析的工作原理
凝胶渗透色谱分析的工作原理
介绍
凝胶渗透色谱(GPC)分析是一种常用的分离和分析各种分子量、表
面张力和组成的分子的分析技术。
它是一种用于精确测定有机物中分子量、表面张力和组成的仪器分析技术。
主要应用于有机溶剂和其它流体的分子
量测定,如石蜡、柴油、燃料油、精细有机化学品等,也可用于动植物油、挥发油、液态烃、有机酸和碳氢化合物等的分析。
工作原理
凝胶渗透色谱(GPC)通常是通过一种名为凝胶的高分子材料分离物质。
凝胶是由色谱柱中的柱内阻抗和外抗拒形成的晶体,其中含有晶体溶胶,
溶胶可以将分子分离到晶体溶胶和晶体溶胶之间。
凝胶固定相(GFP)具
有分离和活性的作用,可以改变色谱柱中分子的分子量大小和结构,以实
现对物质的分离和精确测量。
此外,GPC还使用不同溶剂的分子截止力,来改变高分子流体的运动。
它的原理是通过不同溶剂的渗透压来改变高分子流体的流速,从而达到分
离不同分子的目的。
通常使用的溶剂包括水、丙酮、乙醇、苯、甲苯等。
根据溶剂的分子截止力,高分子流体可以分为高分子浓度流体和低分
子浓度流体,这两种流体可以分别运动在柱中的上下层,实现分子的分离。
GPC实验的主要仪器组成由三个部分组成:泵、色谱柱和检测器。
凝胶渗透色谱原理
凝胶渗透色谱原理
聚合物凝胶渗透色谱(GPC)是指将分子量大或反应产物很小的有机物分离出来的技术。
它
是一种离子交换技术,通过把一定浓度的适宜的溶液导入到一定的激活凝胶中,让它们根
据不同的电子质量或其它的化学和物理特征分离出来的方法。
GPC首先使用溶解度比较小的溶剂来溶解待测物,然后使用添加剂共存来把它们分离成不
同的物质,最后再用更精确的技术来确定每一种分离物的组分。
GPC仪器需要选择合适的凝胶介质,以便易于凝胶溶解和吸附,进而保证分离的有效性。
凝胶的大小及密度分析以及温度调节曲线都是仪器的重要因素。
聚合物凝胶渗透色谱技术的优点在于,能够解离出一定的分子量的有机物,以及准确的检测分子量,而且操作简单,效率高,并且适用于大量样品的分析。
同时,它还可以运用在不同类型的有机化合物分析中,比如油品,烃、芳香化合物,甲烷化合物等。
因此,聚合物凝胶渗透色谱技术在环境、农业、食品等领域有广泛应用。
本技术可以快速,安全,准确地测量各种有机物,能够提供给大量的有机分析识别。
凝胶渗透色谱gpc分子量测试
凝胶渗透色谱gpc分子量测试
凝胶渗透色谱(GPC)是一种用于测量分子量和分子尺寸的常用技术。
它基于分子在凝胶中的扩散行为,通过比较不同分子在凝胶中的迁移速率来确定其分子量。
以下是GPC分子量测试的基本步骤:
1. 样品准备:首先,你需要将待测样品溶解在适当的溶剂中。
对于聚合物,常用的溶剂是四氢呋喃(THF)、氯仿或二甲基甲酰胺(DMF)。
确保样品完全溶解并过滤以去除任何杂质。
2. 校准曲线:使用已知分子量的聚合物标准品进行校准。
这些标准品通常具有窄分子量分布,例如聚苯乙烯(PS)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
将标准品溶解在相同的溶剂中,并在GPC仪器上进行分析。
根据标准品的保留时间和分子量之间的关系,建立校准曲线。
3. 样品加载:将待测样品加载到GPC柱上。
这可以通过注射器或自动进样器完成。
确保样品在加载过程中不会发生气泡形成或其他污染。
4. 分离和检测:将样品溶液通过GPC柱,柱子中的凝胶会选择性地吸附和分离不同大小的分子。
流动相(通常是溶剂)以恒定的流速通过柱子,使分子逐渐分离。
分离后的分子通过检测器进行检测,常用的检测器是折射率检测器、紫外可见光检测器或示差折光检测器。
5. 数据分析:根据校准曲线和样品的保留时间,可以计算出样品的分子量。
GPC软件通常会提供分析结果,包括分子量分布图、平均分子量等。
需要注意的是,GPC测试的结果受到许多因素的影响,如样品浓度、溶剂选择、柱类型和温度等。
因此,在进行GPC测试时,需要仔细控制实验条件,并遵循标准操作程序。
高效凝胶渗透色谱
高效凝胶渗透色谱
高效凝胶渗透色谱(high-performance gel permeation chromatography,简称HPGPC)是一种重要的高精度分子量测定技术。
其基本原理是通过将待测样品溶于适当的溶剂中,通过柱塞填充物孔洞中分子的大小和形态进行分级分离,从而得到关于待测物质分子量及其分布的信息。
和传统的凝胶渗透色谱相比,HPGPC在填充材料、柱子尺寸、检测器以及自动控制等方面有了技术上的突破,使其在灵敏度、分辨率、精确度和重复性等方面都有了显著的提高。
其在高分子化学、药学、生物医学等领域中的应用已经得到了广泛的推广和应用。
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1. 凝胶渗透色谱的简单回顾
凝胶渗透色谱[GPC(Gel Permeation Chromatography)][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱,是色谱中较新的分离技术之一。
利用多孔性物质按分子体积大小进行分离,在六十年前就已有报道。
