气相液相色谱技术及应用.ppt
气相、液相色谱技术及应用,昆虫生理毒理组,一、色谱学发展简史二、色谱学基本原理三、色谱仪的基本结构,一、色谱学发展简史二、色谱学基本原理三、色谱仪的基本结构,色谱法（chromatography）是20世纪初由俄国植物学家Tswett发明并命名的 1903年，他做了一个著名的实验，把干燥的叶用石油醚萃取后，将少量的萃取液倾入填充有沉降CaCO3的直立玻璃管柱的顶端，然后用石油醚洗脱，发现叶中的色素在CaCO3柱上互相分离，形成不同颜色的色带。他把这种方法命名为色谱法（Chromatography）。,1931年，Kuhn和Lederer用填充氧化铝粉末的柱管将胡萝卜素中两种性质非常相似的烃的异构体（-和-胡萝卜素）分离成功，才引起人们的注意，认识到色谱法在分离混合物方面有着广阔的前景。1940-1943年，Tiselius发展了吸附色谱，并由于在吸附色谱和电泳等方面做出的重要贡献而获得1948年的诺贝尔化学奖。1941年，Martin和Synge在研究氨基酸分离时又发明了分配色谱法，他们因此获得了1952年诺贝尔化学奖。,一、色谱学发展简史二、色谱学基本原理三、色谱仪的基本结构,色谱是一种分离技术，当这种分离技术应用于化学分析，就是色谱分析色谱分析的基本要求是实现各混合物的分离它的分离原理是使混合物中各组分在两相间进行分配：即固定相、流动相固定相分两类：活性固体、活性液体流动相一般为惰性气体或有机溶剂,1.色谱法分类 按两相物理状态分类：气-固色谱（gas-solid chromatography,GSC）气-液色谱（gas-liquid chromatography,GLC）液-固色谱（liquid-solid chromatography,LSC）液-液色谱（liquid-liquid chromatography,LLC）按固定相形态分类：填充柱色谱柱色谱 毛细柱色谱（开管式色谱）,1.色谱法分类 按分离过程物理化学原理分类：吸附色谱：用固体吸附剂做色谱固定相，样品各组分在吸附剂上吸附力大小不同。分配色谱：用液体做固定相，利用试样组分在固定相中溶解、吸收或吸着能力不同，因而两相分配系数不同进行分离。离子交换色谱：离子交换剂为固定相，分离离子型化合物还有：离子对色谱、凝胶色谱、络合色谱、亲和色谱等。,2.色谱过程:由于各组分在固定相的分配系数或吸附和脱附能力有差异，各组分在色谱柱中的滞留时间也就不同，即它们在柱中向前移动的速率不同。随着流动相不断流过，组分在柱中两相间经过了反复多次的分配和平衡过程，当移动一定柱长以后，试样中各组分即可得到较完整的分离。,色谱图的基本结构：,1基线 2色谱峰 3峰高与峰面积 4 保留时间,色谱图：,色谱图：,一、色谱学发展简史二、色谱学基本原理三、色谱仪的基本结构,三、色谱仪的基本结构 3.1 气相色谱仪 3.2 液相色谱仪,三、色谱仪的基本结构 3.1 气相色谱仪 3.2 液相色谱仪,3.1气相色谱仪的基本结构,3.1气相色谱仪的基本结构,流动相：气-液色谱分离中载气是惰性的，仅携带样品通过色谱柱。气-固色谱载气与组分一起与固体吸附剂作用，因而对气谱分离具有一定影响。一般载气主要为：氮、氢、氦、氩、空气、氧气、二氧化碳等。要求：纯度高,3.1 气相色谱仪的基本结构,进样系统：进样就是把试样快速、准确的加到色谱柱头。若试样为纯液体或溶液，则要求在进样系统中瞬间气化。进样系统包括进样口、气化室。气化室的温度通常比试样中最难气化的组分的沸点高50。,3.1 气相色谱仪的基本结构,气谱柱：色谱柱包括填充柱和毛细柱，填充柱是在柱内均匀、紧密填充固定相颗粒的色谱柱。填充柱管通常用玻璃、金属（不锈钢、铜、铝）或聚四氟乙烯制成。柱长1-3m。填充剂可以是吸附剂（气-固色谱），也可以是涂有固定液的载体（气-液色谱）。毛细柱一般为开管柱，即在毛细柱内壁上涂有固定液。,3.1 气相色谱仪的基本结构,固定相:气-固色谱以固体吸附剂作为固定相，例如：炭质吸附剂、硅胶、氧化铝等。气-液色谱以涂有固定液的载体作为固定相。固定液系涂渍在载体表面上起分离作用的物质，在操作温度下不易挥发的物质。例如：聚硅氧烷。,3.1 气相色谱仪的基本结构,检测器：是能检测色谱柱流出组分及这些组分量的变化的器件，其功能是将经色谱分离的组分的物质信号转化为易于测量的电信号，故也称为“换能器”。最常用的检测器是热导检测器（TCD）和火焰离子化检测器（FID）。此外，电子俘获检测器（ECD）和火焰光度检测器（FPD）也用得比较多。,问题：,1、为什么程序升温可以更好的实现混合物的分离？,问题：,恒温气相色谱的柱温恒定在试样平均沸点，如试样的沸程很宽，则低沸点组分因柱温太高而色谱峰窄，相互重叠，而高沸点组分又因柱温太低，洗出很慢，有些甚至不能洗出 如果采用程序升温，采用足够低的初始温度，低沸点组分最先洗出，得到很好分离，随着柱温升高，较高沸点的组分也能较快洗出，得到良好的峰形,问题：,2、为什么需要分流？