氣相色譜培訓課件

1、Professional Fundamental Knowledge氣相色譜分析法氣相色譜分析法Gas Chromatography, GC 質(zhì)量檢驗人員培訓課件Professional Fundamental Knowledge第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介 色譜的起源色譜的起源 色譜分析法是色譜分析法是19061906年由俄國植物學年由俄國植物學家家茨維特茨維特首先提出的，它是利用物質(zhì)的首先提出的，它是利用物質(zhì)的物理及物理化學性質(zhì)的差異，將多組分物理及物理化學性質(zhì)的差異，將多組分混合物進行混合物進行分離和測定分離和測定的方法。的方法。Professional Fundament

2、al Knowledge第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介 CaCO3植物葉提取液植物葉提取液(樣品）樣品）純石油醚純石油醚（溶劑）（溶劑）CaCO3葉黃素葉黃素葉綠素葉綠素胡蘿卜素胡蘿卜素液體液體液體液體氣體氣體固體固體 (固定相固定相) (流動相流動相) 茨維特的經(jīng)典實驗茨維特的經(jīng)典實驗用一根填充用一根填充CaCO3的玻璃柱，實現(xiàn)了植物葉片中不同色素的分離的玻璃柱，實現(xiàn)了植物葉片中不同色素的分離Professional Fundamental Knowledge第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介一、一、色譜法分類色譜法分類流動相流動相 氣體氣體 液體液體固定相固定相 固體固

3、體 液體液體固定相固定相固體固體 液體液體色譜法色譜法氣相色譜氣相色譜液相色譜液相色譜氣氣-固色譜固色譜氣氣-液色譜液色譜液液-固色譜固色譜液液-液色譜液色譜Professional Fundamental Knowledge第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介二、色譜法定義二、色譜法定義 是根據(jù)被測混合物中各組分的是根據(jù)被測混合物中各組分的物理及物物理及物理化學性質(zhì)理化學性質(zhì)的不同，利用它們在兩個相對運的不同，利用它們在兩個相對運動著的相之間的動著的相之間的多次分配多次分配的原理，將各組分的原理，將各組分分離分離，并進行，并進行檢測檢測的分析方法。的分析方法。Professional

4、Fundamental Knowledge三、氣相色譜法分離原理三、氣相色譜法分離原理 1.氣氣-固色譜固色譜 第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介填充色譜柱填充色譜柱 將各組分分離是基于組分在吸附劑上將各組分分離是基于組分在吸附劑上吸附、脫附吸附、脫附能力能力的不同。的不同。 Professional Fundamental Knowledge三、氣相色譜法分離原理三、氣相色譜法分離原理1.氣氣-固色譜固色譜 以空氣中以空氣中O O2 2和和N N2 2的分離為例：的分離為例：在填充有在填充有13X13X分子篩吸附劑的色譜柱中，以氫氣作載氣，分子篩吸附劑的色譜柱中，以氫氣作載氣，空氣中

5、的主要成分空氣中的主要成分O O2 2和和N N2 2能得到滿意的分離。能得到滿意的分離。 Packed GC columnProfessional Fundamental Knowledged檢測器檢測器H2（載氣載氣）H2（載氣載氣）檢測器檢測器bc檢測器檢測器H2（載氣載氣）色譜柱色譜柱H2（載氣載氣）Air檢測器檢測器aN2O2N2O2N2O2信號信號時間時間O2N2第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介檢測器檢測器eH2（載氣載氣）Professional Fundamental Knowledge第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介Professional Fundame

6、ntal Knowledge慢慢中等中等快快Temporal course淋洗液淋洗液第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介Professional Fundamental Knowledge 能將組分分離是基于各組分在固定液中能將組分分離是基于各組分在固定液中溶解、揮溶解、揮發(fā)能力發(fā)能力的不同。的不同。 2.氣氣-液色譜液色譜壁涂開管柱壁涂開管柱 （WCOT）固定液固定液載體載體/擔體擔體固定液固定液填充柱填充柱三、氣相色譜法分離原理三、氣相色譜法分離原理第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介毛細管色譜柱毛細管色譜柱Professional Fundamental Knowledge

7、第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介色譜分離過程是在色譜柱內(nèi)完成的色譜分離過程是在色譜柱內(nèi)完成的Professional Fundamental Knowledge第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介3.3.分配過程分配過程 物質(zhì)在固定相和流動相間發(fā)生的物質(zhì)在固定相和流動相間發(fā)生的吸附、脫吸附、脫附附或或溶解、揮發(fā)溶解、揮發(fā)的過程。的過程。Professional Fundamental Knowledge第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介4.4.分配系數(shù)分配系數(shù)K 在一定溫度下，分配達到平衡時組分在兩相間的在一定溫度下，分配達到平衡時組分在兩相間的濃度（濃度（g/mLg/

