氣相色譜的專業知識

1 氣相色譜
氣相色譜是一種以氣體為流動相的柱色譜法，根據所用固定相狀態的不同可分為氣-固色譜(GSC)和氣-液色譜(GLC)。
2 氣相色譜原理
氣相色譜的流動相為惰性氣體，氣-固色譜法中以表面積大且具有一定活性的吸附劑作為固定相。當多組分的混合樣品進入色譜柱后，由于吸附劑對每個組分的吸附力不同，經過一定時間后，各組分在色譜柱中的運行速度也就不同。吸附力弱的組分容易被解吸下來，最先離開色譜柱進入檢測器，而吸附力最強的組分最不容易被解吸下來，因此最后離開色譜柱。如此，各組分得以在色譜柱中彼此分離，順序進入檢測器中被檢測、記錄下來。
3 氣相色譜流程
載氣由高壓鋼瓶中流出，經減壓閥降壓到所需壓力后，通過凈化干燥管使載氣凈化，再經穩壓閥和轉子流量計后，以穩定的壓力、恒定的速度流經氣化室與氣化的樣品混合，將樣品氣體帶入色譜柱中進行分離。分離后的各組分隨著載氣先后流入檢測器，然后載氣放空。檢測器將物質的濃度或質量的變化轉變為一定的電信號，經放大后在記錄儀上記錄下來，就得到色譜流出曲線。
根據色譜流出曲線上得到的每個峰的保留時間，可以進行定性分析，根據峰面積或峰高的大小，可以進行定量分析。
4 氣相色譜儀
由以下五大系統組成：氣路系統、進樣系統、分離系統、溫控系統、檢測記錄系統。
組分能否分開，關鍵在于色譜柱；分離后組分能否鑒定出來則在于檢測器，所以分離系統和檢測系統是儀器的核心。
5 氣相色譜儀幾種常用檢測器
目前有很多種檢測器，其中常用的檢測器是：氫火焰離子化檢測器（FID） 熱導檢測器（TCD) 氮磷檢測器 （NPD）火焰光度檢測器（FPD） 電子捕獲檢測器（ECD)等類型。
氫火焰離子化檢測器（FID）：（氫）火焰離子化檢測器是根據氣體的導電率是與該氣體中所含帶電離子的濃度呈正比這一事實而設計的。一般情況下，組分蒸汽不導電，但在能源作用下，組分蒸汽可被電離生成帶電離子而導電。
工作原理：由色譜柱流出的載氣（樣品）流經溫度高達2100℃的氫火焰時，待測有機物組分在火焰中發生離子化作用，使兩個電極之間出現一定量的正、負離子，在電場的作用下，正、負離子各被相應電極所收集。當載氣中不含待測物時，火焰中離子很少，即基流很小，約10-14A。當待測有機物通過檢測器時，火焰中電離的離子增多，電流增大（但很微弱10-8～10-12A）。需經高電阻（108～l011）后得到較大的電壓信號，再由放大器放大，才能在記錄儀上顯示出足夠大的色譜峰。該電流的大小，在一定范圍內與單位時間內進入檢測器的待測組分的質量成正比，所以火焰離子化檢測器是質量型檢測器。
火焰離子化檢測器對電離勢低于H2的有機物產生響應，而對無機物、久性氣體和水基本上無響應，所以火焰離子化檢測器只能分析有機物（含碳化合物），不適于分析惰性氣體、空氣、水、CO、CO2、CS2、NO、SO2及H2S等。
熱導檢測器（TCD)：熱導檢測器（TCD）又稱熱導池或熱絲檢熱器，是氣相色譜法最常用的一種檢測器。基于不同組分與載氣有不同的熱導率的原理而工作的熱傳導檢測器。
工作原理：熱導檢測器的工作原理是基于不同氣體具有不同的熱導率。熱絲具有電阻隨溫度變化的特性。當有一恒定直流電通過熱導池時，熱絲被加熱。由于載氣的熱傳導作用使熱絲的一部分熱量被載氣帶走，一部分傳給池體。當熱絲產生的熱量與散失熱量達到平衡時，熱絲溫度就穩定在一定數值。此時，熱絲阻值也穩定在一定數值。由于參比池和測量池通入的都是純載氣，同一種載氣有相同的熱導率，因此兩臂的電阻值相同，電橋平衡，無信號輸出，記錄系統記錄的是一條直線。當有試樣進入檢測器時，純載氣流經參比池，載氣攜帶著組分氣流經測量池，由于載氣和待測量組分二元混合氣體的熱導率和純載氣的熱導率不同，測量池中散熱情況因而發生變化，使參比池和測量池孔中熱絲電阻值之間產生了差異，電橋失去平衡，檢測器有電壓信號輸出，記錄儀畫出相應組分的色譜峰。載氣中待測組分的濃度越大，測量池中氣體熱導率改變就越顯著，溫度和電阻值改變也越顯著，電壓信號就越強。此時輸出的電壓信號與樣品的濃度成正比，這正是熱導檢測器的定量基礎。