由于开管柱载气体积流速很小，将样品从汽化室冲洗到色谱柱需要较长时间，导致进样器内色谱带扩张。此外，开管柱样品容量小，采用填充柱常规进样方式，引入样品量将超过色谱柱负荷,问题：,3、气谱峰的拖尾与哪些因素有关？如何消除？,问题：,与载体、样品类型、进样量等因素有关。样品含脂肪烃、芳香烃、烯烃等成较弱的拖尾；含羟基、羧基的醇、酸等严重拖尾；脂类拖尾较小。进样量小，拖尾弱，进样量大，拖尾严重。,问题：,尽量减少进样量形成衍生物,使用气相色谱注意事项,综上所述，使用仪器时，应注意：1.样品要进行净化，提纯 2.进样量要控制在一定范围内 3.进样要迅速 4.柱温要控制在300 以内，以免损害柱子,三、色谱仪的基本结构 3.1 气相色谱仪 3.2 液相色谱仪,3.2 液相色谱的基本结构,流动相：种类较多。改变流动相的性质和组成，是提高色谱系统分离度和分析速度的重要手段基本要求：保持色谱柱的稳定性、化学惰性、必须适合所使用的检测器、具有溶解样品的能力、溶剂的清洗和更换方便、毒性小、价格便宜、纯度高,3.2 液相色谱的基本结构,色谱柱：采用优质不锈钢管或硬质玻璃管。最好是直形柱。装柱方法复杂，需要高压泵加压。硅胶是高效液相色谱应用最多的固定相填料。最重要的有两种：表面多孔层硅胶，全多孔微粒硅胶。,3.2 液相色谱的基本结构,高压泵：它将流动相在高压下连续不断地送入色谱系统。高压泵的性能直接影响整机的稳定性、重复性和分析精度。它应具有如下性能：流量稳定；流量范围宽，且连续可调；输出压力高、密封性能好；耐腐蚀；操作、更换溶剂方便。,3.2 液相色谱的基本结构,检测器：常用的有紫外检测器（ultraviolet detector,UV）和荧光检测器（fluorescence detector,FD）。,两种色谱法的特点,1、气相色谱法（1）高选择性：能够分离分析性质极为相近的物质（2）高效能（3）高灵敏度（4）分析速度快 但由于它要求试样必须能够气化，使其应用受到一定限制。,两种色谱法的特点,2、高效液相色谱法（HPLC）（1）高效（2）高速（3）较高灵敏度（4）高度自动化,高效液相色谱法具有应用范围广的优点，表现在：,（1）HPLC不受试样挥发性和相对分子质量的限制，可用于分离高沸点、相对分子质量大、热稳定性差的有机化合物，还可用于各种离子的分离。（2）HPLC不仅可利用被分离组分的极性差别，还可利用组分分子尺寸大小的差别、离子交换能力的差别以及生物分子间亲和力的差别进行分离。它还可以用多种溶剂作为流动相，对于性质和结构类似的物质，分离的可能性比气相色谱法更大。（3）HPLC易于收集流出的组分，可利用制备柱进行较大量的制备。,气相色谱仪的应用,多重联用 气相色谱-质谱（GC-MS）液相色谱-质谱（LC-MS）曾经是实验室里最需要并被认为是一定会出现的技术装备。今天的色谱技术发展是日新月异，不但与质谱连用，还与液谱、红外光谱仪、EAG等连用，大大的加大了其应用范围。,气相色谱仪与EAG连用,气相色谱在昆虫学中的应用,气相色谱应用于昆虫化学生态学昆虫性信息素的研究 昆虫抑卵信息素的 研究,气相色谱在昆虫学中的应用,气相色谱应用于昆虫化学生态学昆虫性信息素的研究 昆虫抑卵信息素的 研究,气相色谱在昆虫学中的应用,气相色谱在昆虫学中的应用,在昆虫分类中的应用 利用气相色谱技术对昆虫表皮碳氢化合物进行分析，并以此来对昆虫进行分类鉴定，是近年来昆虫分类研究的一种新方法。它主要用于近缘种及种下类群的分类研究。例如：用气相色谱(GC)分析冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）复合组中两个近缘种An.arabiensis、An.gambiae，结果发现C25-39的化合物分布有种间差异。,岛津气谱仪操作过程：,1.开氮气，平衡十分钟2.打开气相色谱仪开关，转换器开关，计算机开关3.打开Class-GC10程序4.调出realtime 系统，设置程序升温，点击system on，激活5.开氢气、空气，平衡十分钟6.点火,岛津气谱仪操作过程：,关机1.设置降温程序：进样口、柱温、检测器都为25，等待降温。2.降温之后，关闭程序3.关机，关闭色谱仪，转换器，拔掉电源。4.关氢气、氮气、空气。5整理桌面，关灯。,Class-GC10工作站,工作站结构包括：修改和设定气谱条件部分(configuration)，实时分析系统（real time analysis)，分析数据和修改文件部分(post run analysis)等。它可以把电信号传输到电子计算机上，并且进行分析。大大减轻了研究者的劳动量。,Class-GC10工作站的操作,打开real time analysis，打开setup窗口，进入Temp窗口，设置柱温，检测器，进样口温度及升温程序，点击system on，打开GC Monitor。等到窗口出现Ready，进入Sample Login窗口，输入分析试样资料，保存。进样，点击start,开始分析。,谢谢,
