氣相色譜GC工作原理

1、氣相色譜工作原理：是利用試樣中各組份在氣相和固定液液相間的分配系數(shù)不同，當汽化后的試樣被載氣 帶入色譜柱中運行時，組份就在其中的兩相間進行反復多次分配，由于固定相對各組份的吸附或溶解能力 不同，因此各組份在色譜柱中的運行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，按順序 離開色譜柱進入檢測器，產(chǎn)生的離子流訊號經(jīng)放大后，在記錄器上描繪岀各組份的色譜峰。氣相色譜儀的組成部分(1)載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量(2 )進樣系統(tǒng)：包括進樣器、汽化室(將液體樣品瞬間汽化為蒸氣)(3)色譜柱和柱溫：包括恒溫控制裝置(將多組分樣品分離為單個)(4)檢測系統(tǒng)：包括檢測器，控溫裝置(5 )記錄系

2、統(tǒng)：包括放大器、記錄儀、或數(shù)據(jù)處理裝置、工作站一、氣相色譜的簡要介紹氣相色譜法是二十世紀五十年代岀現(xiàn)的一項重大科學技術成就。這是一種新的分離、 分析技術，它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、建設、科學研究中都得到了廣泛應用。氣相色譜可分為氣固色譜和氣 液色譜。氣固色譜的 氣”字指流動相是氣體，固”字指固定相是固體物質(zhì)。例如活性炭、硅膠等。氣液色譜的氣”字指流動相是氣體， 液”字指固定相是液體。例如在惰性材料硅藻土涂上一層角鯊烷，可以分離、測 定純乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烯、丙烷等雜質(zhì)。二、氣相色譜法的特點氣相色譜法是指用氣體作為流動相的色譜法。由于樣品在氣相中傳遞速度快，因此樣 品組分在流動相和固定相之間

3、可以瞬間地達到平衡。另外加上可選作固定相的物質(zhì)很多，因此氣相色譜法 是一個分析速度快和分離效率高的分離分析方法。近年來采用高靈敏選擇性檢測器，使得它又具有分析靈 敏度高、應用范圍廣等優(yōu)點。三、氣相色譜法的應用在石油化學工業(yè)中大部分的原料和產(chǎn)品都可采用氣相色譜法來分析；在電力部門中可 用來檢查變壓器的潛伏性故障；在環(huán)境保護工作中可用來監(jiān)測城市大氣和水的質(zhì)量；在農(nóng)業(yè)上可用來監(jiān)測 農(nóng)作物中殘留的農(nóng)藥；在商業(yè)部門可和來檢驗及鑒定食品質(zhì)量的好壞；在醫(yī)學上可用來研究人體新陳代謝、生理機能；在臨床上用于鑒別藥物中毒或疾病類型；在宇宙舴中可用來自動監(jiān)測飛船密封倉內(nèi)的氣體等等。氣相色譜專業(yè)知識1氣相色譜氣相色譜

4、是一種以氣體為流動相的柱色譜法，根據(jù)所用固定相狀態(tài)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向為惰性氣體，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(jīng)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岀，經(jīng)減壓閥降壓到所需壓力后，通過凈化干燥管使載氣凈化

5、， 再經(jīng)穩(wěn)壓閥和轉(zhuǎn)子流量計后，以穩(wěn)定的壓力、恒定的速度流經(jīng)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(zhì)的濃度或質(zhì) 量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǖ碾娦盘?，?jīng)放大后在記錄儀上記錄下來，就得到色譜流岀曲線。根據(jù)色譜流岀曲線上得到的每個峰的保留時間，可以進行定性分析，根據(jù)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(tǒng)組成：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測記錄系統(tǒng)。組分能否分開，關鍵在于色譜柱；分離后組分能否鑒定岀來則在于檢測器，所以分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)是儀器的核心。氣相色譜儀使用說明適用范圍氣相色譜儀是一

