凝胶色谱实验讲义
凝胶色谱的实验报告
一、实验目的1. 了解凝胶色谱（GPC）的原理和操作技术。
2. 掌握GPC在测定高分子聚合物分子量及其分布方面的应用。
3. 学会GPC数据的处理和分析方法。
二、实验原理凝胶色谱法（GPC）是一种基于分子大小分离的色谱技术，主要用于高分子聚合物的分子量及其分布的测定。
GPC利用具有不同孔径的凝胶作为固定相，将高分子聚合物按照分子大小进行分离。
分子量较小的高分子聚合物能够进入凝胶颗粒内部，流动路径较长，所需时间也较长；而分子量较大的高分子聚合物则无法进入凝胶颗粒内部，流动路径较短，所需时间也较短。
实验过程中，高分子聚合物在流动相（通常是溶剂）的作用下，通过凝胶色谱柱，分子量不同的高分子聚合物在色谱柱中的保留时间不同，从而实现分离。
通过检测器记录不同分子量高分子聚合物的出峰时间，即可得到高分子聚合物的分子量分布曲线。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 高分子聚合物样品- 标准高分子聚合物样品- 溶剂（如四氢呋喃、苯等）2. 实验仪器：- 凝胶色谱仪- 凝胶色谱柱- 检测器- 计算机及数据采集软件四、实验步骤1. 样品准备：将高分子聚合物样品溶解于溶剂中，制成一定浓度的溶液。
2. 准备凝胶色谱柱：将凝胶色谱柱安装在凝胶色谱仪上，用溶剂冲洗色谱柱，去除杂质。
3. 进样：将高分子聚合物溶液注入凝胶色谱柱。
4. 流动相：设置流动相的流速，使高分子聚合物在色谱柱中流动。
5. 检测：检测器记录高分子聚合物的出峰时间，并将数据传输至计算机。
6. 数据处理：利用数据采集软件，对GPC数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 标准高分子聚合物样品的GPC曲线：通过标准高分子聚合物样品的GPC曲线，可以确定凝胶色谱柱的分离范围和适用性。
2. 实验样品的GPC曲线：根据实验样品的GPC曲线，可以分析高分子聚合物的分子量分布情况。
3. 计算分子量及其分布：根据GPC曲线，可以计算出高分子聚合物的数均分子量、重均分子量、多分散指数等参数。
第九章凝胶渗透色谱讲解
凝胶色谱分析二〇一一年九月九日第九章凝胶色谱分析凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC），又称尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography, SEC），其以有机溶剂为流动相，流经分离介质多孔填料（如多孔硅胶或多孔树脂）而实现物质的分离。
GPC可用于小分子物质和化学性质相同而分子体积不同的高分子同系物等的分离和鉴定。
凝胶渗透色谱是测定高分子材料分子量及其分布的最常用、快速和有效的方法[1]。
凝胶渗透色谱（GPC）的创立历程如下[2,5]：1953年Wheaton和Bauman用多孔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，观察到分子尺寸排除现象；1959年Porath和Flodin用葡聚糖交联制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品；1964年J. C. Moore将高交联密度聚苯乙烯-二乙烯基苯树脂用作柱填料，以连续式高灵敏度的示差折光仪，并以体积计量方式作图，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。
近年来，光散射技术（如图9-1所示，一束光通过一间充满烟雾的房间，会产生光散射现象。
）广泛应用于高分子特征分析领域[3]。
将光散射技术和凝胶渗透色谱（GPC）分离技术相结合，可以测定大分子绝对分子量、分子旋转半径、第二维里系数，也可测定分子量分布、分子形状、分枝率和聚集态等。
目前，该技术在高分子分析领域已成为一种非常有效的工具，在美国，日本及欧洲广为使用，国内近年来亦引进了此项技术。
入射光散射光图9-1光散射现象9.1 基本原理9.1.1凝胶渗透色谱分离原理让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱，柱中可供分子通行的路径包括粒子间的间隙（较大）和粒子内的通孔（较小）。
如图9-2、图9-3所示，当待测聚合物溶液流经色谱柱时，较大的分子只能从粒子间的间隙通过，被排除在粒子的小孔之外，速率较快；较小的分子能够进入粒子中的小孔，通过的速率慢得多。
凝胶过滤色谱实验报告
一、实验目的1. 了解凝胶过滤色谱（Gel filtration chromatography，GFC）的基本原理和操作方法。
