氣相色譜技術(shù)

關(guān)于氣相色譜技術(shù)一：分離原理二：固定相三：氣相色譜檢測器四：定性與定量分析五：氣相色譜在食品中的應(yīng)用目錄第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天定義：氣相色譜法是以惰性氣體為流動相的柱色譜分離技術(shù)，其應(yīng)用于化學(xué)分析領(lǐng)域，并與適當(dāng)?shù)臋z測手段相結(jié)合，就構(gòu)成了氣相色譜分析法。適用于分析氣體試樣或易揮發(fā)（氣化）或可轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的液體或固體既適合有機(jī)物也適合無機(jī)物。一第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天特點及分類：高效能、高選擇性、高靈敏度、分析速度快、應(yīng)用范圍廣、根據(jù)固定相不同，可分為氣-固色譜（GSC），氣-液色譜（GLC）。根據(jù)分離的原理不同，可分為吸附色譜，分配色譜。根據(jù)色譜柱不同，可分為填充柱色譜，毛細(xì)管柱色譜。第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天定量根據(jù)色譜峰的位置可以定性，根據(jù)峰高或峰面積可以定量，峰寬可用來衡量色譜柱性能。書p119第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天表示峰寬的三種方法:（1）.標(biāo)準(zhǔn)偏差即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半，如上圖6-1JK的一半。（2）.半峰寬度即峰高一半處的色譜峰寬度，如上圖中EF。（3）.基線寬度即通過色譜峰兩側(cè)的轉(zhuǎn)折點所作的切線在基線上的截距，如上圖中GH?；€寬度與標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系為：Wb=4δ第6頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（1）死時間指不被固定相吸附或溶解的氣體通過色譜柱后的出峰時間。（2）死體積指惰性物質(zhì)通過色譜柱后出峰時所需的載氣體積。（3）保留時間為樣品通過色譜柱后的出峰時間，表示組分通過色譜柱時分配于氣相和液相中時間的總和。（4）保留體積為使樣品通過色譜柱后出峰時所需載氣體積。（5）調(diào)整保留時間表示樣品通過色譜柱時為固定相所滯留的時間，即從保留時間中減去死時間。（6）調(diào)整保留體積為樣品通過色譜柱，由于固定相作用所耗費的載氣的體積，即保體積減去死體積。第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞分離參數(shù):1.相對保留值α，即在一定的分離條件下，保留時間大的組分B與保留時間小的組分A的調(diào)整保留值之比。2.分配系數(shù)K，K為在平衡狀態(tài)時，某一組分在固定液與流動相中的濃度之比。3.分離度R，R表示相鄰兩個色譜峰分離程度的優(yōu)劣。第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天氣相色譜分離原理（一）塔板理論——柱分離效能指標(biāo)表達(dá)式為：H=L/NH：虛擬塔板間距離L：柱長N：理論塔板數(shù)（二）速率理論——影響柱效的因素表達(dá)式為：H=Au^（1/3）+B/u+CuH:塔板理論高度B/u:分子擴(kuò)散項A:渦流擴(kuò)散項u:載氣的線速度Cu:傳質(zhì)阻力項第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天氣相色譜分離原理：是利用不同物質(zhì)在流動相和固定相兩相間分配系數(shù)的不同，當(dāng)兩相作相對運動時，試樣中各組分就在兩相中經(jīng)過反復(fù)多次的分配，從而使原來分配系數(shù)僅有微小差異的各組分能夠彼此分離。第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天氣相色譜儀的基本配置：1.氣路系統(tǒng)（凈化器的目的：除去載氣中的水分并提高載氣純度；載氣系統(tǒng)的目的：得到純凈流速穩(wěn)定的載氣。）2.進(jìn)樣系統(tǒng)（氣化室的作用：使樣品瞬間氣化而不分解的裝置。）3.柱系統(tǒng)（目的：保證樣品組分的有效分離。）4.檢測系統(tǒng)5.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)6.控制系統(tǒng)其中起分離作用的柱系統(tǒng)和起檢測作用的檢測系統(tǒng)是儀器的主要部分。第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天柱溫的選擇原則：柱溫不能高于固定液的最高使用溫度；在確保最難分離的組分有盡可能的好的分離前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞兀员Ａ魰r間適宜，峰形不拖尾為度；對于寬沸程的多組分混合物，可采取程序升溫法。第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天氣相色譜系統(tǒng)：第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二氣相色譜的固定相可分為氣-固色譜固定相和氣-液色譜固定相。相比之下，氣-液色譜固定相因固定液種類眾多、選擇余地大而應(yīng)用更廣泛。氣相色譜固定相：固定液的分類：1.非極性固定液2.中等極性固定液3.強(qiáng)極性固定液4.氫鍵型固定液第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天固定液的基本要求：1.在使用條件下蒸氣壓要低，否則由于固定液流失引起噪聲。固定液的最高使用溫度是固定液的重要性能指標(biāo)。2.熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好3.操作溫度下呈液態(tài)，黏度高4.對載體表面有一定的浸潤能力5.組分于固定液之間具有一定作用力第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天固定液的選擇：（根據(jù)相似相溶原則）1.按極性相似選擇(1)對于非極性物質(zhì)的分離，一般用非極性固定液(2)對于中等極性物質(zhì)的分離，一般選擇強(qiáng)極性固定液(3)對于能形成氫鍵的樣品的分離，一般選用極性或氫鍵型固定液2.按官能團(tuán)相似選擇3.同沸點或沸點相近化合物的分離4.同沸點，極性相差較大的組分分離5.其他選擇方式第17頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

