2020奇正藏藥 安捷倫氣相色譜基礎(chǔ)培訓ppt課件

1、安捷倫氣相色譜基礎(chǔ)培訓質(zhì)量管理部蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三第一部分GC基礎(chǔ)知識蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三1.1 概 述色譜法是一種分離方法，它利用物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)的微小差異進行分離。當兩相做相對移動時，使被測物質(zhì)在兩相之間進行多次分配，這樣原來的微小差異產(chǎn)生了很大的效果，使各組分分離，以達到分離分析及測定一些物理化學常數(shù)的目的。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 理解色譜法(Gas Chromatography ) 主要有2點：一是要 有兩相，二是要有差異。 兩相：固定相和流動相 具體到氣相色譜： 固定相就是色譜柱(column)，流動相就是氣體或者

2、稱為載氣(carrier gas )。 差異就是指分配系數(shù)的差異。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 色譜過程示意圖蘭州制造中心實驗室 待分離組分 ，和 載氣ABCD2022年2月2日星期三分離的過程示意圖 2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 樣品 流動相 固定相GCTECH 2-04Analytical Training Center1.2 氣相色譜法的定義和分類定義：用氣體作為流動相的色譜法稱為氣相色譜法。分類：根據(jù)固定相的狀態(tài)不同，氣固色譜(GSC) （吸附原理）、 氣液色譜(GLC) （分配原理） 氣固色譜可用活性炭，硅膠，分子篩，高分子多孔小球等作為固定相，分離的主要

3、對象是一些永久性的氣體和低沸點的化合物。吸附-脫附 氣液色譜多用固定液涂漬在惰性載體上作為固定相，一般只要高沸點的有機化合物，蒸汽壓低在450以下有1.5KPa-10KPa的蒸汽壓且熱穩(wěn)定性好的有機化合物作為固定液。由于在氣液色譜中可供選擇的固定液種類很多，容易得到好的選擇性，所以氣液色譜有廣泛的實用價值。 溶解-揮發(fā)蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三1.3 氣相色譜法的特點 “三高” “一快” “一廣” 1.高效能：一般填充柱的理論塔板數(shù)可達數(shù)千，毛細管柱可達一百多萬。 2.高選擇性：可以使一些分配系數(shù)很接近的以及極為復雜、難以分離的物質(zhì)，獲得滿意的分離。 3.高靈敏度：可以檢測10

4、111013g物質(zhì)，適合于痕量分析 4.分析速度快：一個試樣的分析可在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)完成。 5.應(yīng)用廣泛：可以分析氣體試樣，也可分析易揮發(fā)或可衍生轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的液體和固體。 分析的有機物，約占全部有機物(約300萬種)的20%。 6.不足之處：對被分離組分的定性能力較差。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 從載氣帶著組分進入色譜柱起就用檢測器檢測流出柱后的氣體，并用記錄器記錄信號隨時間變化的曲線，此曲線就叫色譜流出曲線，當待測組分流出色譜柱時，檢測器就可檢測到其組分的濃度，在流出曲線上表現(xiàn)為峰狀，叫色譜峰。 色譜圖:試樣中各組分經(jīng)色譜柱分離后,在柱的末端收集各組分,經(jīng)檢測器轉(zhuǎn)換為電

5、信號,用紀錄儀將各組分濃度記錄下來,得到色譜圖。1.4 色譜圖及有關(guān)術(shù)語蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 如圖所示為一色譜流出曲線： 1基線：在實驗條件下，色譜柱后僅有純流動相進入檢測器時的流出曲線稱為基線?；€在穩(wěn)定的條件下應(yīng)是一條水平的直線。它的平直與否可反應(yīng)出實驗條件的穩(wěn)定情況。 2峰高h和峰面積 ：色譜峰頂點與基線的距離叫峰高。色譜峰與峰底基線所圍成區(qū)域的面積叫峰面積。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三3保留值 a. 死時間(tM) ：不與固定相作用的物質(zhì)從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間，它與色譜柱的空隙體積成正比。由于該物質(zhì)不與固定相作用，因此，其流速與流動相的流速相近