2. 掌握凝胶过滤色谱在分离、纯化蛋白质等生物大分子中的应用。
3. 通过实验验证凝胶过滤色谱的分离效果。
二、实验原理凝胶过滤色谱是一种根据分子大小进行分离的技术，其基本原理是利用凝胶的分子筛特性。
凝胶是一种具有多孔结构的物质，孔径大小不一，当混合物通过凝胶时，分子大小不同的物质会被不同程度地阻滞在凝胶孔隙中，从而实现分离。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 蛋白质样品：牛血清白蛋白（BSA）、鸡卵清蛋白（OVA）、酵母提取物（Yeast Extract）- 凝胶色谱柱：Sephadex G-75- 缓冲液：磷酸盐缓冲液（pH 7.4）- 标准分子量蛋白质：分子量分别为6.5×10^4、1.4×10^5、2.0×10^5、4.0×10^5、6.0×10^5的蛋白质混合物2. 实验仪器：- 凝胶色谱仪- 超速离心机- 荧光检测器- 移液器- 离心管- 吸管四、实验步骤1. 准备凝胶色谱柱：将Sephadex G-75凝胶柱安装在凝胶色谱仪上，用磷酸盐缓冲液（pH 7.4）平衡凝胶色谱柱，使其达到稳定状态。
2. 准备样品：将标准分子量蛋白质混合物、牛血清白蛋白、鸡卵清蛋白和酵母提取物分别溶解于磷酸盐缓冲液中，制成蛋白质溶液。
3. 上样：将蛋白质溶液加入凝胶色谱柱，使样品在凝胶色谱柱中均匀分布。
4. 流动：打开凝胶色谱仪，以一定流速（如1 mL/min）进行洗脱，收集洗脱液。
5. 分析：将收集到的洗脱液进行检测，记录蛋白质的洗脱峰，并分析其分子量分布。
6. 离心：将洗脱液中的蛋白质进行离心，分离出蛋白质沉淀。
7. 质量分析：将蛋白质沉淀进行电泳、质谱等分析，验证其纯度和分子量。
五、实验结果与分析1. 凝胶过滤色谱洗脱曲线：通过凝胶色谱仪收集洗脱液，绘制洗脱曲线。
凝胶渗透色谱实验报告
凝胶渗透色谱实验报告《凝胶渗透色谱实验报告》实验目的：通过凝胶渗透色谱技术分析样品中的蛋白质组成，了解其分子量分布和纯度。
实验原理：凝胶渗透色谱是一种分离生物大分子的技术，其原理是利用凝胶的孔隙大小对分子进行分离。
大分子在凝胶中的孔隙内滞留时间长，小分子则穿过凝胶孔隙，因此可以实现对分子的分离。
实验步骤：1. 准备样品：将待测样品溶解在适当的缓冲液中，使其浓度适当。
2. 样品加载：将样品加载到色谱柱上，通过压力或离心力使其进入色谱柱内。
3. 色谱分离：在缓冲液的作用下，样品中的蛋白质分子根据其大小在色谱柱中进行分离。
4. 检测分离结果：通过检测器检测样品在色谱柱中的分离情况，得到蛋白质的分子量分布和纯度信息。
实验结果：通过凝胶渗透色谱实验，我们成功地分离出了样品中的蛋白质组成，并得到了它们的分子量分布和纯度信息。
根据实验结果，我们可以进一步了解样品中蛋白质的组成和结构，为后续的研究提供重要的参考数据。
实验结论：凝胶渗透色谱技术是一种有效的生物大分子分离方法，可以用于分析样品中蛋白质的组成和纯度。
通过本次实验，我们成功地应用了该技术，并得到了有意义的实验结果，为后续的研究工作奠定了基础。
总结：凝胶渗透色谱技术是一种重要的分离技术，对于生物大分子的分析具有重要意义。
通过本次实验，我们对该技术有了更深入的了解，并为今后的实验工作提供了宝贵的经验。
通过凝胶渗透色谱实验报告，我们对该技术的原理、步骤、结果和结论有了更清晰的认识，为今后的科研工作提供了重要的参考。
希望通过不断的实验探索和研究，能够更好地应用这一技术，为科学研究做出更大的贡献。
凝胶渗透色谱讲课文档
Hostavin N30
Column:
2xPLgel 3µm MIXED-E
Flow rate:
1.0ml/min
Injection volume: 20µl
Detector:
PL-ELS 1000
Eluent Modification in Organic GPC - Acids
▪ Some acidic samples
谱被称作 传统GPC
第30页，共55页。
RI/V 检测器结合使用
VI的响应值正比于 C H / M = C []
H，大分子的尺寸；流体力学体积 [] = VI / RI，特征粘度(intrinsic viscosity)
普适校正的假设：
具有同样大小(H)的大分子应有同样的洗脱体积， 即依赖性
– H = MST [] ST
for each standard
增加分子量
聚合物的各种平均分子量
Mn：用渗析计测出(Osmometry) Mw：用光散射计测出(Light Scattering) Mv：用粘度计测出(Viscometry) Mz及Mz+1：用超速离心法测出(Ultracentrifuge) Mw/Mn：为多分散性(Polydispersity) Mn<Mv<Mw<Mz<Mz+1
