凝胶渗透色谱

凝胶渗透色谱法测试标准凝胶渗透色谱法是一种常用的生物分析技术，可以用于分离和测定分子的大小、形状和分子量。

目前，凝胶渗透色谱法已经成为生物医药、食品科学、环境监测等领域中不可或缺的分析手段之一。

为了保证测定结果的准确性和可比性，有必要制定相应的测试标准。

凝胶渗透色谱法测试标准主要包括以下几个方面：1.样品准备：样品准备是凝胶渗透色谱法测试的首要步骤。

样品的准备是否得当，直接影响到测试结果的准确性。

测试标准应包括样品采集、保存和处理的方法，以及样品的浓度、pH值和溶解剂的选择等。

2.凝胶选择：凝胶是凝胶渗透色谱法分析的载体，不同的凝胶具有不同的渗透特性。

测试标准应包括凝胶的选择原则、规格要求和质量控制方法。

同时，还应指明凝胶的维护和保养方法，以保证凝胶的稳定性和再现性。

3.仪器操作：凝胶渗透色谱法需要一系列的仪器和设备来进行操作，包括色谱柱、检测器、泵浦和数据处理软件等。

测试标准应包括这些仪器的选型和校准要求，以及操作人员的培训和资质要求。

此外，还应指明每个仪器的使用方法和维护保养要求。

4.方法验证：为了保证凝胶渗透色谱法测试结果的可靠性，需要进行方法验证。

测试标准应包括方法验证的原则、步骤和指标。

常见的方法验证指标包括线性范围、灵敏度、准确度、重复性和稳定性等。

5.数据分析和结果表达：凝胶渗透色谱法测试结果的准确性和可靠性，不仅取决于仪器和方法的选择，还取决于数据的分析和结果的表达。

测试标准应包括数据处理和分析的方法，以及结果的正确解读和报告要求。

总之，凝胶渗透色谱法测试标准是确保该技术准确、可靠和可比的重要保障。

只有制定和遵守科学合理的测试标准，才能保证凝胶渗透色谱法在实践中的正确应用和推广。

凝胶色谱分析二〇一一年九月九日第九章凝胶色谱分析凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC），又称尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography, SEC），其以有机溶剂为流动相，流经分离介质多孔填料（如多孔硅胶或多孔树脂）而实现物质的分离。

GPC可用于小分子物质和化学性质相同而分子体积不同的高分子同系物等的分离和鉴定。

凝胶渗透色谱是测定高分子材料分子量及其分布的最常用、快速和有效的方法[1]。

凝胶渗透色谱（GPC）的创立历程如下[2,5]：1953年Wheaton和Bauman用多孔离子交换树脂按分子量大小分离了苷、多元醇和其它非离子物质，观察到分子尺寸排除现象；1959年Porath和Flodin用葡聚糖交联制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品；1964年J. C. Moore将高交联密度聚苯乙烯-二乙烯基苯树脂用作柱填料，以连续式高灵敏度的示差折光仪，并以体积计量方式作图，制成了快速且自动化的高聚物分子量及分子量分布的测定仪，从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱。

近年来，光散射技术（如图9-1所示，一束光通过一间充满烟雾的房间，会产生光散射现象。

）广泛应用于高分子特征分析领域[3]。

将光散射技术和凝胶渗透色谱（GPC）分离技术相结合，可以测定大分子绝对分子量、分子旋转半径、第二维里系数，也可测定分子量分布、分子形状、分枝率和聚集态等。

目前，该技术在高分子分析领域已成为一种非常有效的工具，在美国，日本及欧洲广为使用，国内近年来亦引进了此项技术。

入射光散射光图9-1光散射现象9.1 基本原理9.1.1凝胶渗透色谱分离原理让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱，柱中可供分子通行的路径包括粒子间的间隙（较大）和粒子内的通孔（较小）。

如图9-2、图9-3所示，当待测聚合物溶液流经色谱柱时，较大的分子只能从粒子间的间隙通过，被排除在粒子的小孔之外，速率较快；较小的分子能够进入粒子中的小孔，通过的速率慢得多。

