任务四 气相色谱仪使用技术

《仪器分析》——生物工程系任务四气相色谱仪使用技术学习目标了解气相色谱法的主要特点及其适用范围了解气相色谱仪的构造掌握色谱的基本术语掌握气相色谱法的使用技术和定量方法

目录一、概述二、基本原理三、仪器结构四、使用技术五、数据处理色谱法：该分离方法。色谱柱：填充CaCO3的玻璃柱管。固定相：CaCO3的固体颗粒。流动相：石油醚。色谱图：柱中出现的有颜色的色带。色谱法的由来茨维特吸附色谱分离实验示意图1、特点2、应用范围3、分类4、常用术语一、概述1、特点（1）分离效率高能分离性质极为相似的物质，如用毛细管柱可分析汽油中50~100多个组分（2）灵敏度高可检测出10－11~10－12g的痕量物质（3）分析速度快完成一个样品的分析仅需几分钟（4）用样量少通常气体样品仅需1ml，液体样品仅需1μl（5）应用范围广泛2、应用范围应用范围：不仅可以分析气体，还可以分析液体和固体。只要样品在450℃以下，能气化都可以用气相色谱法进行分析。缺点：在缺乏标准样品的情况下，定性分析较困难；对于高沸点，不能气化和热不稳定的物质不能用气相色谱法分离和测定。3、分类（1）按固定相和流动相所处的状态分类流动相总称固定相色谱名称气体气相色谱（GC）固体气-固色谱（GSC）液体气-液色谱（GLC）液体液相色谱（LC）固体液-固色谱（LSC）液体液-液色谱（LLC）（2）按固定相性质和操作方式分类柱色谱、纸色谱、薄层色谱（3）按色谱分离过程的物理化学原理分类吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱（排阻色谱）4、常用术语（1）色谱图色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的响应信号对时间或流动相流出体积的曲线图。（2）基线当色谱柱中没有组分进入检测器时，色谱流出曲线是一条只反映仪器噪声随时间变化的曲线，称为基线。基线噪声基线漂移（3）色谱峰色谱峰应是对称的，符合高斯正态分布。分叉峰、拖尾峰正常峰“馒头”峰正常峰前伸峰前伸峰（4）峰高和峰面积——定量分析峰高（h）：峰顶到基线的距离。峰面积（A）：每个组分的流出曲线与基线间所包围的面积。（5）峰拐点（6）峰宽与半峰宽峰宽（W）：色谱峰两侧拐点处所作的切线与峰底相交两点之间的距离。半峰宽（W1/2）：在峰高h/2处的峰宽。（7）保留值——定性分析死时间（tM）、保留时间（tR）、调整保留时间（t'R）t'R=tR－tM死体积VM保留体积VR调整保留体积V'R（8）分离度R——色谱柱的分离效能指标又称分辨率，两个相邻峰的分离程度。以相邻两组分色谱峰保留值之差与两峰底宽度之和一半的比值。当R＝1时，分离程度可达98％当R＝1.5时，分离程度可达99.7％R=1.5R=0.75R=1.0响应信号保留时间t,min二、基本原理分配过程：物质在固定相和流动相之间发生的吸附-脱附或溶解-挥发的过程。动画1、气-固色谱气-固色谱的固定相是固体吸附剂。试样气体随着载气的流动，被测组分在吸附剂表面进行吸附、脱附，再吸附、再脱附……这样反复的过程不同物质在色谱柱中的保留时间不同而达到分离的目的。吸附能力小而脱附能力大2、气-液色谱气-液色谱的固定相是涂在载体表面的固定液。试样气体随着载气的流动，被测组分在固定液中进行溶解、挥发，再溶解、再挥发……的过程，使不同物质在色谱柱中的保留时间不同而达到分离的目的。先出的峰是溶解能力小而挥发能力大的物质。溶解能力小而挥发能力大三、仪器结构气路系统进样系统分离系统检测系统温度控制系统数据处理系统动画（一）气路系统1、作用载气：作为色谱的流动相。检测器的工作气体。2、载气惰性气体：氮气（氢火焰离子化检测器）、氢气（热导检测器）、氦气、氩气（价格较高，应用较少）。采用净化干燥管获得纯净、干燥载气。采用减压调节器使高压气体减压和稳压。控制流量来得到恒定流速。3、气体的供应和控制气体的类型由检测器决定。气体要求色谱级的高纯气体，99.999%。净化干燥管——多为串联的分子筛和活性碳管。除氧（分子筛、活性碳）除有机物等（活性碳）除水（分子筛、硅胶）检测器TCDECDFIDPFDTSD载气HeN2HeN2HeN2CH4+ArN2HeN2H2H2H2Ar燃气H2H2H2AirAirAir气体进样器（旋转六通阀）（二）进样系统1、作用样品进样和汽化。2、构成进样器+气化室（20~400℃）液体进样器（微量注射器）动画3、常用进样技术填充柱进样口分流/不分流进样冷柱上样程序升温汽化进样PTV填充柱使用隔膜进样器毛细管柱使用分流/不分流进样器分流出口载气输入隔膜清洗4、分流/不分流进样——应用最广（1）分流进样允许样品中的代表部分进入色谱柱中；当被测物浓度较高时；在满足灵敏度的情况下，适合脏样品的检测，防止柱污染；不适于高纯度物质和痕量组分（＜50ppm）的分析。（2）不分流进样类似于直接进样。（三）分离系统1、作用样品分离。2、构成色谱柱（核心部件、心脏部分）+柱箱（室温~450℃）3、色谱柱填充柱——柱材料为不锈钢管或玻璃管，内填固定相。多为U形或螺旋形，内径2~4mm，长1~3m。3、色谱柱毛细管柱——柱材料为熔融石英，分为涂壁、多孔层和涂载体空心柱。通常弯成直径10~30cm的螺旋状。内径0.1~0.5mm，长达几十至100m。4、色谱柱老化（1）老化目的彻底除去固定相中残存的溶剂和某些易挥发性杂质；促使固定液更均匀，更牢固地涂布在载体表面。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。（2）老化方法——气体流动法升温老化把柱子与汽化室连接，与检测器一端要断开，检测器用闷头堵上；确保载气流过毛细管柱15-30min；通小流量(一般为5-10ml/min)的载气氮气，以5℃/min程序升温至低于固定液最高使用温度20~30℃，老化12~24h。老化完成后将仪器温度降至近室温，关闭色谱仪，将色谱柱连接到检测器上，获得平稳基线，则表明老化已合格，否则要继续老化。（四）检测系统1、作用检测器是色谱仪的“眼睛”。2、构成检测器+

