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凝胶渗透色谱(GPC)测试原理以及对样品和溶剂的要求

嘉峪检测网        2024-05-30 12:10

凝胶渗透色谱(简称GPC,即Gel Permeation Chromatography),也称作体积排斥色谱(简称SEC,即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。

 

分离机理

 

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仪器由泵系统、(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组成。

 

 

GPC的分离机理通常用“空间排斥效应”解释。

 

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。样品中各组分在两相中进行不同程度的作用。与固定相作用强的组分随流动相流出的速度慢,反之,与固定相作用弱的组分随流动相流出的速度快。由于流出速度的差异,使得混合组分最终形成各个单组分的“带(band)”或“区(zone)”,对依次流出的各个单组分物质可分别进行定性、定量分析。

 

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

使用范围

 

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。

 

凝胶色谱法GPC对样品的要求

 

1.样品量需要提供粉末20mg以上,液体5-10ml;

 

2.送样前需要自行确认好样品在指定流动相中的溶解性,难溶样品最好自行溶好再送样,样品溶解和分析时不能激烈振荡,避免高分子链被打断,溶解后的样品要透明均一,过滤头不堵;

 

3.样品溶好之后,有机相样品需要过0.45 μm滤膜,水相样品需要过0.22 μm滤膜,样品浓度一般控制在2-5 mg/mL。

 

GPC测试常见问题:

 

1.    GPC测试中样品浓度0.1%是什么意思,单位是什么?进样体积一般是多少?

 

相当于溶液与样品的比,可以认为样品量与溶剂量的比,没单位。质量浓度,配样时的质量浓度,可视为mg/mL。进样体积一般为50-100uL之间,浓度控制在0.05%-0.5%之间。

 

2.    在凝胶渗透色谱实验中,样品溶液的浓度是否准确配置?

 

因为GPC测的该样品中的分子量分布,不论溶液的浓度大小或者准确与否,并不影响其分子量分布,只会影响整个色谱图谱的大小。当然测的过程还应该保证溶液的浓度在仪器的检测限以上,样品太稀会导致两头的数据有较大的误差。

 

3.     GPC测定分子量为什么属于间接法?

 

GPC是通过测定已知分子量的标样分子量与流出时间之间关系,即建立起Mn与流出体积之间关系式,再通过测定待测样的流出时间来得到待测样的分子量。因而是间接法。

 

4.    GPC图谱给出的常见参数有哪些?

 

Mn: 数均分子量    求和各组分分子量*组分摩尔数/总摩尔数;

Mw:重均分子量   按分子重量统计平均的分子量其值等于每种分子的分子量乘以其重量分数的总和;

Mp:粘均分子量    是指聚合物的最高分子量;

Mz:质均分子量     按分子数按质量平均的相对分子质;

Mw/Mn = PDI (PDI表征物质分散性);

Mz/Mw = Ð(分散度)。

 

 
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来源:Internet