第4章(后).ppt

第二节 液相色谱仪 高效液相色谱是一种以液体作为流动相的新颖、快速的色谱分离技术。近年来，随着这一技术的迅猛发展，高效液相色谱分析已逐渐进入“成熟”阶段，在生命科学、能源科学、环境保护、有机和无机新型材料等前沿科学领域以及传统的成分分析中，高效液相色谱法的应用占有重要的地位。高效液相色谱的仪器和装备也日益趋于完善和“现代化”，可以预期，在不远的将来，高效液相色谱仪必将和气相色谱仪一起，成为用得最多的分析仪器。 一、液相色谱仪的结构、原理及流程 高效液相色谱仪的基本组件包括四个部分，即溶剂输送系统、进样系统、色谱分离系统和检测记录及数据处理系统。其工作流程如图4—29所示 贮液槽中的溶剂经脱气、过滤后，用高压泵以恒定的流量输送至色谱柱的入口（如采用梯度洗脱则需用双泵系统输送溶剂，流动相中各溶剂所占比例由梯度装置控制。），欲分析样品由进样装置注入，在洗脱液（流动相）携带下在色谱柱内进行分离，分离后的组分从色谱柱流出进入检测器，产生的电信号被记录仪记录或经数据处理系统进行数据处理，籍以定性和定量。废液罐收集所有流出的液体。 高效液相色谱仪的基本组件已如上述，其中最重要的工作单元是高压泵、色谱柱、检测器和数据处理系统。 1．液相色谱系统 （1）高压泵 高压泵是高效液相色谱仪中最重要的部件之一。在气相色谱中，是利用高压钢瓶来提供一定压力和流速的载气；而在高效液相色谱中，则是利用高压泵来获得一定压力和流速的载液。因为在高效液相色谱中，所用色谱柱较细（1~7mm），固定相颗粒又很小（粒度只有几~几十微米），因此色谱柱对流动相的阻力很大。为了使洗脱液能较快地流过色谱柱，达到快速、高效分离的目的，就需要用高压泵提供较高的柱前压力，以输送洗脱液。 高压泵通常应满足下列要求： a.提供高压。一般为1.47×104～3.43×104KPa (150~350kg/cm2)。 b.压力平稳，无脉冲波动. c.流速稳定，有一定的可调范围。 d.能连续输液，适于进行梯度洗脱操作。 e.密封性能好，死空间小，易于清洗，能抗溶剂的腐蚀。 高压泵的种类很多，分类方法也不相同。通常按照输送洗脱液的性质可分为恒流泵和恒压泵两类。 ①恒流泵 这种泵能使输送的液体流量始终保持恒定，而与外界色谱柱等的阻力无关，即洗脱液的流速与柱压力无关。因此能满足高精度分析和梯度洗脱的要求。常用的恒流泵是往复式柱塞泵，它是目前高效液相色谱仪中使用最广泛的一种恒流泵。 往复式柱塞泵的构造与一般工业用高压供液泵相似，惟体积较小，主要组成包括马达传动机构、液腔、柱塞和单向阀等，如图4—30所示。由马达带动的小柱塞（φ3mm左右），在密封环密封的小液腔内以每分钟数十次到一百多次的频率作往复运动。当小柱塞抽出时液体自入口单向阀吸进液腔；当柱塞推入时，入口单向阀受压关死，液体自出口单向阀输出。当柱塞再次抽出时，管路中液体的外压力迫使出口单向阀关闭，同时液体又自入口单向阀吸入液腔内。如此周而复始，压力渐渐上升，输出液体的流量可借柱塞的冲程或马达的转速来控制。 往复式柱塞泵的优点是泵的液腔体积小（约1/3~1/2毫升），输液连续，输送液体的量不受限制，因此，十分适合于梯度洗脱；而且泵的液腔清洗方便，更换溶剂非常容易。缺点是随柱塞的往复运动而有明显的压力脉动，因此液流不稳定，易引起基线噪声。克服的方法是外加压力阻滞器，使液流平稳。 ②恒压泵 与恒流泵不同，恒压泵保持输出压力恒定，液流的流速不仅取决于泵的输出压力，还取决于色谱柱的长度、固定相的粒度、填充情况以及流动相的粘度等。因此恒压泵的流速不如恒流泵精确，适用于对流动相流速要求不高的场合。这种泵通常具有结构简单，价格低廉的特点。其中较为重要的是气动放大泵。 气动放大泵是最常用的恒压泵，它以高压气瓶为动力源，由气缸和液柱两部分组成，其结构原理如图4-31所示。 气缸内装有一个可以作往复运动的活塞，在活塞轴心上连有一液缸活塞，气缸活塞的面积A1大于液缸的面积A2 。设气缸压强为P1，液缸压强为P2，因为F1=F2，则： 气缸活塞与液缸活塞的面积比大约为30:1~50:1，通常采用45:1。当以98KPa(1Kg/cm2)压力的气体推活塞时，液缸活塞端面即有4.4×103Kpa(45 Kg/cm2)的压力（不计摩擦力），将液缸内液体排出，调节气体压力即可改变输出液体的压力。工作时，在恒定气