气相色谱培训资料

Agilent6890N

实习报告11、气相色谱根底2、气相色谱仪器装置3、Agilent6890工作站1、气相色谱根底

1.1、根本原理

GC主要利用物质的沸点、极性、及所吸附性质的差异来实现混合物的别离，待测分析样品在汽化后被惰性气体带入色谱柱，柱内含有液体或固体固定相，由于样品各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每组分都倾向于在流动相和固定相形成分配或吸附平衡，但由于载气是流动的，这种平衡是很难建立起来的，各组分在运动中进行反复屡次的分配或吸附/解吸，使组分依次流出柱，从而进入检测器转变为电信号，电信号与组分含量成正比并被记录，以色谱图形式表示。

主要过程：样品进样汽化载气色谱柱分离检测器信号记录1.2根本概念1.2.1有关色谱图的概念术语符号定义色谱图色谱分析中检测器响应信号随时间的变化曲线色谱峰色谱柱流出物通过检测器时所产生的响应信号的变化曲线基线在正常操作条件下仅有载气通过检测器时所产生的信号曲线峰底连接峰起点与终点之间的直线峰高h从峰最大值到峰底的距离峰宽w在峰两侧拐点处所作切线与峰底相交两点间的距离峰面积A峰与峰底之间的面积基线漂移基线随时间定向的缓慢变化基线噪声由于各种因素引起的基线波动假（鬼）峰并非由样品本身产生的色谱峰1.2.2有关保存值的概念术语符号定义保留时间tR样品组分从进样到出现峰最大值所需要的时间，即组分被保留在色谱柱中的时间死时间tM不被固定相保留的组分的保留时间调整保留时间tR’tR’=tR–tM，即扣除了死时间的保留时间检测器响应值气相色谱示意图保存时间tRtMtR(A)WAh△tRtR(B)仪器根本装置气相色谱一般由五局部组成：载气系统，包括气源、气体净化、气体流速控制和测量；进样系统，包括进样器、气化室；色谱柱和柱箱，包括恒温控制装置；检测系统，包括检测器、检测器的电源及控温装置；记录系统，包括放大器、记录仪，有关仪器还有工作站装置。2气相色谱仪器装置典型的气相色谱电子部件PC检测器稳压器分子筛脱水管/净化装置固定限流器流量控制器空气氢气载气色谱柱进样口进样口系统分流/不分流进样口隔垫吹扫填充进样口冷柱头进样口程序升温进样口挥发进样口色谱柱填充柱毛细管柱检测器热导检测器(TCD)氢火焰离子化检测器(FID)电子捕获检测器(ECD)氮磷检测器(NPD)火焰光导检测器(FPD)质谱检测器(MSD)红外检测器(IRD)原子了射检测器(AED)样品的作用样品决定仪器的配置，例如：载气的类型进样品类型色谱柱类型检测器类型数据采集类型管路和净化器须用GC专用钢管或不锈钢管。塑料管会渗透O2和其它污染物。还会释入其它可被检测到的干拢物。管子使用前先用溶剂冲洗，载气吹干。根据工厂推荐，每用完3瓶气，就更换过滤器。防止污染。每隔一定时间，应对所有接头进行检漏〔大约每隔4-6个月〕。减压阀和流量控制器载气必须通过控制形成恒定的压力和恒定的流量。推荐管线压力根据所使用的柱类型，载气压力应在60-100PSI〔大孔径柱即取60，细孔径即取100〕空气压力应为80PSI氢气压力应为60PSI载气/辅助气体最常用的是氦气和氢气，虽然有时也用氮气和氩气，由于载气要携带样品进入色谱柱进行别离，然后进入检测器对各组分进行定量，所以这些气体的纯度是至关重要的。载气的纯度对于防止色谱硬件的性能下降也民十分重要的。载气的污染物对色谱柱的寿命以及被分析物的检测都有很大的影响，包括污染物的干扰峰、增加柱流失、以及损坏色谱柱和/或检测器。辅助气体可以是检测器或具体应用专用气体，包括燃料气、检测器气体等。辅助气体的纯度要求取决于这些气体使用目的和它们是否与样品接触。气体净化：气体中含有一些永久气体，低分子有机物和水蒸气，故一般采用分子筛的过滤器以吸附有机杂质，采用变色硅胶除去水蒸气。实际操作时，可根据检测器的噪声水平判断气体的纯度，如果噪声明显增大检查气体纯度，要定期更换净化装置。处理方法：分子筛可以重新活化再使用，置于马弗炉〔400-600度〕，活化4-6小时。硅胶可以根据颜色变化来判断，变红时，在烘箱中〔140度〕左右加热2小时即可。比较简单的方法是一半装硅胶，一半装分子筛。载气和检测器支持气必须：惰性、枯燥、纯洁2、进样品系统作用：使样品以一种可以重复可再现的方式契入到气相色谱柱中。被引入的样品应具有代表性，除特殊要求外，引入样品过程不应发生任何化学反响。常用的有：填充柱进样品分流/不分流进样品16填充柱进样流路系统MFSPSSPRToDetector衬管此进样口用于不需高效别离的填充柱分析。也可用于流量大于10ml/min的大孔径毛细管柱。隔垫隔垫吹扫放空口分流/不分流流路系统MFSPSSPRToDetector104ml3ml100ml1ml分流比计算分流比＝(分流出口流量+柱流量)/柱流量分流出口量＝(分流比)(柱流量)-柱流量分流流量分流平板主要应用于高浓度、不能稀释样品分析隔垫

