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液相色譜儀簡介以及它的優缺點

發布時間:2021-06-07

          
       液相色譜是一種用于將樣品分離成單個部分的技術。這種分離是基于樣品與流動相和固定相的相互作用而發生的。由于在分離混合物時可以采用多種固定相/流動相組合,因此有幾種不同類型的色譜法可根據這些相的物理狀態進行分類。液固柱色譜是最流行的色譜技術,也是本文討論的一種色譜技術,其特點是液體流動相緩慢地通過固體固定相過濾,將分離的組分帶入其中。


色譜類型
正相色谱: 混合物中的组分将以不同的速率洗脱,这取决于每个组分相对于下一个的极性。当用于分离的色谱柱比流動相更具极性时,该实验被称为正相方法。在正相色谱中,固定相是极性的,因此被分离的极性越大的溶质将越多地粘附在固定的吸附相上。当溶剂或溶剂梯度通过色谱柱时,极性较小的组分比极性较大的组分洗脱得更快。然后可以按极性增加的顺序单独收集组分,假设已实现足够的分离。这种色谱方法不是液固柱色譜所独有的,并且经常在执行高效液相色譜 (HPLC) 时使用。


反相色谱:在反相色谱中,流動相和固定相的极性与进行正相色谱时的极性相反。不是选择非极性流動相溶剂,而是选择极性溶剂。或者,如果实验需要溶剂极性梯度,则必须首先使用极性最大的溶剂,最后使用极性最小的溶剂进行梯度(与正相色谱相反)。常见的极性溶剂混合物包括水、甲醇和乙腈。获得固定相为非极性的色谱柱稍微困难和昂贵,因为所有固体吸附剂本质上都是极性的。非极性固定相可以通过用非极性液体涂覆硅烷化硅胶来制备。对硅胶进行硅烷化会减少硅胶' s 吸附极性分子的能力。常见的非极性液相包括有机硅和各种碳氢化合物。在 HPLC 中使用这种类型的色谱柱的替代品,其中使用键合液相作为固定相。极性较小的液体与色谱柱中的极性硅胶化学键合。因此,使用反相时,样品溶液中极性最大的化合物将首先被洗脱,随后的组分具有降低的极性。


閃蒸色譜:由于上述常規柱色譜中流動相的洗脫速率主要受重力控制,因此色譜運行可能需要很長時間才能完成。快速色譜是一種改良的柱色譜方法,其中流動相在壓縮空氣或真空的幫助下更快地通過色譜柱。真空管線連接到分離柱的底部,這會以比重力更快的速度拉動流動相溶劑和流動相中的組分通過柱子。可以在鏈接部分看到此設置的圖。快速色譜由壓縮空氣或空氣泵提供動力,通過推動流動相通過色譜柱並實現更快的流動相流速,就像真空促進快速色譜一樣。對于這種方法,在分離柱的頂部連接了一個壓縮空氣管線。正是由于這個原因,快速色譜也被稱爲中壓色譜。惰性氣體用于不與流動相或固定相或組分混合物相互作用。這種色譜法通常使用氮氣。許多儀器可用于盡可能高效地進行快速色譜分析:昂貴的色譜柱、泵和流量控制器。這會爲色譜柱保持恒定且精確的氣壓或真空,以獲得穩定的流動相流速和溶液中樣品的良好分離。然而,可以使用更便宜的替代品,因爲可以制作流量控制器,以便可以使用加壓空氣來促進快速色譜。壓縮空氣管線連接到分離柱的頂部。正是由于這個原因,快速色譜也被稱爲中壓色譜。惰性氣體用于不與流動相或固定相或組分混合物相互作用。這種色譜法通常使用氮氣。許多儀器可用于盡可能高效地進行快速色譜分析:昂貴的色譜柱、泵和流量控制器。這會爲色譜柱保持恒定且精確的氣壓或真空,以獲得穩定的流動相流速和溶液中樣品的良好分離。然而,可以使用更便宜的替代品,因爲可以制作流量控制器,以便可以使用加壓空氣來促進快速色譜。壓縮空氣管線連接到分離柱的頂部。正是由于這個原因,快速色譜也被稱爲中壓色譜。惰性氣體用于不與流動相或固定相或組分混合物相互作用。這種色譜法通常使用氮氣。許多儀器可用于盡可能高效地進行快速色譜分析:昂貴的色譜柱、泵和流量控制器。這會爲色譜柱保持恒定且精確的氣壓或真空,以獲得穩定的流動相流速和溶液中樣品的良好分離。然而,可以使用更便宜的替代品,因爲可以制作流量控制器,以便可以使用加壓空氣來促進快速色譜。


