島津氣相色譜培訓資料.ppt

1、目錄 1,氣相色譜的起源和發(fā)展 色譜法分類 氣相色譜的構成 載氣及載氣控制方式 氣相色譜進樣方式 色譜柱的選擇 固定液的種類和濃度 單體的選擇 色譜柱的老化 分離條件的選擇（進樣量、溫度、流量）,目錄 2,數(shù)據(jù)評價 色譜圖評價 數(shù)據(jù)評價 檢測器及工作原理 樣品前處理方法簡介 峰處理參數(shù)及參數(shù)優(yōu)化 定量方法及方法選擇 工作曲線的選擇 實際樣品分析（酒中異戊醇的定量分析）,色 譜 起 源,色譜方法的分類,1. 色譜是通過組分在流動相和固定相之間分配比的差異進行分離的。 2. 根據(jù)流動相和固定相的狀態(tài)，色譜法分類,氣相色譜儀的基本結構,鋼瓶He,N2,載氣控制,數(shù)據(jù)處理,載氣控制：手動、數(shù)字(AFC

2、)/ 恒壓、恒流 進樣口：DRI、SPL/Splitless、OCI、PTV 色譜柱：填充柱、毛細柱 檢測器：FID、TCD、ECD、FPD、FTD 數(shù)據(jù)處理：C-R6A 、C-R7A、 C-R8A、 CLASS-GC10、 Gcsolution,進樣口、色譜柱、檢測器的溫度設定,進樣口溫度 考慮樣品中各組分的沸點，設定溫度使樣品瞬間汽化。 色譜柱溫度 考慮樣品中各組分的沸點，及希望的分析周期， 寬沸程樣品應使用程序升溫。 檢測器溫度 防止檢測器污染，一般比色譜柱溫度高20-30。 DET.TINJ.TCOL.T+20,氣相色譜儀的基本流路圖,FID,氣相色譜儀的流動相-載氣,氦氣（純度99.

3、99%以上） 氮氣（純度99.99%以上） 氬氣（純度99.99%以上）特殊分析使用 氫氣（純度99.99%以上）注意安全,針形閥控制（手動） GC-14C/B, GC-17AP系列 電子方式（數(shù)字式）AFC & APC GC-17AA, & GC-2010,載氣控制方式,載氣控制方式,恒壓控制 填充柱恒溫分析 毛細柱分析 總流量=柱流量+分流流量+隔膜吹掃流量 恒流控制 填充柱的恒溫或程序升溫分析,氣相色譜進樣方式簡介,氣相色譜的進樣方式,填充柱進樣口 毛細柱分流/無分流進樣口 冷柱頭進樣 PTV進樣口,熱進樣和冷進樣,熱進樣 分流/無分流進樣 直接進樣（全量注入） 寬口毛細柱和填充柱 冷進

4、樣 PTV進樣 冷柱頭進樣,歧視效應和熱分解,熱進樣 (SPL, WBI) 存在歧視現(xiàn)象和樣品熱分解 冷進樣 (OCI, PTV) 進樣是在較低溫度下進行 定量精度高歧視效應和熱解效應的影響小,歧視效應的產(chǎn)生,歧視:蒸溜現(xiàn)象 形成氣溶膠 分溜現(xiàn)象,低沸點組分百分比偏高,進針 退針,高沸點組分殘留,歧 視 效 應,進樣體積越小，歧視現(xiàn)象越嚴重。,進 樣 體 積 和 峰 面 積 比,減小熱進樣歧視現(xiàn)象的方法,快速進樣法 溶劑沖洗法 熱針法,溶劑沖洗法,蒸溜和分溜減少,減小熱歧視的最好方法是,冷進樣方式 PTV、OCI,冷進樣,概念 樣品是在冷狀態(tài)-低于樣品沸點的溫度下進樣 (依據(jù)溶劑) 氣化室快速

5、升溫使樣品氣化 PTV進樣方式 分流進樣(高濃度樣) 無分流進樣 (低濃度樣) 大體積進樣LVI (痕量分析),OCI柱頭進樣 只適用于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），進樣量一般小于2ul,SPL-無分流進樣和 OCI以及PTV-無分流進樣的比較(熱分解現(xiàn)象),熱分解效應比較結果,OCI優(yōu)于PTV優(yōu)于熱進樣方式,進樣體積上限,無分流進樣 (SPL,PTV)2uL 高壓進樣 (SPL,PTV)5uL 直接進樣（全量進樣）3uL 用寬口徑毛細柱 冷柱頭進樣（OCI） 2uL LVI-PTV 進樣 空襯管10uL 襯管 + 石英棉50uL 襯管 + 填料大于 100

