浙江大学-研究生气相色谱(GC)实验

《现代仪器分析实验技术与方法》气相色谱实验2012年6月一、气相色谱法介绍是一种分离方法，它利用被分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分离。当两相作相对移动时，使被测物质在两相之间进行反复多次分配，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分离，以达到分离、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。气相色谱则以永久性气体（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分离示意图气相色谱仪68206890N6850网络化300微型GC-2050岛津GC-2014C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

基本结构AgilentGC的系统配置（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-INNOWAX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（TCD）（3）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则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，1×10-10

～1×10-11g，线性范围宽（1×107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，检测器灵敏度越高。检测下限10-14g/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。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；分离非极性物质

选用非极性固定液——鲨鱼烷、甲基硅油、阿批松。被分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。如果被分离组分是同系物，由于色散力与分子量成正比，各组分按碳顺序分离。三、气相色谱工作条件的选择分离强极性样品

选用强极性固定液——β，β’－氧二丙睛，聚丙二醇己二酸等。被分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分离，极性小的物质先流出色谱柱，极性大的后流出。分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，则应选用非极性；若极性差别为主，应选极性固定液。三、气相色谱工作条件的选择分离中等极性样品

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。被分离组分和固定液分子之间的作用力是色散力和诱导力，组分按沸点顺序分离。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分离，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的后流出。对于复杂的难分离的物质，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-INNOWAX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0.25mm0.32mm0.53mm分流进样分流/不分流

替代填充柱GC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；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150­­℃（b）程序升温分析：柱温50℃­­~250℃­­

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留值，所以需要标准样品，已知物保留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留值；色谱峰必须分离为单独峰，需要有作为对照用的标准物质。1.用已知纯物质对照定性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，同系物的调整保留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，其调整保留时间的对数和它们的沸点呈线性关系；3.根据相对保留值定性:要求找一个基准物质,所选用的基准物的保留值尽量接近待测样品组分的保留值。4.根据保留指数定性:一种重现性较其他保留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留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分离能力。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：

mi=fi·Ai

绝对校正因子：f

i=mi/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，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

isAi1/

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不足，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Cis1进样

Ci%

Ai/Asis1is2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。

内标物的基本条件㈠样品中不含有内标物质；㈡峰的位置在各待测组分之间或与之相近；㈢稳定、易得纯品；㈣与样品能互溶但无化学反应；㈤内标物浓度恰当，使其峰面积与待测组分相差不太大。六、实验部分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基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，用归一化法测定未知样品1中三种组分的含量配制浓度分别为5.51％，4.55％的邻苯二甲酸二甲酯/邻苯二甲酸二丁酯的含内标的乙醇标准样2，内标邻苯二甲