色譜儀原理及分類

        為進(jìn)行色譜分離分析用的裝置。包括進(jìn)樣系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記錄和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及流動(dòng)相控制系統(tǒng)等?，F(xiàn)代的色譜儀具有穩(wěn)定性、靈敏性、多用性和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。有氣相色譜儀、液相色譜儀和凝膠色譜儀等。這些色譜儀廣泛地用于化學(xué)產(chǎn)品，高分子材料的某種含量的分析，凝膠色譜還可以測定高分子材料的分子量及其分布。
　　

色譜工作原理
　　色譜法也叫層析法，它是一種能的物理分離技術(shù)，將它用于分析化學(xué)并配合適當(dāng)?shù)臋z測手段，就成為色譜分析法。
　　色譜法的zui早應(yīng)用是用于分離植物色素，其方法是這樣的：在一玻璃管中放入碳酸鈣，將含有植物色素（植物葉的提取液）的石油醚倒入管中。此時(shí)，玻璃管的上端立即出現(xiàn)幾種顏色的混合譜帶。然后用純石油醚沖洗，隨著石油醚的加入，譜帶不斷地向下移動(dòng)，并逐漸分開成幾個(gè)不同顏色的譜帶，繼續(xù)沖洗就可分別接得各種顏色的色素，并可分別進(jìn)行鑒定。色譜法也由此而得名。
　　現(xiàn)在的色譜法早已不局限于色素的分離，其方法也早已得到了極大的發(fā)展，但其分離的原理仍然是一樣的。我們?nèi)匀唤兴V分析。
　　　 

氣相色譜儀
　　氣體工業(yè)名詞術(shù)語。一種對(duì)混合氣體中各組分進(jìn)行分析檢測的儀器。樣品由載氣帶入，通過對(duì)欲檢測混合物中組分有不同保留性能的色譜柱，使各組分分離，依次導(dǎo)入檢測器，以得到各組分的檢測信號(hào)。按照導(dǎo)入檢測器的先后次序，經(jīng)過對(duì)比，可以區(qū)別出是什么組分，根據(jù)峰高度或峰面積可以計(jì)算出各組分含量。通常采用的檢測器有：熱導(dǎo)檢測器，火焰離子化檢測器，氦離子化檢測器，超聲波檢測器，光離子化檢測器，電子捕獲檢測器，火焰光度檢測器，電化學(xué)檢測器，質(zhì)譜檢測器等。
　　氣相色譜儀的構(gòu)造
　　氣相色譜儀的基本構(gòu)造有兩部分，即分析單元和顯示單元。前者主要包括起源及控制計(jì)量裝 置﹑進(jìn)樣裝置﹑恒溫器和色譜柱。后者主要包括檢定器和自動(dòng)記錄儀。色譜柱（包括固定相）和檢定器是氣相色譜儀的核心部件。
　　操作
　　1）操作要點(diǎn)
　　1. 參照所屬儀器的說明書擺放好儀器，將有關(guān)插頭對(duì)號(hào)入座，接地線要牢固接地。
　　2. 將層析柱接入氣路，檢查氣路是否漏氣，熟悉高壓氣瓶的用法；開總壓閥－>調(diào)節(jié)減壓閥（使壓力為2×10Pa）－>調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥﹑針形閥，使載氣流速達(dá)到所需要求。
　　3. 加熱層析柱至所需溫度（波動(dòng)值< 0.5℃）。加熱進(jìn)樣器，使其溫度稍高于樣品組分的zui高沸點(diǎn)。加熱檢定器，使其溫度與柱溫相同或稍高，切勿低于柱溫，以防樣品蒸氣冷凝污染鑒
　　定器。
　　4. 打開檢定器溫壓開關(guān)，開動(dòng)記錄儀放大部件（對(duì)氫火焰離子化檢定器是啟動(dòng)直流放大器）。調(diào)節(jié)檢定器，使基線穩(wěn)定，定好零點(diǎn)，即可開始進(jìn)樣分析。
　　5. 樣品為液體時(shí)，可直接用微量注射器由進(jìn)樣口注入，若樣品為氣體時(shí)，即可用氣體六通閥或直接用注射器進(jìn)樣。
　　2）條件的選擇
　　在選好色譜柱的前提下，還應(yīng)注意下述各點(diǎn)：
　　1. 載氣流速。用氫作載氣時(shí)，一般填充柱之載氣流速為5～10厘米/秒的線性速度。適當(dāng)?shù)牧魉伲欣谔岣叻直媛省?/font>
　　2. 柱溫。通常采用與樣品平均沸點(diǎn)相等或高出10度的柱溫為宜。但是，在氣液色譜中，流動(dòng)相以恒溫進(jìn)入色譜柱時(shí)，將使相似化合物早餾出峰互相重疊，晚餾出峰寬度增加。若改為單階
　　梯式或多階梯式線性程序升溫方式，則可大大提高其分辨率。在選擇初步（化合物中zui低沸點(diǎn)）升溫速率（0.5～6℃/分）和zui終溫度（化合物中zui高沸點(diǎn)，但不高于固定相的沸點(diǎn)）的
　　基礎(chǔ)上，經(jīng)過試驗(yàn)就可找出與理想分辨率有關(guān)的柱溫。
　　3. 進(jìn)樣的體積與速度。普通填充柱的氣體樣品進(jìn)樣量為0.1～1毫升，液體樣品為0.1～2毫升。進(jìn)樣體積過大，會(huì)使峰形扁平甚至重疊，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)畸形峰，不利于測量面積。此外，氫
　　火焰離子化檢定器的進(jìn)樣量應(yīng)比熱導(dǎo)池檢定器小。至于進(jìn)樣速度，原則上要求越快越好，這樣可提高分離效果，降低進(jìn)樣誤差。
　　 

