1. 多环芳烃()的测定
85.2.4.1 苯并[a]芘的高效液相色谱法测定
方法提要
利用索氏提取原理,采用正己烷-丙酮(1+1)混合溶剂提取土壤中苯并[a]芘,提取液经硅胶柱净化、浓缩、定容后,高效液相色谱-紫外-荧光检测器串联检测,外标法定量。
方法适用于土壤、沉积物、固体废弃物等固体试样中苯并[a]芘的分析。取样量为10g时,方法检出限为0.60ng/g。
试样中共存色素、类酯化合物和其他性质相似污染物会干扰测定,需净化后测定。苯并[a]芘见光易分解,制样和测定时应尽可能避光操作。
仪器与装置
高效液相色谱仪带紫外检测器、荧光检测器。
旋转蒸发仪。
恒温水浴氮吹仪。
振荡器。
索氏抽提器。
固相萃取净化硅胶柱(1g,6mL)。
分析柱WastersPAHsC18液相色谱专用柱,250mm×4.6mm,粒径5μm;或C18液相色谱柱,250mm×4.6mm,粒径5μm。
试剂与材料
无水硫酸钠、氯化钠优级纯,在600℃高温炉中灼烧4h放置在干燥器中备用。
正己烷、丙酮等均为农残级。
甲醇HPLC级。
替代物标准p-三联苯称取固体三联苯替代物标准,以甲醇溶液溶解、定容,并用甲醇逐级稀释为10.0μg/mL储备液,-18℃下保存备用。
替代物标准1-氟萘100.0μg/mL有证标准物质。
标准储备溶液苯并[a]芘,-18℃下避光保存,购自国家标准物质中心。
铜粉和铜片使用前活化,活化方法参见85.2.2.1试剂与材料部分。
针头过滤器及注射器针头过滤器型号孔径0.45μm,直径4mm,聚四氟乙烯滤膜。
样品采集与保存
土壤样品采集时需要将已风化的表层土壤拔开,用金属采样铲将土壤样品装于250mL棕色广口瓶中,立刻贴上标签,标明有关信息,尽快送实验室检测。
潮湿土壤样品需要冷冻干燥,以除去其中水分。若无冷冻干燥设备可将土壤避光自然阴干,时间不宜过长,一般2~3d即可。土壤样品风干后进行粉碎,土壤颗粒达到40目以上即可进行分析。也可以不经干燥直接测定,但取样时同时进行含水量的测定,检测结果以干基报出。土壤样品保存在阴凉处,提取液40d内完成检测。
苯并(a)芘对光敏感。在样品采集、运输、储存以及分析全过程应尽可能避光操作,防止光解。
分析步骤
1)试样提取。称取10.00g土壤试样品及5g无水Na2SO4于100mL烧杯中,用玻璃棒将Na2SO4与土壤试样混匀后置于滤纸筒中,加入10.0μg/mL的三联苯和1-氟萘替代物标准溶液各10μL。滤纸筒转入索式提取器,添加70mL正己烷-丙酮(1+1)混合提取液,其中20mL浸泡试样。浸泡12h后,试样在75℃恒温水浴上提取24h。为了减少单质硫对检测的干扰,可将2~5粒铜片或0.5g铜粉与土壤试样混匀后抽提。提取液KD浓缩至5~10mL,氮气吹扫浓缩至2~3mL,待净化。
2)试样净化。净化硅胶柱预先用10mL10%丙酮-正己烷溶液、10mL正己烷活化后,待正己烷接近硅胶顶层时迅速将待净化样品提取液转入柱中,先用5mL正己烷淋洗,弃之,再用25mL正己烷-二氯甲烷(1+1)混合溶液淋洗,淋洗液用KD浓缩瓶承接,氮气浓缩,甲醇换相、最后定容至1.0mL,0.45μm有机滤膜过滤HPLC测定。
3)校准曲线。用甲醇分别稀释1.93μg/mL苯并[a]芘二级标准溶液,配制成0ng/mL、1.93ng/mL、9.65ng/mL、19.3ng/mL、28.9ng/mL、38.6ng/mL标准系列,每个标准系列点加入10μL的10.0μg/mL三联苯、1-氟萘替代物标准溶液。通过浓度与对应峰面积建立标准曲线。
4)高效液相色谱分析条件。流动相为甲醇溶液,流速1.2mL/min(恒流方式),柱温40℃。紫外检测器(UV),波长254nm。荧光检测器(FLD),0~6min,激发波长(Ex)250nm,发射波长(Em)370nm;6~15min,激发波长294nm,发射波长430nm。
