GC基礎(chǔ)知識-用戶版

島津氣相色譜基礎(chǔ)知識島津國際貿(mào)易（上海）有限公司分析中心第一部分色譜原理和基本構(gòu)成色譜起源石油醚碳酸鈣顆粒色素色譜組分色譜法：利用組分在兩相間分配系數(shù)不同而進(jìn)行分離的技術(shù)流動相：攜帶樣品流過整個系統(tǒng)的流體固定相：色譜柱固定相，靜止不動的一相色譜定義色譜是一種分離技術(shù)色譜主要是對混合物中的目標(biāo)物進(jìn)行分離和定量

液相色譜：以液體作為流動相的色譜分離方法適用于高沸點、大分子、強(qiáng)極性和熱穩(wěn)定性差的化合物的分析流動相具有運(yùn)載樣品分子和選擇性分離的雙重作用GCvsHPLC

氣相色譜：以氣體作為流動相的色譜分離方法適用于沸點較低、熱穩(wěn)定性好的中小分子化合物的分析流動相只起運(yùn)載樣品分子的能力

色譜法的特點分離效率高分析速度快檢測靈敏度高樣品用量少選擇性好多組分同時分析易于自動化氣相色譜構(gòu)成示意圖載氣控制：手動、數(shù)字進(jìn)樣口：填充柱進(jìn)樣口、分流/不分流進(jìn)樣口、程序升溫進(jìn)樣口色譜柱：填充柱、毛細(xì)柱檢測器：FID、TCD、ECD、FPD、FTD數(shù)據(jù)處理：GCsolution、CS-light、Clarity-Shimadzu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He,N2載氣控制數(shù)據(jù)處理氣相色譜基本流路圖氣相色譜基本控制參數(shù)溫度壓力（流量）溫度、壓力（流量）的時間程序第二部分載氣部分載氣純度的重要性載氣不純帶來的問題：載氣中氧的存在導(dǎo)致固定相氧化，損壞色譜柱，改變樣品的保留值。載氣中水的存在導(dǎo)致部分固定相或硅烷化擔(dān)體發(fā)生水解，甚至損壞柱子。氣體中有機(jī)化合物或其它雜質(zhì)的存在產(chǎn)生基線噪音和托尾現(xiàn)象。氣體中夾帶的粒狀雜質(zhì)可能是氣路控制系統(tǒng)失靈。保證載氣純度的措施保證載氣純度在99.999%以上加裝載氣凈化裝置10%的鋼瓶氣保有量壓力單位換算100kPa＝1bar1kPa＝1.02×10-2kgf/cm21kgf/cm2＝98.1kPa1kPa＝1.45×10-1psi1psi＝6.89kPa第三部分進(jìn)樣口部分分流/不分流進(jìn)樣填充柱進(jìn)樣冷柱頭進(jìn)樣程序升溫進(jìn)樣分流/不分流進(jìn)樣是GC最為常用的進(jìn)樣方式GC進(jìn)樣方式GC進(jìn)樣口的配置

GC-2010PlusGC-2010GC-2014GC-2014C進(jìn)樣口配置SPL-2010PlusWBI-2010PlusOCI/PTV-2010SPL-2010WBI-2010OCI/PTV-2010SPL-2014WBI-2014SINJ-2014DINJ-2014SPL-2014CDINJ-2014C

分流/不分流進(jìn)樣口結(jié)構(gòu)F1F2

SPL進(jìn)樣口-分流流路SPL進(jìn)樣口-分流進(jìn)樣過程

SPL進(jìn)樣口-不分流流路

SPL進(jìn)樣口-不分流進(jìn)樣過程SPL進(jìn)樣口-不分流進(jìn)樣過程分流與不分流進(jìn)樣區(qū)別

分流進(jìn)樣不分流進(jìn)樣載氣流路分流閥開啟總流量=隔墊吹掃流量+柱流量+分流流量分流比的調(diào)節(jié)由總流量控制器控制柱前壓越高,柱流速越大

柱前壓不變,總流量越大,分流比越大樣品在進(jìn)樣口內(nèi)汽化,按同樣的比例隨載氣分流進(jìn)樣階段,分流閥關(guān)閉,進(jìn)樣時間到達(dá)后,分流閥開啟。進(jìn)樣階段:總流量=隔墊吹掃流量+柱流量需設(shè)定適當(dāng)?shù)倪M(jìn)樣時間,過長的進(jìn)樣時間將導(dǎo)致峰拖尾及展寬。襯管建議選擇分流襯管建議選擇不分流襯管操作參數(shù)設(shè)置進(jìn)樣口溫度應(yīng)接近或等于樣品最重組分的沸點選擇合適的柱流量常用分流比范圍在20:1~200:1進(jìn)樣量一般<2μL

