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【色谱】超逼真动图解析色谱GPC

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2018-08-07 15:34
来源:实验与分析
实验与分析
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  GPC是液相色谱的一个分支,是一款在处理大分子物质以及高聚物的理想设备之一。近年来也是各领域有机实验室的“宠儿”,今天小析姐就带你走进凝胶渗透色谱GPC。

  在对各类食品、农产品、水产品中的农残、半挥发性有机物分析时,在有机样品萃取物中一般会含有大分子物质,如果不去除这些物质,则导致色谱柱分离效率降低、进样口和色谱柱的使用寿命缩短,进而影响数据分析结。因此,在农残、半挥发性有机物的样品分析前必须进行有效的净化前处理。而传统的前处理过程耗时长、溶剂消耗量大,所以,GPC大规模应用是一个必然趋势。

  凝胶渗透色谱GPC(Gel Permeation Chromatography)也称作体积排斥色谱[SEC(Size Exclusion Chromatography)]是用溶剂作流动相,流经多孔填料(如多孔硅胶或多孔树脂) 作为分离介质的液相色谱法。

  图1 GPC仪器

  GPC是液相色谱的一个分支,其分离部件是一个以多孔性凝胶作为载体的色谱柱,凝胶的表面与内部含有大量彼此贯穿的大小不等的空洞。GPC仪的组成:泵系统、(自动)进样系统、凝胶色谱柱、检测系统和数据采集与处理系统。

  GPC的分离机理通常用“空间排斥效应”解释。

  图2 分离原理简图

  使用外力使含有样品的流动相(气体、液体或超临界流体)通过一固定于柱或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。样品中各组份在两相中进行不同程度的作用。与固定相作用强的组份随流动相流出的速度慢,反之,与固定相作用弱的组份随流动相流出的速度快。由于流出的速度的差异,使得混合组份最终形成各个单组份的“带(band)”或“区(zone)”,对依次流出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。

  操作指南

  谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化

  提供的信息:高聚物的平均分子量及其分布。根据所用凝胶的性质,可以分为使用水溶液的凝胶过滤色谱法(GFC)和使用有机溶剂的凝胶渗透色谱法(GPC)。

  只依据尺寸大小分离,大组分最先被洗提出

  色谱固定相是多孔性凝胶,只有直径小于孔径的组分可以进入凝胶孔道。大组分不能进入凝胶孔洞而被排阻,只能沿着凝胶粒子之间的空隙通过,因而最大的组分最先被洗提出来。

  直径小于孔径的组分进入凝胶孔道

  小组分可进入大部分凝胶孔洞,在色谱柱中滞留时间长,会更慢被洗提出来。溶剂分子因体积最小,可进入所有凝胶孔洞,因而是最后从色谱柱中洗提出。这也是与其他色谱法最大的不同。

  依据尺寸差异,样品组分分离

  适用范围

  凝胶过滤色谱适于分析水溶液中的多肽、蛋白质、生物酶等生物分子;凝胶渗透色谱主要用于高聚物(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯)的分子量测定。

  为什么要用GPC方法

  1.相对分子量分布(多分散性指数)对聚合物的性质有重要影响。

  2.在相对分子质量分布(多分散性指数)成为人们关注的热点后,经典方法却不能同时测定聚合物的相对分子质量分布。凝胶渗透色谱(GPC)的应用改善了测试条件,并提供了可以同时测定聚合物的相对分子质量及其分布的方法,使其成为测定高分子相对分子质量及其分布最常用、快速和有效的技术。

  常见问题解答

  1.溶剂的选择?

  能溶解多种聚合物;不能腐蚀仪器部件;与检测器相匹配。

  2.把激光光散射与凝胶色谱仪联用?

  在得到浓度谱图的同时,还可得到散射光强对淋出体积的谱图,从而计算出分子量分布曲线和整个试样的各种平均分子量。

  3.样本的准备?

  激光光散射实验中必须对样品严格除尘。溶液除尘是光散射成败的关键。首先是溶剂除尘,配置测试样品的溶剂应进行精馏,并经过0.2μm超滤膜过滤后方可使用。配好的溶液也要用0.2μm的超滤膜过滤。另外,测试中所用的器械,如:注射器等,使用前要用洗液浸泡,清水强力冲洗。

  4.GPC色谱柱选择

  (1)按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列

  THF、氯仿、DMF

  必须选择合适的溶剂来溶解聚合物

  (2)按照样品分子量范围来选择柱子型号

  样品分子量应该处在排阻极限和渗透极限范围内,并且最好是处在校正曲线线性范围内

  5.GPC 仪器对载体的要求

  (1)良好的化学稳定性和热稳定性;

  (2)有一定的机械强度

  (3)不易变形;

  (4)流动阻力小

  (5)对试样没有吸附作用

  (6)分离范围越大越好(取决于孔径分布)等

  (7)载体的粒度愈小,愈均匀,堆积的愈紧密,色谱柱分离效率愈高。

  6.进样体积

  50-100uL之间(浓度在0.05%-0.5%之间)

  7.GPC系统如何平衡

  (1)安装色谱柱之前,用两通管连接管路,用流动相替换系统后换上GPC柱子。(注意溶剂互溶情况)

  (2)RID平衡操作

  分析开始前,用流动相冲洗检测器流路。

  流动相流速1ml/min,切换到R Flow,使流动相通过检测池的样品池和参比池,冲洗20min左右。

  然后切换R Flow 流路数次,将气泡赶出检测池。

  关闭R Flow,等待基线平稳。

  当Balance 值高于50,进行Balance 调整。

  (3)色谱柱平衡

  等溶剂峰出峰后在经过约一次分析时间后基线才能走平。

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