《氣相色譜》PPT課件

1、氣相色譜,氣 相 色 譜,氣相色譜法基本概念 氣相色譜儀 氣相色譜固定相及其選擇 氣相色譜分離條件的選擇 氣相色譜分析方法及應(yīng)用,分離原理: 使混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配，其中一相是不動的，稱為固定相，另一相是攜帶混合物流過此固定相的流體，稱為流動相。當(dāng)流動相中所含混合物經(jīng)過固定相時，就會與固定相發(fā)生作用。,由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相發(fā)生作用的大小、強(qiáng)弱也有差異,因此在同一推動力作用下，不同組分在固定相中的滯留時間有長有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。,這種借在兩相間分配原理而使混合物中各組分分離的技術(shù)，稱為色譜分離技術(shù)或色譜法（又稱色層法、層析法）。,分類： 氣相色

2、譜和液相色譜。 氣相色譜分為： 氣固色譜：流動相為氣體，固定相為固體吸附劑。 氣液色譜：流動相為氣體，固定相為液體(涂在固體擔(dān)體上或毛細(xì)管上,液相色譜分為： 液固色譜：流動相為液體，固定相為固體吸附劑。 液液色譜：流動相為液體，固定相為液體（它涂在固體擔(dān)體上）。,優(yōu)點(diǎn)：氣相色譜法能分離、分析很復(fù)雜的混合物或性質(zhì)相似的物質(zhì)如同位素和同分異構(gòu)體等，具有高效、快速、靈活和應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。 缺點(diǎn)：沒有待測物純品或相應(yīng)的定性數(shù)據(jù)作對照時，不能從色譜峰給出定性結(jié)果。,氣固色譜 固定相多孔性固體 分離的主要對象永久性的氣體和低沸點(diǎn)的化合物。 缺點(diǎn)： 1固定相種類甚少 2分離的對象不多 3色譜峰容易產(chǎn)生拖尾

3、,氣液色譜 用高沸點(diǎn)的有機(jī)化合物涂漬在惰性載體上作為固定相。 一般只要在450度以下，有1.510KPa的蒸氣壓且熱穩(wěn)定性能好的有機(jī)及無機(jī)化合物都可用氣相色譜法來分離。,優(yōu)點(diǎn)： 1供選擇的固定液種類很多 2容易得到好的選擇性,第一節(jié) 氣相色譜儀,氣路系統(tǒng) 進(jìn)樣系統(tǒng) 分離系統(tǒng) 溫控系統(tǒng) 檢測器,圖1 氣相色譜過程示意圖 1載氣鋼瓶；2減壓閥；3凈化器；4氣流調(diào)節(jié)閥； 5轉(zhuǎn)子流速計(jì)；6氣化室；7色譜柱；8檢測器,氣相色譜儀的工作過程,氣化室與進(jìn)樣口相接，它的作用是？ 色譜柱的作用？ 分離后的樣品去哪？ 檢測器將組份的濃度（或質(zhì)量）變化轉(zhuǎn)變?yōu)?？電信號?jīng)放大后，由記錄器記錄下來，即得到色譜圖。,(一)

4、、氣路系統(tǒng),1.載氣 氫氣 氮?dú)?氦氣 氬氣,2.氣路結(jié)構(gòu) 主要有兩種氣路形式： (1)單柱單氣路: 適用于恒溫分析，一些較簡單的氣相色譜儀均屬這種類型。 （2)雙柱雙氣路: 適用于程序升溫,并能補(bǔ)償固定液的流失和使基線穩(wěn)定。目前多數(shù)氣相色譜儀屬于此類。,圖2 補(bǔ)償式雙氣路結(jié)構(gòu)示意圖 1載氣；2減壓閥；3凈化器；4穩(wěn)壓閥；5壓力表；6、6針形閥 7、7轉(zhuǎn)子流速計(jì)；8、8氣化室；9、9色譜柱；10檢測器,3.凈化器 凈化器是用來提高載氣純度的裝置。 活性炭除去烴類雜質(zhì) 硅膠和分子篩除去水份 105催化劑除去氧氣,4.穩(wěn)壓恒流裝置 由于載氣流速是影響色譜分離和定性分析的重要操作參數(shù)之一，因此要求載

5、氣穩(wěn)定。 在恒溫色譜中,在一定操作條件下, 整個系統(tǒng)阻力不變, 因此用一個穩(wěn)定閥, 就可使柱子的進(jìn)口壓力穩(wěn)定, 從而保持流速恒定。,但在程序升溫色譜中, 柱內(nèi)阻力不斷增加, 載氣的流速逐漸變小,因此必須在穩(wěn)壓閥后串接一個穩(wěn)流閥。,(二)、進(jìn)樣系統(tǒng),進(jìn)樣裝置和氣化室 將液體或固體試樣, 在進(jìn)入色譜柱前瞬間氣化, 然后快速定量地轉(zhuǎn)入到色譜柱中。 影響因素： 1進(jìn)樣量的大小 2進(jìn)樣時間的長短 3試樣的氣化速度,1.進(jìn)樣器 目前液體樣品的進(jìn)樣, 一般都用微量注射器, 常用的規(guī)格有1L、5L、10L和50L等。常用的旋轉(zhuǎn)式六通閥如圖所示。,(a),(b),圖3 旋轉(zhuǎn)式六通閥 （a) 取樣位 （b)試樣導(dǎo)