6、。據(jù) tM可求出流動相平均流速b. 保留時間tr：試樣從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間。它包括組份隨流動相通過柱子的時間t0和組份在固定相中滯留的時間。c. 調(diào)整保留時間tr ：某組份的保留時間扣除死時間后的保留時間，它是組份在固定相中的滯留時間。即 tr= tr tM4色譜峰底寬W ：由色譜峰的兩邊拐點做切線，與基線交點的距離。5半峰高寬度W ：色譜峰高一半處的峰寬。也稱為色譜峰半高寬度。 蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三1.5 氣相色譜構(gòu)成示意圖蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三1.6 氣相色譜基本流路圖500次更換進樣墊100次更換一般為1:10吸咐不被氣化的物質(zhì)N2尾吹蘭

7、州制造中心實驗室2022年2月2日星期三第二部分載氣蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三典型的氣相色譜色譜柱流量控制器穩(wěn)壓器空氣氫氣載氣分子篩脫水管固定進樣口檢測器電子部件PC限流器氣氣 源源蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三氣源與載氣種類蘭州制造中心實驗室 對載氣的要求如下：1、 惰性不與樣品或固定相反應(yīng)）2、 氣體擴散小，以提高柱效率3、 容易得到并易純化 4、 價格便宜5、 滿足檢測器要求 常用載氣：N2 H2 He Ar TCD 用氫氣、氦氣比較好，靈敏度高， FID 用氮氣 輔助氣：氧氣或空氣2022年2月2日星期三1、氣體不純的不良影響2、氣體的凈化方法 3、常用的凈

8、化物質(zhì)的使用與老化蘭州制造中心實驗室1) 樣品失真或消失2) 柱失效3) 對固定液保留特性的影響4) 對檢測器的影響氣體的凈化氣體的凈化2022年2月2日星期三氧氣捕集器蘭州制造中心實驗室微量的氧氣會破壞色譜柱，特別是對毛細管柱。氧氣也會降低ECD檢測器的功能。氧氣捕集器 (P/N 3150-0414) 應(yīng)連接在分子篩干燥器和儀器安裝設(shè)備的進樣口之間。 管路:使用GC專用銅管, 使用前先用溶劑沖洗，載氣吹干。 分子篩干燥器2022年2月2日星期三氣流調(diào)節(jié)閥 通常在減壓閥輸出氣體的管線中還要串聯(lián)穩(wěn)壓閥，用以穩(wěn)定載氣或燃氣的壓力 當用程序升溫進行色譜分析時，由于色譜柱柱溫不斷升高引起色譜柱阻力不斷

9、增加，也會使載氣流量發(fā)生變化。為了在氣體阻力發(fā)生變化時，也能維持載氣流速的穩(wěn)定，需要使用穩(wěn)流閥來自動控制載氣的穩(wěn)定流速。 蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三第三部分進樣系統(tǒng)及技術(shù)蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 閥進樣2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 氣體進樣 液體進樣閥2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室WSPC排出口樣品入口限流器載氣色譜柱WSPC載氣色譜柱取樣狀態(tài)取樣狀態(tài) 進樣狀態(tài)進樣狀態(tài) 樣品上方取樣進樣法頂空分析） 頂空的概念 樣品 頂空 恒溫箱 氣密型進樣器1. 樣品放置在一個恒溫箱中或爐中），從而可以達溫度平衡。2. 利用一個氣密型的進樣器或其它

10、合適的手段取出樣品上方的相同的頂空氣體。3. 再使用一般的GC儀器來分析樣品的頂空氣體。2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 頂空相關(guān)問題 適于分析這樣的揮發(fā)物：- - 不純樣品。不純樣品。- - 固體樣品。固體樣品。 含有某些不做分析的高沸點組含有某些不做分析的高沸點組 分樣品。分樣品。- - 含水量較高的樣品。含水量較高的樣品。 2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 運用1. 氯代甲烷2. 二氯甲烷3. 三氯甲烷4. 四氯化碳123415 min柱：HP-1 (Cross-Linked Methyl Silicone)30 m x 0.53 mm x 2.65(HP Part

11、No. 19095Z-123) 載氣：Helium, 5.2 psi 爐溫：40 C 進樣口：1cc, 不分流 檢測器：FID柱：HP-1 (Cross-Linked Methyl Silicone)30 m x 0.53 mm x 2.65 (HP Part No. 19095Z-123) 載氣： Helium, 5.2 psi 爐溫： 60 C 進樣口： 1 cc, 分流比 5:1 檢測器： FID1. 苯2. 甲苯10 min12 水中氯化烴 頂空分析 水中芳烴 頂空分析2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室藥品中溶劑殘留: USP 4672022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室2

