一、分离原理:
气相液相色谱仪原理_简述气相色谱工作原理
气相液相色谱仪原理_简述气相色谱工作原理
1.气相:气相色谱是一种物理的分离方法。利用被测物质各组分在不同两相间分配系数(溶解度)的微小异,当两相作相对运动时,这些物质在两相间进行反复多次的分配,使原来只有微小的性质异产生很大的效果,而使不同组分得到分离。
2.液相:高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上,引用了气相色谱的理论,在技术上,流动相改为高压输送(输送压力可达4.9′107Pa);色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成,从而使柱效大大高于经典液相色谱(每米塔板数可达几万或几十万);同时柱后连有高灵敏度的检测器,可对流出物进行连续检测。
二、应用范围:
1.气相:气相色谱法具有分离能力好,灵敏度高,分析速度快,作方便等优点,但是受技术条件的限制,沸点太高的物质或热稳定性的物质都难于应用气相色谱法进行分析。一般对500℃以下不易挥发或受热易分解的物质部分可采用衍生化法或裂解法。
2.液相:高效液相色谱法,只要求试样能制成溶液,而不需要气化,因此不受试样挥发性的限制。对于高沸点、热稳定性、相对分子量大(大于 400 以上)的有机物( 些物质几乎占有机物总数的 75% ~ 80% )原则上都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。 据统计,在已知化合物中,能用气相色谱分析的约占20%,而能用液相色谱分析的约占70~80%。
三、仪器构造:
1.气相:由载气源、进样部分、色谱柱、柱温箱、检测器和数据处理系统组成。进样部分、色谱柱和检测器的温度均在控制状态。
1.1 柱箱:色谱柱是气相色谱仪的心, 样品中的各个组份在色谱柱中经过反复多次分配后得到分离, 从而达到分析的目的, 柱箱的作用就是安装色谱柱。
由于色谱柱的两端分别连接进样器和检测器, 因此进样器和检测器的下端( 接头) 均插入柱箱。
柱箱能够安装各种填充柱和毛细管柱, 并且作方便。
色谱柱( 样品) 需要在一定的温度条件下工作, 因此采用微机对柱箱进行温度控制。并且由于设计合理, 柱箱内的梯度很小。
对于一些成份复杂、沸程较宽的样品, 柱箱还可进行三阶程序升温控制。且程序设定后自动运行无需人工干预, 降温时还能自动后开门排热。
1.2 进样器:
进样器的作用是将样品送入色谱柱。如果是液体样品, 进样器还必须将其汽化, 因此采用微机对进样器进行温度控制。
根据不同种类的色谱柱及不同的进样方式, 共有五种进样器可供
选择:
1.填充柱进样器
2.毛细管不分流进样器附件
3.毛细管分流进样器附件
4.毛细管分流/不分流进样器
5.六通阀气体进样器
1.3检测器:
检测器的作用是将样品的化学信号转化为物理信号( 电信号) 。
检测器也需要在一定的温度条件下才能正常工作, 因此采用微机对检测器进行温度控制。
根据各种样品的化学物理特性, 共有五种检测器可供选择:
1.氢火焰离子化检测器(FID)
2.热导检测器(TCD)
3.电子捕获检测器(ECD)
4.氮磷检测器(NPD)
5.火焰光度检测器(FPD)
1.4 数据处理系统
该系统可对测试数据进行采集、贮存、显示、打印和处理等作,使样品的分离、制备或鉴定工作能正确开展。
2.液相:高效液相色谱仪主要有进样系统、输液系统、分离系统、检测系统和数据处理系统组成。
2.1 进样系统
一般采用隔膜注射进样器或高压进样间完成进样作,进样量是恒定的。这对提高分析样品的重复性是有益的。
2.2 输液系统
该系统包括高压泵、流动相贮存器和梯度仪三部分。高压泵的一般压强为l.47~4.4X107Pa,流速可调且稳定,当高压流动相通过层析柱时,可降低样品在柱中的扩散效应,可加快其在柱中的移动速度,这对提高分辨率、回收样品、保持样品的生物活性等都是有利的。流动相贮存错和梯度仪,可使流动相随固定相和样品的性质而改变,包括改变洗脱液的极性、离子强度、PH值,或改用竞争性或变性剂等。这就可使各种物质(即使一个基团的别或是同分异构体)都能获得有效分离。
3.3 分离系统
