岛津气相色谱培训资料

目录1 气相色谱的起源和发展色谱法分类气相色谱的构成载气及载气控制方式气相色谱进样方式色谱柱的选择固定液的种类和浓度单体的选择色谱柱的老化分离条件的选择 进样量 温度 流量 目录2 数据评价色谱图评价数据评价检测器及工作原理样品前处理方法简介峰处理参数及参数优化定量方法及方法选择工作曲线的选择实际样品分析 酒中异戊醇的定量分析 色谱起源 色谱方法的分类 1 色谱是通过组分在流动相和固定相之间分配比的差异进行分离的 2 根据流动相和固定相的状态 色谱法分类 气相色谱仪的基本结构 钢瓶He N2 载气控制 数据处理 载气控制 手动 数字 AFC 恒压 恒流进样口 DRI SPL Splitless OCI PTV色谱柱 填充柱 毛细柱检测器 FID TCD ECD FPD FTD数据处理 C R6A C R7A C R8A CLASS GC10 Gcsolution 进样口 色谱柱 检测器的温度设定 进样口温度考虑样品中各组分的沸点 设定温度使样品瞬间汽化 色谱柱温度考虑样品中各组分的沸点 及希望的分析周期 宽沸程样品应使用程序升温 检测器温度防止检测器污染 一般比色谱柱温度高20 30 DET T INJ T COL T 20 气相色谱仪的基本流路图 FID 气相色谱仪的流动相 载气 氦气 纯度99 99 以上 氮气 纯度99 99 以上 氩气 纯度99 99 以上 特殊分析使用氢气 纯度99 99 以上 注意安全 针形阀控制 手动 GC 14C B GC 17AP系列电子方式 数字式 AFC APCGC 17AA GC 2010 载气控制方式 载气控制方式 恒压控制填充柱恒温分析毛细柱分析总流量 柱流量 分流流量 隔膜吹扫流量恒流控制填充柱的恒温或程序升温分析 气相色谱进样方式简介 气相色谱的进样方式 填充柱进样口毛细柱分流 无分流进样口冷柱头进样PTV进样口 热进样和冷进样 热进样分流 无分流进样直接进样 全量注入 宽口毛细柱和填充柱冷进样PTV进样冷柱头进样 歧视效应和热分解 热进样 SPL WBI 存在歧视现象和样品热分解冷进样 OCI PTV 进样是在较低温度下进行定量精度高歧视效应和热解效应的影响小 歧视效应的产生 歧视 蒸溜现象形成气溶胶分溜现象 低沸点组分百分比偏高 进针退针 高沸点组分残留 歧视效应 进样体积越小 歧视现象越严重 进样体积和峰面积比 减小热进样歧视现象的方法 快速进样法溶剂冲洗法热针法 溶剂冲洗法 蒸溜和分溜减少 减小热歧视的最好方法是 冷进样方式PTV OCI 冷进样 概念样品是在冷状态 低于样品沸点的温度下进样 依据溶剂 气化室快速升温使样品气化PTV进样方式分流进样 高浓度样 无分流进样 低浓度样 大体积进样 LVI 痕量分析 OCI柱头进样只适用于0 53内径的柱子没有分流流路 不能分析高浓度样品 污染柱子 进样量一般小于2ul SPL 无分流进样和OCI以及PTV 无分流进样的比较 热分解现象 热分解效应比较结果 OCI优于PTV优于热进样方式 进样体积上限 无分流进样 SPL PTV 2uL高压进样 SPL PTV 5uL直接进样 全量进样 3uL用宽口径毛细柱冷柱头进样 OCI 2uLLVI PTV进样空衬管10uL衬管 石英棉50uL衬管 填料大于1000uL 进样口的结构 1 填充柱进样口 毛细柱进样口 填充柱 WBI进样口 进样口的结构 2 冷柱头进样口 OCI PTV进样口 加热 250 min 隔垫吹扫的作用 吹扫掉进样垫高温脱落的组分 一般为橡胶中的增塑剂或低聚物 减少鬼峰吹扫溢出衬管的溶剂气体 减少溶剂拖尾常用流量范围 3 5ml min 分流比的设定范围 分流比 柱流量 分流流量 柱流量 分流流量 柱流量时分流比 柱流量 分流流量分流比的设定要依据样品浓度 浓度越高分流比越大 分流比的设定要依据毛细柱容量 柱容量越低 分流比越大 常用的分流比范围为1 20 1 200 根据具体情况可用范围很宽 比如 0 1mm毛细柱快速分析可用1 500以上的分流比 气体阀进样 色谱柱的选择 毛细柱柱材 熔融石英 铝内径 0 2mm 0 53mm长度 10 100m固定相种类 OV 1 PEG 20M OV 17等固定相膜厚 0 2 5 m 色谱柱的类型 填充柱 柱材 不锈钢 玻璃内径 2 6 3mm长度 0 5 6m填料 担体和固定液的种类固定液的浓度1 30 担体有硅藻土 玻璃 石英 塑料担体 TPA 等 气相色谱的固定相 固体 活性炭 活性铝 硅胶 分子筛等 