6、種分離測定低沸點混合組分的重要儀器，可供化工、生工、食品專業(yè) 作儀器分析實驗用，也可用于科研及常規(guī)分析。操作規(guī)程1打開穩(wěn)壓電源；2打開氮氣閥，打開凈化器上的載氣開關閥，然后檢查是否漏氣，保證氣密性良好；3調(diào)節(jié)總流量為適當值（根據(jù)刻度的流量表測得）；4調(diào)節(jié)分流閥使分流流量為實驗所需的流量（用皂膜流量計在氣路系統(tǒng)面板上實際測 量），柱流量即為總流量減去分流量；5打開空氣、氫氣開關閥，調(diào)節(jié)空氣、氫氣流量為適當值；6根據(jù)實驗需要設置柱溫、進樣口溫度和FID檢測器溫度；7打開計算機與工作站；8FID檢測器溫度達到150OC以上，按FIRE鍵點燃FID檢測器火焰；9設置FID檢測器靈敏度和輸岀信號衰減；1

7、0待所設參數(shù)達到設置時，即可進樣分析；11實驗完畢后，先關閉氫氣與空氣，用氮氣將色譜柱吹凈后關機。注意事項（必須經(jīng)嚴格的培訓和考核合格后方可使用該儀器，未經(jīng)允許不得使用）1氫氣發(fā)生器液位不得過高或過低；2空氣源每次使用后必須進行放水操作；3進樣操作要迅速，每次操作要保持一致;4使用完畢后須在記錄本上記錄使用情況。幾中常見的色譜（重點 GC）色譜分析法基本原理色譜法，又稱層析法。根據(jù)其分離原理，有吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜與排阻色譜等方法。吸附色譜是利用吸附劑對被分離物質(zhì)的吸附能力不同，用溶劑或氣體洗脫，以使組分 分離。常用的吸附劑有氧化鋁、硅膠、聚酰胺等有吸附活性的物質(zhì)。分配色譜是利用溶

8、液中被分離物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)不同，以使組分分離。其中一相 為液體，涂布或使之鍵合在固體載體上，稱固定相；另一相為液體或氣體，稱流動相。常用的載體有硅膠、 硅藻土、硅鎂型吸附劑與纖維素粉等。離子交換色譜是利用被分離物質(zhì)在離子交換樹脂上的離子交換勢不同而使組分分離。常用的有不同強度的陽、陰離子交換樹脂，流動相一般為水或含有有機溶劑的緩沖液。排阻色譜又稱凝膠色譜或凝膠滲透色譜，是利用被分離物質(zhì)分子量大小的不同和在填 料上滲透程度的不同，以使組分分離。常用的填料有分子篩、葡聚糖凝膠、微孔聚合物、微孔硅膠或玻璃珠等，可根據(jù)載體和試樣的性質(zhì)，選用水或有機溶劑為流動相。色譜法的分離方法，有柱色譜法、紙色譜

9、法、薄層色譜法、氣相色譜法、高效液相色 譜法等。色譜所用溶劑應與試樣不起化學反應，并應用純度較高的溶劑。色譜時的溫度，除氣相色譜法或 另有規(guī)定外，系指在室溫下操作。分離后各成分的檢岀，應采用各單體中規(guī)定的方法。通常用柱色譜、紙色譜或薄層色 譜分離有色物質(zhì)時，可根據(jù)其色帶進行區(qū)分，對有些無色物質(zhì)，可在245-365nm的紫外燈下檢視。紙色譜或薄層色譜也可噴顯色劑使之顯色。薄層色譜還可用加有熒光物質(zhì)的薄層硅膠，采用熒光熄滅法檢視。用 紙色譜進行定量測定時，可將色譜斑點部分剪下或挖取，用溶劑溶岀該成分，再用分光光度法或比色法測 定，也可用色譜掃描儀直接在紙或薄層板上測岀，也可用色譜掃描儀直接以紙或薄

10、層板上測岀。柱色譜、 氣相色譜和高效液相色譜可用接于色譜柱岀口處的各種檢測器檢測。柱色譜還可分部收集流岀液后用適宜方法測定。柱色譜法所用色譜管為內(nèi)徑均勻、下端縮口的硬質(zhì)玻璃管，下端用棉花或玻璃纖維塞住，管內(nèi) 裝有吸附劑。色譜柱的大小，吸附劑的品種和用量，以及洗脫時的流速，均按各單體中的規(guī)定。吸附劑的 顆粒應盡可能保持大小均勻，以保證良好的分離效果，除另有規(guī)定外通常多采用直徑為0.07-0.15mm的顆粒。吸附劑的活性或吸附力對分離效果有影響，應予注意。吸附劑的填裝干法：將吸附劑一次加入色譜管，振動管壁使其均勻下沉，然后沿管壁緩緩加入開始 層析時使用的流動相，或?qū)⑸V管下端岀口加活塞，加入適量的

