GC氣相培訓(xùn)-基礎(chǔ)

1、島津國際貿(mào)易（上海）有限公司市場部氣相色譜基礎(chǔ)培訓(xùn)氣相色譜基礎(chǔ)培訓(xùn)目錄1 什么是氣相色譜 介紹氣相色譜的功能和用途，以及色譜儀的基本結(jié)構(gòu)。2 進(jìn)樣方式 介紹氣相色譜最常用的幾種進(jìn)樣方式。3 組分分離 介紹如何進(jìn)行分離和怎樣選擇色譜柱。4 組分檢測 介紹常用的氣相色譜檢測器及應(yīng)用范圍。 氣相色譜(GC) 是一種把混合物分離成單個組分的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，它被用來對樣品組分進(jìn)行鑒定和定量測定。 是基于時間的差別進(jìn)行的分離。什么是氣相色譜石油醚碳酸鈣顆粒色素玻璃柱 將氣化的混合物或氣體通過含有某種物質(zhì)的管，基于管中物質(zhì)對不同化合物的保留性能不同而得到分離。這樣，就是基于時間的差別對化合物進(jìn)行分離。樣品經(jīng)過檢測

2、器以后，被記錄的就是色譜圖（下圖） 每一個峰代表最初混合樣品中不同的組分。 峰出現(xiàn)的時間稱為保留時間，可以用來對每個組分進(jìn)行定性。而峰的大小峰高或峰面積，則是組分含量大小的度量。氣相色譜基本原理氣相色譜應(yīng)用領(lǐng)域 載氣氣源將樣品帶入GC 系統(tǒng)。 載氣控制提供可控而純凈的平穩(wěn)載氣流。 進(jìn)樣口作為液體樣品的氣化室。 色譜柱實(shí)現(xiàn)樣品的分離。 檢測器捕捉信號的變化，對各組分做出響應(yīng)。 數(shù)據(jù)處理裝置。氣相色譜結(jié)構(gòu)進(jìn)樣口色譜柱檢測器溫度控制區(qū)氣相色譜主機(jī)鋼瓶氣源載氣控制數(shù)據(jù)處理 載氣必須是純凈的。污染物可能與樣品或色譜柱反應(yīng)，產(chǎn)生假峰，進(jìn)入檢測器使基線噪音增大等常用載氣： N2、 He 、 H2 、 Ar載

3、氣氣源載氣凈化裝置氧氣捕集器（阱）分子篩過濾器分流/吹掃過濾器分子篩過濾器針形閥控制（手動）GC-14C/B, GC-17AP系列電子方式（數(shù)字式）AFC & APCGC-17AA, & GC-2010二者兼有 GC-2014載氣控制進(jìn)樣口的設(shè)計(jì)和選擇取決于色譜柱的直徑和類型。填充柱進(jìn)樣口進(jìn)樣口分流分流/不分流進(jìn)樣口示意圖不分流進(jìn)樣口示意圖載氣隔墊吹掃出口分流出口玻璃襯管F2F1 毛細(xì)管柱有較小的樣品容量。進(jìn)樣量必須非常少，通常遠(yuǎn)少于1微升，以防止色譜柱超載。此時采用分流模式。 不分流進(jìn)樣模式則特別適用于低濃度的樣品。通過對分流閥的關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)不分流操作。進(jìn)樣口 吹掃掉進(jìn)樣墊高溫

4、脫落的組分，一般為橡膠中的增塑劑或低聚物，減少鬼峰 吹掃溢出襯管的溶劑氣體，減少溶劑拖尾 常用流量范圍：3-5ml/min隔墊吹掃的作用樣品入口樣品出口載氣入口連接色譜柱定量環(huán)氣體閥進(jìn)樣頂空進(jìn)樣靜態(tài)頂空動態(tài)頂空（吹掃捕集）TRAP捕集阱Purge Gas吹掃氣體Vent排放Detector 檢測器GC Carrier GasGC的載氣GC色譜柱填充柱柱材：不銹鋼，玻璃內(nèi)徑：2.6-3mm長度：0.5-6m填料：擔(dān)體和固定液的種類 固定液的濃度 1-30% 擔(dān)體有硅藻土、玻璃、 石英塑料擔(dān)體（TPA） 等。 填充柱有較大的樣品容量，適用于氣體樣品的分析。對于目前高靈敏度的檢測器優(yōu)勢已經(jīng)不明顯。