5)定性及定量分析。
a.定性分析。采用试样中待测目标物保留时间与标准目标物保留时间相比较的方式进行定性分析。检测方法采用荧光和紫外串联检测的方式。特别当有干扰存在时,应仔细分析荧光和紫外色谱图排除干扰。如果试样中待测目标物含量达到方法检出限5倍以上,需GC-MS确证。
b.定量分析。采用荧光和紫外串联检测的方式进行定量分析。以荧光检测定量为主,对有干扰存在应结合紫外检测情况综合确定。外标法定量。再根据试样测定浓度、称样量计算出试样中浓度。目标化合物峰面积和定量校准曲线可以由高效液相色谱仪工作站自动完成,定量校准曲线也可由EXCEL工作软件完成。对自动积分的峰面积应逐一检查各峰基线,对不合理基线进行必要修正。
岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术
对含量接近检出限水平的试样,可以采用与其浓度相近的标准单点校正。对于含量超过校准曲线上限的试样应稀释或减小取样量,使其峰面积保持在校准曲线的线性范围内,重新测定。
6)方法检出限。将质量为19.3ng的苯并[a]芘标准分别加入到空白土壤试样中,余下同试样分析,以3倍信噪比对应浓度作为方法检出限。取样10g时,方法检出限为0.60ng/g.。
7)质量控制。参考82.16.1苯并(a)芘的高效液相色谱法测定。
注意事项
参考82.16.1苯并(a)芘的高效液相色谱法测定。
85.2.4.2 土壤样品中16种多环芳烃的高效液相色谱法测定
方法提要
利用索氏抽提原理,采用二氯甲烷-丙酮(3+1)混合溶剂提取土壤试样中萘、苊、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1.2.3-Cd]芘、二苯并[a.h]蒽、苯并[g.h.i]苝16种特定多环芳烃提取出来,提取液经净化(硅胶柱或GPC)、浓缩后,高效液相色谱-荧光-紫外检测器串联检测,外标法定量。
方法适用于土壤、沉积物、固体废弃物等试样中萘、苊、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1.2.3-Cd]芘、二苯并[a.h]蒽、苯并[g.h.i]苝16种特定多环芳烃分析。
方法检出限与仪器灵敏度和样品基质有关,当取样量为10.0g时,本方法检出限在1.00~10.00ng/g之间。
仪器与装置
高效液相色谱仪荧光检测器和紫外检测器。
旋转蒸发仪。
氮吹仪。
振荡器。
硅胶层析净化柱(30cm×1.0cm)净化前加入6.0g活化好的硅胶,干法装柱或将6.0g硅胶放入20mL正己烷中湿法装柱。
分析柱德国Waters公司WatersPAHsC18或SupelcosilLC-PAH液相色谱专用柱,规格250mm×4.6mm,粒径5μm。
凝胶渗透色谱仪(GPC)带PhenomenexEnvirosepABCsize350×21.20mm0micron净化柱。
索氏抽提器带150mL平底烧瓶。
试剂
乙腈PLC级。
二氯甲烷、正己烷农残级。
无水硫酸钠、氯化钠在600℃高温炉中灼烧4h,冷却后存放在干燥器中备用。
替代物标准p-三联苯称取固体三联苯替代物标准,以甲醇溶液溶解、定容,并用甲醇逐级稀释为10.0μg/mL替代物储备液。替代物标准1-氟萘,直接购买有证标准物质。替代物标准物质均在-18℃下保存备用。将替代物标准添加到每个试样、标准和空白中,检验萃取、富集、净化和仪器分析过程中污染、损失、仪器分析误差以及样品基体对分析结果的影响。
标准储备溶液16种TCLPAHSMix标准溶液,萘、苊、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1.2.3-Cd]芘、二苯并[a.h]蒽、苯并[g.h.i]苝等,浓度各2000μg/mL。
