浙江大学研究生气相色谱(GC)实验课件

1、浙江大学研究生核心课程建设?现代仪器分析实验技术与方法?气相色谱实验吴 起浙江大学化学系2021年6月一、气相色谱法介绍是一种别离方法，它利用被别离的诸物质在互不相溶的两相中分配系数的微小差异进行别离。当两相作相对移动时，使被测物质在两相之间进行反复屡次分配，使原来微小的差异累加产生了很大的效果，形成差速迁移，使各组分在柱内移动的同时逐渐别离，以到达别离、分析及测定一些物理化学常数的目的。柱色谱；纸色谱；液相色谱；气相色谱；离子色谱；毛细管电泳等等。气相色谱那么以永久性气体如氮气、氢气、氩气等为流动相又称载气；以色谱柱入口与出口的压力差为动力源。 1原理样品在色谱柱内别离示意图 一、气相色谱法

2、介绍分子量一般在1000aum以下低沸点、易挥发、热稳定性较好的化合物样品必须在进柱前变成气态分子 石油化工、有机合成、生理生化、医药卫生、环境监测、刑事侦查、生产在线控制、质量监控，乃至空间探索等许多领域与色谱有关的联用技术的出现，如色谱-质谱联用，色谱-红外光谱联用等，开辟了复杂混合物分析检测的新天地 2分析的对象 3应用范围气相色谱仪68206890N6850网络化300微型GC-2050岛津GC-2021C二、气相色谱仪器及其结构载气系统色谱柱进样系统检测器记录二、气相色谱仪器及其结构 根本结构Agilent GC的系统配置HP-GC6890 主机电源开关炉箱门栓后进样口前进样口右侧盖

3、 (电路局部)显示/键盘右上盖 (电路局部)后检测器前检测器进样口流量模块盖下检测器流量模块盖下系列号1进样系统：进样器及气化室2气相色谱色谱柱色谱分析仪器的心脏2气相色谱色谱柱a. 填充柱b. 毛细管 应用：主要用于永久气体和低沸点烃类的分析，在石油化工领域应用很普遍。活性炭，氧化铝，硅胶，高分子多孔微球固定相聚酰亚胺涂层熔融石英管常见色谱柱非极性：(1)100%Dimethyl polysiloxane，100%聚二甲基硅氧烷，商品名：AC1，OV-101，OV-1，DB-1，SE-30，HP-1，RTX-1，BP-1 弱极性：(2)5%Phenyl dimethyl polysiloxa

4、ne, 5%二苯基(95%)二甲基聚硅氧烷，商品名：AC5，SE-52，(3)5% Phenyl 1%vinyl dimethyl polysiloxane，5%二苯基1%乙烯基(94%)二甲基聚硅氧烷，商品名：OV-5，DB-5，SE-54，HP-5，RTX-5，BP-5 中等极性：(4)50%Phenyl dimethyl polysiloxane, 50%二苯基(50%)二甲基聚硅氧烷，商品名：OV-17，HP-50，RTX-50 (5)14%Cyanopropyl phenyl polysiloxane, 14%氰丙基苯基(其中7%氰丙基7%苯基)(86%)二甲基聚硅氧烷，商品名：AC

5、10，OV-1701，DB-1701，RTX-1701(6)50% Cyanopropyl phenyl polysiloxane，50%氰丙基苯基(其中25%氰丙基25%苯基)(50%)二甲基聚硅氧烷，商品名：AC225，OV-225，BP-225，DB-225，HP-225，RTX-225 强极性 (7)polyethylene glycol,聚乙二醇，商品名：AC20，PEG20M，HP-INNOWAX(FFAP是其与2-硝基对苯二甲酸的反响产物)。固定相的极性代表固定相化学结构和适用范围HP-1HP-5用途：如多氯联苯，芳烃等。非极性分子代表固定相化学结构和适用范围HP-50HP-IN

