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实验室仪器分析之色谱分析法

色谱分析也叫层析法,它是一种高效能的物理分离技术,将它用于分析化学并配合适当的检测手段,就成为色谱分析法。色谱法最早是用于分离植物色素,在一玻璃管中放入碳酸钙,将含有植物色素(植物叶中提取液)的石油醚倒入管中。此时玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚冲洗,随着石油醚的加入,谱带不断的向下移动,并逐渐分开成几个不同颜色的谱带,继续冲洗就可分别接到各种颜色的色素,并可分别进行鉴定。
       现在的色谱法早已不局限于色素的分离,其方法也早已得到了极大的发展,但其分离的原理仍然是一样的,仍然称为色谱分析。

       色谱分离的基本原理解读:
       在色谱法中存在两相,一相是固定不动的,称为固定相,另一相则是不断流过固定相,我们称为流动相。
       色谱法的原理就是利用待分离的各种物质在两相中分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离。使用外力使含有样品的流动相(气体、液体)通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的混合物流经固定相时,混合物中各组分与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异,与固定相之间产生的作*大小、强弱不同,随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的时间不同,从而按一定次序由固定相中先后流出。与适当的检测方法结合,实现混合物中各组分的分离和检测。

       色谱分析具有很多优点:分离效果好,设备简单,操作方便,条件较温和,方法多样,能适应不同的需要。其缺点主要是:处理量小,周期长,不能连续操作;有的层析介质价格昂贵,有时找不到合适的介质。

       色谱分析(层析)有各种类型:

       按两相状态分为:

        

         

       按固定相状态分为:
       柱色谱:固定相装在色谱柱中;
       纸色谱:利用滤纸作载体,吸附在纸上的水作固定相;
       薄层色谱:将固体吸附剂在玻璃板或塑料板上制成薄层作固定相。
       按分离原理分为:
       分配色谱法:利用不同组分在两组间的分配系数的差别进行分离的方法;
       吸附色谱法:利用吸附剂(固定相一般是固体)表面对不同组分吸附能力的差别进行分离的方法;
       离子交换色谱:利用溶液中不同离子与离子交换剂间的交换能力的不同而进行分离的方法;
       空间排斥(阻)色谱法:利用多孔性物质对不同大小的分子的排阻作用进行分离的方法。

       色谱分析的实际应用

       色谱分析是仪器分析领域中发展迅速,研究和应用十分活跃的领域之一。由于色谱分析可以连续对样品进行浓缩、分离、提纯及测定,使其成为每一个分析工作者普遍采用的分析、检测手段,并已广泛应用于石油、化工、食品、医药、卫生、冶金、地质、农业、环境保护等各个行业中,可以说只要有分析任务的地方都在使用色谱分析法。近二三十年来发展的气相色谱一质谱(GC-MS)联用技术、离子色谱(IC)、超临界流体色谱(SFC)、毛细管区带电泳(CZE)等技术使色谱分析领域更是充满了活力。尤其是毛细管电泳技术,具有分离效率高(柱效达100万以上理论塔板数/m),样品用量小(10-6~10-9 mL)、灵敏度高(检出限低至10-15~10-20 mol·L-1),分离速度快(小于10 min)等特点,适用于离子型大分子,如氨基酸、核酸、肽及蛋白质的分析,甚至细胞和病毒等的快速、高效测定,在生物分析及生命科学领域中有极为广阔的应用前景。
       在农业上,气相色谱法可以对农药残留量、氨基酸、维生素、激素、糖类、脂质、核酸等进行测定,也可对某些金属离子以及大气中的CO2,SO2,H2S,甲烷等进行分析。高效液相色谱法可对维生素、生物碱、激素、氨基酸、农药、核酸、香豆素、脂质等有机物质进行分析,也可测定一些无机离子及金属元素。离子色谱法是一种分析无机和有机离子的液相色谱技术,能测定数百种阴、阳离子和化合物,最适合多组分与多元素的同时分析。该方法选择性好,样品用量少,灵敏度高,易实现自动化,是分析水中阴离子的最好方法,多应用于环境水样的测定。


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