放大器+显示记录三部分组成3、检测器类型检测器工作原理应用范围热导检测器TCD气体热导率的差异无机和有机化合物氢火焰离子化检测器FID气态样品在氢火焰中电离大多数有机化合物电子捕获检测器ECD气态样品在射线作用下电离电负性有机化合物火焰光度检测器FPD含硫磷气态样品在氢还原火焰中产生分子发射含硫、磷有机化合物热电离化检测器（或氮磷检测器）TID或NPD含氮磷气态样品在铷玻璃球产生热表面电离含氮、磷有机化合物（五）温度控制系统气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；分离室：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。恒温：45oC程序升温：30~180oC恒温：145oC温度低，分离效果较好，但分析时间长程序升温，分离效果好，且分析时间短温度高，分析时间短，但分离效果差（六）数据处理系统色谱工作站四、使用技术开机关机运行关机方法、关GC主机、关计算机、关气源进样开气源、计算机、GC主机、联机、走基线新建方法、设置序列、运行序列、打印报告操作步骤Agilent7890A操作规程（1）打开气源：依次打开N2、H2、Air；（2）打开计算机、GC主机，自检完成后，双击工作站图标，进入工作站；（3）获取GC配置、自动进样器、模块配制、柱参数设定。1、开机编辑方法的参数和方法的简要信息，完成保存方法。2、编辑方法样品编号、选择方法等。3、设置样品检测器温度达到设置的温度后，仪器会自动点火。4、点火（FID、FPD检测器）基线平稳后，按下工作站中的开始键，自动进样器进样，系统开始采集数据。5、进样建立方法的数据处理部分并保存。样品用标准曲线方程对照后即可得到相应的定量报告。6、数据处理实验结束后，先关闭FID/FPD气体（H2、Air），降温各热源（柱温箱、进样口、检测器），关闭FID/FPD检测器，待柱温箱温度降至50℃以下，再关闭GC电源，最后关闭N2。7、关机五、数据处理（一）谱图判断（二）结果分析（一）谱图判断分离度——一般应≥1.5；重复性——两次谱图的峰面积应相差不超过1%；理论塔板数——应≥规定的理论塔板数目；拖尾因子——0.95＜T＜1.05；保留时间——对照与样品的主成分保留时间应大致一致。（二）结果分析1、定性方法

