在線色譜分析儀(課件)資料

色譜分離基本原理多組分的混合氣體通過色譜柱時，被色譜柱內(nèi)的填充劑所吸收或吸附，由于氣體分子種類不同，被填充劑吸收或吸附的程度也不同，因而通過柱子的速度產(chǎn)生差異，在柱出口處就發(fā)生了混合氣體被分離成各個組分的現(xiàn)象，這種采用色譜柱和檢測器對混合氣體先分離、后檢測的定性、定量的分析方法叫做氣相色譜分析法。第一頁第二頁，共21頁。混合物在色譜柱中的分離過程示意圖第二頁第三頁，共21頁。在線工業(yè)色譜測量系統(tǒng)框圖第三頁第四頁，共21頁。氣相色譜儀組成①氣源和載氣的控制和測量氣源多采用高壓瓶(氫、氮、氬等)做高純氣的儲存器，并裝有減壓閥，使高壓氣體減壓成低壓氣體(0．1-O．5MPa)以供使用。鋼瓶供給的氣體稱為流動相，又稱載氣。載氣的作用主要是把樣品輸送到色譜柱和檢測器中。②流量調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)載氣的流速，常用的有穩(wěn)壓閥和針形閥。流速計用以測量載氣流速。常用的有轉(zhuǎn)子流量計和皂膜流速計等。第四頁第五頁，共21頁。③色譜柱和恒溫器色譜柱的作用是把混合物分離成單一組分。一般常用不銹鋼管或銅管內(nèi)填充固定相構(gòu)成，管子成U型或螺絲形。一般柱管內(nèi)徑為2—8mm，還有內(nèi)徑更小的稱為毛細(xì)管色譜柱，柱管長度一般為1-4m或更長。恒溫器為了保持色譜柱或檢測器內(nèi)的溫度恒定，色譜柱和檢測器多置于恒溫器內(nèi)。一般常采用空氣恒溫方式。進(jìn)樣器把樣品通進(jìn)色譜柱的元件稱進(jìn)樣器，對于在線氣相色譜儀進(jìn)樣工具常有流路切換閥、柱且閥、定量管等第五頁第六頁，共21頁。④檢測器檢測器又稱鑒定器是用來檢測柱后流出的組分，并以電壓或電流信號顯示出來，常用的檢測器有熱導(dǎo)池式；氫火焰離子化式；火焰光度式檢測器數(shù)種。⑤自動記錄儀記錄儀的作用是將檢測器輸出的信號記錄下來，作為定性，定量分析的依據(jù)。不過當(dāng)今的在線色譜儀都不配備自動記錄儀，取而代之的是大尺寸的LCD顯示屏或上位機(jī)，但都留有自動記錄儀的接口。第六頁第七頁，共21頁。氣相色譜儀常用的檢測器檢測器（detector）——能檢測色譜柱流出組分及其量的變化的器件，又稱鑒定器。是檢測色譜分離組分物理或化學(xué)性質(zhì)或含量變化（多數(shù)情況是將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓、電流信號）的一種儀器裝置。它是色譜系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，色譜分離過程的眼睛。

對檢測器的要求是：靈敏度高，線性范圍寬，重現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快，對不同物質(zhì)的響應(yīng)有規(guī)律性及可預(yù)測性。第七頁第八頁，共21頁。熱導(dǎo)池檢測器(ThermalConductivityDetector，TCD)它是利用被測氣體與載氣間熱導(dǎo)率的差別，使測量電橋產(chǎn)生不平衡電壓，從而測出組分濃度。第八頁第九頁，共21頁。火焰離子檢測器（flameionizationdetector，F(xiàn)ID）碳?xì)浠衔镌诟邷貧潆x子火焰中燃燒時，發(fā)生化學(xué)電離，反應(yīng)產(chǎn)生的正離子在電場的作用下被收集到負(fù)極，形成微弱的電離電流，電流與被測組分的濃度成正比。