氣相色譜法及其應(yīng)用

氣相色譜法及其應(yīng)用指導(dǎo)教師：趙建軍精品課件

主要內(nèi)容

氣相色譜法的基本理論

氣相色譜儀的構(gòu)造及各部分功能

氣相色譜分析方法及其應(yīng)用精品課件

色譜法引論

“色譜法”名稱(chēng)的由來(lái)石油醚(流動(dòng)相)碳酸鈣(固定相)}色譜帶精品課件是利用混合物不同組分在固定相和流動(dòng)相中分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、滲透性等)的差異，使不同組分在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相中進(jìn)行反復(fù)分配，實(shí)現(xiàn)分離的分析方法。色譜法精品課件

色譜法的分類(lèi)根據(jù)流動(dòng)相的物態(tài)可分為氣相色譜(GC)液相色譜(LC)超臨界流體色譜(SFC){精品課件根據(jù)分離機(jī)理可分為吸附色譜分配色譜離子交換色譜排阻色譜精品課件第一部分：氣相色譜基本理論一、簡(jiǎn)介:氣相色譜法（GC）是英國(guó)生物化學(xué)家MartinATP等人在研究液液分配色譜的基礎(chǔ)上，于1952年創(chuàng)立的一種極有效的分離方法它可分析和分離復(fù)雜的多組分混合物。目前由于使用了高效能的色譜柱，高靈敏度的檢測(cè)器及微處理機(jī)，使得氣相色譜法成為一種分析速度快、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣的分析方法。如氣相色譜與質(zhì)譜（GC－MS）聯(lián)用、氣相色譜與Fourier紅外光譜(GC－FTIR）聯(lián)用、氣相色譜與原子發(fā)射光譜（GC－AES）聯(lián)用等。精品課件二、分類(lèi)

氣相色譜法可分為氣固色譜（GSC）和氣液色譜（GLC）GSC是用多孔性固體為固定相，分離的對(duì)象主要是一些永久性的氣體和低沸點(diǎn)的化合物；GLC的固定相是用高沸點(diǎn)的有機(jī)物涂漬在惰性載體上．由于可供選擇的固定液種類(lèi)多，故選擇性較好，應(yīng)用亦廣泛。精品課件三、氣相色譜分離原理

當(dāng)載氣攜帶樣品進(jìn)入色譜柱時(shí)，基于不同組分在兩相間的溶解或吸附能力不同（分配系數(shù)不同），當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，試樣中各組分就在兩相中進(jìn)行反復(fù)多次的分配，使得原來(lái)分配系數(shù)只有微小差異的各組分產(chǎn)生很大的分離效果，從而各組分彼此得以分離開(kāi)來(lái)．精品課件

精品課件四、分離分析中的應(yīng)用氣體、易揮發(fā)的物質(zhì)及可轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)化合物的液體或固體物質(zhì)適用對(duì)象1、適用對(duì)象精品課件2、應(yīng)用領(lǐng)域1）石油化工分析原油分析，煉廠(chǎng)氣分析，油品分析，油品添加劑分析等．2）環(huán)境分析大氣污染分析，飲用水分析，水資源分析，土壤分析等．3）食品分析農(nóng)藥殘留分析，香精香料分析，食品添加劑分析等4）藥物和臨床分析血液中乙醇，麻醉劑及氨基酸的分析；某些揮發(fā)性藥品的分析精品課件第二部分氣相色譜儀系統(tǒng)及功能GC工作過(guò)程示意圖精品課件載氣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測(cè)和記錄系統(tǒng)溫控系統(tǒng)精品課件一、載氣系統(tǒng)常用載氣：氮?dú)?、氦氣、氫氣及氬氣氣源凈化干燥管載氣流速控制裝置{載氣系統(tǒng)載氣選擇依據(jù)檢測(cè)器柱效{精品課件二、進(jìn)樣系統(tǒng)注射器氣化室進(jìn)樣系統(tǒng){進(jìn)樣器氣化室溫度比柱溫高出10～50℃精品課件取樣位置試樣導(dǎo)入色譜柱六通閥進(jìn)樣器精品課件三、分離系統(tǒng)(色譜柱)

分離系統(tǒng)由色譜柱組成，它是色譜儀的核心部件，其作用是分離樣品。色譜柱主要有兩類(lèi)：填充柱和毛細(xì)管柱。

1.毛細(xì)管柱

毛細(xì)管柱又叫空心柱，分為涂壁、多孔層和涂載體空心柱。涂壁空心柱是將固定液均勻地涂在內(nèi)徑0.05～0.5mm的毛細(xì)管內(nèi)壁而成，毛細(xì)管材料可以是不銹鋼，玻璃或石英。