该系统包括色谱柱、连接管和恒温器等。色谱柱一般长度为10~50cm(需要两根连用时,可在二者之间加一连接管),内径为2~5mm,由"优质不锈钢或厚壁玻璃管或钛合金等材料制成,住内装有直径为5~10μm粒度的固定相(由基质和固定液构成).固定相中的基质是由机械强度高的树脂或硅胶构成,它们都有惰性(如硅胶表面的硅酸基因基本已除去)、多孔性(孔径可达1000?)和比表面积大的特点,加之其表面经过机械涂渍(与气相色谱中固定相的制备一样),或者用化学法偶联各种基因(如磷酸基、季胺基、羟甲基、苯基、氨基或各种长度碳链的烷基等)或配体的有机化合物。
因此,这类固定相对结构不同的物质有良好的选择性。例如,在多孔性硅胶表面偶联豌豆凝集素(PSA)后,就可以把成纤维细胞中的一种糖蛋白分离出来。另外,固定相基质粒小,柱床极易达到均匀、致密状态,极易降低涡流扩散效应。基质粒度小,微孔浅,样品在微孔区内传质短。这些对缩小谱带宽度、提高分辨率是有益的。根据柱效理论分析,基质粒度小,塔板理论数N就越大。这也进一步证明基质粒度小,会提高分辨率的道理。
再者,高效液相色谱的恒温器可使温度从室温调到60C,通过改善传质速度,缩短分析时间,就可增加层析柱的效率。
2.4 检测系统
高效液相色谱常用的检测器有紫外检测器、示折光检测器和荧光检测器三种。
(1)紫外检测器
该检测器适用于对紫外光(或可见光)有吸收性能样品的检测。其特点:使用面广(如蛋白质、、氨基酸、核苷酸、多肽、激素等均可使用);灵敏度高(检测下限为10-10g/ml);线性范围宽;对温度和流速变化不敏感;可检测梯度溶液洗脱的样品。
(2)示折光检测器
凡具有与流动相折光率不同的样品组分,均可使用示折光检测器检测。 ,糖类化合物的检测 使用此检测系统。这一系统通用性强、作简单,但灵敏度低(检测下限为10-7g/ml),流动相的变化会引起折光率的变化,因此,它既不适用于痕量分析,也不适用于梯度洗脱样品的检测。
(3)荧光检测器
凡具有荧光的物质,在一定条件下,其发射光的荧光强度与物质的浓度成正比。因此,这一检测器只适用于具有荧光的有机化合物(如多环芳烃、氨基酸、胺类、维生素和某些蛋白质等)的测定,其灵敏度很高(检测下限为10-12~10-14g/ml),痕量分析和梯度洗脱作品的检测均可采用。
2.5 数据处理系统
该系统可对测试数据进行采集、贮存、显示、打印和处理等作,使样品的分离、制备或鉴定工作能正确开展。
气相色谱原理是利用色谱柱先将混合物分离。
当样品由微量注射器“注射”进入进样器后,被载气携带进入填充柱或毛细管色谱柱。由于样品中各组分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异,在载气的冲洗下,各组分在两相间作反复多次分配使各组分在柱中得到分离。
然后用接在柱后的检测器根据组分的物理化学特性将各组分按顺序检测出来。检测器对每个组分所给出的信号,在记录仪上表现为一个个的峰,色谱峰上的极大值是定性分析的依据,而色谱峰所包罗的面积则取决于对应组分的含量,故峰面积是定量分析的依据。
气相色谱法的应用领域
气相色谱法是以气体为流动相的色谱分析方法,主要用于分离分析易挥发的物质。气相色谱法已成为极为重要的分离分析方法之一,在卫生、石油化工、环境监测、生物化学等领域得到广泛的应用。气相色谱仪具有高灵敏度、高效能、高选择性、分析速度快、所需试样量少等优点。
气相色谱仪将分析样品在进样口中气化后,由载气带入色谱柱,通过对欲检测混合物中组分有不同保留性能的色谱柱,使各组分分离,依次导入检测器,以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序,经过对比,可以区别出是什么组分,根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。
色谱分离技术是按照”相似相溶“的原理进行的,就如同你和一群人去旅游要经过一个胡同,胡同里有吸引你东西,你就会停下脚步去欣赏胡同里的东西,而不感兴趣着急赶路的人就会匆匆而过,这个时候原本一起进入胡同的一群人就会在不同的时间断断续续的从胡同末端出来,这个过程就叫分离,胡同的景色就叫做固定相,一直催促你快一些赶路的导游就是流动相,而你和那一群人就叫做被测组分和基质,按照化学的原理,就是极性相似的被保留在柱子里很慢才出来,极性相斥的就很快从柱子流出。