6、0uL,進樣口的結構（1）,填充柱進樣口,毛細柱進樣口,填充柱,WBI進樣口,進樣口的結構（2）,冷柱頭進樣口(OCI),PTV進樣口,加熱 -250/min,隔墊吹掃的作用,吹掃掉進樣墊高溫脫落的組分，一般為橡膠中的增塑劑或低聚物，減少鬼峰 吹掃溢出襯管的溶劑氣體，減少溶劑拖尾 常用流量范圍：3-5ml/min,分流比的設定范圍,分流比=柱流量/（分流流量+柱流量） 分流流量柱流量時 分流比=柱流量/分流流量 分流比的設定要依據(jù)樣品濃度 （濃度越高分流比越大） 分流比的設定要依據(jù)毛細柱容量 （柱容量越低，分流比越大） 常用的分流比范圍為1:201:200, 根據(jù)具體情況可用范圍很寬，比如：0

7、.1mm毛細柱快速分析可用1：500以上的分流比,氣體閥進樣,色譜柱的選擇,毛細柱 柱材：熔融石英、鋁 內(nèi)徑：0.2mm-0.53mm 長度：10-100m 固定相種類：OV-1，PEG-20M，OV-17等 固定相膜厚：0.2-5m,色譜柱的類型,填充柱,柱材：不銹鋼，玻璃 內(nèi)徑：2.6-3mm 長度：0.5-6m 填料：擔體和固定液的種類 固定液的濃度 1-30% 擔體有硅藻土、玻璃、石英、塑料擔體（TPA）等。,氣相色譜的固定相,固體- 活性炭、活性鋁、硅膠、分子篩等，用于無機氣體及低碳烴的分析 應用比例約占10% 液體- 硅酮、聚乙二醇、聚脂等，用于液體樣品及高沸點化合物分析。 應用比

8、例占90%以上,色譜柱的選擇,固定液極性的選擇（按相似相溶原則） 非極性固定液-有按沸點順序溶出傾向 極性固定液-沸點相同時，按極性由小到大的順序溶出 固定液的濃度或毛細管柱的膜厚 對低沸點化合物 高濃度（10%30%) 高膜厚(15m) 對高沸點化合物 低濃度（1%5%) 低膜厚(0.250.5m),色譜柱的選擇,擔體的選擇應從擔體的比表面積及惰性方面考慮 根據(jù)待測樣品的性質，進行過適當處理的擔體，如：酸洗、堿洗、甲基硅烷化等,幾種代表性固定液的極性(Mc Reynolds 常數(shù)),Squalane0 （非極性） PEG20M(DBWAX) 322（強極性） SE3015 FFAP 340

9、OV101(DB1)17 PEG1000 347 SE54(DB5)33 （弱極性） EGA 372 DC55074 DEGS 484 OV17119（中極性） TCEP 593 （超強極性） BCEF 690,名稱I Benzene 名稱 I Benzene,內(nèi)徑對毛細柱分離的影響,0.22mm x 25m,進樣量毛細柱分離的影響,膜厚對毛細柱分離的影響,毛細柱的內(nèi)徑、膜厚及柱容量,一般進樣量范圍,1. 填充柱 氣體 : 0.5-50 ml 液體 : 0.1-1ml 2. 毛細柱 氣體 : 0.1-1 ml 液體 : 0.004-2.0ul,各公司常用毛細柱商品名及固定液對照表,色譜柱的老化

10、,為什么必須進行色譜柱老化？ 新色譜柱含有溶劑和高沸點物質，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，并在高溫段保持數(shù)小時。 新柱老化時，最好不要連接檢測器。 每天都要進行老化嗎？ 視儀器基線情況，確定是否需要老化以及老化時間。,出現(xiàn)鬼峰的原因,1. 進樣口污染 2. 載氣含水分及其它不純物 3. 不銹鋼管及閥污染 4. 進樣墊及橡膠墊圈污染 5. 填料老化不足 6. 填充劑劣化,恒溫分析和升溫分析的比較,恒溫分析,升溫分析,沸程窄時采用恒溫分析 恒溫分析時，保留時間和碳數(shù)程指數(shù)關系,C8,C9,C10,C11,C8,C9,C

11、10,C11,沸程寬時采用升溫分析 升溫分析時，碳數(shù)和保留時間程比例關系 基線調(diào)整困難，應確認空白是否有鬼峰出現(xiàn)。,載氣流速與分離能力的關系,Van Deemter方程 HETP=A+B/u+Cu A渦流擴散（橫向） B分子擴散 C傳質阻抗（縱向） HETP:理論塔板高度,色譜柱的分離效率-理論塔板數(shù),理論塔板數(shù)N=5.54(Tr/WH/2)2=L/HETP,塔板理論的特點和不足：,（1）當色譜柱長度一定時，塔板數(shù)N越大（塔板高度H越小），被測組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高，所得色譜峰越窄。 （2）不同物質在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標時