用于无机气体及低碳烃的分析应用比例约占10 液体 硅酮 聚乙二醇 聚脂等 用于液体样品及高沸点化合物分析 应用比例占90 以上 色谱柱的选择 固定液极性的选择 按相似相溶原则 非极性固定液 有按沸点顺序溶出倾向极性固定液 沸点相同时 按极性由小到大的顺序溶出固定液的浓度或毛细管柱的膜厚对低沸点化合物高浓度 10 30 高膜厚 1 5 m 对高沸点化合物低浓度 1 5 低膜厚 0 25 0 5 m 色谱柱的选择 担体的选择应从担体的比表面积及惰性方面考虑根据待测样品的性质 进行过适当处理的担体 如 酸洗 碱洗 甲基硅烷化等 几种代表性固定液的极性 McReynolds常数 Squalane0 非极性 PEG20M DBWAX 322 强极性 SE3015FFAP340OV101 DB1 17PEG1000347SE54 DB5 33 弱极性 EGA372DC55074DEGS484OV17119 中极性 TCEP593 超强极性 BCEF690 名称 IBenzene名称 IBenzene 内径对毛细柱分离的影响 0 22mmx25m 进样量毛细柱分离的影响 膜厚对毛细柱分离的影响 毛细柱的内径 膜厚及柱容量 一般进样量范围 1 填充柱气体 0 5 50ml液体 0 1 1ml2 毛细柱气体 0 1 1ml液体 0 004 2 0ul 各公司常用毛细柱商品名及固定液对照表 色谱柱的老化 为什么必须进行色谱柱老化 新色谱柱含有溶剂和高沸点物质 所以基线不稳 出现鬼峰和噪声 旧柱长时间未用 也存在同样问题 一般采用升温老化 即从室温程序升温到最高温度 并在高温段保持数小时 新柱老化时 最好不要连接检测器 每天都要进行老化吗 视仪器基线情况 确定是否需要老化以及老化时间 出现鬼峰的原因 1 进样口污染2 载气含水分及其它不纯物3 不锈钢管及阀污染4 进样垫及橡胶垫圈污染5 填料老化不足6 填充剂劣化 恒温分析和升温分析的比较 恒温分析 升温分析 沸程窄时采用恒温分析恒温分析时 保留时间和碳数程指数关系 C8 C9 C10 C11 C8 C9 C10 C11 沸程宽时采用升温分析升温分析时 碳数和保留时间程比例关系基线调整困难 应确认空白是否有鬼峰出现 载气流速与分离能力的关系 VanDeemter方程HETP A B u CuA涡流扩散 横向 B分子扩散C传质阻抗 纵向 HETP 理论塔板高度 色谱柱的分离效率 理论塔板数 理论塔板数N 5 54 Tr WH 2 2 L HETP 塔板理论的特点和不足 1 当色谱柱长度一定时 塔板数N越大 塔板高度H越小 被测组分在柱内被分配的次数越多 柱效能则越高 所得色谱峰越窄 2 不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同 用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时 应指明测定物质 3 柱效不能表示本分离组分的实际分离效果 当两组分的分配系数K相同时 无论该色谱柱的塔板数多大 都无法分离 4 塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果 也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径 色谱柱分离效率评价 色谱柱效率 峰尖评价 理论板高 HETP 理论塔板数 N 对策 将VanDeemter各因素优化选择性 峰的分离度评价 分离因子或分离度对策 选择极性相当的固定相峰的对称性 吸附现象评价 拖尾因子对策 色谱柱进一步老化 常用检测器及工作原理 气相色谱的检测器 FID的检测原理 在氢火焰中 有机化合物燃烧产生CHO 离子 该离子强度与含量成正比 该检测器检出的是有机化合物 无机气体及氧化物在该检测器无响应 FID的检测原理 CHOxidationCHO e 组分在氢火焰中氧化 ECD检测原理 载气 氮气 ECD检测器中电离成正离子和自由电子亲电子化合物与自由电子结合生成负离子 在检测池中移动速度比自由电子慢生成的负离子与正离子结合ECD中自由电子减少 离子流减小 自由电子减少与亲电子化合物的浓度成正比ECD是高选择性 高灵敏度的检测器 用于检测微量或痕量的卤素化合物及硝基化合物 ECD 对电负性集团有高选择性和高灵敏度 如卤素 N2N2 e PCB e PCB PCB N2 neutralcompound ray reverse 火焰光度检测器 