12、46810123451 二氯甲烷(25 ppm)2 氯仿(12 ppm)3 苯(25 ppm)4 三氯乙烯 (25 ppm)5 二噁環(huán) (25 ppm)進樣墊固定螺母2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 進樣墊 石墨墊柱 載氣 玻璃填充物 齒形螺母 襯管 填充柱進樣口示意圖 毛細管柱進樣口 分流方式是特為毛細管柱GC設(shè)計的樣品引入方式 可與熔融石英，玻璃，金屬柱相接 脈沖分流 允許更大進樣量 脈沖不分流 允許更大進樣量分流方式用于 含量較高組分分析 不分流方式用于 痕量組分分析2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室分流/不分流流路系統(tǒng)2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室不分流流

13、路示意圖n進樣過程中分流放空閥關(guān)閉沒有分流出口流量）n在進樣后的某指定時間，分流閥打開，將剩下的蒸汽清除出進樣口。2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 堵塞 溫度不正確 污染 走漏2、 操作條件的選擇1) 汽化室溫度的選擇2) 進樣墊的材料與處理3) 進樣量進樣口操作 1、 進樣口常見問題2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 本卷須知進樣口溫度過低，將導致高分子量化合物氣化不完全，并且不能有效轉(zhuǎn)移到色譜柱中。(樣品氣化不完全 ) 進樣口溫度過高，導致熱穩(wěn)定性差的化合物分解。 (樣品分解) 樣品從進樣針注入時，不同組分的氣化程度不同，高沸點組分殘留量比例高。 一般情況下進樣速度必須很

14、快，因為當進樣時間太長時，試樣原始寬度將變大，色譜峰半峰寬隨之變寬，有時甚至使峰變形。一般地，進樣時間應(yīng)在1s以內(nèi)。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三第四部分色譜柱蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三氣相色譜柱有多種類型。從不同的角度出發(fā)，可按色譜柱的材料、外形、柱內(nèi)徑的大小和長度、固定液的化學性能等進行分類。色譜柱使用的材料通常有玻璃、石英玻璃、不銹鋼和聚四氟乙烯等，根據(jù)所使用的材質(zhì)分別稱之為玻璃柱、石英玻璃柱、不銹鋼柱和聚四氟乙烯管柱等。在毛細管色譜中目前普遍使用的是玻璃和石英玻璃柱，后者應(yīng)用范圍最廣。對于填充柱色譜, 大多數(shù)情況下使用不銹鋼柱，其形狀有U型的和螺旋型的，使用

15、U型柱時柱效較高。按照色譜柱內(nèi)徑的大小和長度，又可分為填充柱和毛細管柱。前者的內(nèi)徑在24mm，長度為110m左右；后者內(nèi)徑在0.20.5mm，長度一般在25100m。在滿足分離度的情況下，為提高分離速度，現(xiàn)在也有人使用高柱效、薄液膜的10m短柱。2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室根據(jù)固定液的化學性能，色譜柱可分為非極性、極性與手性色譜分離柱等。固定液的種類繁多，極性各不相同。色譜柱對混合樣品的分離能力，往往取決于固定液的極性。常用的固定液有烴類、聚硅氧烷類、醇類、醚類、酯類以及腈和腈醚類等。新近發(fā)展的手性色譜柱使用的是手性固定液，主要有手性氨基酸衍生物、手性金屬配合物、冠醚、杯芳烴和環(huán)

16、糊精衍生物等。其中以環(huán)糊精及其衍生物為色譜固定液的手性色譜柱，用于分離各種對映體十分有效，是近年來發(fā)展極為迅速且應(yīng)用前景相當廣闊的一種手性色譜柱。在進行氣相色譜分析時，色譜柱的選擇是至關(guān)重要的。不僅要考慮被測組分的性質(zhì)，實驗條件例如柱溫、柱壓的高低，還應(yīng)注意和檢測器的性能相匹配。有關(guān)內(nèi)容我們將在以后章節(jié)中加以詳細討論。2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室“極性一詞常用來描述或評價固定液的性質(zhì)。氣相色譜中的所謂極性，是指含有不同功能團的固定液與分析物質(zhì)的功能團和亞甲基之間相互作用的程度。如果一種固定液保留某種化合物的能力大于另一類，則認為這種固定液對于前一類化合物有較高的選擇性。人們最初用