11、流動相，旋開活使流動相緩緩滴岀，然后 自管頂緩緩加入吸附劑，使其均勻地潤濕下沉，在管內(nèi)形成松緊適度的吸附層。操作過程中應保持有充分 的流動相留在吸附層的上面。濕法：將吸附劑與流動相混合，攪拌以除去空氣泡，徐徐傾入色譜管中，然 后再加入流動相，將附著于管壁的吸附劑洗下，使色譜柱表面平整。俟填裝吸附劑所用流動相從色譜柱自然流下，液面將柱表面相平時，即加試樣溶液。試樣的加入除另有規(guī)定外，將試樣溶于層析時使用的流動相中，再沿色譜管壁緩緩加入。注意勿 使吸附劑翻起?；?qū)⒃嚇尤苡谶m當?shù)娜軇┲小Ｅc少量吸附劑混勻，再使溶劑揮發(fā)去盡后使呈松散狀；將混 有試樣的吸附劑加在已制備好的色譜柱上面。如試樣在常用溶劑中不

12、溶解，可將試樣與適量的吸附劑在乳缽中研磨混勻后加入。洗脫除另有規(guī)定外，通常按流動相洗脫能力大小，遞增變換流動相的品種和比例，分別分 部收集流岀液，至流岀液中所含成分顯著減少或不再含有時，再改變流動相的品種和比例。操作過程中應保持有充分的流動相留在吸附層的上面。紙色譜法以紙為載體，用單一溶劑或混合溶劑進行分配。亦即以紙上所含水分或其他物質(zhì)為固定相，用流動相進行展開的分配色譜法。所用濾紙應質(zhì)地均勻平整，具有一定機械強度，必須不含會影響色譜效果的雜質(zhì)，也不應與所用顯色劑起作用，以免影響分離和鑒別效果，必要時可作特殊處理后再用。試樣經(jīng)層析后可用比移值（Rf）表示各組成成分的位置（比移值=原點中心至色譜

13、斑點中心的距離與原點中心至流動相前沿的距離之比），由于影響比移值的因素較多，因此一般采用在相同 實驗條件下對照物質(zhì)對比以確定其異同。作為單體鑒別時，試樣所顯主色譜斑點的顏色（或熒光）與供置，應與對照（標準）樣所顯主色的譜斑點或供試品-對照品（1 : 1）混合所顯的主色譜斑點相同。作為質(zhì)量指標（純度）檢查時，可取一定量的試樣，經(jīng)展開后，按各單體的規(guī)定，檢視其所顯雜質(zhì)色譜斑點的個數(shù)或 呈色（或熒光）的強度。作為含量測定時，可將色譜斑點剪下洗脫后，再用適宜的方法測定，也可用色譜掃描儀測定。1、下行法所用色譜缸一般為圓形或長方形玻璃缸，缸上有磨口玻璃蓋，應能密閉，蓋上有孔, 可插入分液漏斗，以加入流動

14、相。在近缸頂端有一用支架架起的玻璃槽作為流動相的容器，槽內(nèi)有一玻璃 棒，用以支持色譜濾紙使其自然下垂，避免流動相沿濾紙與溶劑槽之間發(fā)生虹吸現(xiàn)象。取適當?shù)纳V濾紙按纖維長絲方向切成適當大小的紙條，離紙條上端適當?shù)木嚯x（使 色譜紙上端能足夠浸入溶劑槽內(nèi)的流動相中，并使點樣基線能在溶劑槽側的玻璃支持棒下數(shù)厘米處）用鉛筆劃一點樣基線，必要時色譜紙下端可切成鋸齒形，以便于流動相滴下。將試樣溶于適當?shù)娜軇┲?，制成一定濃度的溶劑。用微量吸管或微量注射器吸取溶? 點于點樣基線上，溶液宜分次點加，每次點加后，俟其自然干燥、低溫烘干或經(jīng)溫熱氣流吹干。樣點直徑一般不超過0.5cm，樣點通常應為圓形。將點樣后的色譜