12、，應指明測定物質。 （3）柱效不能表示本分離組分的實際分離效果，當兩組分的分配系數(shù)K相同時，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。 （4）塔板理論無法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實驗結果，也無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。,色譜柱分離效率評價,色譜柱效率：峰尖 評價：理論板高(HETP)、理論塔板數(shù)(N) 對策：將Van Deemter 各因素優(yōu)化 選擇性：峰的分離度 評價：分離因子或分離度 對策：選擇極性相當?shù)墓潭ㄏ?峰的對稱性：吸附現(xiàn)象 評價：拖尾因子 對策：色譜柱進一步老化,常用檢測器及工作原理,氣相色譜的檢測器,FID的檢測原理,在氫火焰中，有機化合物燃燒產(chǎn)生CH

13、O+離子，該離子強度與含量成正比。 該檢測器檢出的是有機化合物。 無機氣體及氧化物在該檢測器無響應。,FID的檢測原理,CH Oxidation CHO+ + e-,組分在氫火焰中氧化,ECD檢測原理,載氣（氮氣） ECD檢測器中電離成正離子和自由電子 親電子化合物與自由電子結合生成負離子，在檢測池中移動速度比自由電子慢 生成的負離子與正離子結合 ECD中自由電子減少（離子流減?。?自由電子減少與親電子化合物的濃度成正比 ECD是高選擇性、高靈敏度的檢測器，用于檢測微量或痕量的鹵素化合物及硝基化合物。,ECD,對電負性集團有高選擇性和高靈敏度 (如鹵素),N2 N2+ + e - PCB +

14、e - PCB - PCB + N2+ (neutral compound),ray,reverse,火焰光度檢測器（FPD）原理,S、P在還原火焰中燃燒，產(chǎn)生特征波長的光線（S=394nm,P=526nm)。這些光線通過濾光片，經(jīng)光電倍增器放大并轉化為電信號被檢測。 該檢測器對有機磷和有機硫化合物具有高選擇性和高靈敏度。,FPD,S : ( S-S )* ( S-S ) + hv (394 nm) P : (PHO)* (PHO) + hv (526 nm),對含 P 或 S 的化合物 具有高選擇性,FPD 應用,有機磷殺蟲劑,(column : DB-1),TCD,幾乎所有化合物 包括 N

15、2 和 O2 都可用TCD進行檢測（除載氣 ）,惠斯通電橋,火焰熱離子(FTD or NPD),有機氮化合物在堿金屬表面熱分解成激發(fā)態(tài)氮化物CN*, CN*又從堿金屬表面吸收電子，生成CN-，放出電子后的堿金屬生成正離子，產(chǎn)生的信號電流被檢出。 該檢測器對有機氮、磷化合物具有高靈敏度和高選擇性。,FTD,對含 N 或 P 的化合物 具有高選擇性,硫酸銣加熱到 600 -800C.,Rb. + CN Rb* + CN-,(Rb* indicates an excited Rb.),FTD Application,1 : Propazine 2 : Atrazine 3 : Simazine 4

16、: Terbuthlazine 5 : Prometryne 6 : Ametryne 7 : Simetryne 8 : Terbutryne,三嗪Triazines,(column : DB-35),分析數(shù)據(jù)是否可靠？（定量）,良好的峰面積重現(xiàn)性，一般CV%在0.5-3% 工作曲線具有良好的線性 微量注射器的殘留現(xiàn)象（交叉污染） 峰形正常，避免拖尾峰和前沿峰 (柱選擇恰當、襯管無污染、溫度及流量設定) 色譜峰分離良好(分離度2.5),藥典中對用色譜法進行檢測的藥品，都作出了具體規(guī)定，如：保留時間、分離度、拖尾因子等,分析數(shù)據(jù)不理想，應該.,1. 檢查是否漏氣 用檢漏液檢查各連接部位，并確認

