气相色谱基础知识

1、气相色谱基础知识,讲解人：马婷,气相色谱发展背景,植物学家茨维特在研究植物色素的过程中，在一根玻璃管的底部塞上一团棉花，在管中填入粉末状吸附剂，例如碳酸钙等，然后把该吸附柱与吸虑瓶连接，把有色植物的叶子的石油醚萃取液倾注到柱内的吸附剂上面，然后用纯净的石油醚洗脱。植物叶中的几种色素就在柱上展开了， 在管内的碳酸钙上形成三种颜色的5个色带。当时茨维特把这种色带称之为“色谱”（Chromatography）。其中玻璃管相当于色谱柱，碳酸钙为固定相，纯净的石油醚为流动相。,如图：,色谱法的优缺点,色谱法的优点： 1、分离效率高 2、应用范围广 3、分析速度快 4、样品用量少 5、灵敏度高 6、分离和

2、测定一次完成 7、易于自动化，可在工 业流程中使用,色谱法的缺点： 1、对所分析对象的鉴别功能较差,气相色谱基本概念,t0：死体积 tr：保留时间 H：峰高 W：峰宽 A：峰面积 W1/2 ：半峰宽 相对保留值、分离度R、容量因子k、分配系数K,气相色谱分析的基本原理,1、色谱分离的本质：分配系数的差异 分配系数是在一定温度下，溶质在互不混容的两相中浓度之比。 2、GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附物质的差异来实现混合物的分离。如图：,样品,进样汽化,载气,色谱柱分离,检测器,检测器,信号记录,气相色谱仪器及操作,1、仪器基本配置,气路系统,气路系统：是为了获得纯净、稳定流速的载气和辅助气体

3、。包 括压力计、流量计及气体净化器。 载 气：要求化学惰性，不与相关物质反应。载气的选择处 理考虑对柱效的影响外，还要与分析对象和所用的 检测器相配。 净 化 器：可除去气体中携带的水、氧气及其他杂质。 压 力 表：多为两级压力指示：第一级，钢瓶压力(总是高于常 压。第二级，柱头压力指示。 流 量 计：通常在柱后，以皂膜流量计(Soap-bubble meter) 测流速。,进样系统,进样时应注意的问题,1、注射速度快 2、取样准确而重现 3、避免样品之间的相互干扰 4、选用合适的注射器 5、减少注射歧视,柱分离系统,毛细管柱结构,融熔石英,固定液,内径（I.D.） 0.1，0.25，0.32

4、，0.53 毫米 长度 5-100 m(30 m最常用) 材质 融熔石英 固定液 理论塔板数一般都较大,1、柱分离系统是色谱分析的心脏部分。分离柱包括填充柱和开管柱(或称毛细管柱)。柱材料包括金属、玻璃、融熔石英、Teflon等 2、开管柱：分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。内径0.1-0.5mm，长达几十至100m。通常弯成直径10-30cm的螺旋状。开管柱因渗透性好、传质快，因而分离效率高(n可达106)、分析速度快、样品用量小。过去是填充柱占主要，但现在，这种情况正在迅速发生变化，除了一些特定的分析之外，填充柱将会被更高效、更快速的开管柱所取代！ 3、柱温：是影响分离的最重要的因素。选择柱

5、温主要是考虑样品待测物沸点和对分离的要求。柱温通常要等于或略高于样品的平均 沸点(分析时间20-30min)；对宽沸程的样品，应使用程序升温方法。,程序升温与恒温对分离的影响比较,如图：,色谱柱的维护,1、每次新安装了色谱柱后，都要在进样前进行老化。 2、新购买的色谱柱一定要在分析样品前先测试柱性能是否合格。 3、暂时不用的色谱柱从仪器上卸下后，柱两端应当用一块硅橡胶堵上，拨那个放在相应的柱包装盒中，以免柱头被污染。 4、每次关机前都应将进样口和检测器的稳定降到100以下，然后再关电源和载气。,检测系统,检测器的种类繁多，主要有以下几类： 1. 热导检测器(TCD) 2. 氢火焰离子化检测器(

