氣相色譜法及其應(yīng)用ppt課件

.,氣相色譜法及其應(yīng)用,指導(dǎo)教師：趙建軍,.,主要內(nèi)容,氣相色譜法的基本理論氣相色譜儀的構(gòu)造及各部分功能氣相色譜分析方法及其應(yīng)用,.,色譜法引論,“色譜法”名稱的由來,石油醚(流動(dòng)相),碳酸鈣(固定相),色譜帶,.,是利用混合物不同組分在固定相和流動(dòng)相中分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、滲透性等)的差異，使不同組分在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相中進(jìn)行反復(fù)分配，實(shí)現(xiàn)分離的分析方法。,色譜法,.,色譜法的分類,根據(jù)流動(dòng)相的物態(tài)可分為,氣相色譜(GC)液相色譜(LC),超臨界流體色譜(SFC),.,根據(jù)分離機(jī)理可分為,吸附色譜分配色譜離子交換色譜排阻色譜,.,第一部分：氣相色譜基本理論,一、簡(jiǎn)介:氣相色譜法（GC）是英國生物化學(xué)家MartinATP等人在研究液液分配色譜的基礎(chǔ)上，于1952年創(chuàng)立的一種極有效的分離方法它可分析和分離復(fù)雜的多組分混合物。目前由于使用了高效能的色譜柱，高靈敏度的檢測(cè)器及微處理機(jī)，使得氣相色譜法成為一種分析速度快、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣的分析方法。如氣相色譜與質(zhì)譜（GCMS）聯(lián)用、氣相色譜與Fourier紅外光譜(GCFTIR）聯(lián)用、氣相色譜與原子發(fā)射光譜（GCAES）聯(lián)用等。,.,二、分類,氣相色譜法可分為氣固色譜（GSC）和氣液色譜（GLC）GSC是用多孔性固體為固定相，分離的對(duì)象主要是一些永久性的氣體和低沸點(diǎn)的化合物；GLC的固定相是用高沸點(diǎn)的有機(jī)物涂漬在惰性載體上由于可供選擇的固定液種類多，故選擇性較好，應(yīng)用亦廣泛。,.,三、氣相色譜分離原理,當(dāng)載氣攜帶樣品進(jìn)入色譜柱時(shí)，基于不同組分在兩相間的溶解或吸附能力不同（分配系數(shù)不同），當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，試樣中各組分就在兩相中進(jìn)行反復(fù)多次的分配，使得原來分配系數(shù)只有微小差異的各組分產(chǎn)生很大的分離效果，從而各組分彼此得以分離開來,.,.,四、分離分析中的應(yīng)用,氣體、易揮發(fā)的物質(zhì)及可轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)化合物的液體或固體物質(zhì),適用對(duì)象,1、適用對(duì)象,.,2、應(yīng)用領(lǐng)域,1）石油化工分析原油分析，煉廠氣分析，油品分析，油品添加劑分析等2）環(huán)境分析大氣污染分析，飲用水分析，水資源分析，土壤分析等3）食品分析農(nóng)藥殘留分析，香精香料分析，食品添加劑分析等4）藥物和臨床分析血液中乙醇，麻醉劑及氨基酸的分析；某些揮發(fā)性藥品的分析,.,第二部分氣相色譜儀系統(tǒng)及功能,GC工作過程示意圖,.,載氣系統(tǒng),進(jìn)樣系統(tǒng),分離系統(tǒng),檢測(cè)和記錄系統(tǒng),溫控系統(tǒng),.,一、載氣系統(tǒng),常用載氣：氮?dú)狻⒑?、氫氣及氬?氣源凈化干燥管載氣流速控制裝置,載氣系統(tǒng),.,二、進(jìn)樣系統(tǒng),溫度比柱溫高出1050,.,取樣位置試樣導(dǎo)入色譜柱,六通閥進(jìn)樣器,.,三、分離系統(tǒng)(色譜柱),分離系統(tǒng)由色譜柱組成，它是色譜儀的核心部件，其作用是分離樣品。色譜柱主要有兩類：填充柱和毛細(xì)管柱。1.毛細(xì)管柱毛細(xì)管柱又叫空心柱，分為涂壁、多孔層和涂載體空心柱。涂壁空心柱是將固定液均勻地涂在內(nèi)徑0.050.5mm的毛細(xì)管內(nèi)壁而成，毛細(xì)管材料可以是不銹鋼，玻璃或石英。毛細(xì)管色譜柱滲透性好，傳質(zhì)阻力小，而柱子可以做到長(zhǎng)幾十米。與填充往相比，其分離效率高（理論塔板數(shù)可達(dá)106）、分析速度塊、樣品用量小，但柱容量低、要求檢測(cè)器的靈敏度高，并且制備較難。,.,2.填充柱填充柱由不銹鋼或玻璃材料制成，內(nèi)裝固定相，一般內(nèi)徑為110mm，長(zhǎng)0.510m。填充柱的形狀有U型和螺旋型二種。,.,固定液的選擇原則“相似相溶”,a.非極性物質(zhì)非極性固定液。沸點(diǎn)越低的組分越早出峰。,b.極性物質(zhì)極性固定液。極性越小的組分出越早出峰。,c.極性與非極性混合物極性固定液。極性越小的組分出越早出峰。,d.易形成氫鍵物質(zhì)極性或氫鍵型固定液。不易形成氫鍵的組分先出峰，易形成氫鍵的組分后出峰。,e.復(fù)雜難分離樣品多種固定液混合,.,常用毛細(xì)管色譜柱固定液,.,四、控溫系統(tǒng),在氣相色譜測(cè)定中，溫度是重要的指標(biāo)，它直接影響色譜柱的選擇分離、檢測(cè)器的靈敏度和穩(wěn)定性。控制溫度主要指對(duì)色譜柱、氣化室、檢測(cè)器三處的溫度控制。色譜柱的溫度控制方式有：恒溫和程序升溫程序升溫指在一個(gè)分析周期內(nèi)柱溫隨時(shí)間由低溫向高溫作線性或非線性變化，以達(dá)到用最短時(shí)間獲得最佳分離的目的。對(duì)于沸點(diǎn)范圍很寬的混合物，往往采用程序升溫法進(jìn)行分析。