实验6凝胶渗透色谱法测定聚合物的分子量和分子量分布聚合物分子量具有多分散性，即聚合物的分子量存在分布。

不同的聚合方法、聚合工艺会使聚合物具有不同的分子量和分子量分布。

分子量对聚合物的性能有十分密切的关系，而分子量分布的影响也不可忽视。

当今高分子材料已向高性能化发展，类似分子量分布等高一层次的高分子结构的问题，越来越引起人们的重视。

自高分子材料问世以来，人们不断探索分子量分布的测定方法，直到60年代凝胶渗透色谱诞生，成为迄今为止最有效的分子量分布的测定方法。

一．实验目的1.了解凝胶渗透色谱的原理；2.了解凝胶渗透色谱的仪器构造和凝胶渗透色谱的实验技术；3.测定聚苯乙烯样品的分子量分布。

二．实验原理凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，简称GPC）也称为体积排除色谱（Size Exclusion Chromatography，简称SEC）是一种液体（液相）色谱。

和各种类型的色谱一样，GPC/SEC的作用也是分离，其分离对象是同一聚合物种不同分子量的高分子组份。

当样品中不同分子量的各组份的分子量和含量被确定后，就可得到聚合物的分子量分布，然后可以很方便地对分子量进行统计，得到各种平均值。

一般认为，GPC/SEC是根据溶质体积的大小，在色谱中由于体积排除效应即渗透能力的差异进行分离。

高分子在溶液中的体积决定于分子量、高分子链的柔顺性、支化、溶剂和温度，当高分子链的结构、溶剂和温度确定后，高分子的体积主要依赖于分子量。

凝胶渗透色谱的固定相是多孔性微球，可由交联度很高的聚苯乙烯、聚丙烯酸酰胺、葡萄糖和琼脂糖的凝胶以及多孔硅胶、多孔玻璃等来制备。

色谱的淋洗液是聚合物的溶剂。

当聚合物溶液进入色谱后，溶质高分子向固定相的微孔中渗透。

由于微孔尺寸与高分子的体积相当，高分子的渗透几率取决于高分子的体积，体积越小渗透几率越大，随着淋洗液流动，它在色谱中走过的路程就越长，用色谱术语就是淋洗体积或保留体积增大。

GPC凝胶渗透色谱数均分子量
GPC凝胶渗透色谱（GPC）是一种常用的高分子化合物分析方法，可以用于测定聚合物的分子量、分子量分布、聚合度和分子量分布等参数。

在GPC中，样品通过一根高压柱子，柱子内填充有一种凝胶，通常为聚合物硅胶或分子筛硅胶。

随着样品的通过，高分子化合物在凝胶中逐渐膨胀，并在一定程度上被分离。

通过检测样品在柱子中的流动时间和体积，可以计算出样品的平均分子量。

数均分子量（Mn）是指聚合物分子量分布的平均值，通常用Dalton（Da）表示。

它可以用下面的公式计算：Mn = (Σ(ni × Mi)) / Σ(ni)
其中，ni表示分子量为Mi的聚合物分子数，Σ表示对所有分子数进行求和。

需要注意的是，GPC测定的是数均分子量，而不是分子量分布的宽度。

如果需要测定分子量分布的宽度，可以使用分子量分布函数（PDI）来表示。

PDI是分子量分布的标准差与数均分子量的比值，通常用%表示。

凝胶渗透色谱目录一、基本原理 (2)1.1 凝胶的特性 (2)1.2 色谱的分离原理 (3)1.3 凝胶渗透色谱在分离技术中的应用 (5)二、仪器设备 (6)2.1 凝胶渗透色谱仪的主要组成部分 (7)2.2 主要性能指标及选择 (9)2.3 仪器设备的清洁与维护 (9)三、样品前处理 (11)3.1 样品的选择与制备 (11)3.2 样品浓缩与净化 (12)3.3 样品检测方法的建立 (13)四、实验操作流程 (14)4.1 样品进样 (16)4.2 柱塞泵的设置与调节 (17)4.3 检测器的选择与校准 (18)4.4 数据处理与结果分析 (19)五、理论基础与数学模型 (20)5.1 凝胶渗透色谱的理论基础 (22)5.2 数学模型在凝胶渗透色谱中的应用 (23)5.3 实验数据的解释与处理 (24)六、应用领域 (26)6.1 在化学领域中的应用 (28)6.2 在生物医学领域中的应用 (29)6.3 在环境科学领域中的应用 (30)七、常见问题与解决方案 (31)7.1 常见问题及原因分析 (32)7.2 预防措施与解决策略 (33)八、实验安全与防护 (34)8.1 实验室安全规程 (36)8.2 个人防护装备的使用 (37)8.3 应急处理措施 (38)九、最新研究进展 (39)9.1 新型凝胶材料的研究与应用 (40)9.2 色谱技术的创新与发展 (41)9.3 聚合物凝胶渗透色谱法的探索 (43)一、基本原理它的基本原理是利用具有不同孔径大小的多孔凝胶颗粒作为固定相，将待分离的混合物通过凝胶柱进行分离。

