氣相色譜儀的認(rèn)識(shí)和使用備課講稿

氣相色譜儀的認(rèn)識(shí)和使用1906年，茨維特做了一個(gè)植物色素分離實(shí)驗(yàn)：在一玻璃管中放入碳酸鈣，將含有植物色素（植物葉的提取液）的石油醚倒入管中。玻璃管的上端立即出現(xiàn)幾種顏色的混合譜帶。然后用純石油醚沖洗，隨著石油醚的加入，譜帶不斷地向下移動(dòng)，并逐漸分開成幾個(gè)不同顏色的譜帶，繼續(xù)沖洗就可分別接得各種顏色的色素，并可分別進(jìn)行鑒定。色譜法也由此而得名。茨維特帶你走進(jìn)色譜世界碳酸鈣（固定相）色素混合液石油醚

(流動(dòng)相）1906年，Tsweet

發(fā)現(xiàn)色譜分離現(xiàn)象色譜柱色帶植物色素分離圖示

流動(dòng)相總稱固定相色譜名稱液相液相色譜（LC）固體液體氣相氣相色譜(GC)固體液體色譜法的分類氣固色譜法氣液色譜法液固色譜法液液色譜法氣相色譜法的特點(diǎn)和應(yīng)用“三高”

“一快”

“一廣”1.高效能：一般填充柱的理論塔板數(shù)可達(dá)數(shù)千，毛細(xì)管柱可達(dá)一百多萬。2.高選擇性：可以使一些分配系數(shù)很接近的以及極為復(fù)雜、難以分離的物質(zhì)，獲得滿意的分離。3.高靈敏度：可以檢測(cè)1011～1013g物質(zhì)，適合于痕量分析4.分析速度快：一個(gè)試樣的分析可在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)完成。5.應(yīng)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)化為易揮發(fā)的液體和固體。分析的有機(jī)物，約占全部有機(jī)物(約300萬種)的20%。6.不足之處：對(duì)被分離組分的定性能力較差。氣相色譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域1、石油和石油化工分析（煉油廠、研究所）

油氣田勘探中的化學(xué)分析、原油分析、煉氣廠氣體分析、模擬蒸餾、油料分析、單質(zhì)烴分析、含硫/含氮/含氧化合物分析、汽油添加劑分析、脂肪烴分析、芳烴分析。舉例如下：天然氣常量分析（O2、N2、CH4、CO2、C2H6、C3H8、i-C40、n-C40、i-C50、n-C50等組分的常量分析）；液化石油氣分析（液化石油氣中C2-C4及總C5烴類組成的分析）；煉廠氣分析（快速分析H2、O2、N2、CO2、CO、C10-C60、C2二-C4二及C6以上烴等組分）；3、環(huán)境分析（環(huán)保監(jiān)測(cè)站）

大氣污染物分析、水分析、土壤分析、固體廢棄物分析舉例如下：室內(nèi)空氣檢測(cè)分析（按國(guó)標(biāo)GB50325-2001選用專用的色譜柱可完成對(duì)室內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯及總揮發(fā)性有機(jī)合物（TVOC）的檢測(cè)；采用衍生氣相色譜法，經(jīng)2.4-二硝基苯肼衍生，用環(huán)已烷萃取，以O(shè)V-17和QF-1混涂色譜柱分離；用電子俘獲檢測(cè)器（ECD）測(cè)定室內(nèi)空氣中的甲醛）；土壤中有害物質(zhì)的分析；汽車尾氣分析等2、造氣廠（煤氣成分分析、水煤氣成分分析、氣體廠：H2、O2、N2、CO、CO2、C2H2、He、Ar等）

人工煤氣分析氣體純度分析及雜質(zhì)含量分析舉例如下：選用熱導(dǎo)檢測(cè)器、雙閥多柱系統(tǒng)、手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)樣。分析人工煤氣中H2、O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等主要成分的分析等4、食品分析（食品廠、產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)所、糧油監(jiān)測(cè)站、