▪ Can cause peak shape
variation due to mismatch in pore volume
聚合物色谱中的检测器
浓度
响应值正比于浓度C 实例：示差(refractometer)检测器
N = (dn/dc) C
紫外检测器
蒸发光散射检测器
使用单一浓度型检测器的体积排除分离模式色
凝胶色谱的讲义第一章(1)
凝胶色谱的讲义第一章(1)第一章前言一、高聚物及多糖平均分子量及其分布1、高聚物的平均分子量除天然聚合物外，合成聚合物都是以单体为原料经过聚合反应而制得的。
每个聚合物分子都是由数目很大的单体分子加成或缩合而成，所以合成聚合物的分子量比单体要大千百倍甚至成万倍。
另一方面，根据绝大多数的聚合反应机理预示，生成的聚合物的分子量是不均一的，也就是说每个聚合物分子可以由不同数目的单体分子聚合而成，所以各聚合物的分子量是不相等的，这种现象叫做聚合物的分子量的不均一性或多分散性。
高聚物分子量的多分散性使分子量的表征比小分子要复杂一些，拿一个高聚物试样来说，由于试样内包含有许许多多个高分子，这些高分子的分子量可以分布在相当大的范围内。
例如，试样中可以包含尚未聚合的单体、含二个、三个、四个、…单体的低聚物以及聚合度不同的高分子，对这样一个多分散的体系来说，我们要表征它的分子量就需要用统计的方法，求出试样分子量的平均值和分子量分布、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；例如，某一个高聚物试样中含有N1个分子量为M；的分子，N2个分子量为M2的分子，N3个分子量为M3的分子，……Ni-1个分子量为Mi-1的分子以及Ni个分子量为MI 的分子，我们就可以根据定义算出它的各种平均分子量。
下面是四种最常用的平均分子量定义：这里：YMx分子量名称Mn数均分子量1Mw重均分子量2MzZ均分子量3MZ+1Z+1均分子量Mw/Mn分子量分布Mp峰位分子量另外，粘均分子量：很显然，同一个试样应用不同的统计方法所算出来的不同种类的平均分子量的数值是不同的。
一般情况下，多分散样品的平均分子量有以下次序：Mz＞Mw ＞M η＞Mn 2．高聚物的分子量分布高聚物的分子量分布是指试样中各种大小不等的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。
例如，当我们知道高聚物试样中分于量为M1、M2、M3、…、Mi各组分在总重量中所占的重量分数分别为W1 、W2、W3 、…、Wi 时，我们就可以用对应的W和M作图，得到分子量分布曲线。
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。
高分子材料研究方法-凝胶色谱法PPT课件
-
16
6.2.1 HPLC
Classification
Ion-exchange chromatography
Direct Methods:
Correction by monodispersive standards
Exclusion limit / permeation limit
Asymptote method: correction curves for wide distribution samples
① Concentration: refraction, UV
② Light Scattering / Viscosity
-
25
GPC系统之温度控制
Mobile phase pump
auto-injector column(s) detector(s) data acquisition Temperature control
-
26
6.2.3 Separation Mechanisms
The Fundamental Equation:
① C: the elution volume
② VM: the void volume of the mobile phase
③ VS: the calculative internal volume within the porous particles
-
2
6.1 Background
Significance of Molecular Weight Distribution (MWD)
凝胶色谱柱操作上课讲义
凝胶色谱柱操作凝胶色谱柱操作1、溶胀商品凝胶是干燥的颗粒，通常以40~63um的使用最多。
凝胶使用前需要在洗脱液中充分溶涨一至数天，如在沸水浴中将湿凝胶逐渐升温到近沸，则溶涨时间可以缩短到1~2小时。
