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1、色谱分析法总结基本原理概述：混合物的快速分析分离。色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。一、分配系数K分配色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间反复多次的分配过程，而吸附色谱的分离是基于反复多次的吸附-脱附过程。 分配系数是每一个溶质的特征值，它仅与固定相和温度有关。二、分配比k又称容量因子，指在一定温度和压力下，组
2、分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比。即 k值越大，组分在固定相中的量越多，相当于柱的容量大。它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。决定于组分及固定相热力学性质。 VM为流动相体积，VS为固定相体积，对不同类型色谱柱，VS的含义不同。分配比k值科直接从色谱图测得。三、滞留因子R us：组分在分离柱内的线速度；u：流动相在分离柱内的线速度；若用质量分数表示 若组分和流动相通过长度为L的分离柱，需要的时间分别为tR和tM，则： 由以上各式，可得： tR = tM(1+k)。分配系数K与分配比k的关系 称为相比率，是反映各种色谱柱柱形特点的又一个参数。塔板理论假设：(1)
3、在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到；(2) 将载气看作成脉动（间歇）过程；(3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；(4) 每次分配的分配系数相同。按照这种假设，对于一根长为L的色谱柱，溶质平衡的次数应为 n = L / H n 又称为理论塔板数。按照塔板理论，理论塔板数与色谱参数之间的关系为 保留时间包含死时间，在死时间内不参与分配。 用 tR 代替 tR ，所得塔板数称为有效塔板数和有效塔板高度： 讨论： 当色谱柱长度一定时，塔板数n 越大（塔板高度H越小），组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。 不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡
4、量柱效能的指标时，应指明测定物质。 柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组份的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。塔板理论用热力学观点形象的描述了溶质在色谱中的分配平衡和分离过程，导出流出曲线的数学模型，并成功的解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置，还提出了计算和评价柱效的参数。但由于它的某些基本假设并不完全符合柱内实际发生的分离过程，例如，纵向扩散是不能忽略的。它也没有考虑各种动力学因素对色谱柱内传质过程的影响，因此它不能解释造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素，也不能说明为什么在不同流速下可以测得不同的理论塔板数，这就限制了它的应用。速率理论速率方程H = A
5、 + B/u + Cu1. 涡流扩散项AA = 2dp固定相颗粒愈小，dP，填充得愈均匀，A,H,柱效n。表现在涡流扩散项所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。2. 分子扩散项B/uB = 2 Dg 存在着浓度差，产生纵向扩散，扩散导致色谱峰变宽，H(n),分离变差。 分子扩散项与流速有关，流速，滞留时间，扩散。 扩散系数：Dg (M载气)-1/2 ； M载气，B值。3. 传质阻力项Cu传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL即：C =（Cg + CL） ; 降低固定相颗粒直径dp，选择摩尔质量小的载气，C，H. 降低液膜厚度df可以减小传质阻力，C，H。 提高温度，减小传质阻力，C,
6、H。4. 载气流速与柱效最佳流速载气流速高时： 传质阻力项是影响柱效的主要因素，流速，柱效。载气流速低时： 分子扩散项成为影响柱效的主要因素，流速,柱效 。H-u曲线上有一最低点最佳流速与最小塔板高度。5. 讨论： 被分离组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。 通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。 速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。 各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但 同
7、 时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散 的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。 四、分离度R图中说明了柱效和选择性对分离度的影响。中两色谱峰距离近并且峰形宽，两峰严重重叠，这表示选择性和柱效都很差。中虽然两峰距离拉开了，但峰形仍很宽，说明选择性好，但柱效低。中分离最理想，说明选择性好，柱效也高。由此可见，单独用柱效或选择性不能真实反映组分在色谱柱中的分离情况，故需引入一个综合性指标分离度R.定义为相邻两组份色谱峰保留值之差与两组份色谱峰底宽总和之半的比值。即R值越大，表明相邻两组份分离越好。一般说，当R1时，两峰有部分重叠；当R=1时，分离程度可达
8、98%；当R=1.5时，分离程度可达99.7%。通常用R=1.5 作为相邻两组份已完全分离的标志。高效液相色谱及其应用简介：高效液相色谱仪的系统由储液器、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差别, 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。应用实例：高效液相色谱-串联质谱法测定
9、粮谷中9种氨基甲酸酯类农药残留氨基甲酸酯类农药是一类广谱杀虫剂，是以甲酸酯为前体化合物发展而来的，具有分解快、残留期短、高效、选择性强等特点。20世纪70年代以来，由于有机氯农药相继被不同国家禁用或者限制使用，以及抗有机磷农药的昆虫品种的日益增多，氨基甲酸酯类农药的使用量逐年增加。随着甲酸酯类杀虫剂使用量及范围的扩大，其在作物中的残留以及对人类健康和环境造成的毒害也越来越为人们所关注。鉴于此，国际上先后制定了谷物中多种氨基甲酸酯类农药的最高残留限量(MRL)。日本政府规定进口大米中的MRL为：恶虫威、异丙威分别为05 m/kg，抗蚜威、甲硫威分别为005 mgkg，仲丁威为o3 mgk。这些规
10、定使我国粮谷出口面临越来越多的技术壁垒。因此，建立一种分析粮谷中氨基甲酸酯类农药残留量的简便、快速、高灵敏度的检测方法十分紧迫。目前，对氨基甲酸酯类杀虫剂残留分析的报道有水体、水果和蔬菜中气相色谱质谱(GcMS)、高效液相色谱(HPLc)、高效液相色谱质谱(HPLcMs)分析等心。J。由于该类化合物极性强，热稳定性较差，有些物质在气相色谱分析的温度下发生分解，用Gc或GCMs并不理想；尽管HPLc紫外、HPLc荧光检测已经被广泛用于检测氨基甲酸酯类农药，但灵敏度尚无法满足实际样品分析的需要。液相色谱一串联质谱法的检出限低、选择性强。目前运用LCMSMS法检测氨基甲酸酯，国外报道有蔬菜和水果、果汁和酒以及柑桔中的多种氨基甲酸酯的检测旧9 J，实验研究粮谷中甲硫威、硫双灭多威、抗蚜威等9种氨基甲酸酯类农药残留分析的样品前处理方法和液一质联用分离检测条件。结果表明，本方法简便、灵敏高、净化效果好，可满足进出口粮谷中多种氨基甲酸酯类农药残留量的检验工作需要。摘自分析化学2007年1期 陈笑梅 胡贝贞 刘海山 郭伟强 丁慧瑛 岑俊静