色谱分析技术-气相色谱仪

知识点:气相色谱法的优缺点

—1

—

气相色谱法优点

1、分离效率高。几十种甚至上百种性质类似的化合物可在同一根色谱柱上得到分离，能解决许多其他分析方法无能为力的复杂样品分析。

2、分析速度快。一般而言，色谱法可在几分钟至几十分钟的时间内完成一个复杂样品的分析。

—2

—

气相色谱法优点3、检测灵敏度高。随着信号处理和检测器制作技术的进步，不经过预浓缩可以直接检测10-9g级的微量物质。如采用预浓缩技术，检测下限可以达到10-12g数量级。

—3

—

气相色谱法优点4、样品用量少。一次分析通常只需数纳升至数微升的溶液样品。

—4

—

气相色谱法优点5、选择性好。通过选择合适的分离模式和检测方法，可以只分离或检测感兴趣的部分物质。多组分同时分析。在很短的时间内（20min左右），可以实现几十种成分的同时分离与定量。

—5—

气相色谱法优点6、应用范围广。分析对象是在柱温条件下能汽化的有机或无机的试样。

—6

—

气相色谱法优点

7、易于自动化。现在的色谱仪器已经可以实现从进样到数据处理的全自动化操作。

—7—

气相色谱法不足

1、在对组分直接进行定性分析时，必须用已知物或已知数据与相应的色谱峰进行对比，或与其他方法(如质谱、光谱)联用，才能获得直接肯定的结果。在定量分析时，常需要用已知物纯样品对检测后输出的信号进行校正。

—8—

气相色谱法缺点

2、不适用于沸点高于450℃的难挥发物质和热不稳定物质的分析。

—9

—

气相色谱法缺点

3、体积大、功耗高等原因，在野外分析或航空航天等领域的应用受到限制。知识点:气相色谱发展历程

—1

—气相色谱法概述一气相色谱法的起源二气相色谱法的发展三气相色谱新技术四

目录页

—2

—

气相色谱法概述气相色谱法已有50多年的发展历史,现在已成为一种成熟且应用广泛的分离复杂混合物的分析技术，在石化分析、药物分析、食品分析、环境分析、高聚物分析等领域均得到广泛应用，是工业、农业、国防、建设、科学研究中的重要工具。

—3

—

气相色谱法的起源近代首先认识到这种分离现象和分离方法大有可为的是俄国的植物学家Tswett。Tswett于1903年在波兰华沙大学研究植物叶子的组成时,将叶绿素的石油醚抽提液倒入装有碳酸钙吸附剂的玻璃管上端，然后用石油醚进行淋洗，结果不同色素按吸附顺序在管内形成一条不同颜色的环带,就像光谱一样。1906年，Tswett在德国植物学杂志上发表的一篇论文中首次把这些彩色环带命名为“色谱图”，玻璃管称为“色谱柱”，碳酸钙称为“固定相”，石油醚称为“流动相”。Tswett开创的方法叫做“液涸色谱法”W,这就是色谱法的起源。

—4

—

气相色谱法的起源1941年，英国科学家Martin和Synge在研究液-液分配色谱时，预言可以使用气体作流动相，即气^夜色谱法。他们在1941年发表的论文中写到“流动相不一定是液体,也可以是蒸气……以永久性气体带动挥发性混合物,在色谱柱中通过装有浸透不挥发性溶剂的固体时，可以得到很好的分离”3。1950年,Martin和James使用硅藻土助滤剂做载体,硅油为固定相，用气体流动相对脂肪酸进行精细分离,这就是气^液分配色谱的起源。后来，他们在1952年的BiochemicalJournal上又连续发表了3篇论文,叙述了用气相色谱分离低碳数脂肪酸、挥发性胺和吡啶类同系物的方法M,这标志着气相色谱法正式进入历史舞台。当时在石油化工的分析中，正当传统的分析方法无能为力时,气相色谱法就像及时雨一样,成为化学分析的得力助手。从此,科学家对气相色谱法的研究逐步展开。

—5

—

气相色谱法的发展在历史上，气相色谱法的发展总是和气相色谱仪器的发展密不可分。每一种气相色谱新技术的出现,往往都伴随着气相色谱仪器的改进。因此，了解气相色谱法的发展历史可以从气相色谱仪的发展入手。历史上最早的气相色谱仪是1947年由捷克色谱学家JaroslavJanak发明的。该仪器以C为流动相、杜马测氮管为检测器测定分离开的气体体积。在样品和CA进入测氮管之前,通过KOH溶液吸收掉CA,按时间记录气体体积的增量（图1)0。这台仪器虽然简陋,但对当时的气相色谱研究起到了巨大的推动作用。

—6

—

气相色谱法的发展JaroslavJanak发明的气相色谱仪也有一些明显的不足：它只能测室温下为气体的样品,样品中的CA不能被测定,而且没有实现自动化。20世纪50年代末,它逐渐被更先进的气相色谱仪所取代。W55年,第一台商品化气相色谱仪诞生,标志着气相色谱仪的发展进入了崭新的时代。

—7

—

气相色谱法的发展20世纪60年代末，出现了不分流进样法，注入色谱仪的样品气化后全部进入色谱柱,适用于稀溶液中痕量组分的分析测定。Vogt发明了一种混合型进样系统,既可实现分流、不分流的单独操作,又可以混合操作。1977年,Grob发明了冷柱头进样方法,将样品以液态形式直接注入处于室温或更低温度下的色谱柱头,然后逐渐升高温度,样品组分按照沸点顺序依次气化后进入色谱柱实现分离。20世纪90年代出现了采用电子压力传感器和电子流量控制器，通过计算机实现压力和流量自动控制的电子程序压力流量控制系统,这是气路系统的一大进步。温控系统则基本朝着精细、快速、自动化方向发展。

