氣象色譜分析及應(yīng)用

1、第九章 氣相色譜分析法一、裂解氣相色譜技術(shù)與應(yīng)用application and technology of pyrolysis gas chromatograph二、頂空氣相色譜技術(shù)與應(yīng)用applications and technology of headspace gas chromatograph第五節(jié) 氣相色譜應(yīng)用技術(shù)gas chromatographic analysis, GCapplication technology of gas chromatograph2022/8/121一、裂解氣相色譜的原理與應(yīng)用application and technology of pyrolys

2、is gas chromatograph 裂解氣相色譜（pyrolysis gas chromatograph，PyGC）熱裂解和氣相色譜兩種技術(shù)的結(jié)合。 一些分子量較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難揮發(fā)、難溶解的物質(zhì)的分析鑒定方法。如：聚合物分析； 熱裂解：在熱能作用下，物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)降解過(guò)程； 熱裂解+氣相色譜+質(zhì)譜（紅外、核磁）技術(shù)研究高分子化合物的有力工具； 在高分子、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、考古學(xué)、地球化學(xué)、礦物燃料、炸藥等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。2022/8/1221. 基本原理及方法基本原理： 在一定條件下，高分子及非揮發(fā)性有機(jī)化合物遵循一定的裂解規(guī)律，即特定的樣品能夠產(chǎn)生特征的裂解產(chǎn)物及產(chǎn)物分布，采用氣相

3、色譜分析、鑒定裂解產(chǎn)物，據(jù)此可對(duì)原樣品進(jìn)行表征。 方法： 樣品置于裂解器中，在嚴(yán)格控制的條件下，快速加熱，使之迅速分解成為可揮發(fā)的小分子產(chǎn)物，然后直接將裂解產(chǎn)物送入色譜柱中進(jìn)行分離，獲得定性定量數(shù)據(jù)。 2022/8/123特點(diǎn): (1) 分離效率高(色譜法自身的特點(diǎn)) (2) 靈敏度高(色譜法自身的特點(diǎn)) (3) 分析速度快 快速裂解、快速分析；不丟失信息； (4) 信息量大 裂解條件與裂解產(chǎn)物關(guān)系；樣品組成與裂解產(chǎn)物； 裂解機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究 (5) 適合于各種形態(tài)樣品 粘稠液體、粉末、纖維及彈性體、固化樹脂、涂料、硫化橡膠、塑料等； (6) 簡(jiǎn)單、易行2022/8/1242. 流程載氣裂

4、解器六通閥氣化室色譜柱GC檢測(cè)器數(shù)據(jù)處理質(zhì)譜儀數(shù)據(jù)處理壓力表2022/8/1253. 對(duì)裂解器的要求 (1)裂解反應(yīng)控制 裂解溫度的精確控制(裂解溫度不同，裂解產(chǎn)物不同)； 可重復(fù)進(jìn)行； (2) 裂解溫度范圍可調(diào) 不同物質(zhì)需要不同的裂解溫度； 400-1500 C (3)裂解器與接口的體積小 減小死體積；防止色譜峰變寬； (4)對(duì)裂解反應(yīng)無(wú)催化反應(yīng) 防止歧化反應(yīng)和二次反應(yīng)；2022/8/1264. 裂解器 (1)管式爐裂解器 外壁加熱的圓管，簡(jiǎn)單，易于控制。死體積大，二次反應(yīng)突出； (2) 熱絲裂解器 樣品放置在加熱絲的螺旋管中； (3)居里點(diǎn)裂解器 利用電磁感應(yīng)加熱；鐵磁性材料置于高頻電場(chǎng)中

5、，吸收射頻能量迅速升溫，達(dá)到居里點(diǎn)溫度時(shí)，變?yōu)轫槾刨|(zhì)，不再吸收能量，溫度穩(wěn)定在該點(diǎn)；樣品放置在鐵磁性材料制成的加熱元件上。不同組成的鐵磁質(zhì)合金具有不同居里點(diǎn)溫度； (3)激光裂解器2022/8/127二、頂空氣相色譜的技術(shù)與應(yīng)用applications and technology of headspace gas chromatograph對(duì)液體或固體試樣中的揮發(fā)性成分進(jìn)行氣相色譜分析的技術(shù)； 試樣置于密閉的恒溫系統(tǒng)中，氣-液（氣-固）兩相達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí)，測(cè)定氣相組成。兩種方式： 靜態(tài)法：恒溫密閉系統(tǒng)，平衡時(shí)，測(cè)定氣相組成； 動(dòng)態(tài)法：吹掃-捕集法，采用吸附劑吸附，加熱解吸。2022/8/1

6、28理論依據(jù) 當(dāng)頂空瓶中樣品上面的蒸氣壓相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，峰面積Ai的大小與樣品上面的氣相中揮發(fā)性組分 i 的蒸氣壓pi成正比： Ai =fi pifi為校正因子，在真實(shí)體系中，蒸氣分壓通常用下式表示： pi = poiixi poi為氣相中組分i 的摩爾分?jǐn)?shù)；xi為樣品中組分i 的摩爾分?jǐn)?shù)；i為組分i 的活度系數(shù)。 Ai =fi pi= fiixi poi當(dāng)系統(tǒng)平衡時(shí)： Ai =fi pi= ki xi 通過(guò)頂空分析，可確定試樣中的含量。2022/8/129應(yīng)用1： 在職業(yè)病和法庭分析中，經(jīng)常要測(cè)定體液等中的苯、甲苯、二甲苯等有毒成分，采用頂空分析是一種有效、方便、快速的方法。司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)

7、學(xué)院制訂了分析水、尿、血中苯類化合物的靜態(tài)頂空分析方法。方法： 5mL青霉素小瓶，取1mL試樣（水、尿、血），加入0.4內(nèi)標(biāo)物和約1g硫酸銨至飽和，加蓋密封，置于80 C的恒溫器中30min，取0.6mL頂空的氣樣色譜分析。色譜柱：2m 2mm；80-100目；固定液 PEG 20M柱溫：110 C ，以10 C /min程序升溫到110 C。2022/8/1210應(yīng)用2： 分析血樣中的酒精是頂空氣相色譜應(yīng)用最廣泛的方法，可檢查汽車司機(jī)是否酒后駕車。方法： 樣品平衡溫度 50C；平衡時(shí)間 30min； 色譜柱：30m 0.53mm；石英毛細(xì)管柱； 固定液：聚二甲苯硅氧烷；2022/8/1211

8、應(yīng)用3： 固體樣品（塑料、食品等）的頂空分析。 塑料食品包裝袋中的甲苯殘留量的測(cè)定。方法： 將塑料食品包裝袋剪成30mm10mm裝入100mL玻璃注射器，在80C預(yù)熱20min，用空氣稀釋為100mL，恒溫10min后進(jìn)樣分析。 色譜柱： 500mm 3mm ，填充柱，80-100目； 固定液： 20% 的 PEG 20M； 柱 溫：80 C ； 最小檢測(cè)濃度為0.031 mg/m2.2022/8/1212內(nèi)容選擇第一節(jié) 氣相色譜儀gas chromatographic instruments第二節(jié) 氣相色譜固定相及其選擇stationary phases in gas chromatograph第三節(jié) 氣相色譜檢測(cè)器detector of gas chromatograph第四節(jié) 分離與操作條件選擇choice of chromatograp