液相色譜
　　液相色譜（High Performance Liquid Chromatography簡稱HPLC）又稱高速或高壓液相色譜。該方法是吸收了普通液相層析和氣相色譜的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過適當(dāng)改進(jìn)發(fā)展起來的。它既有普通液相層析的功能（可在常溫下分離制備水溶性的物質(zhì)），又有氣相色譜的特點(diǎn)（即高壓，高速，高分辨率和高靈敏度）；它不僅適應(yīng)于很多不易揮發(fā)，難熱分解物質(zhì)的定性和定量分析，而且也適用于上述物質(zhì)的制備和分離。
　　液相色譜按其固定相的性質(zhì)可分為凝膠色譜，疏水性液相色譜，反相液相色譜離子交換液相色譜，親和液相色譜以及聚焦液相色譜等類型。用不同類型的液相色譜分離或分析各種化合物的原理基本上與相對(duì)應(yīng)的普通液相層析的原理相似。其不同之處是液相色譜靈敏，快速，分辨率高，重復(fù)性好，且須在色譜儀中進(jìn)行。
　　 

離子色譜儀
　　離子色譜是液相色譜的一種，是分析陰陽離子的一種液相色譜方法，該方法具有選擇性好、靈敏、快速、簡便等優(yōu)點(diǎn)，并且可以同時(shí)測定多種組分。
　　通常情況下，離子色譜可以分為三種類型：離子交換色譜、離子排斥色譜、離子對(duì)色譜。
　　離子交換色譜
　　離子交換色譜以離子間作用力不同為原理，主要用于有機(jī)和無機(jī)陰、陽離子的分離。
　　離子排斥色譜
　　離子排斥色譜基于Donnan排隊(duì)斥作用，是利用溶質(zhì)和固定相之間的非離子性相互作用進(jìn)行分離的。它主要用于機(jī)弱酸和有機(jī)酸的分離，也可以用于醇類、醛類、氨基酸和糖類的分離。
　　離子對(duì)色譜
　　離子對(duì)色譜的分離機(jī)理是吸附、分離的選擇性主要由流動(dòng)相決定。
　　該方法主要用于表面活性陰離子和陽離子以及金屬絡(luò)合物的分離。
　　下面我們以離子交換色譜為例簡單介紹一下離子色譜的原理。
　　一事實(shí)上酸度下，樣品離子和固定相基團(tuán)之間存在著相互作用，對(duì)于不同的樣品離子，這種作用的大小是不同的。因此在隨流動(dòng)相通過色譜柱的過程中，作用力強(qiáng)的樣品離子保留時(shí)間要比作用力弱的離子長，經(jīng)過一段時(shí)間后，就可以實(shí)現(xiàn)樣品的分離。
　　以陰離子的分離為例說明一下離子色譜的分離過程。
　　在色譜柱中，填充了無數(shù)的離子交換劑作為離子分離的固定相，固定相上吸附了很多陽離子。
　　充滿色譜柱的流動(dòng)相為某種鹽的溶液，在沒有樣品進(jìn)入時(shí)，流動(dòng)相中的陰離子和固定相的陽離子保持平衡。
　　樣品中含有兩種待分離陰離子，基中體積較大的A與固定相的正電荷作用力較大，而體積較小的B作用力小。
　　在樣品進(jìn)入色譜柱后，陰離子A、B與流動(dòng)相陰離子一同前進(jìn)，三種離子不斷的交替占據(jù)與固定相陽離子相吸的位置；樣品陰離子A與正電荷的作用力較大因而移動(dòng)較慢，而B移動(dòng)較快，從而實(shí)現(xiàn)了分離。
　　zui終，因?yàn)榱鲃?dòng)相陰離子的數(shù)量有優(yōu)勢，所以樣品陰離子A、B都分流出色譜柱，對(duì)在不同時(shí)間流出色譜柱，對(duì)在不同時(shí)間流出色譜柱的樣品離子進(jìn)行檢測，就可以知道樣品組分的種類與含量。
　　離子色譜儀的典型結(jié)構(gòu)由輸液泵、進(jìn)樣閥、色譜柱、抑制柱、檢測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。
　　輸液泵