6、NOWAX用途：极性化合物，酚， 甾体类，药物，氯代杀虫剂醇，脂肪酸，芳香化合物，精油，溶剂热导检测器TCD3气相色谱检测器色谱仪的关键部件之一利用组分与载气的热导系数的差值进行检测的，是浓度型检测器通常载气与样品的导热系数相差越大，灵敏度越高。 不破坏样品灵敏度较低，适宜做常量分析10-4通用，对有机物、无机物都有响应 由于被测组分的导热系数一般都比较小，故应选用导热系数高的载气。常用载气的导热系数大小顺序为H2 He N2。因此在使用热导池检测器时，为了提高灵敏度，一般选用H2为载气。 当桥电流和钨丝温度一定时，如果降低池体的温度，将使得池体与钨丝的温差变大，从而可提高热导池检测器的灵敏度

7、。但是，检测器的温度应略高于柱温，以防组分在检测器内冷凝。氢火焰离子化检测器FID)3气相色谱检测器色谱仪的关键部件之一含CH-基的物质在氢焰中裂解并产生离子，FID那么利用这些离子在外电场产生的微电流信号而进行检测的。在发射极和收集极之间加 有一个100-300V外加电场 氢焰检测器需要用到三种气体： N2 载气；H2 燃气；空气助燃气。 特点：灵敏度高，110-10 110-11g，线性范围宽1107以上；通用性广；无机气体、水、四氯化碳等物质灵敏度低或不响应。破坏样品。 高选择性检测器农残分析1电子捕获检测器ECD 它只对具有电负性的物质，如含有卤素、硫、磷、氮的物质有响应，且电负性越强

8、，检测器灵敏度越高。检测下限10-14 g /mL。它经常用来分析痕量的具有电负性元素的组分，如食品、农副产品的农药残留量，大气、水中的痕量污染物等。3热离子化检测器TID 也叫氮磷检测器NPD，只对含 P、N的有机化合物选择性响应。2火焰光度检测器FPD 硫磷检测器。它是一种对含硫、磷的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的检测器。根据硫、磷化合物在富氢火焰中燃烧时，生成化学发光物质，并能发射出特征频率的光，记录特征光谱，即可检测硫、磷化合物。联用技术 色谱-质谱GC-MS )；色谱-红外联用GC-FTIR)等三、气相色谱工作条件的选择1、固定相的选择相似相溶原理；别离非极性物质 选用非极性固定

9、液鲨鱼烷、甲基硅油、阿批松。被别离组分和固定液之间的作用力是色散力。各组分按沸点顺序先后流出色谱柱。沸点低的组分先流出，沸点高的组分后流出。如果被别离组分是同系物，由于色散力与分子量成正比，各组分按碳顺序别离。三、气相色谱工作条件的选择别离强极性样品 选用强极性固定液，氧二丙睛，聚丙二醇己二酸等。被别离组分和固定液之间的作用力主要是取向力定向力，这时试样中的各组分主要按极性顺序别离，极性小的物质先流出色谱柱，极性大的后流出。别离极性和非极性混合物时 可选用非极性固定液也可选用极性固定液，应视组分的性质而定。如果沸点为主要矛盾，那么应选用非极性；假设极性差异为主，应选极性固定液。三、气相色谱工作

10、条件的选择别离中等极性样品 选择中等极性固定液邻苯二甲酸二壬酯、聚乙二醇己二酸、甲基硅油。被别离组分和固定液分子之间的作用力是色散力和诱导力，组分按沸点顺序别离。对于能形成氢键的组分 一般选用强极性和氢键型固定液，多元醇固定液。此时样品中各组分按和固定液之间形成氢键能力大小的顺序别离，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的后流出。对于复杂的难别离的物质，可以选用两种或两种以上的混合物固定液。通用的HP-1, HP-5, HP-50, HP-INNO WAX能满足90以上的分析应用。三、气相色谱工作条件的选择2、内径的选择 0.25mm0.32 mm0.53 mm分流进样分流/不分流 替代填充柱G

11、C或GC /MS应用柱上进样可用于标准TCD较高柱效能承受大体积进样痕量分析三、气相色谱工作条件的选择3、膜厚的选择标准膜厚0.25-0.5um): 广泛应用；薄膜用于高沸点化合物：石化，甘油三酯，甾体等；厚膜用于挥发性化合物：气体，低沸点溶剂等；三、气相色谱工作条件的选择4、长度的选择 25/30m: 标准柱长，满足绝大多数应用; 10/25m: 通常十个组分一下简单样品的快速分析; 50m以上：复杂化合物分析;一般情况下，柱长选择以使组分能完全别离，别离度到达所期望的值为准。具体方法是选择一根极性适宜，任意长度的色谱柱，测定两组分的别离度，然后根据根本色谱别离方程式，确定柱长是否适宜。三、