17、峰面積重現(xiàn)性 2.檢查色譜柱是否良好 長時間使用，因吸附、固定液流失、固定液分解及污染，造成柱劣化，更換新柱 3.檢查襯管是否正常 確認襯管有無破損、污染，確認石英棉的位置 4.樣品性質，是否易分解 對于不穩(wěn)定的樣品應注意保存溫度，要避光并注意存放時間。,樣品的衍生化的目的,1。降低氣化溫度將不揮發(fā)成分變?yōu)閾]發(fā)性 2。增加組分穩(wěn)定性，防止熱分解 3。防止吸附 4。改善分離 5。加入官能團,使用選擇性檢測器,提高靈敏度,午間休息12:00-13:30,GC-2010的特點,高速分析 樣品分析之新干線,傳統(tǒng)分析方法（用中孔徑柱),分析時間： 約 25 min,分析時間： 3 min之內(nèi),高速分析（

18、用窄孔徑柱）,Efficient analysis,GC-2010 / GC solution產(chǎn)品概念 E3,Efficient analysis 大幅縮減分析時間，提供高速、高效的分析技術,Everywhere 對任何工作場合及應用領域的各種各樣的要求 ，都能提供最佳解決方案,進行高精度分析。,Easy operation 提供良好的用戶界面，使操作變得簡單方便。,高速分析 樣品分析之新干線,傳統(tǒng)分析方法（用中孔徑柱),分析時間： 約 25 min,分析時間： 3 min之內(nèi),高速分析（用窄孔徑柱）,Efficient analysis,新一代AFC作為標準配置 高柱頭壓力 (970kPa)

19、 高載氣流速 (1200 mL/min) 適用于窄孔柱快速分析 數(shù)據(jù)采集速度快 檢測器數(shù)據(jù)采集速度高達250Hz(4ms) 數(shù)字信號輸出 GCsolution 新軟件適用于快速數(shù) 據(jù)傳輸數(shù)據(jù)采集速度高達250Hz(4ms) 能夠“捕捉”到非常尖銳的峰,高速分析 樣品分析之新干線,Efficient analysis,New!,New!,峰面積、峰高及保留時間 都具有卓越的重現(xiàn)性,分流進樣的峰面積: C6中C12的平均 RSD約0.5% 。 即使對蒸發(fā)膨脹體積大溶劑仍具有極佳的重現(xiàn)性，如：丙酮、乙醇溶劑 保留時間的變化約0.001 - 0.002分鐘,Everywhere,正己烷中十二烷連續(xù)五次

20、分析的峰形顯示,滿足您對儀器的各種要求 載氣控制范圍寬,恒線速度的控制方式 高壓進樣方式 壓力程序可達7步 流量程序可達7步,Everywhere,載氣控制 -恒線速度控制方式,利用載氣的平均線速度優(yōu)化分離 GC-2010可以設定平均線速度，并且在色譜柱程序升溫過程中保持不變,Everywhere,73,使用小型、高靈敏度FPD進行的微量硫、磷的分析,背景,環(huán)殘留在環(huán)境中、食品中等的農(nóng)藥雖是微量的，但對人體會產(chǎn)生影響。 與其他GC高靈敏度檢測器相比，穩(wěn)定性高、易操作，F(xiàn)PD的高靈敏度化在磷系農(nóng)藥等的微量分析等方面非常有效。,殘留農(nóng)藥分析,臭氣分析,現(xiàn)將現(xiàn)在以使用填充柱分析為主流的低沸點硫化合物

21、分析，變換為毛細管柱分析，可增加分析穩(wěn)定性，通過高靈敏度化可使分析簡便。,噴嘴形狀的比較,舊型FPD存在的問題（FPD-17）,FPD-17,噴嘴被保持在高溫,FPD-17c,色譜柱插在火焰下,在高溫金屬表面上易產(chǎn)生不穩(wěn)定化合物的分解、吸附。,防止樣品的吸附分解。,采用鏡面反射系統(tǒng)和透鏡，靈敏度更高,FPD-2010和FPD-17的比較,噴嘴形狀的比較,FPD-2010中的改進,進一步改善FPD-17c型的噴嘴形狀，在AIR吹出口和氫氣樣品吹出口之間設置段差，減輕AIR中的雜質造成的噪聲 （專利申請中）,不僅FPD,所有的檢測器都安裝在頂蓋下方,與其它裝置聯(lián)用自由度顯著提高,構成豐富多彩的聯(lián)用

22、裝置。,FPD-2010小型化的優(yōu)點,為有效保護FPD-2010的濾光片,用風扇強制冷卻光電倍增管接口部。 保護濾光片、光電倍增管不受火焰的熱影響。,冷卻風扇,從取下光電倍增管到交換濾光片，不需使用工具。,FPD-2010的維護（濾光片的交換）,磷系農(nóng)藥的分析例與舊型檢測器的比較（FPD-17c）,FPD-2010的分析色譜圖（磷系農(nóng)藥5ppb）,FPD-17c的分析色譜圖（磷系農(nóng)藥5ppb）,食品的頂空氣分析例,烤紫菜的頂空氣分析,帶味紫菜的頂空氣分析,呼氣的頂空氣分析例,呼氣的分析,使用液體牙膏后的呼氣分析,GWindow,圖形用戶界面 大面積液晶顯示屏 優(yōu)化的菜單結構 跟隨鍵盤指示操作

