氣相色譜檢測(cè)器--講授

1、氣相色譜檢測(cè)器氣相色譜檢測(cè)器定義：定義： 能檢測(cè)色譜柱流出組分及這些組分量的變化的器能檢測(cè)色譜柱流出組分及這些組分量的變化的器件，其功能是將經(jīng)色譜分離的組分的物質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)化件，其功能是將經(jīng)色譜分離的組分的物質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)化為易于測(cè)量的電信號(hào)，故也稱為為易于測(cè)量的電信號(hào)，故也稱為“換能器換能器”。 優(yōu)良檢測(cè)器應(yīng)具有如下性能指標(biāo)：優(yōu)良檢測(cè)器應(yīng)具有如下性能指標(biāo)： 靈敏度高；靈敏度高； 檢出限低；檢出限低； 死體積?。凰荔w積?。?響應(yīng)迅速；響應(yīng)迅速； 線性范圍寬；線性范圍寬； 穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。氣相色譜儀的檢測(cè)器檢 測(cè) 器 的 分 類二.按工作原理分類檢測(cè)方法工作原理檢測(cè)器應(yīng)用范圍物理常數(shù)法熱導(dǎo)系數(shù)差異熱導(dǎo)

2、檢測(cè)器 TCD所有化合物氣相電離法火焰電離火焰電離檢測(cè)器 FID有機(jī)物熱表面電離氮磷檢測(cè)器 NPD氮、磷化合物化學(xué)電離電子捕獲檢測(cè)器 ECD電負(fù)性化合物光電離光電離檢測(cè)器PID所有化合物光度法原子發(fā)射原子發(fā)射檢測(cè)器AED多元素分子發(fā)射火焰光度檢測(cè)器FPD硫、磷化合物分子吸收傅立葉變換紅外光譜 FTIR紅外吸收化合物分子吸收紫外檢測(cè)器 UVD紫外吸收化合物電化學(xué)法電導(dǎo)變化電導(dǎo)檢測(cè)器 ELCD鹵、硫、氮化合物質(zhì)譜法電離和質(zhì)量色散質(zhì)量選擇檢測(cè)器 MSD所有化合物類型類型 原理原理氫火焰離子化氫火焰離子化(FID) 火焰電離火焰電離 （有機(jī)物）（有機(jī)物）熱導(dǎo)池?zé)釋?dǎo)池 (TCD) 熱導(dǎo)系數(shù)差異熱導(dǎo)系數(shù)差

3、異 （通用性）（通用性）氮磷氮磷 (NPD) 熱表面電離熱表面電離電子捕獲電子捕獲 (ECD) 化學(xué)電離化學(xué)電離火焰光度火焰光度 (FPD) 分子發(fā)射分子發(fā)射光離子化檢測(cè)器（光離子化檢測(cè)器（PID）光電離）光電離微波誘導(dǎo)等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)器（微波誘導(dǎo)等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)器（MIPAED）各類檢測(cè)器氫焰檢測(cè)器 氫焰檢測(cè)器（Flame ioization detector,FID ）,又稱氫焰離子化檢測(cè)器，屬于多用型微分檢測(cè)器，由于它對(duì)絕大部分有機(jī)物有很高的靈敏度，因此，氫焰檢測(cè)器在有機(jī)分析中得到廣泛的應(yīng)用。 氫焰離子化檢測(cè)器的最小檢出量可達(dá)10-12g，線性范圍約為107。氫焰檢測(cè)器的

4、構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，如圖所示，在離子室內(nèi)僅有噴嘴，極化極（又稱發(fā)射極）和收集極等三個(gè)主要部件。 氣相色譜儀的檢測(cè)器 氫焰離子化檢測(cè)器（FID）介紹原理：在FID中分別由收集極與極化極組成一高壓靜電場(chǎng)，F(xiàn)ID噴嘴噴出的H2與氧氣被點(diǎn)燃后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高溫區(qū)，在高溫的作用下，從柱后流出的有機(jī)物會(huì)被離子化，由于產(chǎn)生離子化的部位在高壓靜電場(chǎng)內(nèi)，正離子移向收集極（負(fù)極），負(fù)離子和電子移向極化極（正極），從而就形成了微電流信號(hào)。當(dāng)然H2、N2和AIR是無(wú)機(jī)氣體不會(huì)被離子化，所以如果柱后無(wú)有機(jī)氣體流出，F(xiàn)ID就無(wú)微電流信號(hào)。 空氣入口氫氣入口 兩個(gè)電極：火焰兩個(gè)電極：火焰燃燒的噴嘴和收集燃燒的噴嘴和收集極（加上極（加

