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氣相色譜與液相色譜的比較(總結(jié))
閱讀：11703發(fā)布時(shí)間：2021-8-12
液相色譜和氣相色譜相比較，在以下幾個(gè)方面具有*性：（1）氣相色譜不適用于不揮發(fā)物質(zhì)和對熱不穩(wěn)定物質(zhì)，而液相色譜卻不受樣品的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性的限制。有些樣品因?yàn)殡y以汽化而不能通過柱子，熱不穩(wěn)定的物質(zhì)受熱會(huì)發(fā)生分解，也不適用于氣相色譜法。這使氣相色譜法的使用范圍受到了限制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前氣相色譜法所能分析的有機(jī)物，只占全部有機(jī)物的15%～20%。另一方面，液相色譜卻不受樣品的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性的限制。所以液相色譜非常適合于分離生物、醫(yī)藥有關(guān)的大分子和離子型化合物，不穩(wěn)定的天然產(chǎn)物，種類繁多的其它高分子及不穩(wěn)定的化合物。
?。?）對于很難分離的樣品，用液相色譜常比用氣相色譜容易完成分離，主要有以下三個(gè)方面的原因：
?、僖合嗌V中，由于流動(dòng)相也影響分離過程，這就對分離的控制和改善提供了額外的因素。而氣相色譜中的載氣一般不影響分配，也就是說，在液相色譜中，有兩個(gè)相與樣品分子發(fā)生選擇性的相互作用。
?、谝合嗌V中具有獨(dú)能的柱填料（固定相）的種類較多，這樣就使固定相的選擇余地更大，從而增加了分離的可能性。
③液相色譜使用較低的分離溫度，分子間的相互作用在低溫時(shí)更為有效，因此降低溫度一般會(huì)提高色譜分離效率。
?。?）和氣相色譜相比，液相色譜對樣品的回收比較容易，而且是定量的，樣品的各個(gè)組分很容易被分離出來。因此，在很多場合，液相色譜不僅作為一種分析方法，而且可以作為一種分離手段，用以提純和制備具有中等純度的單一物質(zhì)。在氣相色譜中所分離出的各樣品組分雖也可以回收，但一般都不太方便，而且定量性差。液相色譜法由于具有這些氣相色譜法不具備的優(yōu)點(diǎn)，因此在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
氣相色譜和液相色譜相比各有什么特點(diǎn)呢？讓我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考察：
1、流動(dòng)相
GC用氣體作流動(dòng)相，又叫載氣。常用的載氣有氦氣、氮?dú)夂蜌錃?。與HPLC相比，GC流動(dòng)相的種類少，可選擇范圍小，載氣的主要作用是將樣品帶入GC系統(tǒng)進(jìn)行分離，其本身對分離結(jié)果的影響很有限。而在HPLC中，流動(dòng)相種類多，且對分離結(jié)果的貢獻(xiàn)很大。換一個(gè)角度看，GC的操作參數(shù)優(yōu)化相對HPLC要簡單一些。此外，GC載氣的成本要低于HPLC流動(dòng)相的成本。
2、固定相
因?yàn)镚C的載氣種類相對少，故其分離選擇性主要通過不同的固定相來改變，尤其在填充柱GC中，固定相常由載體和涂敷在其表面的固定液組成，這對分離有決定性的影響，所以，導(dǎo)致了種類繁多的GC固定相的開發(fā)研究。迄今已有數(shù)百種GC固定相可供我們選擇使用，但常用的HPLC固定相也就十幾種。故LC在很大程度上要靠選用不同的流動(dòng)相來改變分離選擇性。當(dāng)然，毛細(xì)管GC常用的固定相也不過十幾種。在實(shí)際分析中，GC一般是選用一種載氣，然后通過改變色譜柱（即固定相）以及操作參數(shù)（柱溫和載氣流速等）來優(yōu)化分離，而LC則往往是選定色譜柱后，通過改變流動(dòng)相的種類和組成以及操作參數(shù)（柱溫和流動(dòng)相流速等）來優(yōu)化分離。