FPD 原理 S P在还原火焰中燃烧 产生特征波长的光线 S 394nm P 526nm 这些光线通过滤光片 经光电倍增器放大并转化为电信号被检测 该检测器对有机磷和有机硫化合物具有高选择性和高灵敏度 FPD S S S S S hv 394nm P PHO PHO hv 526nm 对含P或S的化合物具有高选择性 FPD应用 有机磷杀虫剂 column DB 1 TCD 几乎所有化合物包括N2和O2都可用TCD进行检测 除载气 惠斯通电桥 火焰热离子 FTDorNPD 有机氮化合物在碱金属表面热分解成激发态氮化物CN CN 又从碱金属表面吸收电子 生成CN 放出电子后的碱金属生成正离子 产生的信号电流被检出 该检测器对有机氮 磷化合物具有高灵敏度和高选择性 FTD 对含N或P的化合物具有高选择性 硫酸铷加热到600 800C Rb CNRb CN Rb indicatesanexcitedRb FTDApplication 1 Propazine2 Atrazine3 Simazine4 Terbuthlazine5 Prometryne6 Ametryne7 Simetryne8 Terbutryne 三嗪Triazines column DB 35 分析数据是否可靠 定量 良好的峰面积重现性 一般CV 在0 5 3 工作曲线具有良好的线性微量注射器的残留现象 交叉污染 峰形正常 避免拖尾峰和前沿峰 柱选择恰当 衬管无污染 温度及流量设定 色谱峰分离良好 分离度 2 5 药典中对用色谱法进行检测的药品 都作出了具体规定 如 保留时间 分离度 拖尾因子等 分析数据不理想 应该 1 检查是否漏气用检漏液检查各连接部位 并确认峰面积重现性2 检查色谱柱是否良好长时间使用 因吸附 固定液流失 固定液分解及污染 造成柱劣化 更换新柱3 检查衬管是否正常确认衬管有无破损 污染 确认石英棉的位置4 样品性质 是否易分解对于不稳定的样品应注意保存温度 要避光并注意存放时间 样品的衍生化的目的 1 降低气化温度将不挥发成分变为挥发性2 增加组分稳定性 防止热分解3 防止吸附4 改善分离5 加入官能团 使用选择性检测器 提高灵敏度 午间休息12 00 13 30 GC 2010的特点 高速分析 样品分析之新干线 传统分析方法 用中孔径柱 分析时间 约25min 分析时间 3min之内 高速分析 用窄孔径柱 Efficientanalysis GC 2010 GCsolution产品概念 E3 Efficientanalysis大幅缩减分析时间 提供高速 高效的分析技术 Everywhere对任何工作场合及应用领域的各种各样的要求 都能提供最佳解决方案 进行高精度分析 Easyoperation提供良好的用户界面 使操作变得简单方便 高速分析 样品分析之新干线 传统分析方法 用中孔径柱 分析时间 约25min 分析时间 3min之内 高速分析 用窄孔径柱 Efficientanalysis 新一代AFC作为标准配置高柱头压力 970kPa 高载气流速 1200mL min 适用于窄孔柱快速分析数据采集速度快检测器数据采集速度高达250Hz 4ms 数字信号输出GCsolution新软件适用于快速数据传输 数据采集速度高达250Hz 4ms 能够 捕捉 到非常尖锐的峰 高速分析 样品分析之新干线 Efficientanalysis New New 峰面积 峰高及保留时间都具有卓越的重现性 分流进样的峰面积 C6中C12的平均RSD约0 5 即使对蒸发膨胀体积大溶剂仍具有极佳的重现性 如 丙酮 乙醇溶剂保留时间的变化约0 001 0 002分钟 Everywhere 正己烷中十二烷连续五次分析的峰形显示 满足您对仪器的各种要求载气控制范围宽 恒线速度的控制方式高压进样方式压力程序可达7步流量程序可达7步 Everywhere 载气控制 恒线速度控制方式 利用载气的平均线速度优化分离GC 2010可以设定平均线速度 并且在色谱柱程序升温过程中保持不变 Everywhere 73 使用小型 高灵敏度FPD进行的微量硫 磷的分析 背景 環残留在环境中 食品中等的农药虽是微量的 但对人体会产生影响 与其他GC高灵敏度检测器相比 稳定性高 易操作 FPD的高灵敏度化在磷系农药等的微量分析等方面非常有效 残留农药分析 臭气分析 現将现在以使用填充柱分析为主流的低沸点硫化合物分析 变换为毛细管柱分析 可增加分析稳定性 通过高灵敏度化可使分析简便 喷嘴形状的比较 