17、來描述和區(qū)別固定液分離特性的方法是羅胥耐德(Rohrschneider)于1959年提出的相對極性方法。他首先規(guī)定固定液,-氧二丙腈的相對極性為100，角鯊烷為零， 選用正丁烯與正丁烷或環(huán)已烷與苯作為物質(zhì)對，然后分別測定物質(zhì)對在氧二丙腈、角鯊烷以及被測固定液柱上的相對調(diào)整保留值并取對數(shù)。對于羅氏所建議的方法，有些人仍認為不夠完善。1970年麥克雷諾(McReynolds)對這一方法提出改進方案。他采用丁醇、 2-戊酮和硝基丙烷分別取代羅氏所用的乙醇、甲乙酮和硝基甲烷，實驗溫度改為120。為了與羅氏常數(shù)相區(qū)別，相應(yīng)的麥氏常數(shù)用X，Y，Z，U，S表示。2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室許多

18、色譜手冊都列有這兩種常數(shù)，但羅氏常數(shù)現(xiàn)在人們已經(jīng)不太常用，使用比較廣泛的是麥氏常數(shù)。固定相的評價是一個比較復雜的問題。不論是羅氏常數(shù)還是麥氏常數(shù)，許多人認為都還有不少缺點。為了尋求比較完美的表征方法，近年來Abraham等人提出了一種“溶劑化參數(shù)模型”（solvation parameter model）。這一模型將溶質(zhì)分子從氣相溶解到固定相的過程分為三個階段：(1)在固定相中形成一定大小的空穴。這一過程要打破溶劑-溶劑分子間的“鍵”，是一個吸收能量的過程。溶質(zhì)分子越大，需要打破的溶劑-溶劑分子間的“鍵越多，吸收的能量也越多。如果僅考慮這一階段，溶質(zhì)分子越大，其保留值越小；(2)孔穴周圍的溶劑

19、分子重新排列。這一過程雖然與熵及焓有關(guān)，但對Gibbs自由能的貢獻不大；(3)溶質(zhì)進入孔穴。這一過程產(chǎn)生溶質(zhì)和溶劑之間的各種作用力。所有作用力都會導致釋放能量，有利于溶質(zhì)的溶解。2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室色譜柱2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 填充柱 毛細管柱 普通填充柱 微填充柱分析填充柱制備填充柱壁涂毛細管柱(WCOT)多孔層毛細管柱(SCOT或 PLOT)填充毛細管柱彈性石英毛細管柱(FSOT)壁處理毛細管柱分配型吸附型分配型吸附型普通彈性石英毛細管柱鍵合相彈性石英毛細管柱 色譜柱分類 色譜柱類型2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 填充柱 開管柱毛細管柱

20、） 常規(guī)型小球填充柱多孔層小球填充柱 常規(guī)填充柱及微填充柱多孔層開管柱壁涂開管柱長度 (meters) 內(nèi)徑 (mm) 流量 (ml/min) 壓力梯度 (psi) 樣品負荷量.5-102-410-6010-90100 ng/ 峰5-100.5304-301-205-100.3-.751-301-40100 ng/ 峰5-100.1-.250.3-1.05-9050 ng/ 峰PACKEDSERIES 530WCOT (wide)WCOT (narrow) 氣固色譜 (GSC) 吸附型 填充柱 吸附填充 (GSC) 多孔具有大的表面積毛細管柱- Porous Layer O pen Tubul

21、ar (PLOT) 載氣 載氣2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 氣液色譜 (GLC)2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 分配型 填充柱 毛細管柱Wall Coated OpenTubular (WCOT) 液體相 固體支撐物 非常多的孔具有極大的表面積 載氣液體相 氣液色譜(GLC)2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 通過樣品在固定相中不同的溶解度來實現(xiàn)分離 根據(jù)極性的不同分離組分 通常情況下“ 相似相溶 或 同極性互相作用 例如：醇類是極性化合物 聚乙二醇(Carbowax)是極性化合物3、分離度R：柱將兩個峰彼此分開的能力。1、柱效：柱生成尖銳峰的能力。 2、選擇

22、性： 柱將兩個具有相似的化學和/或物理性質(zhì)的 物質(zhì)進行選擇性分離的能力。 優(yōu)差優(yōu)差 分離指標4、柱效，選擇因子和分離度之間的關(guān)系。r2,1=tR2tR1=VR2VR1=Vg2Vg1 選擇因子：分離度分離度柱效柱效2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 毛 細 管 柱 色 譜 條 件 的 選 擇1、 柱 效2、 液 膜 厚 度d ） f3、 柱 內(nèi) 徑4、 載 氣 線 速 及 載 氣 種 類5、 柱 溫 的 選 擇6、 進 樣 量 及 進 樣 技 術(shù)2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 柱 選 擇 常用的柱選擇方法： 首先試用手邊現(xiàn)有的柱子 向同事請教 從文獻中查到相近應(yīng)用的方法 如不