5、對于液體樣品分析，毛細(xì)管柱有更好的分離度。色譜柱毛細(xì)柱柱材：熔融石英、鋁內(nèi)徑：0.1mm-0.53mm長度：10-100m固定相種類：OV-1，PEG-20M，OV-17等固定相膜厚：0.1-5m 毛細(xì)管柱是將固定相涂在管內(nèi)壁的開口管，其中沒有填充物。 柱效比填充柱高很多，適合分析復(fù)雜化和五。應(yīng)用比例占90%以上。0.53mm 具有近似填充柱的負(fù)荷量，總柱效則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過填充柱。達(dá)到同樣的分離度時，0.53mm大口徑柱的分析時間顯著快于填充柱?？煞奖愕牟捎弥线M(jìn)樣或直接進(jìn)樣技術(shù)，適合于分析不太復(fù)雜的樣品，是填充柱理想的替代柱。 0.32mm 柱效稍低于0.25mm常規(guī)柱，負(fù)荷量大于常規(guī)柱的60%，

6、用特制注射針可做柱上進(jìn)樣。 0.25mm 最常用的內(nèi)徑規(guī)格。有較高的柱效，負(fù)荷量較低，必須分流進(jìn)樣或無分流進(jìn)樣。用于復(fù)雜多組份樣品分析。 0.10mm 柱效高,負(fù)荷量低，流失較小，適合與質(zhì)譜等高靈敏度檢測器聯(lián)用。毛細(xì)管柱的內(nèi)徑512m 短柱： 分離少于10個組份（不包含難分離物質(zhì)對）的簡單樣品。 2530m 中長柱： 分離1050個組份的樣品。 50m及以上 長柱： 分離大于50個組份或包含有難分離物質(zhì)對的復(fù)雜樣品。 毛細(xì)管柱的長度0.10.2m 薄液膜： 低負(fù)荷量，高溫下流失較小，適合于高沸點(diǎn)化合物的分析，適于配高靈敏檢測器。 0.250.33m 標(biāo)準(zhǔn)液厚： 一般商品柱的標(biāo)準(zhǔn)液膜。 0.55

7、.0m 厚液膜： 較高的樣品負(fù)荷量，在高溫下流失較大，適于分析低沸點(diǎn)樣品。毛細(xì)管柱的液膜厚度色譜柱如何對物質(zhì)進(jìn)行分離 由于載氣的帶動，樣品向柱的右端移動，并且由于樣品區(qū)域和周圍載氣中樣品濃度的不同而使得樣品區(qū)帶展寬。 在柱子內(nèi)壁涂覆一層高沸點(diǎn)物質(zhì)。與涂層之間沒有作用的物質(zhì)（黃色）隨載氣一同流過色譜柱并首先從色譜柱中流出；在涂層和載氣之間進(jìn)行分配的物質(zhì)（藍(lán)色）則以較慢的速度流過色譜柱而后流出色譜柱，樣品得到分離。色譜柱如何對物質(zhì)進(jìn)行分離 在填充柱內(nèi)，固定液被涂在粒度均勻的載體顆粒上，以增大表面積，減少涂層厚度。涂好的填料被填充在金屬、玻璃或塑料管內(nèi)。 氣體分析通常用填充柱完成。填充柱有足夠的柱容

8、量來適應(yīng)較大體積的氣體進(jìn)樣量。 氣體樣品分析常用填料包括： 分子篩氧氣、氮?dú)?、氦氣、氫氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等。氧化鋁丙烷或更大分子量的化合物多孔性聚合物微球(Porapaks) 乙烷、丁烷、二氧化碳等用毛細(xì)管柱還是填充柱？ 毛細(xì)管柱有比填充柱更高的分離度，即使選擇性低一些通常也能實(shí)現(xiàn)足夠的分離。 一根毛細(xì)管柱能夠完成多種分析，而用填充柱則可能需要多根才能完成。 對毛細(xì)管柱和填充柱都適用的的固定液有：甲基硅烷 非極性到中等極性苯基甲基硅烷，5 到50% 的苯基烯烴、芳香化合物，中等極性化合物Carbowax 聚乙二醇酸，強(qiáng)極性的物質(zhì)用毛細(xì)管柱還是填充柱？ 廣譜檢測器： FID、TCD 選