進(jìn)樣口溫度設(shè)置可比分流進(jìn)樣稍低,但必須確保待測組分在瞬間不分流時完全汽化。分流出口的流量(分流閥開啟后)一般為30~60mL/min。進(jìn)樣量一般<2μL為了減小色譜峰峰展寬，可采用溶劑聚焦和高壓進(jìn)樣。樣品適用性適合于大部分可揮發(fā)樣品,包括液體和氣體樣品,特別是對一些化學(xué)試劑的分析。也適合于濃度高的樣品或不了解的未知樣品。常用于環(huán)境分析(如水和大氣中痕量污染物的檢測)、食品中的農(nóng)藥殘留檢測,以及臨床和藥物分析等。分流流路1min后打開電磁閥的作用n-C11n-C13n-C15n-C17n-C18n-C11n-C13n-C15n-C17n-C18進(jìn)樣后1min打開電磁閥未打開電磁閥隔墊吹掃的作用吹掃掉進(jìn)樣墊高溫脫落的組分，減少鬼峰。常用流量范圍：3~5mL/min。溶劑聚焦效應(yīng)溶劑在柱頭重新冷凝進(jìn)樣口初始柱溫：溶劑沸點-10度溶劑聚焦對峰形的影響色譜柱：Rtx-530m×0.25mm×0.25μm進(jìn)樣量：1.0μL樣品：5μg/mL農(nóng)藥混標(biāo)

（溶劑為正己烷）柱溫程序：150℃

4℃/min

275℃.色譜柱：Rtx-530m×0.25mm×0.25μm進(jìn)樣量：1.0μL樣品：5μg/mL農(nóng)藥混標(biāo)

（溶劑為正己烷）柱溫程序：40℃

25℃/min150℃

4℃/min275℃

GC進(jìn)樣方式填充柱進(jìn)樣口寬口徑進(jìn)樣口填充柱進(jìn)樣口流路填充柱進(jìn)樣口進(jìn)樣過程冷柱頭進(jìn)樣口GC進(jìn)樣方式程序升溫進(jìn)樣口歧視效應(yīng)和熱分解熱進(jìn)樣(分流/不分流進(jìn)樣口,寬口徑進(jìn)樣口)存在歧視現(xiàn)象和樣品熱分解冷進(jìn)樣(冷柱頭進(jìn)樣口,程序升溫進(jìn)樣口)進(jìn)樣是在較低溫度下進(jìn)行歧視效應(yīng)和熱解效應(yīng)的影響小歧視效應(yīng)的產(chǎn)生

低沸點組分百分比偏高

進(jìn)針退針高沸點組分殘留減少歧視效應(yīng)的方法-樣品注入方面快速進(jìn)樣法溶劑沖洗法熱針法減少歧視效應(yīng)的方法-冷進(jìn)樣概念樣品是在冷狀態(tài)--低于樣品沸點的溫度下進(jìn)樣(依據(jù)溶劑)氣化室快速升溫使樣品氣化PTV（程序升溫）進(jìn)樣方式分流進(jìn)樣(高濃度樣)無分流進(jìn)樣(低濃度樣)大體積進(jìn)樣—LVI(痕量分析)OCI（冷柱頭）進(jìn)樣方式一般適用于0.53內(nèi)徑的柱子沒有分流流路，不能分析高濃度樣品（污染柱子），進(jìn)樣量一般小于2μL注意事項-樣品氣化不完全進(jìn)樣口溫度過低，將導(dǎo)致高分子量化合物氣化不完全，并且不能有效轉(zhuǎn)移到色譜柱中。進(jìn)樣口溫度：200℃進(jìn)樣口溫度：300℃注意事項-樣品分解進(jìn)樣口溫度過高，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性差的化合物分解。進(jìn)樣口溫度：280℃進(jìn)樣口溫度：200℃注意事項-手動進(jìn)樣注射速度快選擇合適的注射器取樣準(zhǔn)確,重現(xiàn)減少注射針尖歧視,每次進(jìn)樣速度盡量一致選擇合適溶劑清洗注射器,避免污染第四部分色譜柱色譜柱類型毛細(xì)柱柱材：熔融石英、不銹鋼內(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--5μm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。