15、濾紙上端放在溶劑槽內(nèi)，并用玻璃棒壓住，使色譜紙通過槽側玻璃支 持棒自然下垂，點樣基線在支持棒下數(shù)厘米處。色譜開始前，色譜缸內(nèi)用各單體中所規(guī)定的溶劑的蒸氣飽 和，一般可在色譜缸底部放一裝有流動相的平皿，或?qū)⒔辛鲃酉嗟臑V紙條附著在色譜缸的內(nèi)壁上，放置 一定時間，俟溶劑揮發(fā)使缸內(nèi)充滿飽和蒸氣。然后添加流動相，使浸沒溶劑槽內(nèi)濾紙，流動相即經(jīng)毛細管 作用沿濾紙移動進行展開至規(guī)定距離后，取岀濾紙，標明流動相前沿位置，俟流動相揮散后按規(guī)定方法檢 岀色譜斑點。2、上行法色譜缸基本和下行法相似，唯除去溶劑槽和支架，并在色譜缸蓋上的孔中加塞，塞中插入玻璃懸鉤，以便將點樣后的色譜濾紙掛在鉤上。色譜濾紙一般長約25

16、cm，寬度則視需要而定。必要時可將色譜濾紙卷成筒形。點樣基線距底邊約2.5cm，點樣方法與下行法相同。色譜缸內(nèi)加入適量流動相，放置，俟流動相蒸氣飽和后，再下降懸鉤，使色譜濾紙浸入流動相約0.5cm，流動相即經(jīng)毛細管作用沿色譜濾紙上升，除另有規(guī)定外，一般展開至15cm后，取出晾干，按規(guī)定方法檢視。色譜可以向一個方向進行，即單向色譜；也可進行雙向色譜，即先向一個方向展開， 取岀，俟流動相完全揮發(fā)后，將濾紙轉(zhuǎn)90。，再用原流動相或另一種流動相進行展。亦可多次展開，連續(xù)展或徑向色譜等。薄層色譜法按各單體所規(guī)定的載體，放入適當容器，加入適量水以配成懸浮液，在厚度均勻一致的50X200mm或200X 20

17、0mm平滑玻璃板上將此懸浮液均布成0.25mm的厚度，風干后一般在 110度下干燥0.5-1h （或按單體規(guī)定）。以離薄層板一端約25mm的位置作為點樣基線，用微量吸管按規(guī)定量吸取試樣液和對 照（標準）液，點于基線上，點與點之間的距離在10mm以上，液點的直徑約 3mm，風干后，基線一端向下，將薄層板放入展開溶劑，溶劑層深10mm，并預經(jīng)開展溶劑的蒸汽飽和。在展開溶劑從基線上升至規(guī)定距離（一般為15cm ）后，取岀薄層板，風干，然后按規(guī)定的方法，對斑點的位置和顏色進行檢查。氣相色譜法氣相色譜法是在以適當?shù)墓潭ㄏ嘧龀傻闹軆?nèi)，利用氣體（載氣）作為移動相，使試 樣（氣體、液體或固體）在氣體狀態(tài)下展

18、開，在色譜柱內(nèi)分離后，各種成分先后進入檢測器，用記錄儀記錄色譜譜圖。在對裝置進行調(diào)試后，按各單體的規(guī)定條件調(diào)整柱管、檢測器、溫度和載氣流量。進 樣口溫度一般應高于柱溫 30-50度。如用火焰電離檢測器，其溫度應等于或高于柱溫，但不得低于100度, 以免水汽凝結。色譜上分析成分的峰的位置，以滯留時間（從注入試樣液到岀現(xiàn)成分最高峰的時間）和滯 留容量（滯留時間x載氣流量）來表示。這些在一定條件下，就能反應岀物質(zhì)所具有特殊值，并據(jù)此確定試樣成分。根據(jù)色譜上出現(xiàn)的物質(zhì)成分的峰面積或峰高進行定量。峰面積可用面積測定儀測定，按半寬度法求得（即以峰1/2處的峰寬X峰高求得）。峰高的測定方法是從峰高的頂點向記

