氣相色譜法

發布時間：2019-10-30 17:44 原文鏈接：氣相色譜法

1.氣相色譜法(GC)：

是以氣體為流動相的色譜分析法。

2.氣相色譜要求樣品：

氣化，不適用于大部分沸點高和熱不穩定的化合物，對于腐蝕性能和反應性能較強的物質更難于分析。

大約有15%～20%的有機物能用氣相色譜法進行分析。

3.氣相色譜儀的組成：

氣路系統、進樣系統、分離系統、檢測系統、溫控系統、記錄系統。

4.氣路系統：

包括氣源、凈化器和載氣流速控制；

常用的載氣有：

氫氣、氮氣、氦氣。

5.進樣系統：

包括：

進樣裝置和氣化室，氣體進樣器(六通閥)：

試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進入分離柱；

液體進樣器：

不同規格的微量注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細管色譜常用1μL；新型儀器帶有全自動液體進樣器，清洗、潤沖、取樣、進樣、換樣等過程自動完成，一次可放置數十個試樣。

6.進樣方式：

分流進樣：

樣品在汽化室內氣化，蒸氣大部分經分流管道放空，只有極小一部分被載氣導入色譜柱；

不分流進樣：

樣品直接注入色譜的汽化室，經過揮發后全部引入色譜柱。

7.分離系統：

色譜柱：

填充柱(2～6mm直徑，1～5m長)，毛細管柱(0.1～0.5mm直徑,幾十米長)。

8.溫控系統的作用：

溫度是色譜分離條件的重要選擇參數；

氣化室、色譜柱恒溫箱、檢測器三部分在色譜儀操作時均需控制溫度；

氣化室：保證液體試樣瞬間氣化；

檢測器：保證被分離后的組分通過時不在此冷凝；

色譜柱恒溫箱：準確控制分離需要的溫度。

9.檢測系統：

作用：將色譜分離后的各組分的量轉變成可測量的電信號；

指標：靈敏度、線性范圍、響應速度、結構、通用性，通用型——對所有物質均有響應；專屬型——對特定物質有高靈敏響應；

檢測器類型：

濃度型檢測器：

熱導檢測器、電子捕獲檢測器；

質量型檢測器：

氫火焰離子化檢測器、火焰光度檢測器。

10.熱導檢測器的主要特點：

結構簡單，穩定性好；

對無機物和有機物都有響應，不破壞樣品；

靈敏度不高。

11.氫火焰離子化檢測器的特點：

優點：

(1)典型的質量型檢測器；

(2)通用型檢測器(測含C有機物)；

(3)氫焰檢測器具有結構簡單、穩定性好、靈敏度高、響應迅速、死體積小、線性范圍寬等特點；

(4)比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數量級，檢測下限可達10-12g·g-1；

缺點：

(1)對載氣要求高；

(2)檢測時要破壞樣品，無法回收樣品；

(3)不能檢測永久性氣體、水及四氯化碳等。。。

12.電子俘獲檢測器的特點：

對鹵素、硫、磷、氮、氧有很強的響應；

靈敏度高，可用于痕量農藥殘留物的分析；

線性范圍較窄。

13.火焰光度檢測器(FPD)：

是一種對含硫、磷化合物具有高選擇性的檢測器。含硫、磷化合物在富氫火焰中燃燒被打成有機碎片，發出不同波長的特征光譜。

14.固定相：

固體固定相：固體吸附劑；

液體固定相：由載體和固定液組成；聚合物固定相。

15.固體固定相：

一般為固體吸附劑，常用的有活性炭，硅膠，氧化鋁和分子篩。

優點：

吸附容量大、熱穩定性好、價格便宜；

缺點：

柱效低、吸附活性中心易中毒，使用前要進行活化。

應用：

主要用于惰性氣體、H2、O2、N2、CO、CO2和CH4等一般氣體和低沸點物質。

16.作為載體使用的物質應滿足的條件：

表面有微孔結構，孔徑均勻，比表面積大；

化學和物理惰性，即，與樣品組分不起化學反應，無吸附作用或吸附很弱；

熱穩定性好；

有一定的機械強度和浸潤性，不易破碎；

具有一定的粒度和規則的形狀，最好是球形。

17.對固定液的要求：

在使用溫度下是液體，具有較低的揮發性；具有良好的熱穩定性；對要分離的各組分應具有合適的分配系數；化學穩定性好，不與樣品組分、載氣、載體發生任何化學反應。

18.固定液的分類：

非極性固定液、中等極性固定液、強極性固定液、氫鍵型固定液。

19.非極性固定液：

主要是一些飽和烷烴和甲基硅油，它們與待測物質分子之間的作用力以色散力為主。組分按沸點由低到高順序流出，若樣品中兼有極性和非極性組分，則同沸點的極性組分先出峰。

常用的固定液有角鯊烷(異三十烷)、阿皮松等。。。適用于非極性和弱極性化合物的分析。

20.中等極性固定液：

由較大的烷基和少量的極性基團或可以誘導極化的基團組成，它們與待測物質分子間的作用力以色散力和誘導力為主，組分基本上按沸點順序出峰，同沸點的非極性組分先出峰。常用的固定液有鄰苯二甲酸二壬酯、聚酯等，適用于弱極性和中等極性化合物的分析。

