北京化工大学仪器分析第三章 气相色谱(1).ppt

1 气相色谱法 GasChromatography GC 色谱流程色谱检测器色谱分离操作条件的选择定性和定量分析 定义 以气体作为流动相的色谱法 2 气相色谱仪 3 气相色谱仪 4 气相色谱仪 GC 3800气相色谱仪 美国VARIAN公司 5 气相色谱仪 GC MS 美国Finnigan MAT 气相色谱仪框图 气相色谱仪主要包括四部分 1 载气系统2 进样系统3 分离系统4 检测系统 1 载气系统载气由压缩气体钢瓶供给 经减压阀 稳压阀控制压强和流速 由压强计指示气体压强 继而进入色谱柱 最后通过热导池 流量计而放入大气 气相色谱对载气的基本要求 1 纯净 通过活性炭或分子筛净化器 除去载气中的水分 氧等有害杂质 2 稳定 采用稳压阀或双气路方式 常用的载气 氮气氢气氦气 9 载气 进样系统 包括进样装置和汽化室 进样通常用微量注射器和进样阀将样品引入 液体样品引入后需要瞬间汽化 汽化在汽化室进行 对汽化室的要求是 1 体积小 2 热容量大 3 对样品无催化作用 载气入口 接色谱柱 散热片 加热块 汽化室示意图 对高分子样品 采用裂解装置 管式炉裂解器热丝裂解器居里点裂解器 13 六通阀 分离系统 色谱柱箱要求 温度范围宽 控温精度高 热容小 升温和降温速度快 保温效果好 15 气相色谱固定相 气固色谱 固定相是固体吸附剂 流动相是气体 固定相种类 活性炭 有较大的比表面积 吸附性较强 活性氧化铝 有较大的极性 适用于常温下O2 N2 CO CH4 C2H6 C2H4等气体的相互分离 CO2能被活性氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析 硅胶 与活性氧化铝大致相同的分离性能 除能分析上述物质外 还能分析CO2 N2O NO NO2等 且能够分离臭氧 分子筛 碱及碱土金属的硅铝酸盐 沸石 高分子多孔微球 新型的有机合成固定相 苯乙烯与二乙烯苯共聚 16 气固色谱固定相的特点 1 性能与制备和活化条件有很大关系 2 同一种固定相 不同厂家或不同活化条件 分离效果差异较大 3 种类有限 能分离的对象不多 4 使用方便 17 气液色谱固定相 气液色谱固定相 固定液 担体 支持体 固定液在常温下不一定为液体 但在使用温度下一定呈液体状态 固定液的种类繁多 选择余地大 应用范围不断扩大 担体 化学惰性的多孔性固体颗粒 具有较大的比表面积 可以作为担体使用的物质应满足以下条件 比表面积大 孔径分布均匀 化学惰性 表面无吸附性或吸附性很弱 与被分离组份不起反应 具有较高的热稳定性和机械强度 不易破碎 颗粒大小均匀 适度 一般常用60 80目 80 100目 18 担体 硅藻土 红色担体 孔径较小 表孔密集 比表面积较大 机械强度好 适宜分离非极性或弱极性组分的试样 缺点是表面存有活性吸附中心点 白色担体 煅烧前原料中加入了少量助溶剂 碳酸钠 颗粒疏松 孔径较大 表面积较小 机械强度较差 但吸附性显著减小 适宜分离极性组分的试样 19 硅藻土的显微图象 20 填充柱气液色谱担体一览表 21 固定液 高沸点难挥发的有机化合物 种类繁多 1 对固定液的要求应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力 较好的热稳定性 并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应 2 选择的基本原则 相似相溶 气液色谱固定液 22 固定液分类 23 几种常见的固定液的相对极性 F 24 固定液的选择 气 液色谱 应根据 相似相溶 的原则 分离非极性组分时 通常选用非极性固定相 各组分按沸点顺序出峰 低沸点组分先出峰 分离极性组分时 一般选用极性固定液 各组分按极性大小顺序流出色谱柱 极性小的先出峰 分离非极性和极性的 或易被极化的 混合物 一般选用极性固定液 此时 非极性组分先出峰 极性的 或易被极化的 组分后出峰 醇 胺 水等强极性和能形成氢键的化合物的分离 通常选择极性或氢键性的固定液 组成复杂 较难分离的试样 通常使用特殊固定液 或混合固定相 25 固定液配比 涂渍量 的选择 配比 固定液在担体上的涂渍量 一般指的是固定液与担体的百分比 配比通常在5 25 之间 配比越低 担体上形成的液膜越薄 传质阻力越小 柱效越高 分析速度也越快 配比较低时 固定相的负载量低 允许的进样量较小 分析工作中通常倾向于使用较低的配比 26 温度控制系统 色谱柱室气化室检测器 控温系统作用K是热力学常数 随温度变化 温度越高 K值越小 因此保留时间越短 据此 可通过柱温调节分离程度 恒温程序升温 在一个分析周期内 按一定程序不断改变柱温 恒温和程序升温分析烃类化合物 检测器作用 将色谱分离后的各组分的量转变成可测量的电信号 然后纪录下来 要求 灵敏度高线性范围宽响应速度快结构简单通用性强 常用检测器 热导检测器氢火焰离子化检测器电子捕获检测器 30 气相色谱检测装置 色谱仪的关键部件之一 种类较多 原理和结构各异 有的具有广普性 如热导检测器 有的具有高选择性 仅对某类物质有高响应 1 检测器特性浓度型检测器 测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化 检测信号值与组分的浓度成正比 质量型检测器 测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化 即检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比 检测器性能评价指标 响应值 或灵敏度 S 在一定范围内 信号E与进入检测器的物质质量m呈线性关系 E SmS E m单位 m mg cm3 浓度型检测器 m mg s 质量型检测器 S表示单位质量的物质通过检测器时 产生的响应信号的大小 S值越大 检测器 也即色谱仪 的灵敏度也就越高 检测信号通常显示为色谱峰 则响应值也可以由色谱峰面积 A 除以试样质量求得 S A m R峰高mV面积A mV 2 Q质量g s浓度mg ml ml ml SmVml mgAml mgmVs gAs g 检测限3倍噪音所相当的物质的量称为检测限 N为噪音 单位为mV 噪声 无样品通过检测器时基线的起伏 决定着能被检测到的浓度 线性范围指检测器信号与样品浓度 或量 之间成正比关系的范围 基线漂移基