毛細(xì)管色譜柱滲透性好，傳質(zhì)阻力小，而柱子可以做到長(zhǎng)幾十米。與填充往相比，其分離效率高（理論塔板數(shù)可達(dá)106）、分析速度塊、樣品用量小，但柱容量低、要求檢測(cè)器的靈敏度高，并且制備較難。

精品課件色譜柱填充柱毛細(xì)管柱柱內(nèi)徑1-10mm0.05-0.5mm柱長(zhǎng)度0.5-10m10-150m總塔板數(shù)~103~

106樣品容量10-1000

0.1-502.填充柱

填充柱由不銹鋼或玻璃材料制成，內(nèi)裝固定相，一般內(nèi)徑為1～10mm，長(zhǎng)0.5～10m。填充柱的形狀有U型和螺旋型二種。精品課件

固定液的選擇原則－“相似相溶”a.非極性物質(zhì)—非極性固定液。沸點(diǎn)越低的組分越早出峰。b.極性物質(zhì)—極性固定液。極性越小的組分出越早出峰。c.極性與非極性混合物—極性固定液。極性越小的組分出越早出峰。d.易形成氫鍵物質(zhì)—極性或氫鍵型固定液。不易形成氫鍵的組分先出峰，易形成氫鍵的組分后出峰。e.復(fù)雜難分離樣品—多種固定液混合精品課件固定液極性適用范圍100％二甲基聚硅氧烷非極性脂肪烴化合物，石化產(chǎn)品(50％三氟丙基)甲基聚硅氧烷中等極性極性化合物，如高級(jí)脂肪酸聚乙二醇中強(qiáng)極性極性化合物，如醇、羧酸酯等常用毛細(xì)管色譜柱固定液精品課件四、控溫系統(tǒng)在氣相色譜測(cè)定中，溫度是重要的指標(biāo)，它直接影響色譜柱的選擇分離、檢測(cè)器的靈敏度和穩(wěn)定性?？刂茰囟戎饕笇?duì)色譜柱、氣化室、檢測(cè)器三處的溫度控制。色譜柱的溫度控制方式有：恒溫和程序升溫程序升溫指在一個(gè)分析周期內(nèi)柱溫隨時(shí)間由低溫向高溫作線(xiàn)性或非線(xiàn)性變化，以達(dá)到用最短時(shí)間獲得最佳分離的目的。對(duì)于沸點(diǎn)范圍很寬的混合物，往往采用程序升溫法進(jìn)行分析。精品課件程序升溫50~250℃，8℃/min恒溫150℃正構(gòu)烷烴恒溫和程序升溫色譜圖比較程序升溫不僅可以改善分離，而且可以縮短分析時(shí)間。精品課件五、檢測(cè)系統(tǒng)

氣相色譜檢測(cè)器是把載氣里被分離的各組分的濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。目前檢測(cè)器的種類(lèi)多達(dá)數(shù)十種。根據(jù)檢測(cè)原理的不同，可將其分為濃度型檢測(cè)器和質(zhì)量型檢測(cè)器兩種：（l）濃度型檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中某組分濃度瞬間的變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。如熱導(dǎo)檢測(cè)器和電子捕獲檢測(cè)器。（2）質(zhì)量型檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中某組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器某組分的量成正比。如火焰離子化檢測(cè)器和火焰光度檢測(cè)器等。精品課件1.

熱導(dǎo)池檢測(cè)器(TCD)參比測(cè)量R1R2AB工作原理：純載氣是一條直線(xiàn)，當(dāng)有有試樣氣通過(guò)時(shí)，由于導(dǎo)熱系數(shù)與載氣不同，測(cè)量池中熱敏電阻上的溫度發(fā)生變化，其阻值隨之改變，電橋平衡遭破壞，AB兩點(diǎn)間的電位不再相等，記錄儀上即出現(xiàn)峰電位。待測(cè)組分的導(dǎo)熱系數(shù)越大，測(cè)量池中熱敏電阻上的溫度變化越大，其電阻值也越大。利用載氣與組分熱導(dǎo)系數(shù)的差異進(jìn)行測(cè)量精品課件

影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素載氣種類(lèi)；熱絲工作電流；熱絲與池體溫度差。

適用范圍測(cè)量對(duì)象：通用色譜柱：填充柱

精品課件2.氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)