21.強極性固定液：

含有較強的極性基團，它們與待測物質分子間作用力以靜電力和誘導力為主，組分按極性由小到大的順序出峰。常用的固定液有氧二丙腈等，適用于極性化合物的分析。

22.氫鍵型固定液：

是強極性固定液中特殊的一類，與待測物質分子間作用力以氫鍵力為主，組分依形成氫鍵的難易程度出峰，不易形成氫鍵的組分先出峰。常用的固定液有聚乙二醇、三乙醇胺等，適用于分析含F、N、O等的化合物。

23.固定液的選擇：

①按極性相似原則選擇：

極性相似，溶解度大，分配系數大，保留時間長；

②按官能團相似選擇：

酯類——酯或聚酯類固定液；

醇類——聚乙二醇固定液。

③按主要差別選擇：

各組分間沸點是主要差別——非極性固定液；極性為主要差別——極性固定液。

④選擇混合固定液：

對于難分離的復雜樣品，可選用兩種或兩種以上固定液。

24.聚合物固定相：

既可作為固體固定相，也可作為載體，又稱高分子多孔微球。物質在其表面既存在吸附作用，又存在溶解作用。

(1)具有較大的比表面積，表面孔徑均勻；

(2)對非極性及極性物質無有害的吸附活性，拖尾現象小，極性組分也能出對稱峰；

(3)由于不存在液膜，無流失現象，熱穩定性好；

(4)機械強度和耐腐蝕性較好，系均勻球形，在填充柱色譜中均勻性、重現性好，有助于減少渦流擴散。

25.載氣種類的選擇：

檢測器的適應性，載氣流速的大小。

26.柱溫的選擇：

(1)首先應使柱溫控制在固定液的最高使用溫度(超過該溫度固定液易流失)和最低使用溫度(低于此溫度固定液以固體形式存在)范圍之內。

(2)提高柱溫，可以改善傳質阻力，有利于提高柱效，縮短分析時間，但降低了容量因子和選擇性，不利于分離。一般的原則是：在使最難分離的組分盡可能分離的前提下，盡量采用較低的柱溫，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。

(3)柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點時的溫度。

(4)組分復雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。

27.載體和固定液含量的選擇：

配比：

固定液在載體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔體的百分比，填充柱的配比通常在5%～25%之間。

配比越低，擔體上形成的液膜越薄，傳質阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比較低時，固定相的負載量低，允許的進樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。

28.進樣條件的選擇：

進樣量應控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內，進樣要求動作快、時間短，汽化室一般較柱溫高30~70°C。

29.提高色譜分離能力的途徑：

(1)塔板理論：

增加柱長，減小柱徑，即增加柱子塔板數；

(2)速率理論：

減小組分在柱中的渦流擴散和傳質阻力，可降低塔板高度。

30.毛細管色譜柱的結構特點：

(1) 不裝填料阻力小，長度可達百米的毛細管柱，管徑0.2mm；

(2)氣流單途徑通過柱子，消除了組分在柱中的渦流擴散；

(3)固定液直接涂在管壁上，總柱內壁面積較大,涂層很薄，則氣相和液相傳質阻力大大降低。

(4)毛細管色譜柱柱效高達每米3000～4000塊理論塔板，一支長度100米的毛細管柱，總的理論塔板數可達104～106。

31.毛細管色譜具有以下優點：

(1)分離效率高：

比填充柱高10～100倍；

(2)分析速度快：

用毛細管色譜分析比用填充柱色譜速度；

(3)色譜峰窄、峰形對稱，較多采用程序升溫方式；

(4)靈敏度高，一般采用氫焰檢測器。

(5)渦流擴散為零。

32.毛細管色譜的類型：

(1)涂壁毛細管柱：

將固定液直接涂敷在管內壁上。柱制作相對簡單，但柱制備的重現性差、壽命短。

(2)多孔層毛細管柱：

在管壁上涂敷一層多孔性吸附劑固體微粒，構成毛細管氣固色譜。

(3)載體涂漬毛細管柱：

將非常細的擔體微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效較涂壁毛細管柱高。

(4)化學鍵合或交聯毛細管柱：

將固定液通過化學反應鍵合在管壁上或交聯在一起。使柱效和柱壽命進一步提高。

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