23、是太清楚，先使用一個非極性柱如 HP-1或 HP-52022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室固定相選擇的基本原則： 相似相溶原理，選用非極性的固定相分析非極性化合物 如果化合物可以用不同極性的固定相分析，選用極性最小 的固定相。 非極性固定相的使用壽命長于極性固定相。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三根據(jù)極性來選擇適合的固定相，從來選擇適當?shù)纳V柱。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三氣相色譜毛細管柱常用固定相蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 固 定 液 的 選 用氣 相 色 譜 固 定 相SameSame100% MethylSilicone Gum100% Met

24、hylSilicone Gum99% Methyl1% Vinyl Gum100% MethylSilicone Fluid100% MethylSilicone Fluid100% MethylSilicone Fluid5% PhenylCarboraneMethyl Silicone50% PhenylMethyl Silicone75% PhenylMethyl SiliconeSame50%3,3,3-Trifluropropyl25% 2-Cyanoethyl25% CyanopropylPolyethylene GlycolPolyethylene Glycol(Modified

25、 withTeraphthalic Acid)50% CyanopropylPhenyl SiliconeFree fatty acid phasePolyethylene GlycolDiethylene GlycolSuccinate1,2,3-Trie (2-Cyano-ethoxy) propaneSameSameSameSqualaneApiazon LSE-30OV-1UCW-982DC-200OV-101SP-2100SE-52 (or SE-54)Dexall 300OV-17OV-25Polyphenyl Ether(5 ring)QF-1OV-210XE-60OV-225C

26、arbowax 20MCarbowax 20MTPASilar 5CPFFAP50%3,3,3-TrifluropropylCarbowax 1500DEQSSilar 10CEGS100% CyanopropylSiliconeEthylene GlycolSuccinateTCEPSebaconitrileBis-(2-Methoxyethyl)AdipateBis-(2-Cyanoethyl)FormalmideOV-1SE-30OV-101, SP2100DC-200, SP2100OV-101, DC-200OV-73PS-300SP-2250, DC-710SP-2401,OV-2

27、02QF-210OV-225, AN-600E-60, AN-600SP-2300, CS-5SP-1000, OV-351SP-2340, CS-10SP-2401,OV-202QF-120/10050/30050/300100/3500/3000/2500/3500/35050/30050/4500/3750/3500/2000/2500/2500/26560/22560/2500/25050/25040/20020/2000/1250/1250/7520/1000/2750/250100/20003215161616161732471191781761442042283223213193

28、40347499593690Information not availableInformation not available14852353702253555557575772801582042272333815365385374955806077518579912387577870154444454545456510316220822435534033835836744639741859375285335865964303264656666676714824330530648349349257257363760262684010281110458942942042414242434343

29、9896202280283305367386510520531627589850915100031080188901432172222242272292292574748841175121615001785181323082318242825482587354341454644152036823759ABCDEMcReynolds ConstantsTemp LimitMin/Max CEquivalentPhasesDescriptionTrade namesIncreasing Polarity(A) Benzene, (B) n-Butanol, (C) 2-Pentanone, (D)

30、 Nitropropane, (E) Pyridine2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室12345678912346987 液 相 選 擇5% 苯甲基硅氧烷1113141. C2. 4- 氯酚3. 癸胺4. C5. 甲基癸酯6. C7. 苊8. 1- 十二烷醇9. C1550% 苯甲基硅氧烷2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室12121 2121 2保留時間與填充量oB. 20% 液相在50 C下分析C. 10% 液相在50 C下分析oA. 30% 液相在50 C下分析D. 5% 液相在50 C下分析ooE. 1% 液相在50 C下分析o2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室

