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液相色谱仪的简单介绍

时间:2025/6/10阅读:37
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液相色谱仪的简单介绍

液相色谱仪是一种基于溶液相分离原理的分析仪器,主要用于分离、分析和纯化高沸点、热不稳定或大分子化合物(如蛋白质、核酸、药物、天然产物等)。其核心是通过流动相(液体)携带样品通过色谱柱,利用样品中各组分与固定相的作用力差异(如吸附、分配、离子交换等)实现分离,再通过检测器进行定性和定量分析。

基本原理

  1. 分离机制
    • 流动相:由溶剂(如甲醇、乙腈、水等)组成,通过高压泵输送,携带样品进入色谱柱。

    • 固定相:填充在色谱柱内的颗粒状或多孔材料(如 C18、硅胶、离子交换树脂等),根据不同的分离模式(如反相、正相、离子交换、尺寸排阻等),与样品组分发生特异性相互作用。

    • 分离过程:组分与固定相作用力弱的先流出,作用力强的后流出,从而实现分离。

  2. 检测原理
    分离后的组分依次通过检测器,将物理或化学性质的变化转化为电信号,生成色谱图。常见检测方式包括:
    • 紫外 - 可见检测(UV-Vis):检测有紫外吸收的物质(如芳香族化合物、核酸)。

    • 荧光检测(FLD):对荧光物质(如维生素、药物)具有高灵敏度。

    • 示差折光检测(RID):通用型检测,无需样品发色团,但灵敏度较低。

    • 质谱联用(LC-MS):结合质谱实现高灵敏度定性分析。

主要结构与部件

  1. 高压输液系统
    • 包括溶剂储瓶、高压泵(如柱塞泵)和梯度洗脱装置,用于精确控制流动相的组成和流速(压力可达数十兆帕)。

  2. 进样系统
    • 手动或自动进样器(如六通阀),将样品定量注入流动相。

  3. 色谱柱系统
    • 核心分离部件,常用规格:内径 2.1~4.6 mm,长度 50~250 mm,填料粒径 1.7~5 μm(粒径越小,分离效率越高,但柱压也越高)。

  4. 检测系统
    • 检测器类型多样,根据样品特性选择(如 UV、FLD、ELSD 等)。

  5. 数据处理系统
    • 记录色谱信号,通过软件分析峰保留时间(定性)和峰面积 / 峰高(定量),生成报告。

主要类型与分离模式

  1. 按分离机制分类
    • 反相色谱(RP-HPLC):固定相为非极性(如 C18、C8),流动相为极性溶剂(水 - 甲醇 / 乙腈体系),适合分离极性至中等极性化合物。

    • 正相色谱(NP-HPLC):固定相为极性(如硅胶、氨基柱),流动相为非极性溶剂(如正己烷),用于分离非极性或低极性化合物。

    • 离子交换色谱(IEC):基于电荷差异分离,固定相为离子交换树脂,用于分析有机酸、碱、核酸等。

    • 尺寸排阻色谱(SEC):按分子尺寸分离,固定相为多孔凝胶,大分子先流出,小分子后流出,用于蛋白质、聚合物分子量分析。

  2. 按技术发展分类
    • 常规液相色谱(HPLC):柱填料粒径 5~10 μm,分析时间较长。

    • 超高效液相色谱(UPLC):填料粒径 <2 μm,配合高压系统(压力> 100 MPa),分离速度更快、效率更高,灵敏度提升。

特点与应用

优势特点

  1. 适用范围广:可分析热不稳定、高沸点、大分子样品(如生物药物、天然产物),无需衍生化。

  2. 分离能力强:通过梯度洗脱和多样的固定相选择,可分离复杂混合物(如中药成分、蛋白质多肽)。

  3. 检测手段多样:兼容 UV、荧光、质谱等多种检测器,满足不同样品需求。

  4. 自动化程度高:支持自动进样、梯度洗脱和数据处理,适合高通量分析。

局限性

  • 流动相消耗大:尤其是梯度洗脱时需使用大量有机溶剂。

  • 柱压较高:UPLC 系统对仪器耐压性能要求严格,维护成本较高。

应用场景

  • 生物制药:抗体纯度分析、药物杂质检测、手性异构体分离。

  • 食品与环境:农药残留(如果蔬中有机磷)、食品添加剂(如防腐剂、色素)、环境污染物(如多环芳烃)。

  • 化学与材料:聚合物分子量分布、有机合成产物纯度分析。

  • 临床检测:血液中药物浓度监测、代谢物分析。

与气相色谱仪的对比

项目液相色谱仪(LC)气相色谱仪(GC)
流动相液体(如甲醇、水)气体(如氮气、氦气)
样品要求可溶解,无需气化,适合大分子、热不稳定物质易挥发、热稳定,适合小分子物质
分离机制吸附、分配、离子交换、尺寸排阻等吸附、分配(主要基于挥发性差异)
检测器UV、荧光、质谱等FID、TCD、ECD 等
典型分析时间10~60 分钟几分钟~30 分钟


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