利用保留值定性利用保留指数定性联机定性2、定量方法归一化法外标法内标法标准加入法动画

课后思考题1、指出图中色谱流出曲线中各段的名称。线段名称O’A’O’BA’BACDABIJGH

课后思考题2、气相色谱仪由哪几部分等组成？其中温度控制系统主要是控制哪几部分？3、用气相色谱仪测定以下各种样品时，宜选用何种检测器？为什么？（1）从野鸡肉的萃取液中分析痕量的含氯农药；（2）测定有机溶剂中微量的水；（3）啤酒中微量硫化物；（4）石油裂解气的分析。4、气相色谱中，色谱柱老化的目的是什么？实训五蔬菜中有机磷农药残留检测1、了解样品预处理，即制样、样品提取、样品净化；2、掌握GC开关机顺序及注意事项；3、掌握数据处理计算，填写检测记录。实训目的试样中有机磷类农药经乙腈提取，提取溶液经过滤、浓缩后，用丙酮定容，经自动进样器注入气相色谱仪进样口，农药组分经毛细管色谱柱分离，火焰光度检测器检测，用保留时间定性，外标法定量。NY/T761-2008蔬菜和水果有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定实训原理1、仪器：Agilent7890A（1台）。2、材料与试剂：标样、黄瓜、砧板、食品加工器、天平、抹布、具塞量筒、菜刀、牛皮纸、刨子、一次性手套、称量纸、药勺、烧杯、离心管、离心管架、旋涡振荡器、铁架台、漏斗、一次性胶头滴管、定性滤纸、具塞刻度试管、玻璃棒、吸量管、一次性注射器、微孔滤膜器、气相色谱进样瓶、洗瓶、试管架、移液管架、洗耳球、乙腈试剂瓶、丙酮试剂瓶、自封袋、标签纸、气针、氮吹仪、氮气钢瓶、剪刀、塑料烧杯、废液缸、垃圾篓。实训材料1制样黄瓜两根去皮，切小块，放入搅拌机中，打浆。2样品提取准确称取10.00±0.05克黄瓜匀浆于50mL离心管中，由指定裁判加入标液100uL，准确移入20.0mL乙腈，于旋涡振荡器上混匀2min后用滤纸过滤，滤液收集到装有2g-3g氯化钠的50mL具塞量筒中，收集滤液20mL左右，盖上塞子，剧烈震荡1min，在室温下静置30min，使乙腈相和水相分层。实训步骤3、净化用毛细胶头滴管从具塞量筒中移取4.0mL乙腈相溶液于10mL刻度试管中，将其置于氮吹仪中，温度设为75℃，缓缓通入氮气，蒸发近干，加入适量丙酮定容至2.0mL，在旋涡混合器上混匀，用0.2um滤膜过滤后，分别移入至自动进样器进样瓶中，做好标记，供色谱测定。实训步骤4、测定色谱柱：HP-530m×0.325mm×0.25

m；温度：进样口200℃，检测器220℃，柱温100℃（保持0.5min），以15℃/min升至220℃，保持20min；气体及流量：载气：氮气，流速为5mL/min；燃气：氢气，流速为75mL/min；助燃气：空气，流速为100mL/min；进样方式：不分流进样。实训步骤1、气体钢瓶总压力表不得低于2Mpa；2、必须严格检漏；3、严禁无载气气压时打开电源；4、检测器温度不能低于进样口温度，否则会污染检测器进样口温度应高于柱温的最高值，同时化合物在此温度下不分解；5、在开机前和关机后，要保证载气保持打开状态。注意事项1、定性分析将样品溶液中未知组分的保留时间(RT)分别与标准溶液在同一色谱柱上的保留时间(RT)相比较，如果样品溶液中某组分的两组保留时间与标准溶液中某一农药的两组保留时间相差都在±0.1min内的可认定为该农药。数据处理2、定量结果计算试样中被测农药残留量以质量分数w计，单位以毫克每千克(mg/kg)表示，按公式计算。数据处理式中：

—标准溶液中农药的质量浓度，单位为毫克每升(mg/L);A—样品溶液中被测农药的峰面积;As—农药标准溶液中被测农药的峰面积;V1—提取溶剂总体积，单位为毫升(mL);V2—吸取出用于检测的提取溶液的体积，单位为毫升(mL);V3—样品溶液定容体积，单位为毫升(mL);m一一试样的质量，单位为克(g)。3、回收率计算数据处理式中：P—加标回收标准溶液中农药的质量浓度，单位为毫克每升(mg/L)；M—样品溶液农药的质量，单位为毫克(mg)；M0—空白样中农药的质量，单位为毫克(mg)；MS—加入标准农药的质量，单位为毫克(mg)；样品编号检测日期样品名称检测项目检测条件色谱柱温度（t/℃）进样口检测器柱温气体类型载气燃气助燃气流量（min/mL）进样方式数据记录表1、检测条件标准样品名称甲拌磷毒死蜱标准样品保留时间（m