31、內(nèi)徑內(nèi)徑選擇的基本原則： 0.10mm口徑柱適用于快速氣相色譜分析。 0.25mm口徑柱具有較高的柱效，用于標準的 GC/MS應(yīng)用和分流/不分流分析。 0.32mm口徑柱中等柱效，多用于不分流進樣。 0.53mm口徑柱，可以替代填充柱，適合于痕量分析。 增加色譜柱的內(nèi)徑，可以增加分離的樣品量，但由于縱向擴散路徑的增加，會使柱效降低。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三內(nèi)徑對分離度的影響 較小的內(nèi)徑可以獲得更好的分離度，或者在更短的時間內(nèi)獲得同樣的分離度蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 膜厚 膜厚選擇的基本原則： 增加膜厚可以提高分離度和加強保留，厚些的液膜可以有效降低過載拖尾峰

32、和其他化合物的共流出。 如果樣品的濃度范圍很寬，就需要更厚的液膜，反之，如果目標組分的分離足夠，并且沒有共流出的問題，就可以使用比較薄的液膜，對于揮發(fā)性有機物來說，厚液膜更為合適。 液膜厚度的改變將直接影響化合物的流出溫度。膜越厚，保留越強，流出溫度相應(yīng)也越高。 標準膜厚(0.250.5m)：最廣泛的應(yīng)用，對于流出達到300的大多數(shù)樣品分析效果良好。 薄液膜(0.10.2m)：適合石化分析，甘油三酯等高沸點的物質(zhì)。 厚液膜(15m)：適合于流出溫度在100200之間的低沸點化合物蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 膜厚對分離度的影響蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 長度 長度

33、選擇的基本原則： 色譜柱越長，柱效越高。 選擇可以滿足分離度要求的最短的柱子。 如果即使是最長規(guī)格的色譜柱依然無法滿足分離度的要求，請考慮更換固定相或膜厚。 分離度和柱長的平方根成正比，兩倍的柱長只能增加40的分離度。 標準柱(2530m)：標準柱長，滿足大部分應(yīng)用。 短柱(515m)：通常用于10個組份以下簡單樣品的快速分析。 長柱(50m以上)：復雜樣品分析。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三柱長對分析時間的影響 恒溫分析 ：保留時間由柱長決定，柱長加倍分析時間也加倍。 程升分析： 保留時間主要取決于柱溫，分離度的提升和恒溫分析類似，但分析時間只是略有增加。 由于分離度正比于柱長的

34、平方根，所以增加柱長對分離是有利的。但增加柱長會使各組分的保留時間增加，延長分析時間。因此，在滿足一定分離度的條件下，應(yīng)盡可能使用較短的柱子。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 載 氣 及 流 速 的 選 擇1、 載 氣 種 類2、 載 氣 流 速2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室HETP = A +B+ CHETPC RESISTANCE TO MASS TRANSFERA EDDY DIFFUSIONMOLECULARDIFFUSIONB optmmm mm m 柱效與載氣線速度 柱效受載氣線速度和流量控制。曲線最低點是最小板高或最大每米塔板數(shù)的位置。 因此柱效也最好。20

35、22年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 柱 溫 的 選 擇1、 對 柱 效 的 影 響2、 對 分 離 度 的 影 響3、 對 保 留 時 間 的 影 響4、 與 樣 品 性 質(zhì) 的 關(guān) 系2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室D. 60 C.C. 50 C.B. 40 C.A. 30 C.1212121 2oooo柱溫對保留時間的影響保留時間與爐溫2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室IsothermalTemperature Programmed恒溫色譜法和程序升溫色譜法主要特點主要特點1、恒溫色譜法2、程序升溫色譜法2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 程序升溫運行特點當組

36、分和較寬的沸程（100度時使用。 減少分析時間 可產(chǎn)生尖銳峰產(chǎn)生更好的定量準確性，特別是對于后流出的組分 增加柱流失，產(chǎn)生上漂的基線2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室 汽化溫度和檢測溫度1、汽化溫度使樣品汽化，一般比柱溫高幾十度）2、檢測溫度通常比柱溫高至少20度以上）2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室恒溫：恒溫：45oC45oC程序升溫：程序升溫：30180oC30180oC恒溫：恒溫：145oC145oC溫度低，分離效果較好，但分析時間長溫度低，分離效果較好，但分析時間長程序升溫，分離效果好，且分析時間短程序升溫，分離效果好，且分析時間短溫度高，分析時間短，但分離效溫度高，

37、分析時間短，但分離效果差果差蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三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(zhì)，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。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三第五部分檢測器蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 檢測器：是將流出色譜柱的被測組分的濃度轉(zhuǎn)變?yōu)闄z測器：是將流出色譜柱的被測組分的濃度轉(zhuǎn)變?yōu)?電信電信號的裝置，是色譜儀的眼睛。號的裝置，是色