氣相色譜的固定相固體：活性炭、氧化鋁、硅膠、分子篩等，用于無機(jī)氣體及低碳烴的分析

應(yīng)用比例約占10%液體：聚甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚脂等，用于液體樣品及高沸點化合物分析。

應(yīng)用比例占90%以上毛細(xì)管柱管材熔融石英–合成高純石英外表面涂覆聚酰亞胺內(nèi)表面經(jīng)化學(xué)處理不銹鋼用于高溫分析最不易斷裂內(nèi)表面經(jīng)特殊處理毛細(xì)管柱固定相大多數(shù)固定相為聚合物毛細(xì)管柱:聚甲基硅氧烷（Polysiloxanes,silicones）聚乙二醇（Polyethyleneglycols,PEG）固定相－聚甲基硅氧烷siloxanebackbone固定相－“ms”orlowbleedversion苯基基團(tuán)鍵合入硅氧烷聚合物主鏈Rtx-5msDB-5msBPX-5e.g.溫度穩(wěn)定性更好固定相－聚乙二醇“WAX”or“FFAP”類固定液e.g.Rtx-WAX,Stabilwax-DA，DB-FFAP溫度穩(wěn)定性比聚硅氧烷類差，最高使用溫度低于聚硅氧烷類固定液固定相選擇選擇與目標(biāo)化合物極性相近的固定相(“相似相溶”原則）

-->峰形和分離變好

分析非極性化合物—非極性柱(e.g.

Rtx-1)

分析極性化合物—極性柱(e.g.Rtx-WAX）

按照分析目的選擇固定相

當(dāng)組分沸點差異大時：-非極性柱(e.g.

Rtx-1)

當(dāng)組分沸點差異不大時，如異構(gòu)體：-極性柱(e.g.Rtx-WAX）

按所需分離狀況選擇

需要高分離時：

-->[內(nèi)徑:細(xì)、長度:長」柱

分離已足夠，要縮短分析時間時：-->

[內(nèi)徑:粗、長度:短、膜厚：薄」柱

按分析目的選擇

分析低沸點化合物時：

-->[長度:長、膜厚：厚]柱

分析高沸點化合物時：

-->[長度:短、

膜厚:薄]

柱柱內(nèi)徑、長度、膜厚選擇

恒溫分析與程序升溫分析的比較

恒溫分析程序升溫分析適用于沸程窄樣品組分適用于沸程寬樣品組分

常用商品化毛細(xì)柱對照表固定液類型RestekJ&WSGEAlltechMacherey－Nagel100%dimethylpolysiloxaneRtx-1Rtx-1msDB-1DB-1MSBP1AT-1AT-1MSOptima195%dimethyl/5%diphenylpolysiloxaneRtx-5Rtx-5msRxi-5msDB-5DB-5MSBP5BPX5AT-5AT-5MSSE-54Optima565%dimethyl/35%diphenylpolysiloxaneRtx-35Rtx-35msDB-35DB-35MSBPX35BPX608AT-35-50%dimethyl/50%diphenylpolysiloxaneRxi-17Rtx-50DB-17DB-608BPX50AT-50Optima176%cyanopropylphenyl/94%dimethylpolysiloxaneRtx-1301Rtx-624DB-1301DB-624BP624AT-1301AT-624Optima1301Optima62414%cyanopropylphenyl/86%dimethylpolysiloxaneRtx-1701DB-1701BP10AT-1701Optima1701trifluoropropylmethylpolysiloxaneRtx-200DB-200DB-210AT-210Optima21050%cyanopropylmethyl/50%phenylmethylpolysiloxaneRtx-225DB-225BP225AT-225Optima225polyethyleneglycol(PEG)Rtx-WAXDB-WaxBP-20AT-WAXCarbonWAXOptimaWAXpolyethyleneglycol2-nitroterephthalateStabiwax-DADB-FFAPBP21AT-1000OptimaFFAP色譜柱固定相典型應(yīng)用序號名稱固定液名稱應(yīng)用領(lǐng)域（RestekGC應(yīng)用數(shù)據(jù)集）1Rtx-1100%dimethylpolysiloxane空氣樣品、芳香族化合物、氯氟烴類化合物、香精油類、脂肪酸、香味揮發(fā)物、香味化合物、烴類、有機(jī)磷農(nóng)藥、氧化物（醚、醇等）、臭氧前體、溶劑、含硫化物、揮發(fā)物2Rtx-55%dimethyl/95%diphenylpolysiloxane醇類、聯(lián)苯胺類、丁基錫類、消毒副產(chǎn)物、氯代烴類、有機(jī)氯農(nóng)藥、柴油中有機(jī)物、成癮藥物、香精油類、汽油中有機(jī)物、鹵代乙酸、鹵代醚類、烴類（易燃物）、亞硝胺類、硝基芳香烴類、PCBs、基本藥物、酚類、多環(huán)芳烴、鄰苯二甲酸酯類、硅氧烷、溶劑、類固醇類3Rtx-6246%cyanopropylphenyl/94%dimethylpolysiloxane揮發(fā)性化合物4Rtx-170114%cyanopropylphenyl/86%dimethylpolysiloxane丙烯酸酯、甲醛、有機(jī)氯農(nóng)藥、香味化合物、有機(jī)磷農(nóng)藥、藥物（酸性/中性）、基本藥物、溶劑5Rtx-WAXpolyethyleneglycol(PEG)醛類、芳香族化合物BTEX、香精油、FAMEs（酸酯順反化合物）、二醇類、溶劑6Stabiwax-DACarboWAXpolyethyleneglycol脂肪酸（游離）、香味揮發(fā)物、有機(jī)酸、溶劑毛細(xì)管柱流量設(shè)定