—8

—

气相色谱法的发展Golay创立了毛细管色谱柱理论,并制备了第一根毛细管色谱柱,开创了毛细管气相色谱时代。毛细管柱自发明以来发展迅速,相继出现了不锈钢毛细管柱和玻璃毛细管柱。1979年,Dandeneau与Zerenner发明了弹性石英毛细管柱，它的优点是柔韧性好,不易断裂，且惰性内表面易于硅烷化后涂渍固定液,柱效很高。这是气相色谱领域的革命,从此毛细管色谱柱的发展得到质的飞跃。

—9

—

气相色谱法的发展1952年,James与Martin在提出气相色谱法的同时,发明了第一台气相色谱检测器，它是一个接在填充柱出口的滴定装置。W54年，Ray发明了热导池检测器，开创了现代气相色谱检测器的时代。1958年,Mcwillian和Harley同时发明了氢火焰离子化检测器，这也是现在应用最为广泛的检测器之一。

—10

—

气相色谱法的发展JaroslavJanak发明的气相色谱仪也有一些明显的不足：它只能测室温下为气体的样品,样品中的CA不能被测定,而且没有实现自动化。20世纪50年代末,它逐渐被更先进的气相色谱仪所取代。W55年,第一台商品化气相色谱仪诞生,标志着气相色谱仪的发展进入了崭新的时代。

—11

—

气相色谱新技术气相色谱发展到现在已经成为一门非常成熟的分析技术,但科学家及相关企业对气相色谱的研究仍然没有停止。近年来，气相色谱出现了一些新的技术，主要有快速气相色谱、微型气相色谱、多维气相色谱等。技能点:气相色谱仪的结构原理—1—简述气相色谱仪的发展一气相色谱仪的结构二气相色谱仪分离原理三目录页—2—（气相色谱仪的结构原理）简述气相色谱仪的发展气相色谱仪遵循的色谱法Chromatography是现代分离分析的一个重要方法。起源：1906年俄国植物学家茨维特使用一根装有碳酸钙的玻璃管分离植物叶石油醚提取物，实现了多种物质的分离。1906年茨维特的实验实现了多种物质的分离并确立了色谱柱。1952年马丁和辛格创立了气-液色谱法并由此获得了1952年的诺贝尔奖金。1955年出现了第一台商品化的GC。我国在1956年开展研究，1965年上海分析仪器厂投入试制并生产出可应用的产品。气相色谱仪发展至今，在个行业应用广泛，各种型号和种类很多，根据检测和分析需要，确定产品的型号和配置。—3—（气相色谱仪的结构原理）气相色谱仪的结构气相色谱仪结构组成：气源和气路控制系统、气化室和进样器、柱箱和色谱柱、检测器和数据处理系统。色谱柱流量控制器稳压器空气氢气载气分子筛脱水管固定进样口检测器电子部件PC

限流器

—4

—（气相色谱仪的结构原理）气源和气路控制系统气路控制系统包括供气钢瓶(或气源)、过滤干操器、流量控制器、流量指示器等气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。整个载气系统要求载气纯净、密闭性好、流速稳定及流速测量准确。—5—（气相色谱仪的结构原理）气化室和进样器（进样系统）进样系统包括样品引入装置（注射器和自动进样器）和汽化室（进样口）。进样系统用来精确调整每次分析的进样量，同时保证把液态样品转化为气相，然后加人载气气流中，因此它具备温度可以调整的汽化器。进样定量的操作，在试验室色谱仪中常用微量注射器人工注人，而在工业色谱仪中是采用转阀控制的金属定量管进样。转阀的切换可以由人工或自动程序控制系统操作。—6

—（气相色谱仪的结构原理）柱箱和色谱柱柱箱设定的温度是准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离。有程序升温系统的柱箱,一般要有相应的计算机控制系统,按照设定的程序对温度的变化过程进行控制,温度变化过程必须要平稳、准确,要经过验证。—7

—（气相色谱仪的结构原理）检测器检测器是把物质流出的组分转换为电信号输出，并经放大器放大后由记录仪表记录或由数据处理装置求积、显示、打印。常用的检测器有热导池式；氢火焰离子化式；电子捕获式和火焰光度式检测器数种。—8

—（气相色谱仪的结构原理）数据处理系统过去常用的记录仪是电子电位差计。现在一般气相色谱仪的记录装置配备微处理机，有数字显示和打印机构，可自动记录峰数、保留时间、峰面积，并自动计算出分析结果。随着近年来微型计算机的普遍推广和价格的不断降低，靠微机系统支持的色谱数据工作站在仪器分析领域得以迅速普及。色谱数据工作站为我们提供了强大的色谱分析应用软件系统，如中文Windows操作平台；多种谱图处理功能；多种色谱参数应用软件等。它不仅在功能上远远超出一般的微处理机，还明显地提高了数据处理的精密度和可靠性。

—9—

（气相色谱仪的结构原理）7.气相色谱的相关术语7.气相色谱的相关术语：a.色谱图：色谱柱流出物通过检测器时所产生的响应信号对时间的曲线图，期纵坐标为信号强度，横坐标为保留时间b.色谱峰：色谱柱流出组分通过检测器时产生的响应信号的微分曲线c.峰底: