凝胶渗透色谱仪(GPC)基础知识及操作培训
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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） 7. 载体的粒度越小，越均匀，堆积的越紧密，色谱柱分离
效率越高。
载体的种类
• 交联聚苯乙烯凝胶 • 多孔性玻璃 • 半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯酯凝胶及聚丙烯
SEC分类
• 凝胶渗透色谱 (GPC)
• 主要用于聚合物领域 • 以有机溶剂为流动相 (氯仿，THF，DMF) • 常用固定相填料：苯乙烯－二乙烯基苯共聚物
• 凝胶过滤色谱 (GFC)
• 主要用于生命科学领域 • 以水溶液为流动相 • 常用固定相填料：亲水性有机凝胶(葡聚糖，琼脂糖，聚
丙烯酰胺等)
酰胺凝胶 • 木质素凝胶等
评价色谱柱性能的两个重要参数
1. 柱效率N 色谱柱效率可借用“理论塔板数”N 进行描述.
测定N的方法：用一种相对分子量均一的纯物质，如邻二氯 苯、苯甲醇、乙腈、苯等，作GPC测定，得到色谱峰，从图 中可以求得从样品加入到出现峰顶位置的淋洗体积VR，以及 由峰的两侧曲线拐点作出切线与基线所截得的基线宽度即为 峰底宽W，然后按照下式进行计算N：
GPC基本原理
• 溶液中的溶质分子即向填料内部孔洞扩 散，较小的分子除了能进入大孔外，还 能进入较小的孔，较大的分子只能进入 较大的孔，而比最大的孔还要大的分子 就只能留在填料颗粒之间的空隙中；
• 从渗透的深度来说，较小的分子能渗入 孔洞更深的内部。因此，随着溶剂的恒 速淋洗，大小不同的分子就得到分离； 较大的分子先被淋洗出来，较小的分子 后被淋洗出来。
对于相同长度的色谱柱，N值越大，意味着柱效率越高。
评价色谱柱性能的两个重要参数
2. 分离度R
式中，V1，V2分别为对应于样品1和样品2的两个峰 值的淋洗体积；W1，W2分别为峰1和峰2的峰底宽。
显然，若样品达到完全分离，R应等于或大于1，如 果R小于1，则分离是不完全的。
19
聚合物分子量的表示方法
➢迄今为止，色谱方法是最 为有效的分离手段。应用 涉及每个科学领域。
➢50年代，色谱发展最快， 出现一些新型色谱技术， 以适应复杂组分分析方法 的要求。
色谱分类方法
• 按照固定相外形分： 柱色谱（填充柱、空心柱）、平板色谱（薄层色谱和纸色
谱） • 按组份在固定相上的分离机理分：
吸附色谱：不同组份在固定相的吸附作用不同 分配色谱：不同组份在固定相上的溶解能力不同 离子交换色谱：不同组份在固定相（离子交换剂）上的 亲和力不同 凝胶色谱（尺寸排阻色谱）：不同尺寸分子在固定相上 的渗透作用 • 按两相状态分
凝胶渗透色谱仪基础知识及操 作培训
Gel Permeation Chromatograph（Agilent 1260）
主要内容
1 色谱分析方法导论
2 凝胶渗透色谱的原理
3 仪器系统及软件介绍
4
测试应用
3
色谱分析方法导论
➢20世纪中期，大量采用一些经典的分离方法：沉淀、蒸馏和 萃取。
➢现代分析中，大量采用色谱和电泳分离方法。
• 以上的分离方法称为体积排除法。
体积排除流程示意图
进样口 混合器
色 谱 柱
检测器
溶剂
废液
GPC的基本结构
• 输液系统（包括溶液储存器、输液泵、进样器等）； • 色谱柱系统（包括柱温控制箱）； • 检测器（RI、UV、LS、VS等）； • 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）。