38、譜儀的眼睛。 通常由檢測元件、放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器三部分組成通常由檢測元件、放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器三部分組成. 被色譜柱分離后的組分依次進入檢測器，按其濃度或質(zhì)被色譜柱分離后的組分依次進入檢測器，按其濃度或質(zhì)量隨時間的變化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號，經(jīng)放大后記錄和顯量隨時間的變化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號，經(jīng)放大后記錄和顯示，給出色譜圖；示，給出色譜圖； 常用的檢測器：熱導檢測器、氫火焰離子化檢測器、電子常用的檢測器：熱導檢測器、氫火焰離子化檢測器、電子捕獲檢測器、火焰光度檢測器、氮磷檢測器。捕獲檢測器、火焰光度檢測器、氮磷檢測器。檢測器定義蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 檢測器分類 根據(jù)檢測器的響應(yīng)原

39、理，可將其分為濃度型和質(zhì)量型檢測器。根據(jù)檢測器的響應(yīng)原理，可將其分為濃度型和質(zhì)量型檢測器。 濃度型：檢測的是載氣中組分濃度的瞬間變化，即響應(yīng)值與濃度成正濃度型：檢測的是載氣中組分濃度的瞬間變化，即響應(yīng)值與濃度成正比。比。 如如TCD、ECD。 質(zhì)量型：檢測的是載氣中組分進入檢測器中速度變化，即響應(yīng)值與單質(zhì)量型：檢測的是載氣中組分進入檢測器中速度變化，即響應(yīng)值與單位時間位時間 進入檢測器的質(zhì)量成正比。如進入檢測器的質(zhì)量成正比。如FID、FPD。 根據(jù)應(yīng)用范圍，分為通用型檢測器和選擇型檢測器根據(jù)應(yīng)用范圍，分為通用型檢測器和選擇型檢測器 通用型：對所有物質(zhì)有響應(yīng)，如通用型：對所有物質(zhì)有響應(yīng)，如TCD

40、、FID。 選擇型：對特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)，如選擇型：對特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)，如ECD、FPD、NPD。 根據(jù)工作過程，分為破壞型檢測器和非破壞型檢測器根據(jù)工作過程，分為破壞型檢測器和非破壞型檢測器 破壞型：檢測過程中樣品遭到破壞，不能回收。如破壞型：檢測過程中樣品遭到破壞，不能回收。如FID、FPD 。 非破壞型：檢測過程中樣品不遭到破壞，可以回收。如非破壞型：檢測過程中樣品不遭到破壞，可以回收。如TCD、ECD 。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三符號TCDFIDECDFPDNPDMSD檢測方法物理常數(shù)法氣相電離法氣相電離法光度法氣相電離法質(zhì)譜法工作原理熱導率差異火焰電離化學電離分

41、子發(fā)射熱表面電離電離與質(zhì)量色散結(jié)合類型濃度型通用型非破壞性質(zhì)量型準通用型破壞性質(zhì)量型選擇型非破壞性濃度型選擇型破壞性質(zhì)量型選擇型破壞性質(zhì)量選擇型靈敏度2500mv.ml/mg10-11g/s10-13g/s硫10-10g/s磷10-11g/s氮510-11g/s磷210-12g/s線形范圍104106102-104硫102磷103-104105105應(yīng)用范圍所有化合物有機化合物電負性化合物硫、磷化合物氮、磷化合物、農(nóng)藥殘留所有化合物(結(jié)構(gòu)檢定) 常用檢測器蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三熱導檢測器熱導檢測器TCD）thermal conductivity detector 基本原理:

42、每種物質(zhì)都有導熱能力，而且導熱的能力大小不同，通過一個熱敏電阻來測定與熱敏電阻接觸的氣體組成變化情況。這種檢測方式雖然不是最靈敏的，但是對所有樣品都有響應(yīng)，是通用型的檢測器。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 1. 熱導檢測器的結(jié)構(gòu)熱導檢測器的結(jié)構(gòu) 池體一般用不銹鋼制成）池體一般用不銹鋼制成） 熱敏元件：電阻率高、電阻溫度系數(shù)大、熱敏元件：電阻率高、電阻溫度系數(shù)大、且價廉易加工的鎢絲制成。且價廉易加工的鎢絲制成。 參考臂：僅允許純載氣通過，通常連接在參考臂：僅允許純載氣通過，通常連接在進樣裝置之前。進樣裝置之前。 測量臂：需要攜帶被分離組分的載氣流過測量臂：需要攜帶被分離組分的載氣流過