凝胶的溶涨一定要完全，否则会导致色谱柱的不均匀。
热溶涨法还可以杀死凝胶中产生的细菌、脱掉凝胶中的气泡。
2、装柱由于凝胶的分离是靠筛分作用，所以凝胶的填充要求很高，必须要使整个填充柱非常均匀，否则必须重填。
凝胶在装柱前，可用水浮选法去除凝胶中的单体、粉末及杂质，并可用真空泵抽气排出凝胶中的气泡。
最好购买商品中的玻璃或有机玻璃的凝胶空柱，在柱的两端皆有平整的筛网或筛板。
将柱垂直固定，加入少量流动相以排除柱中底端的气泡，在加入一些流动相于柱中约1/4的高度。
柱顶部连接一个漏斗，颈直径约为柱颈的一半，然后在搅拌下、缓慢的、均匀地、连续地加入已经脱气的凝胶悬浮液，同时打开色谱柱的毛细管出口，维持适当的流速，凝胶颗粒将逐层水平式上升，在柱中均匀地沉积，直到所需高度位置。
最后拆除漏斗，用较小的滤纸片轻轻盖住凝胶床的表面，再用大量洗脱剂将凝胶床洗涤一段时间。
3、柱均匀性检查凝胶色谱的分离效果主要决定于色谱柱装填得是否均匀，在对样品进行分离之前，对色谱柱必须进行是否均匀的检查。
由于凝胶在色谱柱中是半透明的，检查方法可在柱旁放一至于柱平行的日光灯，用肉眼观察柱内是否有“纹路”或气泡。
也可向色谱柱内加入有色大分子等，加入物质的分子量应在凝胶柱的分离范围，如果观察到柱内谱带窄、均匀、平整，即说明色谱柱性能良好；如果色带出现不规则、杂乱、很宽时必须重新装填凝胶柱。
4、上样凝胶柱装好后，一定要对柱用流动相进行很好的平衡处理，才能上样。
凝胶柱的上样也是一个非常重要的因素，总的原则是要使样品柱塞尽量的窄和平整。
为了防止样品中的一些沉淀物污染色谱柱，一般在上柱前将样品过滤或离心。
样品溶液的浓度应该尽可能的大一些，但如果样品的溶解度与温度有关时，必须将样品适当稀释，并使样品温度与色谱柱的温度一致。
凝胶渗透色谱实验报告doc(一)
凝胶渗透色谱实验报告doc（一）引言概述：凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，简称GPC）是一种广泛应用于分离和分析高分子聚合物的技术。
本实验旨在通过GPC实验，深入研究凝胶渗透色谱的原理、操作流程和关键参数的影响，为进一步理解高分子聚合物的结构与性质提供实验依据。
大点1：凝胶渗透色谱原理1.1 色谱柱选择与填充材料1.2 凝胶基质的选择和特点1.3 分子尺寸排列与渗透分离原理1.4 色谱流动相的选择与影响因素1.5 检测器的选择与原理解析大点2：GPC实验的操作流程2.1 样品的制备与装载2.2 色谱仪的运行参数设置2.3 样品的进样与洗脱条件2.4 数据采集与分析2.5 色谱后处理与结果解读大点3：影响GPC实验结果的关键参数3.1 柱温的选择与调控3.2 流速的选择与优化3.3 色谱分离度与选择性的平衡3.4 校正曲线的构建与验证3.5 样品浓度的合理选择与影响因素分析大点4：凝胶渗透色谱的应用领域4.1 聚合物的分子量与分子量分布分析4.2 凝胶分子胶体粒径分析4.3 表面改性聚合物的表征与分析4.4 高分子聚合物的纯度与杂质分析4.5 聚合物合成与反应动力学分析大点5：凝胶渗透色谱实验的优化与展望5.1 GPC实验中的常见问题与解决方法5.2 GPC技术的改进与创新5.3 GPC与其他分析技术的结合应用5.4 GPC在高分子科学与材料领域的前景5.5 凝胶渗透色谱实验的局限与发展方向总结：通过本文档的撰写，我们详细介绍了凝胶渗透色谱的原理、操作流程和关键参数的影响，以及其在聚合物分析领域的应用。
同时，我们总结了目前凝胶渗透色谱实验中存在的问题及改进方向，展望了该技术的未来发展。
希望本文档能够为读者对凝胶渗透色谱的理解和应用提供参考和帮助。
凝胶渗透色谱PPT课件
校正曲线法 逐一注入聚合物标样以确定分子量与保留时间的关系。
ID Time (min)
Mw
1
14.797 853000
2
15.559 380000
3
16.239 186000
4
16.888 100000
5
17.476 48000
6
18.032 23700
7
18.495 12200
8
19.005 5800
样品分子量应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。
载体是GPC产生分离作用的关键。
18
第18页/共44页
7.6.1 GPC仪器配置 GPC 仪器对载体的要求： 1. 良好的化学稳定性和热稳定性； 2. 有一定的机械强度； 3. 不易变形; 4. 流动阻力小； 5. 对试样没有吸附作用； 6. 分离范围越大越好（取决于孔径分布)等； 7. 载体的粒度愈小，愈均匀，堆积的愈紧密，色谱柱分离效率愈高。
23
第23页/共44页
