浙江大學(xué)-研究生氣相色譜(GC)實驗

《現(xiàn)代儀器分析實驗技術(shù)與方法》氣相色譜實驗2012年6月一、氣相色譜法介紹是一種分離方法，它利用被分離的諸物質(zhì)在互不相溶的兩相中分配系數(shù)的微小差異進行分離。當(dāng)兩相作相對移動時，使被測物質(zhì)在兩相之間進行反復(fù)多次分配，使原來微小的差異累加產(chǎn)生了很大的效果，形成差速遷移，使各組分在柱內(nèi)移動的同時逐漸分離，以達到分離、分析及測定一些物理化學(xué)常數(shù)的目的。柱色譜；紙色譜；液相色譜；氣相色譜；離子色譜；毛細管電泳等等。氣相色譜則以永久性氣體（如氮氣、氫氣、氬氣等）為流動相（又稱載氣）；以色譜柱入口與出口的壓力差為動力源。（1）原理樣品在色譜柱內(nèi)分離示意圖氣相色譜儀68206890N6850網(wǎng)絡(luò)化300微型GC-2050島津GC-2014C二、氣相色譜儀器及其結(jié)構(gòu)載氣系統(tǒng)色譜柱進樣系統(tǒng)檢測器記錄二、氣相色譜儀器及其結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)AgilentGC的系統(tǒng)配置（1）進樣系統(tǒng)：進樣器及氣化室（2）氣相色譜色譜柱色譜分析儀器的心臟（2）氣相色譜色譜柱a.填充柱b.毛細管——

應(yīng)用：主要用于永久氣體和低沸點烴類的分析，在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用很普遍?；钚蕴?，氧化鋁，硅膠，高分子多孔微球固定相聚酰亞胺涂層熔融石英管代表固定相－化學(xué)結(jié)構(gòu)和適用范圍HP-1HP-5用途：如多氯聯(lián)苯，芳烴等。非極性分子－代表固定相－化學(xué)結(jié)構(gòu)和適用范圍HP-50HP-INNOWAX用途：極性化合物，酚，甾體類，藥物，氯代殺蟲劑醇，脂肪酸，芳香化合物，精油，溶劑熱導(dǎo)檢測器（TCD）（3）氣相色譜檢測器——色譜儀的關(guān)鍵部件之一利用組分與載氣的熱導(dǎo)系數(shù)的差值進行檢測的，是濃度型檢測器通常載氣與樣品的導(dǎo)熱系數(shù)相差越大，靈敏度越高。

——不破壞樣品——靈敏度較低，適宜做常量分析（10-4）

——通用，對有機物、無機物都有響應(yīng)氫火焰離子化檢測器（FID)（3）氣相色譜檢測器——色譜儀的關(guān)鍵部件之一含CH-基的物質(zhì)在氫焰中裂解并產(chǎn)生離子，F(xiàn)ID則利用這些離子在外電場產(chǎn)生的微電流信號而進行檢測的。（在發(fā)射極和收集極之間加有一個（100-300V）外加電場）

氫焰檢測器需要用到三種氣體：N2載氣；H2

燃氣；空氣助燃氣。特點：——靈敏度高，1×10-10

～1×10-11g，線性范圍寬（1×107以上）；——通用性廣；無機氣體、水、四氯化碳等物質(zhì)靈敏度低或不響應(yīng)?！茐臉悠?。

高選擇性檢測器－農(nóng)殘分析（1）電子捕獲檢測器（ECD）它只對具有電負性的物質(zhì)，如含有鹵素、硫、磷、氮的物質(zhì)有響應(yīng)，且電負性越強，檢測器靈敏度越高。檢測下限10-14g/mL。它經(jīng)常用來分析痕量的具有電負性元素的組分，如食品、農(nóng)副產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留量，大氣、水中的痕量污染物等。（3）熱離子化檢測器（TID）