旧型FPD存在的问题 FPD 17 FPD 17 喷嘴被保持在高温 FPD 17c 色谱柱插在火焰下 在高温金属表面上易产生不稳定化合物的分解 吸附 防止样品的吸附分解 采用镜面反射系统和透镜 灵敏度更高 FPD 2010和FPD 17的比较 喷嘴形状的比较 FPD 2010中的改进 进一步改善FPD 17c型的喷嘴形状 在AIR吹出口和氢气 样品吹出口之间设置段差 减轻AIR中的杂质造成的噪声 专利申请中 不仅FPD 所有的检测器都安装在顶盖下方 与其它装置联用自由度显著提高 构成丰富多彩的联用装置 FPD 2010小型化的优点 为有效保护FPD 2010的滤光片 用风扇强制冷却光电倍增管接口部 保护滤光片 光电倍增管不受火焰的热影响 冷却风扇 从取下光电倍增管到交换滤光片 不需使用工具 FPD 2010的维护 滤光片的交换 磷系农药的分析例与旧型检测器的比较 FPD 17c FPD 2010的分析色谱图 磷系农药5ppb FPD 17c的分析色谱图 磷系农药5ppb 食品的顶空气分析例 烤紫菜的顶空气分析 带味紫菜的顶空气分析 呼气的顶空气分析例 呼气的分析 使用液体牙膏后的呼气分析 GWindow 图形用户界面大面积液晶显示屏优化的菜单结构跟随键盘指示操作需键入的信息极少 Easyoperation 分析方法计算方法 气相色谱方法的建立 分析方法 仪器参数 分析参数选择分析系统 进样方式 色谱柱 检测器 设定分离条件 载气流量 分流比 温度条件 检测器参数 量程 极性 电流 计算方法 数据处理参数 峰处理参数 WIDTH SLOPE DRIFT T DBL等 定性参数 保留指数及允许误差 时间窗 时间带 定量参数定量方法 内标法 外标法 面积归一法等工作曲线的制作 曲线点数 一点 两点及多点 曲线计算 线性范围 线性回归 折线 二次曲线 三次曲线 其它参数 峰积分标记 E S T V L显示参数 ATTEN SPEED 峰处理参数 控制数据采集速度 WIDTH 10采一次数据去除高频噪声 电磁干扰 WH 2 WIDTH 4控制S TEST时间 斜率测试时间为10 WIDTH推荐值 填充柱5毛细柱2 3 WIDTH 设为为最窄峰的半高宽 单位 秒 判断峰起点滤除低平噪声 如蛇行等 SLOPE的确定 一般通过S TEST进行 测定时间为10倍WIDTH的时间 特殊情况 可根据实际需要改变该值 峰处理参数 SLOPE 10倍WIDTH的所有信号的总和 用于 SLOPE值的手动设定 单位 uv min SLOPE 峰斜率 作为峰计算 SLOPE 峰斜率 作为噪声滤除 SLOPE 峰斜率 积分不稳定 须手动设定 峰处理参数 DRIFT 判断相邻峰的积分方式 注 1 设定值为0时 积分仪将自动判断2 如DRIFT与基线至峰谷连线较接近时 积分可能不稳定 导致面积值变化较大 需加以注意 DRIFT值的设定 DRIFT DRIFT DRIFT DRIFT DRIFT DRIFT 峰处理参数 设定值为0时 自动判断 不使用时可设为1000 T DBL设定为某值时 SLOPE和WIDTH按下图改变 T DBL 峰展宽一倍所需要的时间 积分峰标记 MK E 超量程峰 这种峰的面积计算是错误的S 拖尾峰 溶剂峰常同时出现S E两个标记 T 尾上峰 作过拖尾处理的峰V 与前邻峰垂直分割L 前沿峰 标记 定性参数 保留时间允许误差 时间窗 相对允差设定简单 但所测组分保留时间跨度大时 不易设定时间带 绝对允差设定较繁 需逐个组分设定 绝对保留值 相对保留值 多参考保留值 定量方法 面积归一化法校正面积归一化法外标法内标法 气相色谱的定量方法 一 1 面积百分率法 面积归一 各组分浓度以面积百分率表示 该结果可以确认大概的浓度 但有误差 2 校正面积百分率法 校正面积归一 用重量响应因子对峰面积进行修正 用该法测定的浓度比前者准确 但前提是样品中所有组分都出峰 否则也有误差存在 这两种方法应用的必须条件是 1 样品中所有组分都出峰 2 所有峰面积计算必须准确 3 外标法该法是应用最广泛的方法之一 其误差来源主要是进样误差 因此 分析前一定要做面积重复性 即进样重复性 实验 4 内标法在样品中添加内标物 通过组分与内标峰的面积比 对组分进行定量 该方法减小了进样误差对定量结果的影响 气相色谱的定量方法 二 选择内标物应注意 理化性质与待测物相近色谱响应与待测物相近与待测物有良好的分离 但不能相距太远与待测物的峰面积比为0 7 1 3最好 因此要根据待测物的