6、入色譜柱,2.氣化室 為了讓樣品在氣化室中瞬間氣化而又不分解, 因此要求氣化室熱容量大, 無催化效應(yīng)。為了盡量減小柱前譜峰變寬, 氣化室的死體積應(yīng)盡可能小。,(三）、分離系統(tǒng),色譜柱由柱管和裝填在其中的固定相等組成。 色譜柱的分離效果的影響因素：柱長、柱徑和柱形;選用的固定相;柱填料的制備技術(shù);操作條件,（四）、溫控系統(tǒng),溫控系統(tǒng)是用來設(shè)定、控制、測量色譜柱爐、氣化室、檢測室三處的溫度。,氣相色譜的流動相為氣體, 樣品僅在氣態(tài)時才能被載氣攜帶通過色譜柱。因此, 從進(jìn)樣到檢測完畢為止, 都必須控溫。 同時, 溫度也是氣相色譜分析的重要操作變數(shù)之一, 它直接影響色譜柱的選擇性, 分離效率和檢測器的

7、靈敏度及穩(wěn)定性。,氣化室的溫度應(yīng)使試樣瞬時氣化而又不分解。在一般情況下, 氣化室的溫度比柱溫高1015度。,(五）、檢測器,是一種將載氣里被分離組份的量轉(zhuǎn)變?yōu)橐子跍y量的信號的裝置。常采用微分型檢測器。,1濃度型檢測器(如熱導(dǎo)池、電子捕獲檢測器） 測量的是載氣中組份濃度的瞬時變化,即響應(yīng)信號正比于載氣中組份的濃度。,2質(zhì)量型檢測器(如氫火焰離子化檢測器)的響應(yīng)值正比于單位時間內(nèi)組份進(jìn)入檢測器的質(zhì)量,檢測器的性能指標(biāo) 1靈敏度:即輸入單位被測組份時所引起的輸出信號變化: S=Rm 其中S為靈敏度, R為被測組份改變m單位時, 相應(yīng)的訊號。,2檢測限是指檢測器能確證反應(yīng)物質(zhì)存在的最低試樣含量。 D=

8、3RN/S 其中D為檢測限, S為靈敏度。由此式可以看出,要降低儀器的檢測限,必須在提高儀器靈敏度S的同時,最大限度地控制噪音。,3線性范圍 是指其信號與被測物質(zhì)濃度成線性關(guān)系的范圍,用樣品濃度上下限的比值來表示。,()、熱導(dǎo)池檢測器 熱導(dǎo)池檢測器是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、線性范圍寬、對無機(jī)、有機(jī)物質(zhì)都有響應(yīng)、靈敏度適宜的檢測器，因此在氣相色譜中得到廣泛的應(yīng)用。,影響熱導(dǎo)池靈敏度的因素有：橋路電流、載氣、熱敏元件的電阻值及電阻溫度系數(shù)，池體溫度等。一般來說，熱導(dǎo)池的靈敏度S和橋電流I的三次方成正比， 即SI3。,熱導(dǎo)池作為檢測器是由于不同的氣體或蒸汽具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)。 金屬絲的電阻值隨溫度的

9、升高而增大。當(dāng)熱導(dǎo)池通過直流電后，溫度上升到一定值，電阻也上升到定值。,未加試樣前： 測量池和參比池都通過載氣后，溫度下降。電阻值降低。但它們降低的數(shù)值相同。,當(dāng)有試樣進(jìn)入檢測器后，載氣流過參比池，載氣帶著樣品流過測量池， 由于載氣和帶著樣品的載氣的熱導(dǎo)系數(shù)不同，參比池和測量池的溫度不同，電阻不同。 電橋失去平衡，線路中產(chǎn)生電位差。 電位差的大小與樣品的濃度成正比。,熱導(dǎo)池操作條件的選擇,a橋路電流 b池體溫度 c載氣,a橋路電流,橋路電流增大，鎢絲的溫度升高，鎢絲與池壁的溫差大，有利于氣體的傳導(dǎo)，靈敏度高。,b池體溫度,鎢絲溫度一定時，適當(dāng)降低池體溫度，則鎢絲和池壁的溫差大，可提高靈敏度。,

10、c載氣,載氣與試樣的熱導(dǎo)系數(shù)相差大，靈敏度越高。應(yīng)當(dāng)選擇熱導(dǎo)系數(shù)高的載氣，如氫氣。,（）、氫火焰離子化檢測器 簡稱氫焰檢測器，它具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、死體積小、響應(yīng)快、線性范圍寬、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前常用的檢測器之一。,但是它僅對含碳有機(jī)化合物有響應(yīng)，對某些物質(zhì)，如永久性氣體、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氫等不產(chǎn)生信號或者信號很弱。,試樣被帶入檢測器，在氫火焰能源的作用下離子化。產(chǎn)生的離子在發(fā)射極和收集極的外電場作用下定向運(yùn)動，形成電流。 離子化產(chǎn)生的離子數(shù)目，亦即由此而形成的微弱電流的大小與進(jìn)入火焰組份的質(zhì)量成正比。,操作條件的選擇,1 載氣流速的選擇 2 氫氣的流速 3 空氣的流速,1 載氣流速的選擇,用氮?dú)庾鬏d氣，載氣流速的選擇主要考慮分離效能。 需要找到最佳的載氣流速，使分離柱的分離效果最好。,2 氫氣的流速,主要考慮檢測器的靈敏度。 氫氣流速過低，火焰溫度低，檢測器的靈敏度低。 氫氣的流速過高，基線不穩(wěn)。 氮?dú)猓簹錃?：1.5,3 空氣的流速,氫氣：空氣1：10,（）電子捕獲檢測器 電子捕獲檢測器（ECD）在應(yīng)用上是僅次于熱導(dǎo)池和氫火焰的檢測器。它只對具有電負(fù)性的物質(zhì)，如含有鹵素、硫、磷和氮的物質(zhì)有響應(yīng)，且電負(fù)性越強(qiáng)，檢測靈敏度越高，一般可達(dá)10-14g/mL。,電子捕獲檢測器是一個具有高靈敏度和高選