8、mL）比）比，稱為分配系數(shù)，用，稱為分配系數(shù)，用K K 表示。表示。MS ccK 組組分分在在流流動動相相中中的的濃濃度度組組分分在在固固定定相相中中的的濃濃度度分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù) K K，組分在柱中滯留時間，組分在柱中滯留時間 K K，組分在柱中滯留時間，組分在柱中滯留時間越長越長越短越短Professional Fundamental Knowledge第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介Professional Fundamental Knowledge四、氣相色譜法特點四、氣相色譜法特點1.1.高效能：高效能：一般填充柱的理論塔板數(shù)可達數(shù)千，毛細管柱

9、可達一般填充柱的理論塔板數(shù)可達數(shù)千，毛細管柱可達一百多萬。一百多萬。2.高選擇性：高選擇性：可以使一些分配系數(shù)很接近的以及極為復雜、難可以使一些分配系數(shù)很接近的以及極為復雜、難以分離的物質(zhì)，獲得滿意的分離。以分離的物質(zhì)，獲得滿意的分離。3.高靈敏度：高靈敏度：可以檢測可以檢測10 1110 13g物質(zhì)，適合于痕量分析物質(zhì)，適合于痕量分析.4.分析速度快分析速度快：一個試樣的分析可在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)完成。：一個試樣的分析可在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)完成。 5.應用廣泛：應用廣泛：可以分析氣體試樣，也可分析易揮發(fā)或可衍生轉(zhuǎn)可以分析氣體試樣，也可分析易揮發(fā)或可衍生轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的液體和固體。分析的有機物，

10、約占全部有機物化為易揮發(fā)的液體和固體。分析的有機物，約占全部有機物(約約300萬種萬種)的的20%。 第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法簡介氣相色譜法簡介Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 一、氣相色譜儀流程一、氣相色譜儀流程 release valve flow controllerrotametersample injectorvaporizercolumndetectorventcolumn ovenamplifierrecorderpurifier carrier gas source 減壓閥減壓閥 流量控制器流量控制器流量計流

11、量計進樣器進樣器汽化器汽化器色譜柱色譜柱檢測器檢測器放空口放空口柱溫箱柱溫箱放大器放大器記錄儀記錄儀凈化器凈化器 載氣載氣 載氣系統(tǒng)載氣系統(tǒng) 進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng) 分離系統(tǒng)分離系統(tǒng) 檢測、放大和記錄系統(tǒng)檢測、放大和記錄系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 二、氣相色譜儀組成二、氣相色譜儀組成 1.1.載氣系統(tǒng)：載氣系統(tǒng)：獲得純凈、流速穩(wěn)定的載氣。包括氣獲得純凈、流速穩(wěn)定的載氣。包括氣源、氣體凈化器、供氣控制閥門和儀表。源、氣體凈化器、供氣控制閥門和儀表。1）載氣要求）載氣要求 作為氣相色譜載氣的氣體，要

12、求要化學穩(wěn)定性好；純作為氣相色譜載氣的氣體，要求要化學穩(wěn)定性好；純度高；價格便宜并易取得；能適合于所用的檢測器。度高；價格便宜并易取得；能適合于所用的檢測器。 2）常用載氣）常用載氣 TCD： 用氫氣、氦氣比較好，靈敏度高。用氫氣、氦氣比較好，靈敏度高。 FID：用氮氣用氮氣, 惰性氣體化學穩(wěn)定性好、價格低。惰性氣體化學穩(wěn)定性好、價格低。 Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 （3 3）氣體的凈化）氣體的凈化除去水分可用吸附劑硅膠和分子篩，除去水分可用吸附劑硅膠和分子篩，水的存在影響色譜柱的活性、壽命和水的存在影響色譜柱的活性、

13、壽命和分離效率。分離效率。除去烴類化合物，可用活性炭。除去烴類化合物，可用活性炭。凈化管的出口應當用少量紗布或脫脂棉輕輕凈化管的出口應當用少量紗布或脫脂棉輕輕塞上，嚴防凈化劑粉塵流出凈化管進入色譜儀。塞上，嚴防凈化劑粉塵流出凈化管進入色譜儀。 Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 二、氣相色譜儀組成二、氣相色譜儀組成 2.2.進樣系統(tǒng)：進樣系統(tǒng)：包括進樣器、汽化室。包括進樣器、汽化室。1）氣體進樣器（六通閥）：）氣體進樣器（六通閥）：試樣首先充滿定量管，試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進入分離柱。切入后，載

14、氣攜帶定量管中的試樣氣體進入分離柱。2）液體進樣器：專用注射器，毛細管色譜常用）液體進樣器：專用注射器，毛細管色譜常用1L。 Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 Section Two Gas Chromatograph 六通閥結(jié)構(gòu)、取樣和進樣位置六通閥結(jié)構(gòu)、取樣和進樣位置Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 Section Two Gas Chromatograph 汽化室的作用,是將液體樣品瞬間氣化為蒸汽.氣化室實際上是一個加熱器.氣化溫度不一定要高于被分離