7.6.3 标样 GPC标样配制
由于凝胶色谱中浓度检测通常使用示差折光检测器，灵敏度不太高，所以试 样的浓度不能配制得太稀。
但另一方面色谱柱的负荷量是有限的，浓度太大易发生“超载”现象。 分子量与样品浓度关系： 低于5千 <1.0%; 5千～2.5万 <0.5%; 2.5万～20万 <0.25%; 20万～200万 <0.1%; 高于200万 <0.05%
为什么要用GPC方法？ 相对分子量分布(多分散性指数)对聚合物的性质有重要影响。经典方法
不能同时测定聚合物的相对分子量及其分布。 凝胶渗透色谱(GPC)的应用改善了测试条件，并提供了可同时测定聚
凝胶色谱实验讲义
凝胶渗透色谱在聚合物研究中的应用一、目的要求1. 掌握凝胶渗透色谱（GPC，gel permeation chromatography）的工作原理并了解其构造。
2. 掌握凝胶渗透色谱仪的基本操作及数据处理方法。
3. 利用凝胶渗透色谱仪测定聚合物的分子量及其分布。
二、原理及仪器构造1.凝胶渗透色谱的工作原理。
GPC是一种特殊的液相色谱，所用仪器与高效液相色谱仪类似，但是其色谱柱中的填充相与液相色谱不同，其填充相是具有不同比表面积，孔径分布和孔容的凝胶填料（如葡萄糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、聚苯乙烯凝胶、琼脂糖凝胶等）。
GPC的分离过程是基于分子筛效应而进行的。
聚合物中分子量小的分子在溶液中的流体力学体积较小因而能够在凝胶颗粒内的孔隙中自由地扩散，但随着分子量的增加其在溶液中的流体力学体积也逐渐增大，当增大到与凝胶中孔隙的尺寸大小相当时，便不能顺利进入到凝胶的内部，分子量更大时便完全不能扩散到凝胶颗粒的内部。
如图1所示：根据这一分子筛效应，可以按照分子尺寸大小的差别来进行分离，而有机聚合物的分子尺寸大小又与分子量成图1正相关，也就是说根据这一效应可以将聚合物分子按照分子量大小的差别来进行分离。
当一个聚合物样品被注入色谱柱时，试样溶液流经凝胶固定相颗粒，其中分子尺寸较大的不能进入凝胶孔隙，既被固定相排斥。
因此这些分子便直接流出色谱柱，而他们的色谱峰便最先在色谱图上出现。
另外，样品中尺寸最小的分子则能够进入固定相中所有的孔隙并浸入到整个颗粒内部，于是它们通过色谱柱最慢，保留时间最长，其色谱峰在谱图上出现最晚，而中等尺寸的分子只能够进入固定相中部分较大的孔隙，因而以中等流速流过色谱柱。
这样便按照分子尺寸的大小，按从大到小的顺序实现了样品中各组分的分离。
如图2所示：图2GPC 的实验方法是先利用同一组分已知分子量的窄分散性（w M /n M ≤1.1）聚合物标准试样，在与未知试样相同的条件下得到一系列GPC 谱图。
色谱分离技术凝胶筛分课件
在柱内溶质只有转移到流动相时才能沿柱的方向向
前移动，所以对于一个在柱内有保留的溶质，其谱带移
动速度(u b )总是小于流动相的移动速度(u m )，而等于流
动相的移动速度与该谱带对应的溶质在流动相停留的时
间分数之积：
ub um(11k')
（三）聚丙烯酰胺凝胶：
是一种人工合成凝胶，是以丙烯酰胺为单位， 由甲叉双丙烯酰胺交联成的，经干燥粉碎或加工 成形制成粒状，控制交联剂的用量可制成各种型 号的凝胶。交联剂越多，孔隙越小。聚丙烯酰胺 凝胶的商品为生物胶－P （Bio-Gel P），由美 国Bio-Rod厂生产，型号很多，从P-2至P-300共 10种，P 后面的数字再乘1000就相当于该凝胶的 排阻限度。
无机填料：
表面改性后的硅胶，主要是用有机物或聚合物对硅胶 颗粒进行处理，增加其亲水性并消除或抑制体积排阻以 外的其他效应。
优点：
可耐受较高的压力，最高压力可达上百个大气压。具 有较高的柱效率和分离度。
缺点：
pH的适用范围窄。以硅胶为基质的填料，pH范围在 2.0-7.0，如果超过了这个范围，将会使有机层的溶解速 率加快，减少柱子寿命。
层析分离操作过程
液相色谱的基本原理和参数
保留时间(tR)和保留体积(VR)
从进样开始到后来出现样品的浓度极大值所
需的时间为保留时间，用tR表示。在这段时间
内冲洗剂（流动相）
VR tR•F
流过的体积为保留体积，用VR 表示。
理论塔板数的计算公式为：
N (tR )2
色谱流出曲线及参数
容量因子k 和平衡常数K 某物质的k定义为在分配平衡时该物质在两
凝胶渗透色谱PPT课件
单分散性标样校正法
• 选用一系列与被测样品同类型的不同分子 量的窄分散性（）标样，先用其他方法精 确地测定其平均分子量，然后与被测样品 在同样条件下进行GPC分析。每个窄分布 标样的峰为淋洗体积与其平均分子量相对 应，这样就可做出lgM－V曲线如下图所示。
• 色谱原理 • 流动相:载气 • 固定相:固体吸附剂等