第九頁第十頁，共21頁。火焰光度檢測器(FlamePhotometricDetector，F(xiàn)PD)被測樣氣在氫氣中燃燒時，含硫化合物發(fā)出特殊光譜，波長為394納米，含磷化合物波長為526納米。經(jīng)過干涉濾光片濾波，用光電倍增管測定此光強(qiáng)可知硫和磷的含量。測量范圍在1PPM~0.1%第十頁第十一頁，共21頁。色譜柱的分類色譜柱——裝填有固定相用以分離混合組分的柱管。多為金屬或玻璃制作。有直管形、盤管形、U形管等形狀。色譜柱是由柱管和固定相組成，按照拄管的粗細(xì)和固定相的填充方式分為：填充柱、毛細(xì)管柱。第十一頁第十二頁，共21頁。氣相色譜儀的載氣作為氣相色譜載氣的氣體，要求要化學(xué)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。常用的載氣有氫氣、氮?dú)?、氬氣、氦氣、二氧化碳?xì)獾鹊?。其中氫氣和氮?dú)鈨r格便宜，性質(zhì)良好，是用作載氣的良好氣體。第十二頁第十三頁，共21頁。氫氣由于它具有分子量小，分子半徑大，熱導(dǎo)系數(shù)大，粘度小等特點(diǎn)，因此在使用TCD時常采用它作載氣。在FID中它是必用的燃?xì)?。氫氣的來源目前除氫氣高壓鋼瓶外，還可以采用電解水的氫氣發(fā)生器，氫氣易燃易爆，使用時，應(yīng)特別注意安全。氮?dú)庥捎谒臄U(kuò)散系數(shù)小，柱效比較高，致使除TCD外，在其他形式的檢測器中，多采用氮?dú)庾鬏d氣。它之所以在TCD中用的較少，主要因?yàn)榈獨(dú)鉄釋?dǎo)系統(tǒng)小，靈敏度低，但在分析H2時，必須采用N2作載氣，否則無法用TCD解決H2的分析問題。氦氣從色譜載氣性能上看，與氫氣性質(zhì)接近，且具有安全性高的優(yōu)秀特點(diǎn)。但由于價格較高，使用較少。第十三頁第十四頁，共21頁。載氣種類的原則選擇何種氣體作載氣，首先要考慮使用何種檢測器。使用熱導(dǎo)池檢測器（TCD）時，選用氫或氦作載氣，能提高靈敏度，氫載氣還能延長熱敏元件鎢絲的壽命；氫火焰檢測器（FID）宜用氮?dú)庾鬏d氣，也可用氫氣；火焰光度檢測器（PFD）常用氮?dú)夂蜌錃?第十四頁第十五頁，共21頁。色譜儀的譜圖及流出曲線譜圖——色譜分析儀進(jìn)樣后色譜柱流出物通過檢測器時產(chǎn)生的響應(yīng)信號對時間或載氣流出體積的關(guān)系曲線稱為色譜圖。流出曲線——色譜圖中檢測器隨時間輸出的響應(yīng)信號曲線為色譜流出曲線。基線——當(dāng)沒有樣品組分進(jìn)入檢測器時，色譜流出曲線只是一條反應(yīng)儀器噪聲隨時間變化的曲線（僅有載氣通過檢測器時系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)信號曲線，稱為基線。第十五頁第十六頁，共21頁。典型色譜流出曲線圖第十六頁第十七頁，共21頁。上圖中各序號代表的概念名稱及其含義：1——死時間（tM）不被固定相吸附或溶解的惰性組分（空氣等），從進(jìn)樣開始到流出曲線濃度極大值之間的時間，它正比于色譜柱系統(tǒng)中空隙體積的大小。2——保留時間（tR）指被分析樣品從進(jìn)樣開始到該組分流出曲線濃度極大值之間的時間。3——校正保留時間()扣除死時間后的保留時間。4——峰寬（Y）從流出曲線的拐點(diǎn)作切線與基線相交的兩點(diǎn)間的距離。5——半峰寬()