15、物的沸點，但應比柱溫高50-100 。Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 Section Two Gas Chromatograph 二、氣相色譜儀組成二、氣相色譜儀組成 3. 3.分離系統(tǒng)：分離系統(tǒng)：色譜柱，是色譜儀的核心部件色譜柱，是色譜儀的核心部件，其作用是分離樣品。，其作用是分離樣品。 Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 Section Two Gas Chromatograph 二、氣相色譜儀組成二、氣相色譜儀組成 4、檢測器、檢測器：把組分信號轉(zhuǎn)換

16、成電信號把組分信號轉(zhuǎn)換成電信號要求：要求：響應快，靈敏度高，穩(wěn)定性好，線性范圍廣響應快，靈敏度高，穩(wěn)定性好，線性范圍廣 Professional Fundamental Knowledge第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜儀氣相色譜儀 Section Two Gas Chromatograph 二、氣相色譜儀組成二、氣相色譜儀組成5.5.溫控系統(tǒng)溫控系統(tǒng) 柱溫是一個重要的色譜操作參數(shù)，它直接影響分離柱溫是一個重要的色譜操作參數(shù)，它直接影響分離效能和分析速度。柱溫分為恒溫和程序升溫兩種效能和分析速度。柱溫分為恒溫和程序升溫兩種。 程序升溫的方法用于分析沸點范圍很寬的混合物，程序升溫的方法用于分析沸點范圍很寬

17、的混合物，可以改善分離效果，縮短分析周期?？梢愿纳品蛛x效果，縮短分析周期。 Professional Fundamental Knowledge一、檢測器類型一、檢測器類型Type of Detector 第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜檢測器氣相色譜檢測器Section Three Chromatographic Detector Principle: TCD relies on the different thermal conductivity of different substances. As the sample concentration changes in the gas strea

18、m, the amount of heat carried off the sensitive element changes as well, resulting in the fluctuation of resistivity. Since the sensitive element composes the arm of Wheatstone bridge, as long as the resistance of an arm in the bridge circuit changes, signals will be sent out from the circuit immedi

19、ately 原理：原理：就是利用不同的物質(zhì)具有不同的導熱就是利用不同的物質(zhì)具有不同的導熱系數(shù)。氣流中樣品濃度發(fā)生變化，則從熱敏元件系數(shù)。氣流中樣品濃度發(fā)生變化，則從熱敏元件上所帶走的熱量也就不同，從而改變熱敏元件的上所帶走的熱量也就不同，從而改變熱敏元件的電阻值，由于熱敏元件為組成惠斯頓電橋之臂，電阻值，由于熱敏元件為組成惠斯頓電橋之臂，只要橋路中任何一臂電阻發(fā)生變化，則整個線路只要橋路中任何一臂電阻發(fā)生變化，則整個線路就立即有信號輸出。就立即有信號輸出。 1. 1.熱導檢測器熱導檢測器TCDTCD Professional Fundamental Knowledge第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜檢測

20、器氣相色譜檢測器Section Three Chromatographic Detector 熱導檢測器熱導檢測器TCDProfessional Fundamental Knowledge1）進樣前：兩臂均通載氣時）進樣前：兩臂均通載氣時 2）進樣后：測量臂通樣品氣體）進樣后：測量臂通樣品氣體+載氣載氣 參比臂通載氣時參比臂通載氣時BaselineVRRRRRRAB 043212121， PeakVRRRRRRAB ，043212121 惠斯通電橋惠斯通電橋第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜檢測器氣相色譜檢測器Section Three Chromatographic Detector Professio

21、nal Fundamental Knowledge只有載氣只有載氣電橋平衡狀態(tài)電橋平衡狀態(tài)記錄直線記錄直線基線基線電阻值變化相同電阻值變化相同載氣載氣+試樣試樣電橋平衡被破壞電橋平衡被破壞記錄信號記錄信號色譜峰色譜峰電阻值變化不同電阻值變化不同第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜檢測器氣相色譜檢測器Section Three Chromatographic Detector TCDTCD原理要點回顧原理要點回顧Professional Fundamental Knowledge第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜檢測器氣相色譜檢測器Section Three Chromatographic Detector I熱絲熱絲T 100150mA柱溫柱溫H H2 2或或HeHeProfessional Fundamental Knowledge 2. 2.氫火焰離子化檢測器氫火焰離子化檢測器FID 主要用于可在主要用于可在H2-Air火焰中燃燒的有機化合火焰中燃燒的有機化合物（如烴類物質(zhì)）的檢測。物（如烴類物質(zhì)）的檢測。第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜檢測器氣相色譜檢測器Section Three Chromato