衛(wèi)生防疫、海產(chǎn)品檢測(cè)）

農(nóng)藥殘留分析、香精香料分析、添加劑分析、脂肪酸甲酯分析、食品包裝材料分析、水產(chǎn)檢測(cè)舉例如下：蒸餾酒及配制酒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的氣相色譜分析（氫焰離子化檢測(cè)器，GDX-102填充柱或FFAP大口徑毛細(xì)管柱，外標(biāo)法（峰面積）定量，分析白酒中的甲醇和雜醇油）；白酒中有關(guān)醛、醇、酯的分析；植物油中殘留溶劑的檢測(cè)（按照國(guó)標(biāo)GB/T5009.37-2003頂空氣相色譜法對(duì)浸出油中6號(hào)溶劑殘留量進(jìn)行測(cè)定）；食品添加劑（防腐劑、增白劑、抗氧化劑、著色劑等）及食品中農(nóng)藥殘留分析（食品中山梨酸、苯甲酸（GB/T5009.29-2003）、食品中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留（GB/T5009.20-2003）、食品中六六六、滴滴涕殘留（GB/T5009.19-2003）、食品中氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留（GB/T5009.145-2003和GB/T5009.104-2003）、食品中擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留、海產(chǎn)品中多氯聯(lián)苯的氣相色譜法（GB/T5009.190-2003）、水產(chǎn)品中的硫丹檢測(cè)、多寶魚中的藥殘檢測(cè)。食品中氯丙醇的檢驗(yàn)）5、生物、藥物和臨床分析（制藥廠、藥物檢驗(yàn)所、藥物研究所）雌三醇分析、兒茶酚胺代謝產(chǎn)物分析、尿中孕二醇和孕三醇分析、血漿中睪丸激素分析、血液中乙醇/麻醉劑及氨基酸衍生物分析

6、農(nóng)藥殘留物分析（米廠、面廠、產(chǎn)品檢驗(yàn)所）

有機(jī)氯農(nóng)藥殘留分析（666、DDT）、有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分析、殺蟲劑殘留分析、除草劑殘留分析等7、精細(xì)化工分析（有機(jī)化工廠、染料，涂料、有機(jī)中間體、有機(jī)材料研究所、質(zhì)量監(jiān)督部門）

添加劑分析、催化劑分析、原材料分析、產(chǎn)品質(zhì)量控制

8、聚合物分析與合成工業(yè)

單體分析、添加劑分析、共聚物組成分析、聚合物結(jié)構(gòu)表征/聚合物中的雜質(zhì)分析、熱穩(wěn)定性研究方法研究、質(zhì)量監(jiān)控、過程分析

9、飲料、飲品工業(yè)（產(chǎn)品檢驗(yàn)所、飲料廠）白酒、啤酒、紅酒成分分析；各種飲料、果汁成分分析；醬油、醋等調(diào)料成分分析

10、煙草、煙草制品工業(yè)（卷煙廠、煙草研究所）選用TCD、FID，配以專用色譜柱，可完成對(duì)煙氣中水分分析；煙草中尼古丁含量的分析；選用ECD、FPD、NPD檢測(cè)器，可對(duì)煙草和香煙中有機(jī)氯、有機(jī)磷、菊酯類農(nóng)藥殘留進(jìn)行分析

汽油中某些醇類和醚類分析（氫焰離子化檢測(cè)器，多柱系統(tǒng)，十通閥自動(dòng)切換和反吹，一次直接進(jìn)樣分析汽油中某些醇類和醚類）；汽油中苯系物分析11、汽油工業(yè)（車用汽油、航空汽油）12、電力系統(tǒng)