9、擇性檢測器： FTD、FPD、ECD氣相色譜常用檢測器氣相色譜常用檢測器檢測器FID（氫火焰離子化檢測器）氫火焰離子化檢測器）CH Oxidation CHO+ + e-檢測器 原理 組分在氫火焰中燃燒生成碳正離子，被收集轉(zhuǎn)變成電流，經(jīng)放大后即為檢測器信號。 應(yīng)用范圍 碳?xì)浠衔?對FID無響應(yīng)的物質(zhì) O2 、N2 、H2 、CO 、CO2 、 CS2 、NH3 、H2O、稀有氣體、 氮的氧化物等 適用行業(yè) 石油化工、農(nóng)殘、水質(zhì)、食品、 醫(yī)藥檢測器FIDTCD（熱導(dǎo)檢測器）熱導(dǎo)檢測器）檢測器TCD 原理 當(dāng)攜帶了樣品的載氣流過檢測器時，因?qū)嵯禂?shù)的差異使燈絲的溫度發(fā)生變化，引起電阻值發(fā)生變化而

10、產(chǎn)生信號。 應(yīng)用范圍 有機(jī)、無機(jī)化合物 適用行業(yè) 氣體分析檢測器TCDTCD的半擴(kuò)散池設(shè)計(jì)的半擴(kuò)散池設(shè)計(jì)檢測器TCDN2 N2+ + e -b rayreverse檢測器ECD 原理： 當(dāng)電負(fù)性大的物質(zhì)通過檢測器時，將會捕獲低能熱電子，引起池電流的減小，為保持電流恒定所加上的相應(yīng)脈沖數(shù)的變化即為色譜信號。 應(yīng)用范圍 有機(jī)鹵代物，含電負(fù)性基團(tuán)（如 CO，NO2）的有機(jī)物等。 適用行業(yè) 農(nóng)殘、水質(zhì)、環(huán)境檢測器ECD光電倍增器部帽部頭部底座部S : ( S-S )* ( S-S ) + hv (394 nm)P : (PHO)* (PHO) + hv (526 nm) 檢測器FPD 原理 含硫或含磷

11、化合物在火焰中燃燒發(fā)出特征波長的光，經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觥?應(yīng)用范圍 有機(jī)硫、有機(jī)磷化合物 適用行業(yè) 食品安全、農(nóng)殘、 氣體分析（含S成分）檢測器FPD硅酸銣硅酸銣加熱到加熱到 600 -800C.Rb. + CN Rb* + CN-檢測器FTD 原理 含氮或含磷化合物到達(dá)富含堿金屬鹽蒸氣的火焰中發(fā)生熱分解，熱分解產(chǎn)物吸收堿金屬放出的電子，堿金屬陽離子被收集極收集，作為信號電流被檢測。 應(yīng)用范圍 有機(jī)氮、有機(jī)磷化合物 適用行業(yè) 食品安全、農(nóng)殘檢測器FTDHETPBCA 載氣線速度Van Deemter方程HETP=A+B/u+CuA渦流擴(kuò)散（橫向）B分子擴(kuò)散C傳質(zhì)阻抗（縱向）HETP:

12、理論塔板高度載氣流速與分離能力的關(guān)系柱效與載氣線速度的關(guān)系柱效與載氣線速度的關(guān)系曲線最低點(diǎn)處的塔板高 度 稱 為 最 小 板 高Hmin，對應(yīng)的線速度稱為最佳線速uopt，此時，柱效最好。 柱箱溫度程序時保持載氣線速度不變柱箱溫度程序時保持載氣線速度不變色譜柱色譜柱 : DB-1 (30m x 0.25mmID 0.25m mm)柱箱柱箱 : 40C保持保持 5 min -5 C/min to-200保持保持 10 min先進(jìn)的載氣控制功能恒線速度方式05101520253013579VELPRESSFLOW0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5min02500050000750002.4652.9803.