3、分析對象
GC所能直接分離的樣品是可揮發(fā)、且熱穩(wěn)定的，沸點(diǎn)一般不超過500℃。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在目前已知的化合物中，有20%～25%可用GC直接分析，其余原則上均可用LC分析。也就是說GC的分析對象遠(yuǎn)沒有LC多。需要指出的是，有些雖然不能用GC直接分析的樣品，通過特殊的進(jìn)樣技術(shù)，如頂空進(jìn)樣和裂解進(jìn)樣，也可用GC間接分析。比如高分子材料的裂解色譜就是如此。這在一定程度上擴(kuò)大了GC分析對象的范圍。此外，GC比LC更適合于氣體的分析。
4、檢測技術(shù)
GC常用的檢測技術(shù)有多種，比如熱導(dǎo)檢測器（TCD）、火焰離子化檢測器（FID）、電子俘獲檢測器（ECD）、氮磷檢測器（NPD）等，其中FID對大部分有機(jī)化合物均有響應(yīng)，且靈敏度相當(dāng)高，最小檢測限可達(dá)納克級。而在LC中尚無通用性這么好的高靈敏度檢測器。商品LC儀器常配的也就是紫外-可見光吸收檢測器（UV-Vis）和示差折光檢測器（RI）。前者的通用性遠(yuǎn)不及GC中的FID，后者的靈敏度又較低，且不適于梯度洗脫。當(dāng)然，不論GC還是LC，都有一些高靈敏度的選擇性檢測器，GC有ECD和NPD等，LC有熒光和電化學(xué)檢測器。較為理想的檢測器應(yīng)該*MS，但在這一點(diǎn)上，GC目前要優(yōu)于LC。因?yàn)镚C流動(dòng)相的特點(diǎn)，它與MS的在線聯(lián)用已不存在任何問題，特別是毛細(xì)管GC與MS的聯(lián)用已成為常規(guī)分析方法。而LC與MS的聯(lián)用就受到了流動(dòng)相的限制。雖然目前已有多種接口，如離子束、熱噴霧、電噴霧等，但流動(dòng)相的選擇還是受到明顯的限制。
5、制備分離
在新產(chǎn)品的研究開發(fā)過程中，或在未知物的定性鑒定工作中，常需要收集色譜分離后的組分作進(jìn)一步分析，而某些高純度的生化試劑則是直接用色譜分離來制備的。就這一點(diǎn)而言，GC在原理上應(yīng)該是有優(yōu)勢的，因?yàn)槭占s分后載氣很容易除去。然而，由于GC的柱容量遠(yuǎn)不及LC，如果用GC作制備，那是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的。因此，制備GC的實(shí)用價(jià)值很有限。制備LC則有很廣泛的應(yīng)用。
比較氣相色譜法與高效液相色譜法怎樣區(qū)別
一、分離原理：1.氣相：氣相色譜是一種物理的分離方法。利用被測物質(zhì)各組分在不同兩相間分配系數(shù)(溶解度)的微小差異，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，使原來只有微小的性質(zhì)差異產(chǎn)生很大的效果，而使不同組分得到分離。2.液相：高效液相色譜法是在經(jīng)典色譜法的基礎(chǔ)上，引用了氣相色譜的理論，在技術(shù)上，流動(dòng)相改為高壓輸送(最高輸送壓力可達(dá)4.9´107Pa);色譜柱是以特殊的方法用小粒徑的填料填充而成，從而使柱效大大高于經(jīng)典液相色譜(每米塔板數(shù)可達(dá)幾萬或幾十萬);同時(shí)柱后連有高靈敏度的檢測器，可對流出物進(jìn)行連續(xù)檢測。