所有的色谱分析原理都是将混在一起的化合物用分离技术分开来测定的,液相和气相的原理实质上是一样的,只是气相色谱要把化合物蒸发成气态进行分离,用载气当作流动相,液相色谱不需要蒸发成气态,流动相是水或甲醇乙腈等。
用气体作为移动相的色谱法。根据所用固定相的不同可分为两类:固定相是固体的,称为气固色谱法;固定相是液体的则称为气液色谱法。气相色谱法(gas chromatography 简称GC)是色谱法的一种。色谱法中有两个相,一个相是流动相,另一个相是固定相。如果用液体作流动相,就叫液相色谱,用气体作流动相,就叫气相色谱。
原理
气相色谱系统由盛在管柱内的吸附剂或惰性固体上涂着液体的固定相和不断通过管柱的气体的流动相组成。将欲分离、分析的样品从管柱一端加入后,由于固定相对样品中各组分吸附或溶解能力不同,即各组分在固定相和流动相之间的分配系数有别,当组分在两相中反复多次进行分配并随移动相向前移动时,各组分沿管柱运动的速度就不同,分配系数小的组分被固定相滞留的时间短,能较快地从色谱柱末端流出。以各组分从柱末端流出的浓度 c对进样后的时间t作图,得到的图称为色谱图。当色谱过程为冲洗法方式时。从色谱图可以看到从柱后流出的色谱峰不是矩形,而是一条近似高斯分布的曲线,这是由于组分在色谱柱中移动时,存在着涡流扩散、纵向扩散和传质阻力等因素,因而造成区域扩张。在色谱柱内固定相有两种存放方式,一种是柱内盛放颗粒状吸附剂,或盛放涂敷有固定液的惰性固体颗粒;另一种是把固定液涂敷或化学交联于毛细管柱的内壁。用前一种方法制备的色谱柱称为填充色谱柱,后一种方法制备的色谱柱称为毛细管色谱柱(或称开管柱)。
应用
只要在气相色谱仪允许的条件下可以气化而不分解的物质,都可以用气相色谱法测定。对部分热不稳定物质,或难以气化的物质,通过化学衍生化的方法,仍可用气相色谱法分析。在石油化工、卫生、环境监测、生物化学、食品检测等领域都得到了广泛的应用。
转载:《分析测试百科网》
气相色谱法的分离原理及理论基础
气相色谱法的分离原理是利用要分离的诸组分在流动相(载气)和固定相两相间的分配有异(即有不同的分配系数),当两相作相对运动时,这些组分在两相间的分配反复进行,从几千次到数百万次,即使组分的分配系数只有微小的异,随着流动相的移动可以有明显的距,使这些组分得到分离。
气相色谱法的理论基础主要表现在两个方面,即色谱过程动力学和色谱过程热力学,也可以这样说,组分是否能分离开取决于其热力学行为,而分离得好不好则取决于其动力学过程。
色谱过程动力学发展高效色谱技术及色谱峰形预测的理论基础
色谱过程动力学是研究物质在色谱过程中运动规律的科学。其研究的主要目的是根据物质在色谱柱内运动的规律解释色谱流出曲线的形状;探求影响色谱区域宽度扩张及峰形拖尾的因素和机理,从而为获得高效能色谱柱系统提供理论上的指导,为峰形预测、重叠峰的定量解析以及为选择色谱分离条件奠定理论基础。
在色谱发展过程中,用来描述色谱过程动力学的理论模型主要有:1940年提出的平衡色谱理论,解释了部分实验事实,但由于该理论忽略了传质速率有限性与物质分子纵向扩散性的影响,对一些现象不能解释;1941年Martin等人引入了理论塔板的概念,在该理论中,色谱过程被比拟为蒸馏过程,而色谱柱被视为一系列平衡单元-理论塔板的结合。在色谱柱足够长、理论塔板高度充分小,以及分配等温线呈线性的情况下,这一理论对色谱流出曲线分布和谱带移动规律,以及柱长与理论塔板高度H对区域扩张的影响等给予了近似的解释。但是塔板理论对影响理论塔板高度H的各种因素没有从本质上考虑,而色谱过程本质上并不是分馏过程,因而这一理论还只是半经验式的理论。
首先揭露影响色谱区域宽度内在因素的是纵向扩散理论和考察传质速率有限性的的速率理论。在气相色谱仪中有同时考察传质速率和纵向扩散影响的vanDeemter方程式,考察径向扩散的Golay毛细管色谱方程式。vanDeemter方程式和Golay方程式分别描述了填充柱和毛细管柱两种色谱柱的理论塔板高度H的各种影响因素,两个公式综合到一起可简化如下:
H=A+B/u+(Cg+Cl)u色谱过程热力学色谱定性及研究高选择谱方法和柱系统等的理论基础