也叫氮磷檢測器（NPD），只對含P、N的有機化合物選擇性響應(yīng)。（2）火焰光度檢測器（FPD）

硫磷檢測器。它是一種對含硫、磷的有機化合物具有高選擇性和高靈敏度的檢測器。根據(jù)硫、磷化合物在富氫火焰中燃燒時，生成化學(xué)發(fā)光物質(zhì)，并能發(fā)射出特征頻率的光，記錄特征光譜，即可檢測硫、磷化合物。三、氣相色譜工作條件的選擇1、固定相的選擇相似相溶原理；分離非極性物質(zhì)

選用非極性固定液——鯊魚烷、甲基硅油、阿批松。被分離組分和固定液之間的作用力是色散力。各組分按沸點順序先后流出色譜柱。沸點低的組分先流出，沸點高的組分后流出。如果被分離組分是同系物，由于色散力與分子量成正比，各組分按碳順序分離。三、氣相色譜工作條件的選擇分離強極性樣品

選用強極性固定液——β，β’－氧二丙睛，聚丙二醇己二酸等。被分離組分和固定液之間的作用力主要是取向力（定向力），這時試樣中的各組分主要按極性順序分離，極性小的物質(zhì)先流出色譜柱，極性大的后流出。分離極性和非極性混合物時

可選用非極性固定液也可選用極性固定液，應(yīng)視組分的性質(zhì)而定。如果沸點為主要矛盾，則應(yīng)選用非極性；若極性差別為主，應(yīng)選極性固定液。三、氣相色譜工作條件的選擇分離中等極性樣品

選擇中等極性固定液——鄰苯二甲酸二壬酯、聚乙二醇己二酸、甲基硅油。被分離組分和固定液分子之間的作用力是色散力和誘導(dǎo)力，組分按沸點順序分離。對于能形成氫鍵的組分

一般選用強極性和氫鍵型固定液，多元醇固定液。此時樣品中各組分按和固定液之間形成氫鍵能力大小的順序分離，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的后流出。對于復(fù)雜的難分離的物質(zhì)，可以選用兩種或兩種以上的混合物固定液。通用的HP-1,HP-5,HP-50,HP-INNOWAX能滿足90％以上的分析應(yīng)用。三、氣相色譜工作條件的選擇2、內(nèi)徑的選擇0.25mm0.32mm0.53mm分流進樣分流/不分流

替代填充柱GC或GC/MS應(yīng)用柱上進樣可用于標(biāo)準TCD較高柱效能承受大體積進樣痕量分析三、氣相色譜工作條件的選擇3、膜厚的選擇標(biāo)準膜厚（0.25-0.5um):廣泛應(yīng)用；薄膜用于高沸點化合物：石化，甘油三酯，甾體等；厚膜用于揮發(fā)性化合物：氣體，低沸點溶劑等；組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫技術(shù)程序升溫恒溫和程序升溫分析烴類混合物（a）恒溫分析：柱溫150--℃（b）程序升溫分析：柱溫50℃--~250℃--

升溫速率8℃--/min四、氣相色譜定性方法色譜法定性分析主要依據(jù)是保留值，所以需要標(biāo)準樣品，已知物保留值對各色譜峰進行定性；在相同的色譜固定相和操作條件下，同一種物質(zhì)應(yīng)具有相同的保留值；色譜峰必須分離為單獨峰，需要有作為對照用的標(biāo)準物質(zhì)。1.用已知純物質(zhì)對照定性2.用經(jīng)驗規(guī)律和文獻值進行定性分析（l）碳數(shù)規(guī)律：大量實驗證明，在一定溫度下，同系物的調(diào)整保留時間的對數(shù)與分子中碳原子數(shù)成線性關(guān)系；（2）沸點規(guī)律：同族具有相同碳數(shù)碳鏈的異構(gòu)體化合物，其調(diào)整保留時間的對數(shù)和它們的沸點呈線性關(guān)系；3.根據(jù)相對保留值定性:要求找一個基準物質(zhì),所選用的基準物的保留值盡量接近待測樣品組分的保留值。4.根據(jù)保留指數(shù)定性:一種重現(xiàn)性較其他保留數(shù)據(jù)都好的定性參數(shù)，可根據(jù)所用固定相和柱溫直接與文獻值對照，而不需標(biāo)準樣品。在一根色譜柱上或一種檢定器上無論用保留值或標(biāo)準物定性都不一定可靠。用雙柱或多柱定性時必須選擇不同性能的柱子（具有不同極性或氫鍵作用力，或稱為兩柱性能正交）。利用GC/MS、GC/FTIR（付里葉紅外光譜）、GC/AA（原子吸收）等定性。既充分利用色譜的高效分離能力。又利用了質(zhì)譜、光譜的高鑒別能力，加上運用計算機對數(shù)據(jù)的快速處理和檢索，為未知物的定性分析開辟了一個廣闊的前景。五、氣相色譜常用定量方法歸一化法：簡單定量外標(biāo)法：常用內(nèi)標(biāo)法：標(biāo)準方法中常用定量校正因子