12、气相色谱工作条件的选择5、柱温确实定 (1) 最高使用温度见色谱柱说明； (2) 柱温升高：分析速度加快，低沸点组份峰易产生重叠； (3) 柱温降低：增加分析时间，峰拖尾； (4) 使最难别离组分尽可能别离的前提下，尽量用较低柱温。组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温技术程序升温恒温和程序升温分析烃类混合物a恒温分析：柱温150b程序升温分析：柱温50250 升温速率8/min四、气相色谱定性方法色谱法定性分析主要依据是保存值，所以需要标准样品，物保存值对各色谱峰进行定性；在相同的色谱固定相和操作条件下，同一种物质应具有相同的保存值；色谱峰必须别离为单独峰 ，需要有作为对照用的标准物质。1.

13、用纯物质对照定性2. 用经验规律和文献值进行定性分析l碳数规律：大量实验证明，在一定温度下，同系物的调整保存时间的对数与分子中碳，原子数成线性关系；2沸点规律：同族具有相同碳数碳链的异构体化合物，其调整保存时间的对数和它们的沸点呈线性关系；3. 根据相对保存值定性: 要求找一个基准物质, 所选用的基准物的保存值尽量接近待测样品组分的保存值。4. 根据保存指数定性: 一种重现性较其他保存数据都好的定性参数，可根据所用固定相和柱温直接与文献值对照，而不需标准样品。在一根色谱柱上或一种检定器上无论用保存值或标准物定性都不一定可靠。用双柱或多柱定性时必须选择不同性能的柱子具有不同极性或氢键作用力，或称

14、为两柱性能正交。利用GC/MS、GC/FTIR付里叶红外光谱、GC/AA原子吸收等定性。既充分利用色谱的高效别离能力。又利用了质谱、光谱的高鉴别能力，加上运用计算机对数据的快速处理和检索，为未知物的定性分析开辟了一个广阔的前景。五、气相色谱常用定量方法归一化法：简单定量外标法：常用内标法：标准方法中常用定量校正因子 试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即： m i = fi Ai 绝对校正因子： f i =m i / Ai相对校正因子f i ：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。常用的定量计算方法1归一化法： 所有组分能全部流出色谱柱，在检测器上都能产生相应信号 优点：简便准确

15、，当操作条件如进样量、载气流速等变化时对结果的影响较小。适合于对多组分试样中各组分含量的分析。2外标法外标法是所有定量分析中最通用的一种方法，即所谓校准曲线法。外标法简便，不需要校正因子，但进样量要求十分准确，操作条件也需严格控制。它适用于日常控制分析和大量同类样品的分析。3内标法同一i 样品，同一条件，不同峰面积进样1进样2Ai1 Ai2 i sAi1 / As1 = Ai2 / As2 色谱柱不能使所有的组分都流出来，或只要求定量分析复杂样品中几个组分 克服归一法和外标法的缺乏，是常用的一种比较准确的定量方法 配制一系列浓度的标样，其中加有内标样不同浓度 i 标准样is，进样Cis2 进样

16、Cis1 进样 Ci % Ai/Asis1 is2方法与计算公式特点：无需各组份都被检出、出峰内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大。每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析。 内标物的根本条件 样品中不含有内标物质； 峰的位置在各待测组分之间或与之相近； 稳定、易得纯品； 与样品能互溶但无化学反响； 内标物浓度恰当，使其峰面积与待测组分相差不太大。六、实验局部熟练掌握气相色谱的操作和使用了解和掌握色谱柱选择及色谱分析条件设置的根本方法熟练掌握气相色谱的定性定量方法。1实验目的2实验内容定性分析未知样品1中的物质各组分的5标准乙醇溶液配制含邻苯二甲酸二甲酯/邻苯二甲酸二丙酯/邻苯二甲酸二丁酯8.43%：8.41%：8.42%的乙醇标准样1，计算各组分相对邻苯二甲酸二甲酯的校正因子，用归一化