色谱分析

色谱分析又称组分分析。气测井中所用的色谱分析法属气相色谱范畴。它是以惰性气体为流动相。以吸附剂(气固色谱)或涂于惰性固体物质表面一层很薄的高沸点有机液体(气液色谱)作为固定相,分离气态样品的分析方法。在一定长度的管状容器内填充固定相称为色谱柱,当流动相载有被分离的气样通过色谱柱时,被分离的样品受到多次吸附(气固色谱)或溶解(气液色谱)。由于样品中各组分的吸附能力和在二相中的分配系数的不同,因而各组分在色谱柱中的流动状态也不同。如果色谱柱具有足够的长度,则吸附或溶解能力最差的组分首先被载气带出色谱柱,其它组分也逐个被分离出来。分离的好坏取决于色谱柱长度、温度、固定相类型、载气流速等多种因素。
【原理】其原理是依据化学物质在两种介质中的不同分配(或其他的不同行为,如吸附、渗透等)来进行检测。一种介质为固定相,可以是固体或液体;另一种为流动相,可以是液体或气体。被分离的物质随流动相而移动,同时在两相中进行反复多次分配,不同的物质由于在两相中有不同的分配系数,因而以不同的速度移动,最后彼此分离。将这种分离方法与检测各组分的检测手段结合起来的分析方法就是色谱分析法。
【简史】色谱法首先由俄国植物学家M.茨维特(Tswett)于1903年提出,他把植物色素的石油醚提取液倒入一根装有碳酸钙吸附剂(固定相)的竖直玻璃管中,并再加入石油醚(流动相)任其自由流下,结果在管内形成不同颜色的谱带,即溶液中不同的色素得到了分离,“色谱”一词因而得名。后来这种方法逐渐地用于无色物质的分离,但“色谱”一词却沿袭使用下来。色谱法有时也称色层法或层析法。
【分类】色谱法的分类,从不同角度出发,通常有以下几种分类方法:①按流动相的形态分类可分为气相色谱和液相色谱。考虑到固定相也有两种状态,即固体吸附剂和固体担体上载有液体的固定相,又可进一步细分为气固色谱、气液色谱、液固色谱和液液色谱。在这种分类法中,纸色谱、薄层色谱、离子交换色谱、凝胶渗透色谱均可归入液相色谱。②按固定相的性质分类可分为柱色谱、纸色谱和薄层色谱。柱色谱又可分为两类:一类是固定相被装在一根称为色谱柱的金属管或玻璃管内,叫填充柱色谱;另一类是固定相附着在管内壁,中心是空的,称为毛细管色谱。③按分离过程的原理可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和排斥色谱。吸附色谱以活性吸附剂为固定相,利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差别进行分离;分配色谱利用不同组分在两相中分配系数不同进行分离;离子交换色谱以离子交换树脂为固定相,利用组分的离子交换能力不同进行分离;排斥色谱以分子筛型凝胶为固定相,利用组分分子尺寸不同进行分离。排斥色谱也称凝胶渗透色谱。此外还有络合色谱、电色谱、热色谱等。
【特点】色谱法具有分离效能高、选择性好、灵敏度高、分析速度快和样品用量少等特点,可根据被分析物质的性质和分析要求,选择不同的色谱技术,因而广泛应用于农业和其他各个领域中。高效液相色谱、离子色谱等新技术的出现,以及色谱与其他分析方法联用,如色谱—质谱联用、色谱—光谱联用等,使色谱法的应用范围不断扩大。色谱法除作定性定量分析外,还可用于制备高纯度的有机试剂和提纯样品。
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