进样器 泵
色谱柱 柱温箱
水，THF, DMF
检测器
分子尺寸排阻色谱柱的选择
油相柱 油相柱 水相柱
品牌
Agilent Technologies
Agilent Technologies
TSK
wenku.baidu.com
型号
Polargel-L PL1117-6830
Polargel-M PL1117-6800
G3000PW(XL) G6000PW(XL)
• 1953年，Porath和Flodins首先用交联聚糖凝胶在水中分离水溶性高分子 （ GFC）
• 1964年，J.C. Moore在总结前人的基础上，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分布的测定仪， 从而创立了液相色谱中凝胶渗透色谱技术。
GPC基本原理
• 色谱柱是GPC的核心部件，内装有颗粒状、多孔的凝胶填 料。比如；苯乙烯和二乙烯基苯共聚的交联聚苯乙烯凝胶。 凝胶填料的表面和内部有各种大小不同的孔洞通道。
• 进行实验时，以某种溶剂充满色谱柱，使之占据颗粒之间 的全部空隙和颗粒内部的空洞，再以这种溶剂以恒定的流 速淋洗，然后用同样溶剂配成的聚合物溶液注入凝胶色谱 柱；
色谱分类方法-按两相状态分
色谱术语
➢ 基线：色谱柱后仅有纯流动相进入检测器时流出曲线 ➢ 峰高：色谱峰顶点与基线的距离 ➢ 保留值
凝胶色谱法
• 凝胶色谱法又称分子尺寸排阻色谱法，主要用于高聚物的相对分子质量及 其分布的测试，是液相色谱的一种分离模式。 SEC：Size Exclusion Chromatography，尺寸排阻色谱 GPC：Gel Permeation Chromatography，凝胶渗透色谱 GFC：Gel Filtration Chromatography，凝胶过滤色谱 从分离原理看，使用分子尺寸排阻色谱（SEC）较为确切。
分子量范围,Mw
低分子量
覆盖大部分分子量范 围
GPC色谱柱的选择
• 按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列 (氯仿，THF，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
载体是GPC产生分离作用的关键
数均分子量
Ni个
分子个数（N）
N2个
N1个
Nj个
M1 M2
Mi
Mj
分子量（M）
Mn =
M1N1+M2N2+...+MiNi+…MjNj N1+N2+…+Ni…+Nj
重均分子量
20
Wig
重量（N）
W2g
W1g
Wjg
M1 M2
Mi
Mj
分子量（M）
M1W1+M2W2+...+MiWi+…MjWj Mw =
效率越高。
载体的种类
• 交联聚苯乙烯凝胶 • 多孔性玻璃 • 半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯酯凝胶及聚丙烯
SEC分类
• 凝胶渗透色谱 (GPC)
• 主要用于聚合物领域 • 以有机溶剂为流动相 (氯仿，THF，DMF) • 常用固定相填料：苯乙烯－二乙烯基苯共聚物
• 凝胶过滤色谱 (GFC)
• 主要用于生命科学领域 • 以水溶液为流动相 • 常用固定相填料：亲水性有机凝胶(葡聚糖，琼脂糖，聚
丙烯酰胺等)
酰胺凝胶 • 木质素凝胶等
评价色谱柱性能的两个重要参数
1. 柱效率N 色谱柱效率可借用“理论塔板数”N 进行描述.