在色谱过程中，待分离的混合物会与凝胶颗粒发生相互作用，从而导致不同成分在凝胶颗粒之间的分配系数和扩散速率的差异。

根据这些差异，混合物中的各个成分可以通过不同的时间顺序依次通过凝胶柱，从而实现对混合物中各组分的高效分离。

GPC的关键参数包括：凝胶颗粒的大小和形状；溶液流速；压力；洗脱剂的选择和浓度。

凝胶渗透色谱法（GPC）一、凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱Gel Permeation Chromatography（GPC)，一种新型的液体色谱，原理是利用高分子溶液通过一个装填凝胶的柱子，在柱子中按分子大小进行分离。

柱子为玻璃柱或金属柱，内填装有交联度很高的球形凝胶。

其中的凝胶类型有很多，都是根据具体的要求而确定（常用的有聚苯乙烯凝胶）。

然而，无论哪一种填料，他们都有一个共同点，就是球形凝胶本身都有很多按一定分布的大小不同的孔洞（见图1）。

图1 GPC分离原理不仅可用于小分子物质的分离与鉴定，而且可作为用来分析化学性质相同但分子体积不同的高分子同系物。

可以快速、自动测定高聚物的平均分子量及分子量分布。

现阶段，已经成为最为重要的测定聚合物的分子量与分子量分布的方法。

二、测定原理凝胶色谱法的固定相采用凝胶状多孔性填充剂，是根据样品中各种分子流体力学提及的不同进行分离的。

比凝胶孔径大的分子完全不能进入孔内，随流动相沿凝胶颗粒间流出柱外，而娇小的分子则可或多或少地进入孔内。

因此大分子流程短，保留值小；小分子流程长，保留值大，所以凝胶色谱是按分子流体力学体积的大小，从大到小顺序进行分离的。

（见图2）图2 GPC淋出曲线溶质分子的体积越小，其淋出体积越大，这种解释不考虑溶质与载体间的吸附效应以及溶质在流动相和固定相中的分配效应，其淋出体积仅仅由溶质分子的尺寸和载体的孔径尺寸决定，分离完全是由于体积排除效应所致。

凝胶色谱的特点是样品的保留体积不会超出色谱柱中溶剂的总量，因为保留值的范围是可以推测的，这样可以每隔一定时间连续进样而不会造成谱峰的重叠，提高了仪器的使用率。

三、分子量校正曲线（LogM-V曲线）凝胶色谱图计算样品的分子量分布的关键是把凝胶色谱曲线中的淋洗体积V转化成分子量M，这种分子量的对数值与淋洗体积之间的曲线(LogM-V)称之为分子量校正曲线（见图3）。

图3 分子量校正(LogM-V)曲线➢排阻极限排阻极限是指不能进入凝胶颗粒空穴内部的最小分子的分子量。

1. 凝胶渗透色谱的简单回顾凝胶渗透色谱[GPC（Gel Permeation Chromatography）][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱，是色谱中较新的分离技术之一。

利用多孔性物质按分子体积大小进行分离，在六十年前就已有报道。

Mc Bain用人造沸石成功地分离了气体和低分子量的有机化合物，1953年Wheaton和Bauman用离子交换树脂按分子量大小分离了苷、多元醇和其它非离子物质。

1959年Porath和Flodin 用交联的缩聚葡糖制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品。

而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说，首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。

二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上，结合大网状结构离子交换树脂制备的经验，将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料，同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪，制成了快速且自动化的高聚物分子量及分子量分布的测定仪，从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱技术。

2. 凝胶渗透色谱的应用三十多年来，凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。

尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及，凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。

特别是近年来，随着各种高分子材料的问世，人们对高分子科学的不断探索，高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要，成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。

例如：常见的聚苯乙烯塑料制品，其分子量为十几万，如果聚苯乙烯的分子量低至几千，就不能成型；相反，当分子量大到几百万，甚至几千万，它又难以加工，失去了实用意义。

科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。