硅胶80~120目500℃高温炉中烘5h,冷却后存放在干燥器中备用。使用前在一个浅盘中于130℃活化至少8h,用金属铝箔轻轻覆盖,冷却后存放在干燥器中备用。
铜粉和铜片使用前活化,活化方法参见85.2.2.1试剂与材料部分。
针头过滤器及注射器针头过滤器型号孔径0.45μm,直径4mm,聚四氟乙烯滤膜。
分析步骤
1)土壤样品的预处理。试样提取:
准确称取10.00g土壤试样、10.0g无水硫酸钠于同一烧杯中,加入10μg/mL的1-氟萘替代物标准6μL、1.0g铜粉或铜片,搅拌均匀,无损移入滤纸筒内,上部盖一片滤纸,将滤纸筒装入索氏提取器中。在平底烧瓶中加入80mL二氯甲烷-丙酮(3+1)混合溶剂,其中20mL浸泡试样。浸泡12h后,在60℃恒温水浴上加热提取24h。如果采用方法1硅胶层析柱净化,待提取液冷却后,加入3mL正己烷,KD浓缩至2~3mL,再加入3mL正己烷,最后浓缩到2~3mL,接试样净化方法1。当采用GPC净化时二氯甲烷滤液旋转蒸发至5mL,再转移至5mL比色管定容至3.00mL,接方法2GPC净化。样品净化一般污染样品净化选择硅胶层析柱净化方法,色素、脂类污染较重选择GPC净化。
方法1硅胶层析柱净化。将10mL二氯甲烷-正己烷(2+3)混合试剂和20mL正己烷通过硅胶层析净化柱(规格30cm×1.0cm),待正己烷快要流完时,用5mL正己烷将待净化试液转移至柱上。在硫酸钠层快要露出空气之前,加25mL正己烷淋洗硅胶柱,弃去流出液。然后用25mL二氯甲烷-正己烷(2+3)淋洗硅胶柱,收集淋洗液在30mLKD浓缩瓶中,加1mL乙腈,氮气吹至0.5mL,再加2mL乙腈,再次氮气吹到0.5mL,最后乙腈定容至1.0mL,0.45μm滤膜过滤,HPLC检测。
方法2GPC净化。待净化试液定容至3.0mL,取2.5mL上×21.20mm净化柱。GPC的流动相为二氯甲烷,定量环为2mL,紫外检测器。清洗15min后上样,流速为5mL/min,柱温24℃,收集所需馏分时间为18~26min,排出废液时间为5min。收集的馏分加入1mL乙腈,旋转蒸发至约为5mL,氮气吹到0.5mL,再加入2mL乙腈,氮气吹到0.5mL,最后乙腈定容至1.0mL,0.45μm有机相滤膜过滤,HPLC检测。
2)校准曲线。配制0.00ng/mL、5.00ng/mL、10.0ng/mL、20.0ng/mL、40.0ng/mL、80.0ng/mL标准溶液系列,各标准点加入10.0μg/mL1-氟萘、三联苯替代物各6μL。通过浓度与对应峰面积建立标准曲线。
3)高效液相色谱分析条件。A泵乙腈;B泵水;柱温30℃;流速1.5mL/min;进样量20μL;梯度洗脱,洗脱程序见表85.21。紫外波长,280nm;荧光检测器激发、发射波长见表85.22。
表85.21 梯度洗脱程序
表85.22 荧光检测器激发、发射波长
续表
4)色谱图。
图85.7 Waters PAHC18柱荧光检测多环芳烃液相色谱图
5)定性及定量分析。
a.定性分析。采用与标准目标物保留时间相比较的方式对试样待测目标物进行定性分析。对有干扰存在或试样待测目标物含量达到方法检出限5倍以上的组分,需要进行气相色谱-质谱确证或其他方法确证。
b.定量分析。采用荧光和紫外串联检测的方式进行定量分析。以荧光检测定量为主,对有干扰存在的目标物应结合紫外检测情况综合确定定量的方式。定量方法为外标法。对自动积分的峰面积应逐一检查各峰基线,对不合理基线进行必要修正。
根据试样目标物测定浓度、萃取液定容体积和称样量计算出样品中目标化合物浓度。
岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术
由5个浓度水平建立的校准曲线的线性相关系数必须满足R2≥0.995以上。对含量接近检出限水平的试样,可以采用与其浓度相近的标准单点校准。对于含量超过校准曲线上限的试样应减小取样量,重新测定,使其峰面积保持在校准曲线的线性范围内。
6)方法性能指标。仪器的精密度、检出限、加标回收:以10ng/mL16种PAHS混合标准溶液平行测定10次,计算相对标准偏差RSD。以3倍于噪声的信号对应浓度作为仪器检出限。参见82.16.26)方法性能指标。
将质量为30.00ng的16PAHs种混合标准和60ng1-氟萘替代物标准加入到土壤试样中,按试样分析步骤进行分析,基体加标回收率在76.4%~111%,替代物1-氟萘回收率为83.7%~103%。
荧光检测器的线性范围小于紫外检测器线性范围,特别是苯并[k]荧蒽由于有非常高的响应值,线性范围较窄,可以通过稀释或减小进样量使分析浓度保持在线性范围内。
85.2.4.3 16种多环芳烃的气相色谱-质谱法(GC-MS)测定
方法提要
多环芳烃在二氯甲烷、正己烷和丙酮等有机溶剂中有较大溶解度,采用二氯甲烷-丙酮(2+1)混合溶剂提取土壤样品中的16种特定多环芳烃,提取液经硅胶层析柱或凝胶渗透色谱净化、浓缩、定容后GC-MS选择离子检测。
方法适用于土壤、沉积物等样品。方法检出限与仪器灵敏度和样品基质等条件有关,当取样量为10.0g时,本方法检出限在2.0ng/g。
干扰情况同85.2.4.2。
仪器与装置
气相色谱-质谱联用仪EI源,带自动进样器。
凝胶渗透色谱仪(GPC)美国OI公司。带PhenomenexEnvirosepABCsize350×21.20mm0micron净化柱。
色谱柱Rtx-5Sil-MS弹性石英毛细柱30m×0.32m,0.25μm膜后或性质相似色谱柱。
硅胶层析净化柱规格30cm×1.0cm。填6g活化后的硅胶。
旋转蒸发器氮气吹扫仪。
索氏抽提器带150mL平底烧瓶。
试剂
二氯甲烷、正己烷、丙酮均为农残级。测定前应进行空白检验。
无水硫酸钠、氯化钠分别在600℃马弗炉中灼烧4h,冷却后存放在干燥器中备用。
16种多环芳烃标准溶液苊、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1.2.3-cd]芘、二苯并[a.h]蒽、苯并[g.h.i]芘,各化合物浓度为2000μg/mL。
氘代标记内标化合物溶液氘代苊、氘代菲、氘代、氘代苝,各化合物浓度为500μg/mL。
替代物溶液1-氟萘,三联苯-d14,1mg/mL甲醇溶液。-18℃温避光保存。
硅胶80~120目500℃马弗炉中灼烧5h,冷却后保存在干燥器中备用。使用前在一个浅盘中于130℃至少活化8h,冷却后存放在干燥器中。
铜粉或铜片使用前活化,活化方法参见85.2.2.1试剂与材料部分。
样品采集与保存
参见85.2.4.1的采集与保存部分。
分析步骤
1)提取。同85.2.4.2,其中原方法中替代物标准p-三联苯改为三联苯-d14,替代物标准加标量为50ng。
2)净化。
方法1硅胶层析柱净化。土壤样品提取液经浓缩后完全转移到事先已分别用10mL二氯甲烷-正己烷、25mL正己烷淋洗过硅胶层析柱上,再用2mL正己烷来定量完全样品转移。在硫酸钠层刚刚露出空气之前,加25mL正己烷淋洗硅胶柱,弃之流出液。然后用25mL二氯甲烷-正己烷(1∶1,V∶V)淋洗硅胶柱,淋洗液收集在30mLKD浓缩瓶中,N2吹至0.5mL,加正己烷2mL,N2再次吹至1mL,加入10μg/mL内标氘代苊、氘代、氘代菲和氘代苝6μL,最后定容至1.0mL,GC-MS测定。