,.,程序升溫50250，8/min,恒溫150,正構(gòu)烷烴恒溫和程序升溫色譜圖比較,程序升溫不僅可以改善分離，而且可以縮短分析時(shí)間。,.,五、檢測(cè)系統(tǒng),氣相色譜檢測(cè)器是把載氣里被分離的各組分的濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。目前檢測(cè)器的種類多達(dá)數(shù)十種。根據(jù)檢測(cè)原理的不同，可將其分為濃度型檢測(cè)器和質(zhì)量型檢測(cè)器兩種：（l）濃度型檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中某組分濃度瞬間的變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。如熱導(dǎo)檢測(cè)器和電子捕獲檢測(cè)器。（2）質(zhì)量型檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中某組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器某組分的量成正比。如火焰離子化檢測(cè)器和火焰光度檢測(cè)器等。,.,1.熱導(dǎo)池檢測(cè)器(TCD),利用載氣與組分熱導(dǎo)系數(shù)的差異進(jìn)行測(cè)量,.,影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素,載氣種類；熱絲工作電流；熱絲與池體溫度差。,適用范圍測(cè)量對(duì)象：通用色譜柱：填充柱,.,2.氫火焰離子化檢測(cè)器(FID),火焰離子化機(jī)理,火焰離子化檢測(cè)器是以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳有機(jī)物在火焰中燃燒產(chǎn)生離子，在外加的電場(chǎng)作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行（被色譜柱分離出的）組分的檢測(cè)。,.,適用范圍含碳有機(jī)化合物,影響檢測(cè)靈敏度的因素氫氮比；空氣流量；極化電壓。,.,3.電子捕獲檢測(cè)器(ECD),.,電子捕獲機(jī)理,適用范圍鹵素及親電子物質(zhì),其主要缺點(diǎn)是不能檢測(cè)永久性氣體、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氫等物質(zhì)。,.,飲用水中三鹵甲烷色譜圖,水,氯,氯仿,二氯溴甲烷,二溴氯甲烷,溴仿,.,4、火焰光度檢測(cè)器(FPD),.,響應(yīng)機(jī)理,適用范圍含硫、磷化合物,含磷化合物,含硫化合物,.,.,5、質(zhì)譜檢測(cè)器,.,電子轟擊化學(xué)電離場(chǎng)致電離激光-均屬于離子源,.,基線：是柱中僅有流動(dòng)相通過時(shí)，檢測(cè)器響應(yīng)訊號(hào)的記錄值。穩(wěn)定的基線應(yīng)該是一條水平直線峰高：色譜峰頂點(diǎn)與基線之間的垂直距離，以h表示。峰寬：色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線在基線上的截距，以W表示。半峰寬：峰高一半時(shí)峰的寬度，以W1/2表示。,一、色譜圖,第三部分氣相色譜分析方法及應(yīng)用,.,二、保留值定性分析依據(jù),1.死時(shí)間t0,流動(dòng)相平均線速度,柱長(zhǎng),.,2.保留時(shí)間tr,3.校正(調(diào)整)保留時(shí)間,.,4.死體積V0,5.保留體積Vr,6.校正(調(diào)整)保留體積,.,三、峰高與峰面積定量分析的依據(jù),四、區(qū)域?qū)挾戎?峰底寬度W半峰寬W1/2標(biāo)準(zhǔn)偏差,.,五、分離度,定義：,tr2,tr1:組分2和組分1的保留時(shí)間,W2,W1:組分2和組分1的峰底寬度,.,R=1.5完全分離,.,六、色譜流出曲線上的信息,.,1.根據(jù)色譜峰的個(gè)數(shù)，可判斷樣品所含的最少組份數(shù)。2.根據(jù)色譜峰的保留值，可以進(jìn)行定性分析。3.根據(jù)色譜峰的面積或峰高,可以進(jìn)行定量分析4.色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾仁窃u(píng)價(jià)色譜柱分離效能的依據(jù)5.色譜峰兩峰間的距離，是評(píng)價(jià)固定相(或流動(dòng)相)選擇是否合適的依據(jù)。,.,七、氣相色譜定性與定量分析方法,（一）定性分析,用已知純物質(zhì)對(duì)照定性,保留值定性峰高增加法定性,.,（二）定量分析任何一種物質(zhì)，在色譜分析的過程中，其峰高或峰面積與其存在的的濃度或含量是成正比的。以相同的色譜條件測(cè)定已知濃度（或含量）的樣品和未知濃度（或含量）的樣品，通過峰面積或峰高即可方便的計(jì)算出未知樣品的濃度（含量）。,.,常用的幾種定量分析方法,.,試樣中所有組分均須出峰,要求,操作條件如進(jìn)樣量、載氣流速等變化時(shí)對(duì)結(jié)果的影響較小。,優(yōu)點(diǎn),(1)歸一化法如果試樣中所有組分均能流出色譜柱并顯示色譜峰，則可用此法計(jì)算組分含量。設(shè)試樣中共有n個(gè)組分，各組分的量分別為m1，m2，mn，則i種組分的百分含量為：,.,(2)外標(biāo)法(校準(zhǔn)曲線法),以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的系列濃度來求未知樣品的濃度。,不使用校正因子,需準(zhǔn)確控制進(jìn)樣量、載氣流速等