火焰離子化機(jī)理火焰離子化檢測(cè)器是以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳有機(jī)物在火焰中燃燒產(chǎn)生離子，在外加的電場(chǎng)作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行（被色譜柱分離出的）組分的檢測(cè)。精品課件

適用范圍含碳有機(jī)化合物

影響檢測(cè)靈敏度的因素氫氮比；空氣流量；極化電壓。精品課件3.電子捕獲檢測(cè)器(ECD)

精品課件

電子捕獲機(jī)理

適用范圍鹵素及親電子物質(zhì)其主要缺點(diǎn)是不能檢測(cè)永久性氣體、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氫等物質(zhì)。精品課件飲用水中三鹵甲烷色譜圖水氯氯仿二氯溴甲烷二溴氯甲烷溴仿精品課件4、火焰光度檢測(cè)器(FPD)

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響應(yīng)機(jī)理

適用范圍含硫、磷化合物含磷化合物含硫化合物精品課件三九一一乙拌磷地亞農(nóng)倍硫磷對(duì)硫磷丙硫磷乙硫磷乙丙硫磷谷硫磷壤蟲(chóng)磷豐索磷蠅毒磷馬拉硫磷一0五九精品課件5、質(zhì)譜檢測(cè)器毛細(xì)管柱接口離子源離子檢測(cè)器加熱器溫度傳感器精品課件電子轟擊化學(xué)電離場(chǎng)致電離激光------------均屬于離子源精品課件基線(xiàn)：是柱中僅有流動(dòng)相通過(guò)時(shí)，檢測(cè)器響應(yīng)訊號(hào)的記錄值。穩(wěn)定的基線(xiàn)應(yīng)該是一條水平直線(xiàn)．峰高：色譜峰頂點(diǎn)與基線(xiàn)之間的垂直距離，以h表示。峰寬：色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線(xiàn)在基線(xiàn)上的截距，以W表示。半峰寬：峰高一半時(shí)峰的寬度，以W1/2表示。一、色譜圖第三部分氣相色譜分析方法及應(yīng)用精品課件二、保留值－定性分析依據(jù)1.死時(shí)間t0流動(dòng)相平均線(xiàn)速度柱長(zhǎng)精品課件2.保留時(shí)間tr3.校正(調(diào)整)保留時(shí)間精品課件4.死體積V05.保留體積Vr6.校正(調(diào)整)保留體積精品課件三、峰高與峰面積－定量分析的依據(jù)四、區(qū)域?qū)挾龋Х宓讓挾萕半峰寬W1/2標(biāo)準(zhǔn)偏差σ精品課件五、分離度定義：tr2,tr1:組分2和組分1的保留時(shí)間W2,W1:組分2和組分1的峰底寬度精品課件R=1.5完全分離精品課件六、色譜流出曲線(xiàn)上的信息精品課件1.根據(jù)色譜峰的個(gè)數(shù)，可判斷樣品所含的最少組份數(shù)。2.根據(jù)色譜峰的保留值，可以進(jìn)行定性分析。3.根據(jù)色譜峰的面積或峰高,可以進(jìn)行定量分析4.色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾仁窃u(píng)價(jià)色譜柱分離效能的依據(jù)5.色譜峰兩峰間的距離，是評(píng)價(jià)固定相(或流動(dòng)相)選擇是否合適的依據(jù)。精品課件

七、氣相色譜定性與定量分析方法（一）定性分析用已知純物質(zhì)對(duì)照定性保留值定性峰高增加法定性精品課件（二）定量分析任何一種物質(zhì)，在色譜分析的過(guò)程中，其峰高或峰面積與其存在的的濃度或含量是成正比的。以相同的色譜條件測(cè)定已知濃度（或含量）的樣品和未知濃度（或含量）的樣品，通過(guò)峰面積或峰高即可方便的計(jì)算出未知樣品的濃度（含量）。精品課件常用的幾種定量分析方法

精品課件試樣中所有組分均須出峰要求操作條件如進(jìn)樣量、載氣流速等變化時(shí)對(duì)結(jié)果的影響較小。優(yōu)點(diǎn)(1)歸一化法

如果試樣中所有組分均能流出色譜柱并顯示色譜峰，則可用此法計(jì)算組分含量。設(shè)試樣中共有n個(gè)組分，各組分的量分別為m1，m2，……，mn，則i種組分的百分含量為：精品課件(2)外標(biāo)法(校準(zhǔn)曲線(xiàn)法)以一