方法2GPC净化。净化方法基本同85.2.4.2实验方法。只是收集的PAHs馏分试液换相成正己烷相,定容前加入内标氘代苊、氘代、氘代菲和氘代苝各60ng,最后定容至1.0mLGC-MS测定。
3)GC-MS分析条件。
色谱条件。进样口温度,290℃;不分流进样,进样量1μL。柱前压12×6895Pa。升温程序,初温80℃,保持1min,再以10℃/min升温至300℃,保持3min。
质谱条件。离子源温度220℃;接口温度,280℃;扫描范围为50~400m/z;电离电压,70eV。定性分析采用全扫描方式,定量分析采用选择离子检测SIM,各目标化合物检测特征质量数见表85.23。
表85.23 目标化合物检测特征离子
GC-MS仪器调谐。参见85.2.2.2实验方法。
4)校准曲线。用正己烷将多环芳烃标准储备液(2000μg/mL)逐级稀释至10.0μg/mL,再稀释配成0.00ng/mL、10.0ng/mL、50.0ng/mL、100ng/mL、200ng/mL标准系列。氘代内标溶液以正己烷稀释至10.0μg/mL。定容前将替代物标准、内标加到标准系列中,加标量与试样同。
5)多环芳烃标准溶液的总离子流色谱图见图85.8所示。
图85.8 16种多环芳烃标准溶液总离子流图
6) 定性及定量分析。
定性分析: 参见 85.2.1 定性分析部分。
定量分析: 定量方法为内标法,参见 85.2.1 定量分析部分。。
7) 方法性能指标。取 10.0g 土壤,加入 50.0ng 替代物标准,20.0ng 16 种多环芳烃混合标准,之后与试样预处理和分析步骤相同。测定回收率为 75.4%~96.2%。
8) 质量控制。批量样品质量控制及过程控制参见 85.2.2 有机氯农药分析方法。
2. 9.现有一超高分子量的聚乙烯试样,欲采用GPC方法测定其分子量和分子量分布,试问: (2)常温下能进行测定
(1) 显然不能采用THF做溶剂,应该选用甲苯或氯仿为溶剂;
(2) 由于UHMWPE分子量过高,需要注意所用PS标样上限分子量,可能需要在50度下进行测定,温度升高,提高保留时间,减小测量误差;
(3) GPC测定一般得到数均分子量,进行换算吧。
如果回答还算满意,别忘了给分啊,呵呵。
3. GPC-MALLS原理
GPC-MALLS原理GPC上一般用的小角度激光光散射检测器。
凝胶具有化学惰性,它不具有吸附、分配和离子交换作用。让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱,柱中可供分子通行的路径有粒子间的间隙(较大)和粒子内的通孔(较小)。当聚合物溶液流经色谱柱(凝胶颗粒)。
较大的分子(体积大于凝胶孔隙)被排除在粒子的小孔之外,只能从粒子间的间隙通过,速率较快;而较小的分子可以进入粒子中的小孔,通过的速率要慢得多;中等体积的分子可以渗入较大的孔隙中。
分离原理:
而较小的分子可以进入粒子中的小孔,通过的速率要慢得多;中等体积的分子可以渗入较大的孔隙中,但受到较小孔隙的排阻,介乎上述两种情况之间。 经过一定长度的色谱柱,分子根据相对分子质量被分开,相对分子质量大的在前面(即淋洗时间短),相对分子质量小的在后面(即淋洗时间长)。
自试样进柱到被淋洗出来,所接受到的淋出液总体积称为该试样的淋出体积。当仪器和实验条件确定后,溶质的淋出体积与其分子量有关,分子量愈大,其淋出体积愈小。
4. 请说明下液相色谱的原理以及操作时候的注意点
原理:
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(最高输送压力可达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。
特点