将样品流路与外路隔离，必须在保持内部压力而不影响分析的情况下，提供注射器针头易于穿透的屏障。通常由特殊的高温、低流失硅橡胶制成。隔垫必须定期更换。防止泄漏、分解、样品损失、柱流速和公流出口流速降低、鬼峰，以及柱性能下降。为了最大限度地减少总是的发生：使用推荐温度范围的隔垫定期更换使用隔垫吹扫使用圆锥头注射针。衬管衬管是进样口的系统的中心部件，样品在其中气化而进入气相。衬管应当定期更换，而且必须使用正确的衬管，防止峰形变差、深质歧视、重现性降低、样品分解的鬼峰的现象，更换频率取决于：以前使用的情况样品的干净程度色谱性能异常，如峰改变、重复性差等进样口常见问题非代表性样品温度不正确堵塞污染泄露检测泄露试漏液电子检漏器压力测试色谱图变化比较保存时间和峰面积的变化进样口类型小结：进样口类型柱子类型模式样品类型备注进柱样品分流/不分流毛细管柱分流高浓度新技术，可用于大进样量(>2ul)

很少，大部分排出不分流低浓度全部吹扫填充填充柱

任意全部大孔径毛细管柱

任意全部3、色谱柱GC通常使用根本类型的柱子：传统的填充柱和开管毛细管柱。填充柱以一种吸附或解吸，而毛细管柱内壁覆盖了一种吸附或吸收材料。目前仍大多数应用毛细管柱。两种柱子主要不同在于构成材料、柱子长度和柱子内径。填充柱由铜、不锈钢、硅酸硼玻璃制成，毛细管由熔融硅制成。毛细管柱比填充柱的样品容量小得多。填充柱、常规柱常规填充柱及微填充柱多孔层小球填充柱小球填充柱开管柱〔毛细管柱〕壁涂开管柱填充柱530系列柱WCOT(粗径)WCOT(细径)柱长/m0.5~105~1005~1005~100内径/mm2~40.5300.3~0.750.05~0.3流量/ml/min10~604~301~300.3~1.0压力/psi10~901~201~405~90样品负荷量100ng/峰100ng/峰50ng/峰多孔层开管柱柱别离指标柱效：色谱柱形成尖峰的能力别离度：色谱柱将两个峰彼此分开的能力选择性：色谱谱柱确认两个峰化学与/或物理性质差异的能力。计算柱效t’R=tR-tMn=16(tR/Wh)2t’R=调整保存时间n=有效理论塔板数将n与柱长相比：每米塔板数〔N〕=n/L或每块理论塔板高度〔HETP〕=L/n因此柱效越高，“N〞值越大，“HETP〞值越小测量线速度和流量线速度=柱长(cm)/不保存组分的保存时间(sec)使用如下公式估算柱长：L=∏dk其中:d=柱卷成圈的直径k=柱圈圈数∏=3.14估算不保存组分的保存时间如果溶剂是流出的的第一个组分，就使用它的保存时间。也可以从打火机中取5CC丁烷气，使用丁烷峰的保存时间。使用下面公式，可利用线速度计算流量流量〔ml/min〕=∏r2µ60其中:r=柱半径cmµ=平均线速度cm/sec60=从sec到min的转换因子HETP=A+B/µ+Cµ柱效受载气线速度和流量影响。曲线的最低点代表最小板高HETP〔或最大每米理论塔板数〕，也就是职好的合柱效，毛细管中不存在“A“项。曲线的最低点的线速度值即为可获得最好柱效果的最正确线速度值。A=涡流扩散项B=纵向扩散项C=传质阻力项最正确流量通常情况下，可使用以下推荐值来确定不同类型柱的最正确流量：柱内径载气最正确流速载气最正确线速度填充柱：毛细管柱HP530系列(大孔径)3-5ml/min22-38cm/sec0.320mm(粗径)1-3ml/min20-41cm/sec0.200mm(细径)0.2-0.5ml.min42-106cm/sec别离度别离度是柱将两个相邻峰分开能力的反映。通过两个欲别离相邻峰的分开程度来测算别离度。一般我们选择两个最难分开的峰，如果它们被成功别离了，那么其它的也就解决了。