　　雙頭往復(fù)泵是非常常用的一種輸液泵，它由電機(jī)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)柱塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸入排出流動(dòng)相。兩個(gè)柱塞桿的移動(dòng)有一個(gè)時(shí)間差，正好補(bǔ)償流動(dòng)相輸出的脈沖，因而流速相當(dāng)平穩(wěn)。
　　進(jìn)樣閥
　　量常用的進(jìn)樣方法是六通閥進(jìn)樣，這種方法進(jìn)樣量的可變范圍大，耐高壓，而且易于自動(dòng)化。
　　色譜柱
　　分離系統(tǒng)的主要元件是色譜柱，它是色譜分離過程中存放固定相的場所。離子色譜儀的柱填料是離子色譜儀研究的熱點(diǎn)，是離子色譜儀發(fā)展的主要推動(dòng)力，發(fā)展很快。
　　離子栓測器分為兩大類，即電化學(xué)檢測器和光學(xué)栓測器，電化學(xué)檢測器包括電導(dǎo)、直流安培、脈沖安培和積分安培等，而光學(xué)檢測器包括紫外、或見光和熒光檢測器。
　　其中電導(dǎo)檢測器是離子色譜zui重要的檢測器，現(xiàn)簡單介紹如下。
　　所有的離子化合物（有機(jī)離子、無機(jī)離子、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿）以及可被解離的化合物（弱酸和弱堿）的水溶液都能夠?qū)щ?。電?dǎo)檢測器就是以離子色譜流動(dòng)相中導(dǎo)電的變化作為定量的依據(jù)的。
　　電導(dǎo)檢測器的結(jié)構(gòu)比較簡單、檢測池在兩個(gè)電極中間，當(dāng)在電極上加上電壓時(shí)，栓測池內(nèi)溶液中的離子就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流的測量就可以知道溶液中離子的濃度。
　　而如果流動(dòng)相的導(dǎo)電性很高，而樣品的導(dǎo)電性較低，那么電導(dǎo)檢測器就不會(huì)有效的檢測出樣品離子的濃度。
　　因此，人們在色譜柱和電導(dǎo)檢測器之間加上了一個(gè)抑制柱，它可以改變流動(dòng)相和樣品的導(dǎo)電性，從而使樣品離子得到靈敏的檢測。
　　就用和發(fā)展
　　經(jīng)過多年的發(fā)展，離子色譜已經(jīng)在生產(chǎn)生活的各種領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。
　　環(huán)境分析
　　離子色譜在其產(chǎn)生初期zui重要的應(yīng)用便是環(huán)境樣品的分析，其應(yīng)用對(duì)象主要是環(huán)境樣品中各種陰、陽離子的定性、定量分析。
　　作為一種快速準(zhǔn)確而有效果分析方法，離子色譜廣泛應(yīng)用于微電子、電力工業(yè)中高純水、高純試劑痕量雜質(zhì)的分析。
　　食品飲料分析
　　與傳統(tǒng)的分析方法相比，離子色譜法的突出優(yōu)點(diǎn)是多組分同時(shí)進(jìn)行分析，樣品處理簡單，因此成為食品和飲料中陰陽離子、有機(jī)酸、胺和糖類分析的較好方法。
　　聯(lián)用技術(shù)
　　離子色譜聯(lián)用技術(shù)是離子色譜發(fā)展的一個(gè)方向。聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，使得離子色譜分析技術(shù)的應(yīng)用范圍和檢測靈敏度有了很大的提高，關(guān)于離子色譜--原子吸收（發(fā)射）光譜、離子色譜--電感耦合等離子體、離子色--質(zhì)譜的聯(lián)用已有不少報(bào)道。