Mc Bain用人造沸石成功地分离了气体和低分子量的有机化合物,1953年Wheaton和Bauman用离子交换树脂按分子量大小分离了苷、多元醇和其它非离子物质。
1959年Porath和Flodin 用交联的缩聚葡糖制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品。
而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说,首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。
二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上,结合大网状结构离子交换树脂制备的经验,将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料,同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪,制成了快速且自动化的高聚物分子量及分子量分布的测定仪,从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱技术。
2. 凝胶渗透色谱的应用
三十多年来,凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。
尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及,凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。
特别是近年来,随着各种高分子材料的问世,人们对高分子科学的不断探索,高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要,成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。
例如:常见的聚苯乙烯塑料制品,其分子量为十几万,如果聚苯乙烯的分子量低至几千,就不能成型;相反,当分子量大到几百万,甚至几千万,它又难以加工,失去了实用意义。
科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。
另外,除了快速测定分子量及其分布以外,凝胶渗透色谱还广泛用于研究高聚物的支化度,共聚物的组成分布及高聚物中微量添加剂的分析等方面。
如果配以在线的绝对分子量检测器(如:LALLS、Multi-Angle LS、Dual-Angle LS等),凝胶渗透色谱可以测定高聚物的绝对分子量。
凝胶渗透色谱作为一门新兴的科学,随着各种新型检测器的出现(如UV、FT-IR、LS、Viscometer等),它的应用范围也逐步从生物化学、高分子化学、无机化学等向其它领域渗透,成为化学领域内必不可少的分析手段。
二、凝胶渗透色谱的基本概念
1. 凝胶渗透色谱的分离机理
目前关于凝胶渗透色谱的分离机理存在着以下几种基本理论:1.立体排斥理论;
2.有限扩散理论;
3.流动分离理论。
除上述理论外,尚有分子热力学理论和二次排斥理论等。
由于应用立体排斥理论解释凝胶渗透色谱中的各种分离现象与事实比较一致,因此立体排斥理论已为人们普遍采用。
即:它的分离基础主要依据溶液中分子体积(流体力学体积)的大小来进行分离。
凝胶渗透色谱的分离过程是在装有多孔物质为填料的色谱柱中进行的,一个填料
的颗料含有许多不同尺寸的小孔(这些小孔具有一定的分布),这些小孔对于溶剂分子来说是很大的,它们可以自由地扩散出入。
由于高聚物在溶液中以无规线团的形式存在,且高分子线团也具有一定的尺寸,当填料上的孔洞尺寸与高分子线团的尺寸相当时,高分子线团就向孔洞内部扩散。
显然,尺寸大的高聚物分子,由于只能扩散到尺寸大的孔洞中,在色谱柱中保留的时间就短;而尺寸小的高聚物分子,几乎能够扩散到填料的所有的孔洞中,向孔内扩散的较深,在色谱柱中保留的时间就长。
因此,不同分子量的高聚物分子就按分子量从大到小的次序随着淋洗液的流出而得到分离。
图1是高聚物分子和固定相颗粒间相互作用的示意图。
图2是不同尺寸的高聚物分子分离过程的示意图。
图1.高聚物分子和固定相颗粒间相互作用
图2.不同尺寸的高聚物分子分离过程
2. 凝胶渗透色谱谱图的构成
实验上,在色谱柱后面配以(通用型/选择型)浓度监测器,便可以记录出高聚物的GPC图,如图3所示。
图3 高聚物的GPC图
当聚合物样品的色谱图完成以后,经处理的数据,可作多方面的应用。
通过观察色谱图可获得很多有用的信息。
色谱图中不同的区域与聚合物样品中各成分有关,如果对高分子材料作一次全分析,就可以发现高分子材料的GPC谱图4中:A是高聚物的图谱;B是齐聚物的图谱;C是各种类型添加剂的图谱;D是低分子化合物杂质的图谱。
图4 高分子材料全分析GPC谱图中各部分组成的示意图
3. 凝胶渗透色谱中几种常用平均分子量的定义
由于应用统计方法的不同,即使对同一个试样,也可以有许多不同种类的平均分子量。
下面是四种最常用的平均分子量的定义。
2.