1.高压:液相色谱法以液体为流动相(称为载液),液体流经色谱柱,受到阻力较大,为了迅速地通过色谱柱,必须对载液施加高压。一般可达150~350×105Pa。
2. 高速:流动相在柱内的流速较经典色谱快得多,一般可达1~10ml/min。高效液相色谱法所需的分析时间较之经典液相色谱法少得多,一般少于 1h 。
3. 高效:近来研究出许多新型固定相,使分离效率大大提高。
4.高灵敏度:高效液相色谱已广泛采用高灵敏度的检测器,进一步提高了分析的灵敏度。如荧光检测器灵敏度可达10-11g。另外,用样量小,一般几个微升。
5.适应范围宽:气相色谱法与高效液相色谱法的比较:气相色谱法虽具有分离能力好,灵敏度高,分析速度快,操作方便等优点,但是受技术条件的限制,沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难于应用气相色谱法进行分析。而高效液相色谱法,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、热稳定性差、相对分子量大(大于 400 以上)的有机物(这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%。
高效液相色谱按其固定相的性质可分为高效凝胶色谱、疏水性高效液相色谱、反相高效液相色谱、高效离子交换液相色谱、高效亲和液相色谱以及高效聚焦液相色谱等类型。用不同类型的高效液相色谱分离或分析各种化合物的原理基本上与相对应的普通液相层析的原理相似。其不同之处是高效液相色谱灵敏、快速、分辨率高、重复性好,且须在色谱仪中进行。
高效液相色谱法的主要类型及其分离原理
根据分离机制的不同,高效液相色谱法可分为下述几种主要类型:
1 .液 — 液分配色谱法(Liquid-liquid Partition Chromatography)及化学键合相色谱(Chemically Bonded Phase Chromatography)
流动相和固定相都是液体。流动相与固定相之间应互不相溶(极性不同,避免固定液流失),有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱,溶质在两相间进行分配。达到平衡时,服从于下式:
式中,cs—溶质在固定相中浓度;cm--溶质在流动相中的浓度; Vs—固定相的体积;Vm—流动相的体积。LLPC与GPC有相似之处,即分离的顺序取决于K,K大的组分保留值大;但也有不同之处,GPC中,流动相对K影响不大,LLPC流动相对K影响较大。
a. 正相液 — 液分配色谱法(Normal Phase liquid Chromatography): 流动相的极性小于固定液的极性。
b. 反相液 — 液分配色谱法(Reverse Phase liquid Chromatography): 流动相的极性大于固定液的极性。
c. 液 — 液分配色谱法的缺点:尽管流动相与固定相的极性要求完全不同,但固定液在流动相中仍有微量溶解;流动相通过色谱柱时的机械冲击力,会造成固定液流失。上世纪70年代末发展的化学键合固定相(见后),可克服上述缺点。现在应用很广泛(70~80%)。
2 .液 — 固色谱法
流动相为液体,固定相为吸附剂(如硅胶、氧化铝等)。这是根据物质吸附作用的不同来进行分离的。其作用机制是:当试样进入色谱柱时,溶质分子 (X) 和溶剂分子(S)对吸附剂表面活性中心发生竞争吸附(未进样时,所有的吸附剂活性中心吸附的是S),可表示如下:
Xm + nSa ====== Xa + nSm
式中:Xm--流动相中的溶质分子;Sa--固定相中的溶剂分子;Xa--固定相中的溶质分子;Sm--流动相中的溶剂分子。
当吸附竞争反应达平衡时:
K=[Xa][Sm]/[Xm][Sa]
式中:K为吸附平衡常数。[讨论:K越大,保留值越大。]