擔(dān)體：是一種具有化學(xué)惰性的多孔固定顆粒，其作用是承擔(dān)固定液。擔(dān)體分類及性能：紅色擔(dān)體：涂漬非極性固定液，分析非極性或弱極性的混合物。白色擔(dān)體：涂漬極性固定液，分析強(qiáng)極性或氫鍵型化合物。擔(dān)體的預(yù)處理：酸洗法：用于分析酸類和脂類合物堿洗法：用于分析胺類等堿性化合物硅烷法：只能有效地涂布非極性或弱極性的固定液，并只能在270℃以下使用。

第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天載體（擔(dān)體）的選擇:由兩方面考慮：一是載體本身的物理性質(zhì)，二是考慮試樣的化學(xué)性質(zhì)。1.載體的顆粒小而均勻，柱效較高。2.載體的密度要大致相同。3.試樣的化學(xué)性質(zhì)。第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天固定相的制備：P126一：固定液的涂漬二：色譜柱的裝填三：老化加熱老化，以除去殘余的溶劑以及某些易揮發(fā)性雜質(zhì)，并使固定液能均勻牢固地分布在擔(dān)體表面第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三檢測器性能評價指標(biāo)：一、靈敏度：當(dāng)一定濃度或一定質(zhì)量的物質(zhì)進(jìn)入檢測器后，就產(chǎn)生一定大小的信號，即響應(yīng)值。二、檢測限：指檢測器恰能產(chǎn)生二倍于噪聲（2RN）的信號時，單位體積載氣中進(jìn)入檢測器的物質(zhì)量，或單位時間內(nèi)進(jìn)入檢測器的物質(zhì)量，以Q0表示。三、噪聲：在色譜圖中基線的無規(guī)則的波動成為噪聲。四、基線漂移：基線長期的向上或向下單方向波動成為基線漂移。五、響應(yīng)時間六、線性和線性范圍第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天一個好的檢測器需要具備的條件：一、靈敏度高二、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好三、對樣品無損檢測四、通用性好，對所有樣品都有響應(yīng)五、線性響應(yīng)范圍寬第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天常用的微分型檢測器中，按照不同的檢測原理可分為兩類：P130（1）濃度型檢測器檢測器測量的是載氣組分濃度的瞬間變化，檢測器信號大小與組分在載氣中的濃度成正比，與組分質(zhì)量流速（單位時間內(nèi)進(jìn)入檢測器的組分量）無關(guān)。例如熱導(dǎo)檢測器（TCD）、電子捕獲檢測器（ECD）等。（2）質(zhì)量型檢測器檢測器測量的是載氣中組分進(jìn)入檢測器的速度變化，檢測器信號大小與單位時間內(nèi)組分進(jìn)入檢測器的質(zhì)量成正比，與組分在載氣中濃度無關(guān)。例如氫焰離子化檢測器（FID）、火焰光度檢測器（FPD）、氮磷檢測器（NPD）、質(zhì)譜檢測器（MSD）等。第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天常用檢測器：一、熱導(dǎo)檢測器（TCD），TCD靈敏度較低，但對所以物質(zhì)都有響應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，定量準(zhǔn)確，價格低廉，經(jīng)久耐用，又是非破壞性檢測器。影響熱導(dǎo)檢測器靈敏度的因素：橋路電流、池體溫度、載氣種類、熱敏元件阻值、熱導(dǎo)池死體積、第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、氫焰離子化檢測器（FID）原理：被測組分被載氣攜帶，從色譜柱流出后，與氫氣混合一起進(jìn)入離子室，由毛細(xì)血管噴嘴噴出。氫氣在空氣的助燃下經(jīng)引燃后進(jìn)行燃燒，以產(chǎn)生的高溫為能源，使被測有機(jī)物組分電離成正離子與電子。產(chǎn)生的離子在收集極和極化極的外電場作用下定向運動而形成微弱電流。經(jīng)放大器放大后，在記錄儀上得到相應(yīng)的色譜峰。FID氫火焰由外向內(nèi)分為4層區(qū)域分別為：反應(yīng)區(qū)（溫度最高）、熱裂解區(qū)（正離子+電子）、點燃火焰、預(yù)熱區(qū)。特點：靈敏度高、比熱導(dǎo)池高10^3倍、檢出限低、只適用于有機(jī)化合物。影響氫焰離子化檢測器靈敏度的因素：載氣和氫氣流速、空氣流速、極化電壓、操作溫度。第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、電子捕獲檢測器（ECD):靈敏度最高，僅對能俘獲電子的化合物響應(yīng)，如鹵代烴，含氮、氧和硫的化合物。物質(zhì)電負(fù)性越強(qiáng)，檢測靈敏度越高。四、火焰光度檢測器(FPD):工作原理：當(dāng)含有P或S的有機(jī)物質(zhì)在富氫（并含有氧氣）中燃燒時，P或S都會變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的元素而發(fā)出其特征光波。第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天四氣相色譜定性分析方法：P131一、用純物質(zhì)對照定性二、采用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)定性三、與其他方法結(jié)合定性第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天定量分析方法：P133一、峰面積的測量方法第28頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、校正因子（f）選定一個物質(zhì)做標(biāo)準(zhǔn)，被測物質(zhì)的峰面積用校正因子校正到相當(dāng)于這個標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的峰面積，再以校正后的峰面積來計算組分的含量。三