•
图 气相色谱对样品分离过程示意图
• 色谱谱图解析
• 一 谱图表示方法: 横坐标 时间
•
纵坐标 检测器响应信号的大小 色谱图
•
•
• 色谱图的解析: 色谱峰的位置
•
色谱峰的大小和形状
•
色谱峰的分离
• 保留值: 保留时间
•
死时间
•
调整保留时间 与固定液用量有
关
• 比保留体积 相对保留值 保留指数
• 色谱过程方程: VR=VM+VR’
•
VR=VM+KVS
•
色谱的保留值与热力学系数联系起来
• 色谱流出曲线方程：——研究色谱峰形
•
塔板理论：高斯分布曲线
•
c 标准偏差：
2nct0Rexp12n1ttR
2
tR / n
c
c0
2
exp
t tR
2 2
3.凝胶色谱分离机理
凝胶色谱的色谱过程方程
• 凝胶色谱柱是用多孔材料填充的，其分离 能力与填料孔径无关。
• GPC柱的总体积有3部分组成，即填料骨架 体积、填料孔体积及填料颗粒间体积。其 中填料骨架体积对分离不起作用，柱空间 体积主要由后两部分组成。
凝胶渗透色谱实验报告
凝胶渗透色谱实验报告凝胶渗透色谱实验报告引言凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC）是一种常用的分离和分析高分子化合物的方法。
通过使用不同孔径的凝胶填料，GPC可以根据高分子物质的分子大小进行分离，从而得到高分辨率的色谱图谱。
本实验旨在通过凝胶渗透色谱法对不同分子量的聚合物进行分析，并探讨其分子量与保留时间的关系。
实验方法1. 样品制备：选取三种不同分子量的聚合物作为样品，分别标记为A、B、C。
将每种聚合物按照一定比例溶解于适量的溶剂中，并进行充分搅拌，以保证样品的均匀性。
2. 样品注射：使用自动进样器将样品注入色谱柱，并设置适当的进样量，以确保得到清晰的峰形。
3. 色谱条件：调节流动相的流速和温度，以及色谱柱的温度和长度，以获得最佳的分离效果。
4. 数据处理：使用色谱软件对得到的色谱图进行峰识别和峰面积计算，得到各个峰的保留时间和峰面积。
实验结果与讨论通过对三种不同分子量的聚合物进行凝胶渗透色谱分析，得到了它们在色谱图上的峰形和保留时间。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 分子量与保留时间的关系：实验结果显示，聚合物的分子量与其在色谱图上的保留时间呈正相关关系。
即分子量较大的聚合物在色谱柱中的停留时间较长，而分子量较小的聚合物则停留时间较短。
这是因为分子量大的聚合物在凝胶填料中的渗透速度较慢，从而导致其停留时间延长。
2. 峰形的解析度：通过对色谱图中的峰形进行观察和分析，可以评估凝胶渗透色谱的分离效果。
若各个峰之间存在明显的分离和峰形对称，说明色谱柱的分离效果良好。
相反，若峰形模糊或存在重叠现象，则说明分离效果较差。
3. 样品纯度的评估：通过计算各个峰的峰面积比例，可以评估样品的纯度。
若纯度较高，各个峰的峰面积比例应接近理论值。
若存在杂质或聚合物分子量分布较宽的情况，则峰面积比例会偏离理论值。
结论凝胶渗透色谱是一种有效的高分子化合物分析方法，可以根据分子量的大小进行分离和定量。
凝胶色谱法PPT课件
-
21
-
11
泵系统：
包括一个溶剂储存器、一套脱气装置和 一个高压泵。它的工作是使流动相（溶 剂）以恒定的流速流入色谱柱。泵的工 作状况好坏直接影响着最终数据的准确 性。越是精密的仪器，要求泵的工作状 态越稳定。要求流量的误差应该低于 0.01mL/min。
-
12
色谱柱：
GPC仪分离的核心部件。是在一根不锈钢空心 细管中加入孔径不同的微粒作为填料。
聚合物在分离柱上按分子流体力学体积大小被分离开基本原理基本原理分离原理流动分离分离原理体积排除色谱secsizeexclusionchromatography让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱柱中可供分子通行的路径有粒子间的间隙较大和粒子内的通孔较小
凝胶渗透色谱法
Gel Permeation Chromatography (GPC)
[η]1M1=[η]2M2 k1M1α1+1=k1M2α2+1 两边取对数：lgk1+(α1+1)lgM1=lgk2+(α2+1)lgM2 即如果已知标准样和被测高聚物的k、α值，就可 以由已知相对分子质量的标准样品M1标定待测样品的 相对分子质量M2。
-
10
实验部分
GPC仪的组成：
泵系统、（自动）进样系统、凝 胶色谱柱、检测系统和数据采集 与处理系统。
-
7
校正原理