由气相色谱的分离原理可知,实现气相色谱分离的基本条件是欲被分离的物质有不同的分配系数,而不同的分配系数也是气相色谱定性鉴别组分的基础。物质在色谱过程中的保留是一种宏观现象,但引起保留的原因却是分子之间的微观作用。因此要研究影响物质保留的原因,必须从分子间的微观作用、分子的微观结构着手,在这一方面,统计热力学是的工具。
色谱过程热力学能够很好地解释气相色谱的保留值规律:利用分子结构参数直接预测气相色谱保留值;容量因子k’随柱温变化的规律;同类化合物中同系物保留值随分子中碳原子数目变化的规律;同族化合物的保留值随沸点变化的规律;双固定液的保留值变化规律。
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气相色谱法是利用气体作流动相的色层分离分析方法。被汽化的试样经过载气(流动相)的推动带入色谱柱中,色谱柱中的固定相与试样中各组分分子作用力不同,各组分从色谱柱中流出时间不同,组分彼此分离。
采用适当的鉴别和记录系统,制作标出各组分流出色谱柱的时间和浓度的色谱图。根据图中表明的出峰时间和顺序,可对化合物进行定性分析;根据峰的高低和面积大小,可对化合物进行定量分析。具有效能高、灵敏度高、选择性强、分析速度快、应用广泛、作简便等特点。适用于易挥发有机化合物的定性、定量分析。
载气携带化合物进入到GC系统中,通过由于化合物中不同的组分流经固定相的速度不同,使之产生分离,在通过不同的检测器转化成电信号传输到数据处理器上,形成色谱峰。
气相色谱:把检测气样在载气(一般是N2)的带动下,通过色谱柱(填充色谱柱和毛细管色谱柱),气样里各种成分的气体在色谱柱里固定相里的分离度不同,分离出来的时间也不同,按这个时间可以对每种成分的出峰时间进行确定(定性分析)。分离出的各种成分在TCD和FID检测器里,对成分的浓度进行分析(定量分析)。这样就能确定气样里各成分的多少了
使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动
的(固定相),另一相(流动相)携带混合物流过此固定相,与固
定相发生作用,在同一推动力下,不同组分在固定相中滞留
的时间不同,依次从固定相中流出,又称色层法,层析法
就是 有一个填充柱 比如聚乙二醇 往里面 打气,,一般是氮气,也叫做载气;
待测的样品通过 小针 打进柱子 后, 一方面会被 柱子吸附, 另一方面 不断的 有载气把它 吹走, 然后 不同的 物质 从 柱子里 出来的时间就不一样呗, 然后 在柱子末端 有检测器 呵呵, 就能检测出样品 都有哪些 含量啦
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气相色谱仪原理:气相色谱仪是以气体作为流动相(载气)。当样品由微量注射器“注射”进入进样器后,被载气携带进入填充柱或毛细管色谱柱。由于样品中各组分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异,在载气的冲洗下,各组分在两相间作反复多次分配使各组分在柱中得到分离,然后用接在柱后的检测器根据组分的物理化学特性将各组分按顺序检测出来 。
通常采用的检测器有:热导检测器,火焰离子化检测器,氦离子化检测器,检测器,光离子化检测器,电子捕获检测器,火焰光度检测器,电化学检测器,质谱检测器等。为保证气相色谱仪能够正常运行,确保分析数据的准确性、及时性,需要对气相色谱仪进行定期维护。
液相色谱仪:
色谱分离基本原理:在色谱法中存在两相,一相是固定不动的,我们把它叫做固定相;另一相则不断流过固定相,我们把它叫做流动相.色谱法的分离原理就是利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的.使用外力使含有样品的流动相(气体、液体)通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面.当流动相中携带流经固定相时,混合物中的各组分与固定相发生相互作用.由于混合物中各组分在性质和结构上的异,与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同,随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的时间不同,从而按一定次序由固定相中先后流出.与适当的柱后检测方法结合,实现混合物中各组分的分离与检测.