3.式中:Ni:分子量为Mi的分子的个数
Wi:分子量为Mi的组分的重量
α:特性粘度-分子量方程中的常数
其中,数均分子量是按分子数目统计平均而得;重均分子量是按分子重量统计平均而得。
这两种平均分子量的物理意义比较明确,而粘均分子量和Z均分子量的物理意义却不太明确。
一般情况下,多分散样品的平均分子量有以下次序:
图5为高聚物四种平均分子量在GPC谱图中的示意图。
4. 高聚物多分散性的表征
高聚物的分子量分布是指样品中各种分子量组分在总量中所占的各自的分量,它可以用一条分布曲线或一个分布函数来表示。
分子量分布曲线有两种形式:1.用重量分数W对分子量作图的曲线叫做微分分布曲线;2.用累积重量分布对分子量作图的曲线叫做积分分布曲线。
样品间分子量分布宽度的比较,最直接的方法是将实验所得到的分子量分布曲线作对比。
还有一种更一般化且最常用的定量
方法就是重均数均比,即:Mw/Mn。
目前实验上能够合成的"单分散"样品、一般多分散样品、分子量分布比较宽的样品的Mw/Mn值如表1所示。
表1.几种合成高聚物的Mw/Mn值
高聚物样品举例 Mw/Mn
单分散样品聚苯乙烯标样 1.02~1.10
一般多分散样品聚氯乙烯,聚碳酸酯 1.5~3.0
分布比较宽的样品聚乙烯,聚丙烯20~30或更高
图6是样品的GPC图及样品的分子量分布的微分分布曲线、积分分布曲线的示意图。
图6.GPC谱图、微分分布曲线、积分分布曲线示意图
5. 高聚物的分子量及其分布的测定
用凝胶渗透色谱测定高聚物的分子量及其分布是种相对的测试方法。
首先要制取适合被测样品的logM-Ve标定线(工作曲线)。
目前人们制定标定线比较常用的方法主要是以下两种:
〖1〗.单分散标样制定标定线
所谓单分散标准样品是指高聚物的Mw/Mn值在1.05~1.10以内。
此方法类似于其它化学分析上的工作曲线法。
它的前提是能够获得一系列(不同分子量)被测样品的单分散标样,用这些单分散标样来制得logM-Ve标定线;然后,以此来测定样品。
图7所示为单分散标样的校正线绘制过程示意图。
图7 单分散标样的校正线
〖2〗.普适校正法
这种方法是用流体力学体积[η]·M作为通用校正参数,也被称作普适校正法。
不同高聚物在同样实验条件下进行凝胶色谱的实验,若淋洗体积Ve相同,则这两个高聚物的流体力学体积相等。
即:
[η]1·M1=[η]2·M2
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上式中K1、K2、α1、α2在固定条件下是常数,只要知道两种高聚物在该条件下的参数K1、α1及K2、α2值,就可由第一种高聚物(标准样品)的logM-Ve 标定线,应用③式直接求出第二种高聚物(被测样品)的logM-Ve标定线。
目前,人们普遍采用市售的单分散聚苯乙烯(PS)标样来作为第一种高聚物,然后查取(或采用其它的实验方法测得)聚苯乙烯标样及被测样品在测定条件下的K值(K1、K2)和α值(α1、α2),经过上述转换便可求出被测样品的分子量。
目前由于计算机的引进,上述转换可在测定样品的同时由GPC软件实行自动转
换。
除上述两种常用的方法外,还有,窄分布的高聚物级分订定的标定线;渐近试差法订定的标定线;无扰均方末端距h02用作通用校正参数;高分子链有扰均方末端距h2用作通用校正参数等。
三.凝胶渗透色谱仪的基本结构
简单地说,凝胶渗透色谱仪由以下四部分构成:
1.输液系统(包括溶液储存器、输液泵。
进样器等),
2.色谱柱系统(包括柱温控制箱),
3.检测器(RI、UV等),
4.数据收集及数据处理系统(包括模数转换器、计算机、打印机/绘图仪等)。
其流程图如图8所示。
图8.凝胶渗透色谱仪的流程图(图中:-:液路,……:电路)
总之,大量的数据证明,任何材料的宏观性能都与其微观结构有着密切的联系。
高聚物的分子量及其分子量分布是高聚物结构中两个重要的参数。
凝胶渗透色谱技术的发展,大大推动了高聚物分子量、分子量分布与其性能间关系的研究,同时,GPC已成为分离分析科学家族中不可缺少的一名成员。