5、上100300V的極化電壓后的極化電壓后用來(lái)收集火焰中的用來(lái)收集火焰中的離子）。離子）。 機(jī)理：化學(xué)電離，有機(jī)物在火焰中先形成自由基，然后與機(jī)理：化學(xué)電離，有機(jī)物在火焰中先形成自由基，然后與氧產(chǎn)生正離子，再同水反應(yīng)生成氧產(chǎn)生正離子，再同水反應(yīng)生成H30+離子。離子。223666366666OH OC HCHCHOeCOH O 特點(diǎn)特點(diǎn)： 靈敏度高，死體積小，應(yīng)答時(shí)間快，除載氣外還需引入空氣和氫氣，對(duì)永久性氣體和水無(wú)應(yīng)答。 適用范圍：適用范圍：有機(jī)化合物，能直接用于毛細(xì)管色譜分析。 噪音噪音： 510-14A 敏感度敏感度： 210-12g/S 線性：線性： 106 最高溫度最高溫度： 420熱

6、導(dǎo)檢測(cè)器熱導(dǎo)檢測(cè)器（Thermal conductivity detector,TCD）,屬于多用型微分檢測(cè)器，不論對(duì)有機(jī)物還是無(wú)機(jī)物一般都能響應(yīng)，因此，熱導(dǎo)檢測(cè)器在分析工作中得到廣泛的應(yīng)用?；緲?gòu)造基本構(gòu)造熱導(dǎo)檢測(cè)器的熱導(dǎo)池構(gòu)造如圖所示，敏感元件安裝于金屬（或玻璃）所制的圓筒形的池腔中，池中的敏感元件稱為熱導(dǎo)檢測(cè)器的臂。利用一個(gè)或二個(gè)臂作參考臂，而另一個(gè)或兩個(gè)臂作測(cè)量臂。在下圖所示的惠斯登電橋中，利用二個(gè)臂作參考臂，而另兩個(gè)臂作測(cè)量臂。氣相色譜儀的檢測(cè)器 熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）介紹原理：在一個(gè)處于熱平衡的TCD中，組分進(jìn)入測(cè)量臂池腔，就會(huì)由于氣體組成的改變，引起氣體熱導(dǎo)系數(shù)的變化，氣體熱導(dǎo)系數(shù)

7、的改變，引起熱敏元件溫度的變化，熱敏元件的溫度變化，引起熱敏元件阻值的變化，熱敏元件阻值的變化使惠斯頓電橋輸出信號(hào)的變化。所以TCD的信號(hào)變化是各個(gè)變量相繼變化的結(jié)果。 - -+ +R1R1R3R3R4R4R2R2To WorkstationTo WorkstationD/ADataContrD/AVoutFrom main CPUFrom main CPUTo TCD main PowerTo TCD main PowerA AB B接色譜柱A接色譜柱B當(dāng)A 、 B 兩色 譜柱都無(wú)樣品流出時(shí)當(dāng)A 、 B 兩色 譜柱都無(wú)樣品流出時(shí)R1=R2=R3=R4R1=R2=R3=R4AB兩端的電壓等于零

8、AB兩端的電壓等于零氣相色譜儀的檢測(cè)器TCD與穩(wěn)流電源的原理惠斯頓電橋惠斯頓電橋5Hz 單絲單絲鎢鎢錸熱絲錸熱絲參比氣參比氣和載氣和載氣交替通過(guò)交替通過(guò)熱絲溫度熱絲溫度保持恒定保持恒定加上樣品加上樣品時(shí)電流會(huì)時(shí)電流會(huì)發(fā)生變化發(fā)生變化電流的差電流的差別被測(cè)量別被測(cè)量并記錄下來(lái)并記錄下來(lái)氣相色譜儀的檢測(cè)器氣體和有機(jī)蒸汽的熱導(dǎo)率化合物100時(shí)熱導(dǎo)率化合物100時(shí)熱導(dǎo)率空氣0.32甲醇0.23氫2.24乙醇0.22氦1.75丙酮0.18氮0.32三氯甲烷0.11氧0.32二氯甲烷0.11一氧化碳0.3氯甲烷0.17二氧化碳0.22甲乙醚0.24甲烷0.46丙醚0.19乙烷0.31丁醚0.17丙烷0.2

9、6戊烷0.22丁烷0.24環(huán)己烷0.18己烷0.22氨0.33乙烯0.31氯乙烷0.17苯0.18乙酸乙酯0.17 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 熱敏元件一般為錸鎢絲組成，溫度系數(shù)為正。 適用范圍適用范圍：普遍適用。 噪音噪音： 20uv 靈敏度靈敏度： 5000mvml/mg 檢測(cè)限檢測(cè)限： 41010g/mL 線性范圍線性范圍： 10000電子捕獲檢測(cè)器 電子捕獲檢測(cè)器(Electron capture detector,ECD)，屬于專用型微分檢測(cè)器，由于它對(duì)電負(fù)性物質(zhì)（例如：含鹵、硫、磷、氮等物質(zhì)）有很高的靈敏度，因此在石油化工、環(huán)境保護(hù)、食品衛(wèi)生、生物化學(xué)等分析領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 電子捕獲檢測(cè)器