6、FID) 3. 电子捕获检测器(ECD) 4. 火焰光度检测器(FPD) 5. 氮磷检测器( NPD )也称热离子检测器(TID) 6. 原子发射检测器(AED) 7. 硫荧光检测器( SCD ),检测器的分类,根据检测器的响应原理，可将其分为浓度型和 质量型检测器。 浓度型：检测的是载气中组分浓度的瞬间变 化，即响应值与浓度成正比。 质量型：检测的是载气中组分进入检测器中速 度变化，即响应值与单位时间 进入检 测器的量成正比。,氢火焰离子化检测器(FID),火焰离子化检测器（FID） 又称氢焰离子化检测器。主要用于可在H2-Air火焰中燃烧的有机化合物(如烃类物质)的检测。 原理：含碳有机物

7、在H2-Air火焰中燃烧产生碎片离子，在电场作用下形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离的组分。 结构：主体为离子室，内有石英喷嘴、发射极(极化极，此图中为火焰顶端)和收集极。 工作过程：来自色谱柱的有机物与H2-Air混合并燃烧，产生电子和离子碎片，这些带电粒子在火焰和收集极间的电场作用下（几百伏）形成电流，经放大后测量电流信号（10-12 A）。,FID特点,1、灵敏度高。 2、线性范围宽。 3、噪声低。 4、耐用且易于使用。 5、为质量型检测器，色谱峰高取决于单位时间内引入检测器中组分的质量。 在样品量一定时，峰高与载气流速成正比。 6、对无机物、永久性气体和水基本无响

8、应，因此FID特别适于水中和大气中痕量有机物分析或受水、N和S的氧化物污染的有机物分析。 7、对含羰基、羟基、卤代基和胺基的有机物灵敏度很低或根本无响应。 8、样品受到破坏。,气相色谱定性方法,1、用保留时间定性 2、用相对保留值定性 3、用保留指数定性 4、用双柱或多柱定性 5、用不同类型的检测器定性,常用气相色谱定量方法,1、归一化法 wi= 其中各组分的质量分别为m1，m2， ， mn，各组分含量的总和m为100%，其中组分i的质量分数为wi。,2、内标法,所谓内标法是将一定量的纯物质作为内标 物，加入到准确称取的试样中，根据被测物 和内标物的质量及其在色谱图上相应的峰面 积比，求出某组

9、分的含量。 wi=,3、外标法,所谓外标法就是应用欲测组分的纯物质 来制作标准曲线。 用预测组分的纯物质加稀释剂配成不同质量分数的标准溶液，取固定量标准溶液进样分析，从所得色谱图上测出相应信号，然后绘制响应信号（纵坐标）对质量分数（横坐标）的标准曲线。,仪器的主机结构,中部是色谱柱箱 右侧上部是微机 温度控制器 右侧下部是FID 微电流放大器 顶部是流量控制 部件及气路面板 柱箱上方后部是 离子化检测器 安装位置,GC1690气相色谱仪操作规程,1、启动仪器 每天检查气瓶的压力是否正常，检查接口是否漏气。打开仪器电源。仪器进行自检。自检结束时，正常情况下出现WELCOME USE 1690，稍

10、后显示：GC1690。此符号表示自检通过可设置各控温参数。操作如下： 设置初始柱箱温度为50 按键顺序【初温】【50】 【置入】 设置初始柱箱时间为4min 按键顺序【初时】【4】【置入】 设置升温速率为6/min按键顺序【升速】【6】【置入】 设置终止温度为180按键顺序【终温】【180】【置入】 设置进样器温度为190按键顺序【进样】【190】【置入】 设置检测器温度为250按键顺序【换挡】【热导】【250】【置入】 设置终时时间为5 min按键顺序【终时】【5】【置入】 最后按【起始】。程序升温参数设置完毕。,2、点火,当进样温度和检测温度达到设定温度时，打开H2和AIR气体阀，空气的压

11、力调为0.1 Mpa、氢气的压力调为0.1 Mpa。同时打开电脑和工作站，就可以点火。,3、关机,先把氢气关闭，再关空气，再把进样口、检测器、色谱柱的温度设到常温，等温度降下来后关闭主机和载气。,气相色谱的维护和保养,1、气体净化管的定期检查 2、进样垫的维护与检修 3、玻璃衬管的维护与检修 4、注射器的维护 5、毛细管色谱柱的维护 6、柱的老化 7、除去受污染的柱入口部分 8、用溶剂清洗 9、 检测器FID的维护,气相色谱在公司的应用,1、车间混合溶剂的定量、定性 2、各技术部样品的定量、定性,M108,定量结果, 序号 保留时间 名称 浓度 峰面积 1 2.132 Y14 18.34 144020 2 2.570 Y5 10.23 66579 3 2.699 Y10 9.021