R=2(tR(2)-tR(1))/(W1+W2)R=1.5认为可以实现完全别离如何提高柱效使用内径更小的柱子。减小固定相百分组成或固定相液膜厚度。减小进样量。选用更长的柱子。色谱柱操作：色谱柱安装密封垫套在柱头，柱头朝下，防止碎屑进入柱管，石黑垫套在柱头后，应截去1-2cm；柱端伸出密封垫长度为5mm;位于衬管中央。检测器一端应尽量接近检测点。接头不要拧得太紧，防止色谱压碎。色谱柱的维护安装新柱后，进行老化；先接通载气，程序升温到柱最高使用温度以下30度。每次关机前应该将柱箱降到50度以下，再关电源和载气检测器GC检测器——概念GC检测器是一种感应载气中组分变化并将相关信息转换成电信号的装置。常用的有检测器：热导检测器(TCD)氢火焰检测器(FID)检测器响应指标灵敏度：单位含量样品的响应，即响应值与含量构成的直线斜率。直线的最小值定义为最低检测限〔MDL〕。检测器的灵敏度定义为信号对噪音的比。选择性：衡量检测器对某些类型化合物是否有响应。动态范围：检测器提供的能正确定量的样品的浓度范围。热导检测器TCD是一个非破坏性的浓度检测器。载气通过热灯丝时带走一定的热量使之冷却。气流当载气中携带有了样品时，冷却的量会发生变化，这个差异就被用来做检测信号。使用热导检测器TCD比较两种气流的热导率——纯载气〔也叫参比气〕和带样品组分的载气〔也叫柱流出物〕。检测器有一个电加热的热丝，困此热丝比检测器池体温度高。当参比气和柱流出气交替通过时，热丝温度保持恒定。当载气加有样品时，假设要再保持热丝温度恒定那么其电流就会有变化。两种气流在热丝上每秒切换五次，电流的差异被测量并记录下来。氢气〔或氦气〕作为载气时，样品引起热率下降。使用氮气时，由于大多数物质都比氮气的传导性好，所以通常热导率上升。TCD检测器操作条件气体种类流量范围载气（氢气、氦气、氮气）填充柱：10-60ml/min毛细管柱：1-5ml/min参考气（与载气种类相同）15-60ml/min毛细管柱尾吹气（与载气种类相同）填充柱：5-15ml/min毛细管柱：2-3ml/min推荐流量推荐的检测器温度当温度＜150度时，不能开启灯丝检测器温度应高于炉温30-50度氢火焰检测器FID将从柱流出的样品和载气通过一个氢气-空气火焰。氢气-空气本身只产生少许离子，但是有机物燃烧时，产生的离子数量增加极化电压把这些离子吸收到火焰附近的收集极一，产生与样品成正比的电信号。FID只对含有C-H键的化合物有响应。随C-H键的个数增多，灵敏度越高。空气入口毛细管末端H2+尾吹气入口柱末端FID操作气体种类流量范围推荐流量载气（氢气、氦气、氮气）填充柱10-60ml/min毛细管柱：1-5ml/min检测器支持气-氢气20-60ml/min40ml/min空气200-600ml/min450ml/min柱流量与尾气加合10-60ml/min30ml/min不能操作的情况温度低于150度空气或氢气流速设定在OFF或“0〞点火失败化学工作站介绍集仪器控制、数据采集及数据评价于一体。化学工作站软件有几个主画面，分别作用于仪器控制和数据分析。主画面如下：方法和运行控制MethodandRunControl:可执行单个或自动序列，实现实际进样和样品数据采集。数据分析DataAnalysis:可以执行数据分析任务，如积分和生成报告。报告设计ReportLayout:可以自定义报告版面设计。数据采集方法：包括采集和分析的所有参数与指令，以及某些样品所需的前运行和后运行任务设置采集步骤：设定仪器参数、设定积分参数、设定校正参数、设定报告选项。设置方法参数:

写方法信息；进入仪器控制画面，依据以下顺序设置相自学成才参数；先配柱子，根据实际情况配置柱子连接的进样口和检测器位置；设置炉温参数；设置进样口参数；编辑检测参数；编辑信号参数；编好仪器参数进入信号细节和积分参数设定，设定报告格式；保存方法。数据分析调出信号积分在一个信号中定位峰并计算峰；确定每个峰的顶点，即保存时间；建立基线；计算每个峰的面积和峰高。报告优化积分参数分析测试样品选择自动积分改变初始阈值、峰高或斜率灵敏度改变初始峰宽改变面积排除值确定最正确参数谢谢大家，敬请指教！定量分析定量根底——校正概念校正的概念校正即是利用某个峰的峰高或峰面积来确定其对应组分有浓度或含量当检测器灵敏度针对不同的组分而变化；及检测器对同一组分不同含量响应值生变化时须做校正校正过程首先准备一个混合标样，其中咸兴趣的组分的浓度须准确知道运行标准样品建立校正表运行待测样品并使用校正表分析它需要时进行再校正单级校正

对每一峰只做一次校正单级校正中做了如下假设：

响应因子不会因为某峰对应物质的含量变化而发生变化响应曲线须通过原点单级校正因子：响应值(A或H〕含量.响应值(A或H〕A(istd)或H(istd)含量.多级校正对每一峰需做至少两次校正可以补偿检测器对不同含量的样品组分而给出非线性响应响应曲线可以不通过原点校正过程：

首先准备一个混合标样，其浓度应高于欲分析物浓度将浓标样等梯度稀释好的标样在每一级上进行校正继续稀释混合标样，使其包含感兴趣样品浓度范围，并输入每一级对应的含量值运行待测样品并使用校正表分析它需要时进行再校正定量根底——校正方法校正方法：*面积百分比法AREA%*峰高百分比法HEIGHT%归一化法NORM%外标法ESTD内标法ISTD注：*不是校正方法面积百分比法AREA%AREA〔pk〕AREA%=∑AREA〔pk〕×100%假定：检测器所有组分都相同，所有组分都流出，所有组分都被检测到优点：无需做校正，简单、快速的定量过程，进样不要求严格缺点：以上所有的假定，需测量所有的组分，所有的面积都必须准确面积百分比法举例面积值面积百分比法%C1228026.2C1425023.4C1622020.6C1832029.91070100.1使用面积百分比法分析脂肪酸某样品中C12，C14，C16，C18的含量。归一化法〔NORM〕NORM

%=×100%RF(pk)×AREA(pk)∑[AREA〔pk)×AREA(pk)]假定:所的组分都流出,所有组分都被检测到优点:简单、快速的定量过程，进样量要求不严格缺点：所有组分峰都要流出，需测量所有的组分，必须校正所有的峰校正因子含量100100200面积300025004000绝对响应时间RF=含量/面积校正检测器响应与组分的含量及其它组分的存在无关 外标法〔ESTD〕含量=面积(pk)×RF(pk)优点：校正检测器的响应，只对欲分析的组分峰做校正，无需所有的峰都能检测到，定量结果可选择浓度单位缺点：进样量必须准确，仪器必须有良好的稳定性，需定期做校正定理方法总结方法优点缺点AREA%无需校正，进样量要求不严格检测器的响应必须一致，所有组分峰都须流出，所有组分峰都须检测到，所有的面积都须准确NORM%进样量要求不严格所有组分峰都须流出，所有组分峰都须测定，必须校正所有的峰ESTD校正检测器的响应，只对感兴趣的峰做出校正，无需所有的峰都流出，无需所有的峰都检测到，其结果的报告可选择不同的单位进样量必须准确仪器必须有很好的稳定性ISTD进样量不要求严格，只对感兴趣的峰做出校正，校正检测器的响应，其结果的报告可选择不同的单位必须在所有样品中加入一个组分，样品和标样的准备工作更复杂内标法〔ISTD〕含量=RF(pk)×面积(pk)×ISTD含量面积（ISTD)×RF(ISTD)优点：进样量要求不严格、只对欲分析组分作校正、校正检测器响应、定量结果可选择浓度单位。缺点：必须加一个组分进到样品色谱柱保存—色谱柱老化新柱需预先老化以除去柱中残留的溶剂选择老化温度时请考虑以下几点：-足够高以除去不挥发物质-足够低以延长柱寿命和减小柱流失-老化温度越低老化时间应越长-请柱生产厂商确认柱的固定相最高使用温度老化柱还应该：-按实际工作时的炉温程序持续升温，以使柱得以较好老化