變壓器油裂解產(chǎn)物氣相色譜分析（采用氫焰離子化檢測(cè)器和熱導(dǎo)檢測(cè)器，Ni觸媒轉(zhuǎn)換器(甲烷轉(zhuǎn)化爐)、六通閥自動(dòng)切換，無二次分流系統(tǒng)，使之對(duì)變壓器油裂解產(chǎn)物（8種組分氣體）一次進(jìn)樣全自動(dòng)分析，定量準(zhǔn)確、靈敏度高）13、公安系統(tǒng)和法庭分析人體血液中的乙醇分析、毒品分析；鑒定各種物證15、大專院校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和科研用14、空間分析和軍工分析分析飛船、航母中的氣體質(zhì)量；炸藥分析★電力系統(tǒng)專用氣相色譜儀-變壓器絕緣油中溶解氣體組分含量的分析★TVOC(VOC)專用氣相色譜儀★車用汽油分析專用氣相色譜儀★車間空氣中有機(jī)溶劑解吸氣相色譜儀★測(cè)試環(huán)氧乙烷殘留氣相色譜儀★食品包裝油墨溶劑殘留專用氣相色譜儀★硫氣相色譜分析系統(tǒng)★高純氣體氦離子檢測(cè)器分析專用色譜儀★煉廠氣、燃?xì)猓ㄌ烊粴?、液化氣、煤氣）專用色譜儀★總烴/非甲烷總烴/苯系物分析專用色譜儀★天然氣全分析專用氣相色譜儀★"AA"測(cè)試專用氣相色譜儀-可口可樂飲料用聚酯瓶中的微量乙醛含量行業(yè)專用氣相色譜★血液酒精含量自動(dòng)分析儀★SRI8610C車載氣相色譜儀★各種氣體中微量不純物測(cè)定系統(tǒng)★氣體分析專用色譜儀-FID、Ni轉(zhuǎn)化爐、氣體進(jìn)樣器系統(tǒng)、專用色譜柱★白酒(填充柱)分析專用氣相色譜儀★煤礦實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀-熱導(dǎo)、雙氫火焰檢測(cè)器、甲烷轉(zhuǎn)化爐、四路并聯(lián)、四套六通閥進(jìn)樣、四根專用色譜柱、十階程序升溫裝置★地化錄井儀-九通閥與三通閥及二位五通電磁閥的聯(lián)鎖動(dòng)作。完成熱解，殘?zhí)挤治龅娜鞒套詣?dòng)進(jìn)樣.★油氣顯示評(píng)價(jià)儀-熱解、殘?zhí)家惑w，熱解實(shí)現(xiàn)了由雙氣缸到單氣缸的轉(zhuǎn)變★無鉛汽油中的苯及甲苯分析專用氣相色譜儀★IGC反氣相色譜儀-競(jìng)爭(zhēng)（多元）吸附、微孔和間隙分布測(cè)量★高性能專用硫磷分析儀氣相色譜儀1/13/20231/13/20231/13/2023氣相色譜儀的基本構(gòu)造1.氣路系統(tǒng)載氣是載送樣品進(jìn)行分離的惰性氣體，即流動(dòng)相。包括氣源、凈化干燥管和載氣流速控制；常用的載氣有：氫氣、氮?dú)?、氦氣、氬氣、空氣等；凈化干燥管：去除載氣中的水、有機(jī)物等雜質(zhì)（依次通過分子篩、活性炭等）；載氣流速控制：壓力表、流量計(jì)、針形穩(wěn)壓閥，控制載氣流速恒定。1/13/2023進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣器+氣化室；氣體進(jìn)樣器（六通閥）：推拉式和旋轉(zhuǎn)式兩種。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(jìn)入分離柱；1/13/2023液體進(jìn)樣器：不同規(guī)格的專用注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細(xì)管色譜常用1μL；新型儀器帶有全自動(dòng)液體進(jìn)樣器，清洗、潤(rùn)沖、取樣、進(jìn)樣、換樣等過程自動(dòng)完成，一次可放置數(shù)十個(gè)試樣。氣化室：將液體試樣瞬間氣化的裝置。無催化作用。1/13/2023分離系統(tǒng)（色譜柱）

柱箱和色譜柱，其中色譜柱：色譜儀的核心部件。填充色譜柱：材料不銹鋼、玻璃，長(zhǎng)度1~5m，內(nèi)徑2-4mm。可根據(jù)需要確定，形狀U形管或螺旋管。規(guī)格表示方法：長(zhǎng)*內(nèi)徑（m*mm）毛細(xì)管柱：又名涂壁空心柱空，長(zhǎng)25~100m，內(nèi)徑0.2~0.5mm，材料大多為熔融石英。毛細(xì)管柱內(nèi)壁涂一層固定液或涂一層已有固定液的載體（約0.1mm厚）規(guī)格表示方法：長(zhǎng)*內(nèi)徑*液膜厚度（m*mm*微米）1/13/2023檢測(cè)系統(tǒng)

色譜儀的眼睛，通常由檢測(cè)元件、放大器、顯示記錄三部分組成；被色譜柱分離后的組分依次進(jìn)入檢測(cè)器，按其濃度或質(zhì)量隨時(shí)間的變化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號(hào)，經(jīng)放大后記錄和顯示，給出色譜圖；檢測(cè)器：廣普型——對(duì)所有物質(zhì)均有響應(yīng)；專屬型——對(duì)特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)；常用的檢測(cè)器：熱導(dǎo)池檢測(cè)器、氫火焰離子化檢測(cè)器；有關(guān)檢測(cè)器原理、結(jié)構(gòu)見第四節(jié)。1/13/2023溫度控制系統(tǒng)

溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)；氣化室、柱箱、檢測(cè)器三部分在色譜儀操作時(shí)均需控制溫度；氣化室：保證液體試樣瞬間氣化；檢測(cè)器：保證被分離后的組分通過時(shí)不在此冷凝；1/13/2023柱溫：是影響分離的最重要的因素。其變化應(yīng)小±0.xoC。選擇柱溫主要考慮樣品待測(cè)物沸點(diǎn)和對(duì)分離的要求。柱溫通常要等于或略高于樣品的平均沸點(diǎn)(分析時(shí)間20-30min)；對(duì)寬沸程的樣品，應(yīng)使用程序升溫方法。柱溫分為恒溫和程序升溫兩種恒溫：對(duì)于沸程不太寬的簡(jiǎn)單樣品，可采用恒溫模式。一般的氣體分析和簡(jiǎn)單液體樣品分析都采用恒溫模式。程序升溫：對(duì)于沸程較寬的復(fù)雜樣品，如果在一恒溫下分很難達(dá)到好的分離效果。1/13/2023恒溫：45oC程序升溫：30~180oC恒溫：145oC溫度低，分