3 .离子交换色谱法(Ion-exchange Chromatography)
IEC是以离子交换剂作为固定相。IEC是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换,依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。
以阴离子交换剂为例,其交换过程可表示如下:
X-(溶剂中) + (树脂-R4N+Cl-)=== (树脂-R4N+ X-) + Cl- (溶剂中)
当交换达平衡时:
KX=[-R4N+ X-][ Cl-]/[-R4N+Cl-][ X-]
分配系数为:
DX=[-R4N+ X-]/[X-]= KX [-R4N+Cl-]/[Cl-]
[讨论:DX与保留值的关系]
凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。
4 .离子对色谱法(Ion Pair Chromatography)
离子对色谱法是将一种 ( 或多种 ) 与溶质分子电荷相反的离子 ( 称为对离子或反离子 ) 加到流动相或固定相中,使其与溶质离子结合形成疏水型离子对化合物,从而控制溶质离子的保留行为。其原理可用下式表示:
X+水相 + Y-水相 === X+Y-有机相
式中:X+水相--流动相中待分离的有机离子(也可是阳离子);Y-水相--流动相中带相反电荷的离子对(如氢氧化四丁基铵、氢氧化十六烷基三甲铵等);X+Y---形成的离子对化合物。
当达平衡时:
KXY = [X+Y-]有机相/[ X+]水相[Y-]水相
根据定义,分配系数为:
DX= [X+Y-]有机相/[ X+]水相= KXY [Y-]水相
[讨论:DX与保留值的关系]
离子对色谱法(特别是反相)发解决了以往难以分离的混合物的分离问题,诸如酸、碱和离子、非离子混合物,特别是一些生化试样如核酸、核苷、生物碱以及药物等分离。
5 .离子色谱法(Ion Chromatography)
用离子交换树脂为固定相,电解质溶液为流动相。以电导检测器为通用检测器,为消除流动相中强电解质背景离子对电导检测器的干扰,设置了抑制柱。试样组分在分离柱和抑制柱上的反应原理与离子交换色谱法相同。
以阴离子交换树脂(R-OH)作固定相,分离阴离子(如Br-)为例。当待测阴离子Br-随流动相(NaOH)进入色谱柱时,发生如下交换反应(洗脱反应为交换反应的逆过程):
抑制柱上发生的反应:
R-H+ + Na+OH- === R-Na+ + H2O
R-H+ + Na+Br- === R-Na+ + H+Br-
可见,通过抑制柱将洗脱液转变成了电导值很小的水,消除了本底电导的影响;试样阴离子Br-则被转化成了相应的酸H+Br-,可用电导法灵敏的检测。
离子色谱法是溶液中阴离子分析的最佳方法。也可用于阳离子分析。
6 .空间排阻色谱法(Steric Exclusion Chromatography)
空间排阻色谱法以凝胶 (gel) 为固定相。它类似于分子筛的作用,但凝胶的孔径比分子筛要大得多,一般为数纳米到数百纳米。溶质在两相之间不是靠其相互作用力的不同来进行分离,而是按分子大小进行分离。分离只与凝胶的孔径分布和溶质的流动力学体积或分子大小有关。试样进入色谱柱后,随流动相在凝胶外部间隙以及孔穴旁流过。在试样中一些太大的分子不能进入胶孔而受到排阻,因此就直接通过柱子,首先在色谱图上出现,一些很小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中,这些组分在柱上的保留值最大,在色谱图上最后出现。
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