高效液相色谱仪可分为“高压输液泵”、“色谱柱”、“进样器”、“检测器”、“馏分收集器”以及“数据获取与处理系统”等部分.
高压输液泵
功能 驱动流动相和样品通过色谱分离柱和检测系统; 性能要求 流量稳定(±1),耐高压(30~60Mpa),耐各种流动相:例如:、水和缓冲液; 种类 往复泵和隔膜泵.
色谱柱
功能 分离样品中的各个物质; 尺寸 10~30cm长,5mm内径的内壁抛光的不锈钢管柱; 填料粒度 5 10μm ,高效微粒固定相;
进样器
功能 将待分析样品引入色谱系统; 种类 ①注射器,10Mpa以下,10μm微量注射器进样 ②停流进样 ③阀进样,常用、较 理想、体积可变,可固定 ④自动进样器,有利于重复作,实现自动化
检测器
功能 将被分析组在柱流出液中浓度的变化转化为光学或电学信号; 分类 ①示折光化学检测器 ②紫外吸收检测器 ③紫外一可同分光光度检测器 ④二极管阵列紫外检测器 ⑤荧光检测器 ⑥电化学检测器
馏分收集器
功能 如果所进行的色谱分离不是为了纯粹的色谱分析,而是为了做其它波谱鉴定,或获取少量试验样品的小型制备,馏分收集是必要的; 方法 ①手工,少数几个馏分,手续麻烦,易出错.②馏分收集器收集,比较理想,微机控制作准确.
数据获取和处理系统
功能 把检测器检测到的信号显示出来
气相色谱仪:
GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的异来实现混合物的分离,其过程如图气相分析流程图所示.待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体(即载气,也叫流动相)带入色谱柱,柱内含有液体或固体流动相,由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同,每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡.但由于载气是流动的,这种平衡实际上很难建立起来.也正是由于载气的流动,使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸附,结果是在载气中浓度大的组分先流出色谱柱,而在固定相中分配浓度大的组分后流出.当组分流出色谱柱后,立即进入检测器.检测器能够将样品组分的与否转变为电信号,而电信号的大小与被测组分的量或浓度成正比.当将这些信号放大并记录下来时,就是气相色谱图了.
(1)
载气系统 气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统.整个载气系统要求载气纯净、密闭性好、流速稳定及流速测量准确.(2)进样系统 进样就是把气体或液体样品速而定量地加到色谱柱上端.(3)分离系统 分离系统的核心是色谱柱,它的作用是将多组分样品分离为单个组分.色谱柱分为填充柱和毛细管柱两类.(4)检测系统 检测器的作用是把被色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量转化成电信号,经放大后,由记录仪记录成色谱图.(5)信号记录或微机数据处理系统 近年来气相色谱仪主要采用色 谱数据处理机.色谱数据处理机可打印记录色谱图,并能在同一张记录纸上打印出处理后的结果,如保留时间、被测组分质量分数等.(6)温度控制系统 用于控制和测量色谱柱、检测器、气化室温度,是气相色谱仪的重要组成部分.