10、的最小檢出量可達(dá)10-13g，線性范圍約為104。電子捕獲檢測(cè)器如圖2-15所示，檢測(cè)室內(nèi)僅有放射源和收集極這兩個(gè)主要部件，其構(gòu)造非常簡(jiǎn)單。氣相色譜儀的檢測(cè)器 電子捕獲檢測(cè)器（ECD）介紹原理：由柱流出的載氣及檢測(cè)器的清掃氣進(jìn)入ECD池，在放射源放出的射線的轟擊下被電離，產(chǎn)生大量的電子。在電源、陰極和陽(yáng)極電場(chǎng)的作用下，該電子流向陽(yáng)極，得到108109的基始電流。當(dāng)電負(fù)性的物質(zhì)進(jìn)入ECD池后，即捕獲電子使基始電流下降，產(chǎn)生負(fù)峰，其變化與電負(fù)性物質(zhì)的濃度成正比。廢氣口尾吹氣信號(hào)輸出電極色譜柱放射源63Ni*氣相色譜儀的檢測(cè)器ECD與脈沖調(diào)制器、放大器原理 廢氣口尾吹氣信號(hào)輸出電極色譜柱放射源63N

11、i-+-V/F轉(zhuǎn)換脈沖寬度調(diào)節(jié)脈沖放大接色譜數(shù)據(jù)處理或色譜工作站Zero ADJ脈沖變壓器基始電流書152頁(yè)池腔體積：150LAgilent ECD 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 只對(duì)具有親電基團(tuán)的樣品分子才有應(yīng)答對(duì)水敏感，載氣必須充分干燥，脫氧，易受污染。 適用范圍：適用范圍： 對(duì)鹵素、硝基等化合物選擇性極好。 噪音：噪音： 110-12A 靈敏度靈敏度： 110-13g/ml 線性：線性： 10000 溫度：溫度： 420火焰光度檢測(cè)器火焰光度檢測(cè)器（Flame photometric detector,FPD），屬于專用型微分檢測(cè)器，由于它對(duì)含硫、磷的化合物有很高的靈敏度，因此，在石油化工、環(huán)境保護(hù)、食

12、品衛(wèi)生、生物化學(xué)等分析領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。火焰光度檢測(cè)器的最小檢出量達(dá)10-11g，線性范圍：有機(jī)磷可達(dá)104；硫化物則不是線性關(guān)系，用雙對(duì)數(shù)作圖其線性范圍為102。噴嘴 石英片 散熱片 濾光片 光電倍增管 電源 放大器 記錄設(shè)備圖圖2-16 2-16 火焰光度檢測(cè)器火焰光度檢測(cè)器基本構(gòu)造基本構(gòu)造火焰光度檢測(cè)器主要由火焰噴嘴、濾光片和光電倍增管等三部分所組成，其構(gòu)造如圖2-16所示。從圖中看出，其燃燒室與氫焰檢測(cè)器燃燒室的構(gòu)造很相似，若經(jīng)適當(dāng)改進(jìn)并在噴嘴上方加裝收集極，也許又可作氫焰檢測(cè)器使用。氣相色譜儀的檢測(cè)器火焰光度檢測(cè)器（FPD）介紹空氣入口氫氣入口PMT濾光片原理：原理：燃燒著的氫焰

13、中，當(dāng)有樣品進(jìn)入時(shí)，則氫焰的譜線和發(fā)光強(qiáng)度均發(fā)生變化，然后由光電倍增管將光度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。*氣相色譜儀的檢測(cè)器 FPD與負(fù)高壓電源、放大器原理空氣入口氫氣入口濾光片PMT- -+ +A A可調(diào)節(jié)直流負(fù)高壓（- 300V-700V）RfRfRzRzZero ADJZero ADJ接色譜數(shù)據(jù)處理或色譜工作站書153頁(yè)濾光片濾光片放大器放大器記錄儀記錄儀光電倍增管光電倍增管石英窗石英窗H2Air載氣載氣+組分組分出口出口 nm)nm,-hHPOHPOHPOHXP；RP含P化合物：nm)nm,hSSSSO；HSHSO;COSOORS含S化合物：躍遷*高溫躍遷*C526526510(XP394430354(42422maxmax23902222220 火