测定N的方法：用一种相对分子量均一的纯物质，如邻二氯 苯、苯甲醇、乙腈、苯等，作GPC测定，得到色谱峰，从图 中可以求得从样品加入到出现峰顶位置的淋洗体积VR，以及 由峰的两侧曲线拐点作出切线与基线所截得的基线宽度即为 峰底宽W，然后按照下式进行计算N：
GPC基本原理
• 溶液中的溶质分子即向填料内部孔洞扩 散，较小的分子除了能进入大孔外，还 能进入较小的孔，较大的分子只能进入 较大的孔，而比最大的孔还要大的分子 就只能留在填料颗粒之间的空隙中；
• 从渗透的深度来说，较小的分子能渗入 孔洞更深的内部。因此，随着溶剂的恒 速淋洗，大小不同的分子就得到分离； 较大的分子先被淋洗出来，较小的分子 后被淋洗出来。
对于相同长度的色谱柱，N值越大，意味着柱效率越高。
评价色谱柱性能的两个重要参数
2. 分离度R
式中，V1，V2分别为对应于样品1和样品2的两个峰 值的淋洗体积；W1，W2分别为峰1和峰2的峰底宽。
显然，若样品达到完全分离，R应等于或大于1，如 果R小于1，则分离是不完全的。
19
聚合物分子量的表示方法
➢迄今为止，色谱方法是最 为有效的分离手段。应用 涉及每个科学领域。
➢50年代，色谱发展最快， 出现一些新型色谱技术， 以适应复杂组分分析方法 的要求。
色谱分类方法
• 按照固定相外形分： 柱色谱（填充柱、空心柱）、平板色谱（薄层色谱和纸色
谱） • 按组份在固定相上的分离机理分：
吸附色谱：不同组份在固定相的吸附作用不同 分配色谱：不同组份在固定相上的溶解能力不同 离子交换色谱：不同组份在固定相（离子交换剂）上的 亲和力不同 凝胶色谱（尺寸排阻色谱）：不同尺寸分子在固定相上 的渗透作用 • 按两相状态分
凝胶渗透色谱仪基础知识及操 作培训
Gel Permeation Chromatograph（Agilent 1260）
主要内容
1 色谱分析方法导论
2 凝胶渗透色谱的原理
3 仪器系统及软件介绍
4
测试应用
3
色谱分析方法导论
➢20世纪中期，大量采用一些经典的分离方法：沉淀、蒸馏和 萃取。
➢现代分析中，大量采用色谱和电泳分离方法。
• 以上的分离方法称为体积排除法。
体积排除流程示意图
进样口 混合器
色 谱 柱
检测器
溶剂
废液
GPC的基本结构
• 输液系统（包括溶液储存器、输液泵、进样器等）； • 色谱柱系统（包括柱温控制箱）； • 检测器（RI、UV、LS、VS等）； • 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）。
进样器 泵
色谱柱 柱温箱
水，THF, DMF
检测器
分子尺寸排阻色谱柱的选择
油相柱 油相柱 水相柱
品牌
Agilent Technologies
Agilent Technologies
TSK
wenku.baidu.com
型号
Polargel-L PL1117-6830
Polargel-M PL1117-6800
G3000PW(XL) G6000PW(XL)
• 1953年，Porath和Flodins首先用交联聚糖凝胶在水中分离水溶性高分子 （ GFC）
• 1964年，J.C. Moore在总结前人的基础上，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分布的测定仪， 从而创立了液相色谱中凝胶渗透色谱技术。
GPC基本原理
• 色谱柱是GPC的核心部件，内装有颗粒状、多孔的凝胶填 料。比如；苯乙烯和二乙烯基苯共聚的交联聚苯乙烯凝胶。 凝胶填料的表面和内部有各种大小不同的孔洞通道。
• 进行实验时，以某种溶剂充满色谱柱，使之占据颗粒之间 的全部空隙和颗粒内部的空洞，再以这种溶剂以恒定的流 速淋洗，然后用同样溶剂配成的聚合物溶液注入凝胶色谱 柱；
色谱分类方法-按两相状态分
色谱术语
➢ 基线：色谱柱后仅有纯流动相进入检测器时流出曲线 ➢ 峰高：色谱峰顶点与基线的距离 ➢ 保留值
凝胶色谱法
• 凝胶色谱法又称分子尺寸排阻色谱法，主要用于高聚物的相对分子质量及 其分布的测试，是液相色谱的一种分离模式。 SEC：Size Exclusion Chromatography，尺寸排阻色谱 GPC：Gel Permeation Chromatography，凝胶渗透色谱 GFC：Gel Filtration Chromatography，凝胶过滤色谱 从分离原理看，使用分子尺寸排阻色谱（SEC）较为确切。
分子量范围,Mw
低分子量
覆盖大部分分子量范 围
GPC色谱柱的选择
• 按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列 (氯仿，THF，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
载体是GPC产生分离作用的关键
数均分子量
Ni个
分子个数（N）
N2个
N1个
Nj个
M1 M2
Mi
Mj
分子量（M）
Mn =
M1N1+M2N2+...+MiNi+…MjNj N1+N2+…+Ni…+Nj
重均分子量
20
Wig
重量（N）
W2g
W1g
Wjg
M1 M2
Mi
Mj
分子量（M）
M1W1+M2W2+...+MiWi+…MjWj Mw =