熱導池（TCD）檢測器是一種通用的非破壞性濃度型檢測器，一直是實際工作中應用最多的氣相色譜檢測器之一。TCD特別適用于氣體混合物的分析，對于那些氫火焰離子化檢測器不能直接檢測的無機氣體的分析，TCD更是顯示出獨到之處。TCD在檢測過程中不破壞被監測組份，有利于樣品的收集，或與其他儀器聯用。TCD能滿足工業分析中峰高定量的要求，很適于工廠的控制分析。
氮磷檢測器 （NPD）：氮磷檢測器（NPD）是一種質量檢測器，適用于分析氮，磷化合物的高靈敏度、高選擇性檢測器。它具有與FID相似的結構，只是將一種涂有堿金屬鹽如Na2SiO3,Rb2SiO3類化合物的陶瓷珠，放置在燃燒的氫火焰和收集極之間，當試樣蒸氣和氫氣流通過堿金屬鹽表面時，含氮、磷的化合物便會從被還原的堿金屬蒸氣上獲得電子，失去電子的堿金屬形成鹽再沉積到陶瓷珠的表面上。
工作原理：是在NPD檢測器的噴口上方， 有一個被大電流加熱的銣珠， 堿金屬鹽（ 銣珠） 受熱而逸出少量離子， 銣珠上加有-250V 極化電壓， 與圓筒形收集極形成直流電場，逸出的少量離子在直流電場作用下定向移動，形成微小電流被收集極收集，即為基流。當含氮或磷的有機化合物從色譜柱流出， 在銣珠的周圍產生熱離子化反應， 使堿金屬鹽（ 銣珠） 的電離度大大提高， 產生的離子在直流電場作用下定向移動， 形成的微小電流被收　　集極收集， 再經微電流放大器將信號放大， 再由積分儀處理， 實現定性定量的分析。
氮磷檢測器的使用壽命長、靈敏度極高，可以檢測到5×10-13g/s偶氮苯類含氮化合物，2.5×10-13g/s的含磷化合物，如馬拉松農藥。它對氮、磷化合物有較高的響應。而對其他化合物有的響應值低10000~100000倍。氮磷檢測器被廣泛應用于農藥、石油、食品、藥物、香料及臨床醫學等多個領域。
火焰光度檢測器（FPD）：火焰光度檢測器是利用在一定外界條件下（即在富氫條件下燃燒）促使一些物質產生化學發光，通過波長選擇、光信號接收，經放大把物質及其含量和特征的信號聯系起來的一個裝置。主要由燃燒室、單色器、光電倍增管、石英片（保護濾光片）及電源和放大器等組成。
工作原理：當含S、P化合物進入氫焰離子室時，在富氫焰中燃燒，有機含硫化合物首先氧化成SO2，被氫還原成S原子后生成激發態的S2*分子，當其回到基態時，發射出350～430nm的特征分子光譜，最大吸收波長為394nm。通過相應的濾光片，由光電倍增管接收，經放大后由記錄儀記錄其色譜峰。此檢測器對含S化合物不成線性關系而呈對數關系（與含S化合物濃度的平方根成正比）。
當含磷化合物氧化成磷的氧化物，被富氫焰中的H還原成HPO裂片，此裂片被激發后發射出480～600nm的特征分子光譜，最大吸收波長為526nm。因發射光的強度（響應信號）正比于HPO濃度。
電子捕獲檢測器（ECD)：早期電子捕獲檢測器由兩個平行電極制成。現多用放射性同軸電極。在檢測器池體內，裝有一個不銹鋼棒作為正極，一個圓筒狀-放射源（3H、63Ni）作負極，兩極間施加流電或脈沖電壓。
工作原理：當純載氣（通常用高純N2）進入檢測室時，受射線照射，電離產生正離子（N2+）和電子e-，生成的正離子和電子在電場作用下分別向兩極運動，形成約10-8A的電流——基流。加入樣品后，若樣品中含有某中電負性強的元素即易于電子結合的分子時，就會捕獲這些低能電子，產生帶負電荷陰離子（電子捕獲）這些陰離子和載氣電離生成的正離子結合生成中性化合物，被載氣帶出檢測室外，從而使基流降低，產生負信號，形成倒峰。倒峰大小（高低）與組分濃度呈正比，因此，電子捕獲檢測器是濃度型的檢測器。其最小檢測濃度可達10-14g/ml，線性范圍為103左右。
電子捕獲檢測器是一種高選擇性檢測器。高選擇性是指只對含有電負性強的元素的物質，如含有鹵素、S、P、N等的化合物等有響應.物質電負性越強，檢測靈敏度越高。