一般采用隔膜注射进样器或高压进样间完成进样操作,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,或改用竞争性抑制剂或变性剂等。这就可使各种物质(即使仅有一个基团的差别或是同分异构体)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。
4.检测系统
高效液相色谱常用的检测器有紫外检测器、示差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、核酸、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)示差折光检测器
凡具有与流动相折光率不同的样品组分,均可使用示差折光检测器检测。目前,糖类化合物的检测大多使用此检测系统。这一系统通用性强、操作简单,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。
(5)数据处理系统
该系统可对测试数据进行采集、贮存、显示、打印和处理等操作,使样品的分离、制备或鉴定工作能正确开展。
操作注意要点:
1). 首先对流动相进行过滤,根据需要选择不同的滤膜,一般为有机系和水系,常用的孔径为0.20um和0.45um。
2). 对抽滤后的流动相进行超声脱气10-20分钟。
3). 正常情况下,仪器首先用甲醇冲洗10-20分钟,然后再进入测试用流动相(如流动相为缓冲试剂,则要二次重蒸水冲洗10-20分钟,直至色谱柱中有机相冲净为止) 。
4). 一般情况下,流动相冲洗20-30分钟后,仪器方可稳定,最重要的是仪器基线走后,方可进样测试。
5). 同时进两针标样,将其结果相比较,其结果的比值在0.98-1.02之间后,就可以正式进行样品的测试了。
6). 样品测试结束后,就要进行色谱仪及色谱柱的清洗和维护。如流动相为缓冲试剂,同样也要用重蒸水清洗10-20分钟,方可用有机相进行保护,否则,有损色谱柱。
7). 关机时,先关计算机,再关液相色谱。
8). 填写登记本,由负责人签字。
注意事项:
1). 流动相均需色谱纯度,水用20M的去离子水。脱气后的流动相要小心振动尽量不引起气泡。
2). 柱子是非常脆弱的,第一次做的方法,先不要让液体过柱子。
3). 所有过柱子的液体均需严格的过滤。
4). 压力不能太大,最好不要超过150kgf/cm2 .
5). 因为缓冲试剂遇有机溶剂,会结晶,有损色谱柱,所以,每次由有机相变流动相或流动相变有机相均需用蒸馏水清洗。
5. 在用GPC测定聚合物相对分子质量时,为什么要用标准样品进行校正
用gpc测定聚合物分子量及其分布,采用什么检测器要求精确测定溶液浓度
凝胶渗透色谱(gpc)...分离后的高分子按分子量从大到小被连续的淋
洗出色谱柱并进入浓度检
6. GPC测定分子量为什么属于间接法
GPC是通过测定已知分子量的标样分子量与流出时间的关系,即建立起Mn与流出体积之间关系式,再通过测定待测样的流出时间来得到待测样的分子量。因而是间接法。
7. gpc测分子量的原理
gpc测分子量的原理:将不同分子量的聚合物分开。GPC得出的原始数据为流出时间(不同的流出时间对应的分子量不同,根据标准曲线就可以算出该流出时间下对应的分子量),以及强度(对应于该分子量聚合物占总聚合物的重量分数),这样就可以算出该聚合物的重均分子量,根据重均分子量可以根据公式算出数均分子量及分子量分布。
分子是由组成的原子按照一定的键合顺序和空间排列而结合在一起的整体,这种键合顺序和空间排列关系称为分子结构。由于分子内原子间的相互作用,分子的物理和化学性质不仅取决于组成原子的种类和数目,更取决于分子的结构。