23、需鍵入的信息極少,Easy operation,分析方法 計算方法,氣相色譜方法的建立,分析方法（儀器參數(shù)）,分析參數(shù) 選擇分析系統(tǒng)（進樣方式、色譜柱、檢測器） 設定分離條件（載氣流量、分流比、溫度條件） 檢測器參數(shù)（量程、極性、電流）,計算方法（數(shù)據(jù)處理參數(shù)）,峰處理參數(shù)（WIDTH, SLOPE, DRIFT, T.DBL等） 定性參數(shù)：保留指數(shù)及允許誤差（時間窗，時間帶） 定量參數(shù) 定量方法：內(nèi)標法、外標法、面積歸一法等 工作曲線的制作 曲線點數(shù)：一點、兩點及多點 曲線計算：線性范圍、線性回歸、折線、 二次曲線、三次曲線,其它參數(shù),峰積分標記：E，S，T，V，L 顯 示 參 數(shù) ：ATT

24、EN，SPEED,峰處理參數(shù),控制數(shù)據(jù)采集速度，WIDTH/10采一次數(shù)據(jù) 去除高頻噪聲(電磁干擾）WH/2WIDTH/4 控制S.TEST時間，斜率測試時間為 10WIDTH 推薦值：填充柱 5 毛細柱 23,WIDTH：設為為最窄峰的半高寬，單位：秒,判斷峰起點 濾除低平噪聲（如蛇行等） SLOPE的確定：一般通過S. TEST進行，測定時間為 10倍WIDTH的時間。 特殊情況，可根據(jù)實際需要改變該值。,峰處理參數(shù),SLOPE：10倍WIDTH的所有信號的總和，用于：,SLOPE值的手動設定,單位：uv/min,SLOPE峰斜率，作為峰計算,SLOPE峰斜率，作為噪聲濾除,SLOPE峰斜

25、率，積分不穩(wěn)定，須手動設定,峰處理參數(shù),DRIFT：判斷相鄰峰的積分方式,注：1）設定值為0時，積分儀將自動判斷 2）如DRIFT與基線至峰谷連線較接近時，積分可能不穩(wěn)定，導致面積值變化較大，需加以注意。,DRIFT值的設定,DRIFT,DRIFT,DRIFT,DRIFT,DRIFT,DRIFT,峰處理參數(shù),設定值為0時，自動判斷； 不使用時可設為1000。 T.DBL設定為某值時，SLOPE和WIDTH按下圖改變,T.DBL：峰展寬一倍所需要的時間,積分峰標記（MK）,E：超量程峰，這種峰的面積計算是錯誤的 S：拖尾峰（溶劑峰常同時出現(xiàn)S、E兩個標記） T：尾上峰，作過拖尾處理的峰 V：與前

26、鄰峰垂直分割 L：前沿峰,標記：,定性參數(shù),保留時間允許誤差： 時間窗 ，相對允差 設定簡單，但所測組分保留時間跨度大時，不易設定 時間帶，絕對允差 設定較繁，需逐個組分設定,絕對保留值、相對保留值、多參考保留值,定量方法,面積歸一化法 校正面積歸一化法 外標法 內(nèi)標法,氣相色譜的定量方法（一）,1。面積百分率法（面積歸一） 各組分濃度以面積百分率表示，該結果可以確認大概的濃度，但有誤差。 2。校正面積百分率法（校正面積歸一） 用重量響應因子對峰面積進行修正，用該法測定的濃度比前者準確，但前提是樣品中所有組分都出峰，否則也有誤差存在。 這兩種方法應用的必須條件是：1。樣品中所有組分都出峰； 2。所有峰面積計算必須準確。,3。外標法 該法是應用最廣泛的方法之一，其誤差來源主要是進樣誤差，因此，分析前一定要做面積重復性（即進樣重復性）實驗。 4。內(nèi)標法 在樣品中添加內(nèi)標物，通過組分與內(nèi)標峰的面積比，對組分進行定量。 該方法減小了進樣誤差對定量結果的影響。,氣相色譜的定量方法（二）,選擇內(nèi)標物應注意,理化性質與待測物相近 色譜響應與待測物相近 與待測物有良好的分離，但不能相距太遠 與待測物的峰面積比為0.7-1.3最