用已知相对分子质量的单分散标准聚合物 预先做一条淋洗体积或淋洗时间和相对分子质 量对应关系曲线，该线称为“校正曲线”。聚 合物中几乎找不到单分散的标准样，一般用窄 分布的试样代替。在相同的测试条件下，做一 系列的GPC标准谱图，对应不同相对分子质量 样品的保留时间，以lgM对t作图，所得曲线即 为“校正曲线”。通过校正曲线，就能从GPC 谱图上计算各种所需相对分子质量与相对分子 质量分布的信息。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
凝胶渗透色谱在聚合物研究中的应用
一、目的要求
1. 掌握凝胶渗透色谱（GPC，gel permeation chromatography）的工作原理并了解其构造。
2. 掌握凝胶渗透色谱仪的基本操作及数据处理方法。
3. 利用凝胶渗透色谱仪测定聚合物的分子量及其分布。
二、原理及仪器构造
1.凝胶渗透色谱的工作原理。
GPC是一种特殊的液相色谱，所用仪器与高效液相色谱仪类似，但
是其色谱柱中的填充相与液相色谱不同，其填充相是具有不同比表面积，孔径分布和孔容的凝胶填料（如葡萄糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、聚苯乙烯凝胶、琼脂糖凝胶等）。
GPC的分离过程是基于分子筛效应而进行的。
聚合物中分子量小的分子在溶液中的流体力学体积较小因而能够在凝胶颗粒内的孔隙中自由地扩散，但随着分子量的增加其在溶液中的流体力学体积也逐渐增大，当增大到与凝胶中孔隙的尺寸大小相当时，便不能顺利进入到凝胶的内部，分子量更大时便完全不能扩散到凝胶颗粒的内部。
如图1所示：
根据这一分子筛效应，可以按照分子尺寸大小的差别来进行分离，
而有机聚合物的分子尺寸大小又与分子量成正相关，也就是说根据这一效应可以将聚合物分子按照分子量大小的差别来进行分离。
图 1
当一个聚合物样品被注入色谱柱时，试样溶液流经凝胶固定相颗粒，其中分子尺寸较大的不能进入凝胶孔隙，既被固定相排斥。
因此这些分子便直接流出色谱柱，而他们的色谱峰便最先在色谱图上出现。
另外，样品中尺寸最小的分子则能够进入固定相中所有的孔隙并浸入到整个颗粒内部，于是它们通过色谱柱最慢，保留时间最长，其色谱峰在谱图上出现最晚，而中等尺寸的分子只能够进入固定相中部分较大的孔隙，因而以中等流速流过色谱柱。
这样便按照分子尺寸的大小，按从大到小的顺序实现了样品中各组分的分离。
如图2所示：
图 2
GPC的实验方法是先利用同一组分已知分子量的窄分散性（/≤1.1）聚合物标准试样，在与未知试样相同的条件下得到一系列GPC谱图。
然后以标准样的峰位置V e（V e被测标样的洗脱体积）对lgM作图，得到校正曲线，从而建立处理方法。
然后根据未知样的V e得到对应的分子量信息。
由于大多数的聚合物标样不易获得，通常情况下使用窄分散性的聚苯乙烯作为标准样来获得校正曲线，当被测样品与标准样具有相同或相近的化学结构组成时得到的分子量信息与真实值更为接近，当被测样品与标准样的化学结构组成有偏差时得到的分子量信息仅具有相对意义，且结构组成偏差越大分子量信息与真实值的偏差也越大。
此外从聚合物的GPC曲线的形状（对称、不对称、单峰、双峰等）我们可以粗略地得知该聚合物样品的分子量分布情况，GPC峰的峰宽则可大致反映聚合物的多分散性。
通过计算处理（以标准曲线为参考，电脑程序自动完成），可以得到聚合物的数均分子量、重均分子量和z均分子量，进而得到聚合物的多分散性系数d，由此可以获得关于聚合物的多种定性信息。
2. 凝胶渗透色谱仪的基本构造。
GPC仪的组成主要由泵系统、进样系统、凝胶色谱柱、检测系统和数据采集与处理系统这几部分组成。
泵系统：包括一个溶剂储存器、一套脱气装置和一个高压泵。
它的工作是使流动相（溶剂）以恒定的流速流入色谱柱。
泵的工作状况好坏直接影响着最终数据的准确性。
越是精密的仪器，要求泵的工作状态越稳定。
要求流量的误差应该低于0.01mL/min。
进样系统：与液相色谱进样系统类似可分为手动和自动两种。
色谱柱：是在一根不锈钢空心细管中加入孔径不同的凝胶颗粒作为填料。
每根色谱柱都有一定的相对分子质量分离范围和渗透极限，色谱柱有使用的上限和下限。
色谱柱的使用上限是当聚合物最小的分子的尺寸比色谱柱中凝胶颗粒最大的孔隙的尺寸还大，这时高聚物无法进入凝胶颗粒，全部从凝胶颗粒外部流过，因此无法达到分离不同相对分子质量的高聚物的目的。
而且还有堵塞柱子的可能。
色谱柱的使用下限就是当聚合物中最大尺寸的分子其流体力学体积比凝胶颗粒最小的孔隙还要小，这时也无法达到分离的目的。
所以在使用凝胶色谱仪测定相对分子质量时，必须首先选择好与聚合物相对分子质量范围相配的色谱柱。
检测系统：有示差折光仪检测器、紫外吸收检测器、红外、荧光、电导检测器等。