試樣中各組分質(zhì)量與其色譜峰面積成正比，即：

mi=fi·Ai

絕對校正因子：f

i=mi/Ai相對校正因子f

’i

：即組分的絕對校正因子與標(biāo)準物質(zhì)的絕對校正因子之比。常用的定量計算方法（1）歸一化法：所有組分能全部流出色譜柱，在檢測器上都能產(chǎn)生相應(yīng)信號優(yōu)點：簡便準確，當(dāng)操作條件如進樣量、載氣流速等變化時對結(jié)果的影響較小。適合于對多組分試樣中各組分含量的分析。（2）外標(biāo)法外標(biāo)法是所有定量分析中最通用的一種方法，即所謂校準曲線法。外標(biāo)法簡便，不需要校正因子，但進樣量要求十分準確，操作條件也需嚴格控制。它適用于日?？刂品治龊痛罅客悩悠返姆治?。（3）內(nèi)標(biāo)法同一i樣品，同一條件，不同峰面積進樣1進樣2Ai1>Ai2

isAi1/

As1=Ai2/

As2

色譜柱不能使所有的組分都流出來，或只要求定量分析復(fù)雜樣品中幾個組分

克服歸一法和外標(biāo)法的不足，是常用的一種比較準確的定量方法

配制一系列濃度的標(biāo)樣，其中加有內(nèi)標(biāo)樣不同濃度i標(biāo)準樣is，進樣Cis2進樣Cis1進樣

Ci%

Ai/Asis1is2方法與計算公式特點：無需各組份都被檢出、出峰內(nèi)標(biāo)法的準確性較高，操作條件和進樣量的稍許變動對定量結(jié)果的影響不大。每個試樣的分析，都要進行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析。

內(nèi)標(biāo)物的基本條件㈠樣品中不含有內(nèi)標(biāo)物質(zhì)；㈡峰的位置在各待測組分之間或與之相近；㈢穩(wěn)定、易得純品；㈣與樣品能互溶但無化學(xué)反應(yīng)；㈤內(nèi)標(biāo)物濃度恰當(dāng)，使其峰面積與待測組分相差不太大。六、實驗部分熟練掌握氣相色譜的操作和使用了解和掌握色譜柱選擇及色譜分析條件設(shè)置的基本方法熟練掌握氣相色譜的定性定量方法。（1）實驗?zāi)康模?）實驗內(nèi)容定性分析未知樣品1中的物質(zhì)（各組分的5％標(biāo)準乙醇溶液）配制含鄰苯二甲酸二甲酯/鄰苯二甲酸二丙酯/鄰苯二甲酸二丁酯（8.43%：8.41%：8.42%）的乙醇標(biāo)準樣1，計算各組分相對鄰苯二甲酸二甲酯的校正因子，用歸一化法測定未知樣品1中三種組分的含量配制濃度分別為5.51％，4.55％的鄰苯二甲酸二甲酯/鄰苯二甲酸二丁酯的含內(nèi)標(biāo)的乙醇標(biāo)準樣2，內(nèi)標(biāo)鄰苯二甲