二、應(yīng)用范圍：1.氣相：氣相色譜法具有分離能力好，靈敏度高，分析速度快，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但是受技術(shù)條件的限制，沸點(diǎn)太高的物質(zhì)或熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)都難于應(yīng)用氣相色譜法進(jìn)行分析。一般對500℃以下不易揮發(fā)或受熱易分解的物質(zhì)部分可采用衍生化法或裂解法。2.液相：高效液相色譜法，只要求試樣能制成溶液，而不需要?dú)饣?，因此不受試樣揮發(fā)性的限制。對于高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、相對分子量大(大于400以上)的有機(jī)物(些物質(zhì)幾乎占有機(jī)物總數(shù)的75%～80%)原則上都可應(yīng)用高效液相色譜法來進(jìn)行分離、分析。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在已知化合物中，能用氣相色譜分析的約占20%，而能用液相色譜分析的約占70～80%。
三、儀器構(gòu)造：
1.氣相：由載氣源、進(jìn)樣部分、色譜柱、柱溫箱、檢測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。進(jìn)樣部分、色譜柱和檢測器的溫度均在控制狀態(tài)。
1.1柱箱：色譜柱是氣相色譜儀的心臟，樣品中的各個(gè)組份在色譜柱中經(jīng)過反復(fù)多次分配后得到分離，從而達(dá)到分析的目的，柱箱的作用就是安裝色譜柱。由于色譜柱的兩端分別連接進(jìn)樣器和檢測器，因此進(jìn)樣器和檢測器的下端(接頭)均插入柱箱。柱箱能夠安裝各種填充柱和毛細(xì)管柱，并且操作方便。色譜柱(樣品)需要在一定的溫度條件下工作，因此采用微機(jī)對柱箱進(jìn)行溫度控制。并且由于設(shè)計(jì)合理，柱箱內(nèi)的梯度很小。對于一些成份復(fù)雜、沸程較寬的樣品，柱箱還可進(jìn)行三階程序升溫控制。且程序設(shè)定后自動(dòng)運(yùn)行無需人工干預(yù)，降溫時(shí)還能自動(dòng)后開門排熱。
1.2進(jìn)樣器：進(jìn)樣器的作用是將樣品送入色譜柱。如果是液體樣品，進(jìn)樣器還必須將其汽化，因此采用微機(jī)對進(jìn)樣器進(jìn)行溫度控制。根據(jù)不同種類的色譜柱及不同的進(jìn)樣方式，共有五種進(jìn)樣器可供選擇：1.填充柱進(jìn)樣器2.毛細(xì)管不分流進(jìn)樣器附件3.毛細(xì)管分流進(jìn)樣器附件4.毛細(xì)管分流/不分流進(jìn)樣器5.六通閥氣體進(jìn)樣器
1.3檢測器:檢測器的作用是將樣品的化學(xué)信號轉(zhuǎn)化為物理信號(電信號)。檢測器也需要在一定的溫度條件下才能正常工作，因此采用微機(jī)對檢測器進(jìn)行溫度控制。根據(jù)各種樣品的化學(xué)物理特性，共有五種檢測器可供選擇：1.氫火焰離子化檢測器(FID)2.熱導(dǎo)檢測器(TCD)3.電子捕獲檢測器(ECD)4.氮磷檢測器(NPD)5.火焰光度檢測器(FPD)1.4數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)該系統(tǒng)可對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、貯存、顯示、打印和處理等操作，使樣品的分離、制備或鑒定工作能正確開展。
2.液相：高效液相色譜儀主要有進(jìn)樣系統(tǒng)、輸液系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。
2.1進(jìn)樣系統(tǒng)一般采用隔膜注射進(jìn)樣器或高壓進(jìn)樣間完成進(jìn)樣操作，進(jìn)樣量是恒定的。這對提高分析樣品的重復(fù)性是有益的。