气相色谱仪的原理:
色谱仪利用色谱柱先将混合物分离,然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。
色谱柱的直径为数毫米,其中填充有固体吸附剂或液体溶剂,所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。与固定相相对应的还有一个流动相。流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体,一般为氮或氢气。
待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相,流动相带着样品进入色谱柱,故流动相又称为载气。载气在分析过程中是连续地以一定流速流过色谱柱的;而样品则只是一次一次地注入,每注入一次得到一次分析结果。
样品在色谱柱中得以分离是基于热力学性质的异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力(对气固色谱仪是吸附力不同,对气液分配色谱仪是溶解度不同)。当载气带着样品连续地通过色谱柱时,亲合力大的组分在色谱柱中移动速度慢,因为亲合力大意味着固定相拉住它的力量大。亲合力小的则移动快。
4根柱管实际上是一根,只是用来表示样品中各组分在不同瞬间的状态。样品是由A、B、C3个组分组成。在载气刚将它们带入色谱柱时,三者是完全混合的,。经过一定时间,即载气带着它们在柱中走过一段距离后,三者开始分离。再继续前进,三者便分离开。
固定相对它们的亲合力是A>B>C,故移动速度是C>B>A。走在最前面的组分C首先进入紧接在色谱柱后的检测器,而后B和A也依次进入检测器。检测器对每个进入的组分都给出一个相应的信号。将从样品注入载气为计时起点,到各组分经分离后依次进入检测器,检测器给出对应于各组分的信号(常称峰值)所经历的时间称为各组分的保留时间tr。实践证明,在条件(包括载气流速、固定相的材料和性质、色谱柱的长度和温度等)一定时,不同组分的保留时间tr也是一定的。因此,反过来可以从保留时间推断出该组分是何种物质。故保留时间就可以作为色谱仪器实现定性分析的依据。
实际上气相色谱(GC)是一种分离技术。实际工作中要分析的样品往往是复杂基体中的多组分混合物,对含有未知组分的样品,首先必须将其分离,然后才能对有关组分进行进一步的分析。混合物的分离是基于组分的物理化学性质的异,气相色谱仪主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的异来实现混合物的分离。
待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体(即载气,一般是N2、He等)带入色谱柱,柱内含有液体或固体固定相,由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同,每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的,这种平衡实际上很难建立起来,也正是由于载气的流动,使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解附,结果在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱,而在固定相中分配浓度大的组分后流出。
当组分流出
由于
气相色谱仪一般由气路系统,进样系统,分离系统(色谱柱系统),检测及温控系统,记录系统组成。
气相色谱仪利用色谱分离技术和检测技术,对多组分的复杂混合物进行定性和定量分析的仪器。通常可分析土壤中热稳定且沸点不超过500度的有机物,如挥发性有机物等。
其原理为以气体做为流动相,由于各组分在色谱柱中的流动相(气相)和固定相(液相或固相)间的分配异,在载气作用下,各组分在两相间作用反复多次分配,使各组分在柱中得到分离,然后用接在柱后面的检测器根据组分的物理化学性质将各组分检测出来。
望采纳,谢谢。
气相色谱仪:一种医疗器械
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,由于样品溶液中的各组分在两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主要有进样系统、输液系统、.分离系统、检测系统和数据处理系统,下面将分别叙述其各自的组成与特点。 1.进样系统 液相色谱仪一般采用隔膜注射进样器或高压进样间完成进样作,进样量是恒定的。这对提高分析样品的重复性是有益的。 2.输液系统该系统包括高压泵、流动相贮存器和梯度仪三部分。高压泵的一般压强为l.47~4.4X107Pa,流速可调且稳定,当高压流动相通过层析柱时,可降低样品在柱中的扩散效应,可加快其在柱中的移动速度,这对提高分辨率、回收样品、保持样品的生物活性等都是有利的。