19、錄紙橫座標準垂 線，找岀此垂線與峰的兩下端聯(lián)結線的交點，即以此交點至峰頂點的距離長度為峰高。氣相色譜儀維修要點（1）故障的判別：基礎：檢查、尋找故障原因的基礎是掌握故障判別的方法。掌握故障判別方 法的基礎是熟悉和了解儀器各部分的組成、作用、工作原理。輸入與輸出：通常儀器的每個部分、部件、甚至零件都有它的輸入和輸出, 輸入一般是指該部分正常工作的前提，輸出一般是指該部分所起的作用或功能。舉例：例如FID放大器，它的輸入是FID檢測器通過離子信號線傳送過來的 微電流信號、放大器的工作電源、以及放大器的調(diào)零電位器，它的輸出是經(jīng)過放 大并送到二次儀表的電信號。判別FID放大器是否工作正常的方法是：A.

20、如果輸 入正常而輸出不正常，則放大器故障。B.如果輸入輸出均正常，則放大器正常。 C.如果輸入不正常，則放大器是否正常無法判定。收集與積累：積極收集、認真記錄、不斷積累儀器各個部分工作正常與否的 各種判別方法，并了解、熟悉、掌握、牢記這些故障判別方法。儀器啟動不正常。指接通電源后，儀器無反應或初始化不正常。§ A.關機并拔下電源插頭，檢查電網(wǎng)電壓以及接地線是否正常。§ B.利用萬用表檢查主機保險絲、變壓器及其連接件、電源開關及其連接件、 以及其他連接線是否正常。§ C.插上電源插頭并重新開機，觀察儀器是否已經(jīng)正常。§ D. 如果啟動正常，而初始化不正常，

21、則根據(jù)提示進行相應的檢查。§ E.如果馬達運轉(zhuǎn)正常，而顯示不正常，則檢查鍵盤 /顯示部分是否正常。§ F. 如果顯示正常， 而馬達運轉(zhuǎn)不正常， 則檢查馬達及其變壓器、 保險絲等是 否正常。§ G.必要時可拔去一些與初始化無關的部件插頭，并進行觀察。§ H. 如果初始化仍不正常，則基本上可確定是微機板故障。溫度控制不正常。指不升溫或溫度不穩(wěn)定。§ A.所有溫度均不正常時，先檢查電網(wǎng)電壓及接地線是否正常。§ B.所有溫度均不穩(wěn)定時，可降低柱箱溫度，觀察進樣器和檢測器的溫度，如 果正常，則是電網(wǎng)電壓或接地線引起的故障。§ C.如果

22、電網(wǎng)電壓和接地線正常，則通常是微機板故障，一般來說各路溫控的 鉑電阻或加熱絲同時損壞的可能性極下。§ D.如果是某一路溫控不正常，則檢查該路溫控的鉑電阻、加熱絲是否正常。§ E.如果是柱箱溫控不正常，還要檢查相應的繼電器、可控硅是否正常。§ F. 如果鉑電阻、加熱絲等均正常，則是微機板故障。§ G.在上述檢查過程中，要注意各零部件的接插件、連接線是否存在斷路、短 路、以及接觸不良的現(xiàn)象。氣相色譜儀維修要點 (2)點火不正常。指FID、NPD FPD檢測器不能點火或點火困難。§A、 . 檢查載氣、氫氣、空氣是否進入檢測器，否則檢查氣路部分。

23、67;B、. 檢查各種氣體的流量設置是否正確，否則重新設置。§ C.、觀察點火絲是否發(fā)紅，否則檢查點火絲是否斷路或短路、接觸不良，以 及檢查點火絲形狀是否正常。§ D.、點火絲正常的情況下，F(xiàn)ID、FPD檢測器觀察點火繼電器吸合是否正常, 點火電流是否加到點火絲上，否則檢查相應的電路部分。§ E、.NPD檢測器在確認銣珠正常的前提下，觀察電流調(diào)節(jié)是否正常，否則檢 查相應的電路部分。§ F、 . 檢查檢測器是否存在污染、堵塞現(xiàn)象。§ H. 、檢查檢測器內(nèi)部是否存在漏氣現(xiàn)象。柱恒溫箱組成：鼓風電機/葉輪，自動后開門，加熱絲及其擋板等。作用：安裝色譜柱及提供樣品在色譜柱中分離的溫度條