2.2輸液系統(tǒng)該系統(tǒng)包括高壓泵、流動(dòng)相貯存器和梯度儀三部分。高壓泵的一般壓強(qiáng)為l.47～4.4X107Pa，流速可調(diào)且穩(wěn)定，當(dāng)高壓流動(dòng)相通過層析柱時(shí)，可降低樣品在柱中的擴(kuò)散效應(yīng)，可加快其在柱中的移動(dòng)速度，這對提高分辨率、回收樣品、保持樣品的生物活性等都是有利的。流動(dòng)相貯存錯(cuò)和梯度儀，可使流動(dòng)相隨固定相和樣品的性質(zhì)而改變，包括改變洗脫液的極性、離子強(qiáng)度、PH值，或改用競爭性抑制劑或變性劑等。這就可使各種物質(zhì)(即使僅有一個(gè)基團(tuán)的差別或是同分異構(gòu)體)都能獲得有效分離。
2.3分離系統(tǒng)該系統(tǒng)包括色譜柱、連接管和恒溫器等。色譜柱一般長度為10～50cm(需要兩根連用時(shí)，可在二者之間加一連接管)，內(nèi)徑為2～5mm，由"優(yōu)質(zhì)不銹鋼或厚壁玻璃管或鈦合金等材料制成，住內(nèi)裝有直徑為5～10μm粒度的固定相(由基質(zhì)和固定液構(gòu)成).固定相中的基質(zhì)是由機(jī)械強(qiáng)度高的樹脂或硅膠構(gòu)成，它們都有惰性(如硅膠表面的硅酸基因基本已除去)、多孔性(孔徑可達(dá)1000?)和比表面積大的特點(diǎn)，加之其表面經(jīng)過機(jī)械涂漬(與氣相色譜中固定相的制備一樣)，或者用化學(xué)法偶聯(lián)各種基因(如苯基、磷酸基、季胺基、羥甲基、氨基或各種長度碳鏈的烷基等)或配體的有機(jī)化合物。因此，這類固定相對結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)有良好的選擇性。例如，在多孔性硅膠表面偶聯(lián)豌豆凝集素(PSA)后，就可以把成纖維細(xì)胞中的一種糖蛋白分離出來。另外，固定相基質(zhì)粒小，柱床極易達(dá)到均勻、致密狀態(tài)，極易降低渦流擴(kuò)散效應(yīng)?；|(zhì)粒度小，微孔淺，樣品在微孔區(qū)內(nèi)傳質(zhì)短。這些對縮小譜帶寬度、提高分辨率是有益的。根據(jù)柱效理論分析，基質(zhì)粒度小，塔板理論數(shù)N就越大。這也進(jìn)一步證明基質(zhì)粒度小，會(huì)提高分辨率的道理。再者，高效液相色譜的恒溫器可使溫度從室溫調(diào)到60C，通過改善傳質(zhì)速度，縮短分析時(shí)間，就可增加層析柱的效率。
2.4檢測系統(tǒng)高效液相色譜常用的檢測器有紫外檢測器、示差折光檢測器和熒光檢測器三種。(1)紫外檢測器該檢測器適用于對紫外光(或可見光)有吸收性能樣品的檢測。其特點(diǎn)：使用面廣(如蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸、核苷酸、多肽、激素等均可使用);靈敏度高(檢測下限為10-10g/ml);線性范圍寬;對溫度和流速變化不敏感;可檢測梯度溶液洗脫的樣品。(2)示差折光檢測器凡具有與流動(dòng)相折光率不同的樣品組分，均可使用示差折光檢測器檢測。，糖類化合物的檢測使用此檢測系統(tǒng)。這一系統(tǒng)通用性強(qiáng)、操作簡單，但靈敏度低(檢測下限為10-7g/ml)，流動(dòng)相的變化會(huì)引起折光率的變化，因此，它既不適用于痕量分析，也不適用于梯度洗脫樣品的檢測。(3)熒光檢測器凡具有熒光的物質(zhì)，在一定條件下，其發(fā)射光的熒光強(qiáng)度與物質(zhì)的濃度成正比。因此，這一檢測器只適用于具有熒光的有機(jī)化合物(如多環(huán)芳烴、氨基酸、胺類、維生素和某些蛋白質(zhì)等)的測定，其靈敏度很高(檢測下限為10-12～10-14g/ml)，痕量分析和梯度洗脫作品的檢測均可采用。
2.5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)該系統(tǒng)可對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、貯存、顯示、打印和處理等操作，使樣品的分離、制備或鑒定工作能正確開展。
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