流动相贮存错和梯度仪,可使流动相随固定相和样品的性质而改变,包括改变洗脱液的极性、离子强度、PH值,或改用竞争性或变性剂等。这就可使各种物质(即使一个基团的别或是同分异构体)都能获得有效分离。 3.分离系统该系统包括色谱柱、连接管和恒温器等。色谱柱一般长度为10~50cm(需要两根连用时,可在二者之间加一连接管),内径为2~5mm,由"优质不锈钢或厚壁玻璃管或钛合金等材料制成,住内装有直径为5~10μm粒度的固定相(由基质和固定液构成).固定相中的基质是由机械强度高的树脂或硅胶构成,它们都有惰性(如硅胶表面的硅酸基因基本已除去)、多孔性(孔径可达1000?)和比表面积大的特点,加之其表面经过机械涂渍(与气相色谱中固定相的制备一样),或者用化学法偶联各种基因(如磷酸基、季胺基、羟甲基、苯基、氨基或各种长度碳链的烷基等)或配体的有机化合物。因此,这类固定相对结构不同的物质有良好的选择性。例如,在多孔性硅胶表面偶联豌豆凝集素(PSA)后,就可以把成纤维细胞中的一种糖蛋白分离出来。另外,固定相基质粒小,柱床极易达到均匀、致密状态,极易降低涡流扩散效应。基质粒度小,微孔浅,样品在微孔区内传质短。这些对缩小谱带宽度、提高分辨率是有益的。根据柱效理论分析,基质粒度小,塔板理论数N就越大。这也进一步证明基质粒度小,会提高分辨率的道理。再者,高效液相色谱的恒温器可使温度从室温调到60C,通过改善传质速度,缩短分析时间,就可增加层析柱的效率。
气相色谱仪的基本构造有两部分,即分析单元和显示单元。前者主要包括起源及控制计量装 置﹑进样装置﹑恒温器和色谱柱。后者主要包括检定器和自动记录仪。色谱柱(包括固定相)和检定器是气相色谱仪的核心部件色谱仪利用色谱柱先将混合物分离,然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。色谱柱的 气相色谱仪直径为数毫米,其中填充有固体吸附剂或液体溶剂,所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。与固定相相对应的还有一个流动相。流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体,一般为氮或氢气。 待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相,流动相带着样品进入色谱柱,故流动相又称为载气。载气在分析过程中是连续地以一定流速流过色谱柱的;而样品则只是一次一次地注入,每注入一次得到一次分析结果。 样品在色谱柱中得以分离是基于热力学性质的异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力(对气固色谱仪是吸附力不同,对气液分配色谱仪是溶解度不同)。当载气带着样品连续地通过色谱柱时,亲合力大的组分在色谱柱中移动速度慢,因为亲合力大意味着固定相拉住它的力量大。亲合力小的则移动快。4根柱管实际上是一根,只是用来表示样品中各组分在不同瞬间的状态。样品是由A、B、C3个组分组成。在载气刚将它们带入色谱柱时,三者是完全混合的,如状态(Ⅰ)。经过一定时间,即载气带着它们在柱中走过一段距离后,三者开始分离,如状态(Ⅱ)。再继续前进,三者便分离开,如状态(Ⅲ)和(Ⅳ)。固定相对它们的亲合力是A>B>C,故移动速度是C>B>A。走在最前面的组分 C首先进入紧接在色谱柱后的检测器,如状态(Ⅳ),而后A和B也依次进入检测器。检测器对每个进入的组分都给出一个相应的信号。将从样品注入载气为计时起点,到各组分经分离后依次进入检测器,检测器给出对应于各组分的信号(常称峰值)所经历的时间称为各组分的保留时间tr。实践证明,在条件(包括载气流速、固定相的材料和性质、色谱柱的长度和温度等)一定时,不同组分的保留时间tr也是一定的。因此,反过来可以从保留时间推断出该组分是何种物质。故保留时间就可以作为色谱仪器实现定性分析的依据。检测器对每个组分所给出的信号,在记录仪上表现为一个个的峰,称为色谱峰。色谱峰上的极大值是定性分析的依据,而色谱峰所包罗的面积则取决于对应组分的含量,故峰面积是定量分析的依据。一个混合物样品注入后,由记录仪记录得到的曲线,称为色谱图。分析色谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。图中c为气相色谱仪的结构。载气由载气钢瓶提供,经过载气流量调节阀稳流和转子流量计检测流量后到样品气化室。样品气化室有加热线圈,以使液体样品气化。如果待分析样品是气体,气化室便不必加热。气化室本身就是进样室,样品可以经它注射加入载气。载气从进样口带着注入的样品进入色谱柱,经分离后依次进入检测器而后放空。检测器给出的信号经放大后由记录仪记录下样品的色谱图。
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