示差折光仪检测器利用溶剂的折光指数与被测样品的折光指数的不同来实现检测，此检测器要求被测样品与溶剂的折光指数要有尽可能大的区别，且此检测器对温度较为敏感，因此检测器与流路系统所处的环境温度必须恒定。
紫外吸收检测器则要求被测样品在检测范围内具有特征吸，且在该特征吸收附近溶剂没有强烈的吸收。
其他的检
测器主要适用于对该检测器有特殊响应的高聚物和有机化合物。
GPC仪的主要组成见图3：
图 3
三、实验仪器及辅助器材
美国Waters公司生产凝胶渗透色谱仪，色谱柱响应范围
500~600000Da，色谱泵型号Waters1515，检测器型号Waters2414，色谱纯四氢呋喃300ml，1ml注射器4只，4ml带盖玻璃样品瓶4个，50µl玻璃进样器1只，一次性医用手套4副，孔径0.45µm有机系针头过滤器4个。
四、实验步骤
1. 标样及待测样的制备。
将标样及待测样品配制成3~5mg/ml的溶液，溶液配制过程中不可剧烈摇动，不可超声助溶。
将配制好的溶液静置数小时，使分子链充分舒展。
2. GPC仪的开启及稳定。
打开电脑，然后启动色谱泵及检测器，待检测器初始化完毕后打开测试软件。
随后要排除流路中的气泡，此过程分为排除管路气泡和泵内气泡两部分。
排除管路气泡：首先逆时针旋转泵中央黑色旋钮一周，然后用塑料注射器手动排除溶剂瓶至泵入口的管路中气泡，然后将旋钮复位。
排除泵中气泡：此过程需要用大流速冲洗。
首先将流路控制阀调至松弛状态，不然高流速会产生压力过大而损坏色谱柱。
然后将软件中泵流速调至5ml/min，持续2~3分钟。
冲洗完毕后一定要先停止泵然后将流路控制阀复位。
然后根据实验情况设定色谱柱、检测器温度及色谱泵的流速。
将仪器置于已设定状态下稳定4到5个小时，然后方可进行测量，在仪器稳定过程中要进行检测池冲洗。
3. 标准曲线的制备，样品测试及数据处理。
在相同的条件下测试窄分布标样与试样并获得色谱图，根据窄分布标样的保留时间及分子量信息制备标准曲线，并依照此标准曲线创建数据处理方法。
用已创建的数据处理方法处理试样谱图，从而获得试样的相关分子量信息。
五、分析与思考
1. GPC在什么条件下获得的分子量信息与真值最为接近？什么情况下获得的是相对分子量信息？
答：当制备校正曲线所用的窄分布标准试样与待测试样为同一种类聚合物，且测试所用的条件完全一致时，GPC所获得的分子量信息与真值最为接近。
当聚合物标样不易获得，校正曲线参照的是其他物质时，只能得到相对分子量。
2. 用GPC测定具有相同分子量的线性聚合物与支化聚合物时，哪一种聚合物最先从色谱柱中流出？为什么？
答：线性聚合物最先从色谱柱中流出。
具有相同分子量的支化聚合物与线性聚合物相比结构更为紧凑，当两种聚合物的分子链在溶液中充分舒展开时，线性聚合物具有较大的流体力学体积，依据GPC原理具有较大的流体力学体积的分子在色谱柱中的保留时间较小，因此线性聚合物最先从色谱柱中流出。
附：GPC操作流程
1 开机顺序
1.1 打开稳压电源及打开电脑。
1.2 电脑稳定后打开色谱泵和检测器。
1.3 检测器初始化完毕后根据具体实验情况设定检测器和柱温箱
温度，点击检测器控制面板Temp℃按钮，进入温度设置界面，
分别设置Det和Col项Set栏温度值，温度值大小取决于具体实验
情况，一般情况下要高于室温5-10℃。
2 仪器预热及实验参数设置
2.1 打开软件，双击Breeze2图标，出现选择项目和系统对话框，
在色谱系统栏中选择GPC项，进入主界面。
点击主界面中部水龙
头图标，出现改变流量对话框，将流量A值及变化率分别设置为
1ml/min，升速时间5min。
仪器预热时间不少于4小时。
2.2 仪器稳定后点击检测器控制面板shift和purge按钮，检测器自
动调整为检测池冲洗状态。
冲洗检测池时间不小于30min，检测
池冲洗完毕后再次点击shift和purge按钮，返回正常流路。
3 进样检测
3.1 点击软件主界面中水龙头图标，根据具体实验情况调整实验
流速及升速速率。
待流量值升至实验预设值后点击主界面下方调用方法组编辑器向导图标，出现新方法组：选择仪器方法对话框，选择test GPC项，单击下一步完成设置。
3.2 点击主界面下方左侧平衡系统/监视基线图标，出现设定平
衡/系统监视器对话框，选择平衡/监视器项，监测基线直至基线稳定，然后点击中断正在运行的样品组或单进样图标，终止监测。
3.3 进样口旋钮旋至load状态，点击主界面中单进样图标，出现
定义进样参数对话框，输入样品信息然后点击进样选项，仪器处于待进样状态。
用微量进样器抽取20μl过滤后的样品，并注入进样口，将进样口旋钮快速旋至inject状态，开始测试。
仪器自动获得图谱。