柱內(nèi)徑

流量(推薦)0.25mm1~2mL/min0.32mm2~4mL/min0.53mm5~8mL/min色譜柱的老化為什么必須進(jìn)行色譜柱老化？

新色譜柱含有溶劑和高沸點物質(zhì)，所以基線不穩(wěn)，出現(xiàn)鬼峰和噪聲；舊柱長時間未用，也存在同樣問題。一般采用升溫老化，即從室溫程序升溫到最高溫度，并在高溫段保持?jǐn)?shù)小時。

新柱老化時，不要連接檢測器。每天都要進(jìn)行老化嗎？

視儀器基線情況，確定是否需要老化以及老化時間。載氣控制方式恒流控制（使用填充柱和寬口徑毛細(xì)管柱時)不管色譜柱溫度如何變化，載氣流量始終恒定。

(柱溫上升時柱頭壓力自動調(diào)整)恒壓控制(通常用于毛細(xì)管柱)

載氣柱頭壓力始終恒定。

(柱溫變化時柱內(nèi)流速同時改變)

恒線速度方式(用于毛細(xì)管柱,GC-2010/2014具有此功能）柱內(nèi)平均線速度維持不變.

(色譜柱溫度變化時柱壓自動調(diào)整)

HETP曲線（Rtx-1，30m，0.25mmi.d.，0.25μm）線速度（cm/sec）柱箱130℃，樣品n-C15H320.0200.0400.0600.0800.01000.01200.01400.0010203040506070HETP(μm)柱箱130℃，樣品n-C15H32，k=7.6

N2HeH2載氣線速度與理論塔板高度關(guān)系采用恒線速度方式，通常能得到最高的柱分離效率。0.25mmIDx30m,df=0.25μmHe:150kPa,2.32mL/min,45.1cm/sec柱溫平均線速度載氣不同控制方式比較恒線速度應(yīng)用數(shù)據(jù)0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5min02500050000750002.4652.9803.8334.0544.3344.5815.1140.51.01.52.02.53.03.54.04.5min02500050000750001.8672.3053.1173.3333.5943.8444.3310.51.01.52.02.53.03.54.04.5min02500050000750001.2651.6002.3322.4892.5382.7723.0333.512線速度:15cm/s線速度:20cm/s線速度:30cm/s第五部分檢測器常用檢測器檢測器載氣種類測定濃度應(yīng)用氫火焰離子化（FID）氦氣、氮氣數(shù)ppm以上有機(jī)化合物電子捕獲（ECD）氮氣數(shù)ppb以上有機(jī)鹵素等化合物火焰光度（FPD）氦氣、氮氣約0.1ppm硫、磷化合物火焰熱離子（FTD）氦氣、氮氣數(shù)ppb以上氮、磷化合物熱導(dǎo)（TCD）氦氣、氫氣、氮氣、氬氣50ppm以上無機(jī)氣體、有機(jī)化合物FID檢測器FID檢測器工作狀態(tài)FID檢測器進(jìn)樣過程FID檢測器使用事項氫氣、空氣的比例1:10。檢測器溫度設(shè)置高于色譜