液相色譜仪部件及功能


柱色譜

柱色譜中的固定相通常是细小的吸附剂固体;一种能够在其外表面上保持气体或液体颗粒的固体。柱色譜中通常使用的色谱柱看起来类似于巴斯德移液器(巴斯德移液器用作小规模柱色譜中的色谱柱)。首先用玻璃棉或多孔板塞住色谱柱的狭窄出口,以支撑色谱柱填充材料并防止其从管子中逸出。然后将吸附剂固体(通常是二氧化硅)紧密地装入玻璃管中,制成分离柱。必须小心地将固定相填充到玻璃柱中,以形成材料的均匀分布。吸附剂的均匀分布对于尽量减少柱内气泡和/或通道的存在很重要。为了完成色谱柱的制备,将用作流動相的溶剂通过干燥的色谱柱。然后称该柱是“润湿的”,并且在整个实验过程中该柱必须保持湿润。正确准备色谱柱后,将要分离的样品放置在湿柱的顶部。可以在链接中找到填充分离柱的照片。


組件
色谱法是有效的,因为混合物中的不同组分会以不同的程度被吸引到固定相的吸附剂表面,这取决于每种组分的极性及其独特的结构特征,以及它与流動相的相互作用。使用柱色譜实现的分离基于与样品相关的因素。因此,与对流動相具有更高亲和力的组分相比,更容易被固定相吸引的组分将以更慢的速率向下迁移到分离柱。此外,分离效果取决于所用吸附剂固体的性质和流動相溶剂的极性。


固定相
用作固定相的吸附材料类型对于有效分离混合物中的组分至关重要。可以使用几种不同的固体。可以根据固体的粒度和活性来选择吸附材料。吸附剂的活性用其活性等级表示,活性等级是吸附剂对样品溶液中溶质吸引力的量度。具有最高活性等级的固体是完全无水的那些。硅胶和氧化铝是最常用的吸附剂。氧化铝非常适合需要特定条件才能充分分离的样品。但是,使用非中性固定相时应非常谨慎,氧化铝固定相中 pH 值的升高或降低可能会导致混合物组分内发生化学反应。然而,硅胶的活性不如氧化铝,通常可用作溶液中大多数组分的全方位吸附剂。二氧化硅也是首选,因为它具有高样品容量,使其成为最受欢迎的吸附材料之一。


流動相
还必须选择合适的流動相,以便最好地分离未知混合物中的组分。该洗脱液将根据其相对于样品和固定相的极性进行选择。使用强极性吸附剂固定相(如氧化铝)时,用作流動相的极性溶剂会被固定相吸附,这可能会置换混合物中的样品分子,并可能导致样品洗脱成分快速变化。这将提供很少的样品分离,因此最好用极性较低的溶剂开始洗脱,先将弱吸附到固定相的组分洗脱。也可以在分离过程中改变溶剂以改变极性,从而更及时地分别洗脱各种组分。高效液相色譜(HPLC)。


優點缺點
当使用所有合适的参数和设备时,液固柱色譜是一种有效的分离技术。当混合物中的化合物被着色时,这种方法特别有效,因为这使科学家能够看到样品溶液中组分的条带分离。即使条带不可见,某些組件也可以通过其他可视化方法观察到。对某些化合物有效的一种方法是用紫外线照射。这使得一个接一个地收集样本变得相对容易。但是,如果通过这些方法中的任何一种都看不到溶液中的成分,则可能难以确定所执行的分离的功效。在这种情况下,以指定的时间间隔从列中获取单独的集合。


液固柱色譜法也是一种比其他分离方法(HPLC、GC, 等等。)。这是因为最基本形式的柱色譜不需要昂贵机器的帮助,例如 HPLC 中使用的高压溶剂泵。在快速色谱法之外的方法中,流動相的流动、每个分离带的检测以及每个组分的收集都是由科学家手动完成的。尽管这会引入许多潜在的实验错误实例,但这种分离方法在正确执行时会非常有效。此外,用于液固柱色譜的玻璃磨损相对便宜,并且在许多实验室中很容易获得。滴定管通常用作分离柱,在许多情况下它与昂贵的预制柱一样有效。对于较小规模的色谱,通常使用巴斯德移液器。

快速色譜有可能比以前的分離方法成本更高,尤其是在需要複雜的氣泵和真空泵時。然而,當不需要這些機器時,可以將真空管線連接到水龍頭上的抽吸器2。此外可以制作自制的加壓空氣流量控制器。

          




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