43、，則連接在緊靠近分離柱出口處。，則連接在緊靠近分離柱出口處。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三參比池測量池(A)雙臂熱導池(B)四臂熱導池熱導池結(jié)構(gòu)示意圖蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三平衡電橋，下列圖。不同的氣體有不同的熱導系數(shù)。鎢絲通電，加熱與散熱達到平衡后，兩臂電阻值： R參=R測 ; R1=R2 那么： R參R2=R測R1 無電壓信號輸出； 記錄儀走直線基線）。 蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三進樣后， 載氣攜帶試樣組分流過測量臂而這時參考臂流過的仍是純載氣，使測量臂的溫度改變，引起電阻的變化，測量臂和參考臂的電阻值不等，產(chǎn)生電阻差，R參R測 那么： R參R

44、2R測R1 這時電橋失去平衡，a、b兩端存在著電位差，有電壓信號輸出。信號與組分濃度相關(guān)。記錄儀記錄下組分濃度隨時間變化的峰狀圖形。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三影響熱導檢測器靈敏度的因素 熱絲阻值 熱絲阻值越大，其靈敏度越高。 橋流 橋流越大，靈敏度越高。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三TCD的響應(yīng)特性 通用型檢測器 靈敏度較低，適合于大于幾十ppm組分測定 對鹵化物、重金屬酯響應(yīng)較小 濃度型檢測器 非破壞型檢測器 蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 又稱氫焰離子化檢測器。主要用于可在又稱氫焰離子化檢測器。主要用于可在H2-Air火焰中燃燒的有機化合物火焰中燃燒

45、的有機化合物(如烴類物質(zhì)如烴類物質(zhì))的檢測。的檢測。 原理：含碳有機物在原理：含碳有機物在H2-Air火焰中燃燒產(chǎn)火焰中燃燒產(chǎn)生碎片離子，在電場作用下形成離子流，生碎片離子，在電場作用下形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號強度，檢測被色根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號強度，檢測被色譜柱分離的組分。譜柱分離的組分?；鹧骐x子化檢測器火焰離子化檢測器FID）flame ionization detector, FID蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 構(gòu)造：主要為離子室，內(nèi)有石英噴嘴、發(fā)射極極化極，此圖中為火焰頂端和收集極(1) 在發(fā)射極和收集極之間加有一在發(fā)射極和收集極之間加有一定的直流電壓定的直流電

46、壓100300V構(gòu)成構(gòu)成一個外加電場。一個外加電場。(2) 氫焰檢測器要用到三種氣體：氫焰檢測器要用到三種氣體： N2 ：載氣攜帶試樣組分；：載氣攜帶試樣組分； H2 ：為燃氣；：為燃氣； 空氣：助燃氣?？諝猓褐細狻?使用時需要調(diào)整三者的比例關(guān)使用時需要調(diào)整三者的比例關(guān)系，檢測器靈敏度達到最佳。系，檢測器靈敏度達到最佳。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三A區(qū)：預(yù)熱區(qū)區(qū)：預(yù)熱區(qū)B層：點燃火焰層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應(yīng)區(qū)層：反應(yīng)區(qū)工作過程：工作過程：來自色譜柱的有機物與來自色譜柱的有機物與H2-Air混合

47、并燃燒，產(chǎn)生電子和離子混合并燃燒，產(chǎn)生電子和離子碎片，這些帶電粒子在火焰和碎片，這些帶電粒子在火焰和收集極間的電場作用下幾百收集極間的電場作用下幾百伏形成電流，經(jīng)放大后測量伏形成電流，經(jīng)放大后測量電流信號。電流信號。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 具體描述如下： 氫氣由噴嘴加入，與空氣混合點火燃燒，形成氫火焰。極化極和收集極通過高阻、基流補償和50350V的直流電源組成檢測電路，測量氫火焰中所產(chǎn)生的微電流。該檢測電路在收集極和極化極間形成一高壓靜電場。H2+O2燃燒能產(chǎn)生2100高溫，使被測有機組分電離。載氣(N2)本身不會被電離，只有載氣中的有機雜質(zhì)和流失的固定液會在氫火焰中被電離成正、負離子和電子。在電場作用下，正離子移向收集極(正極)。負離子和電子移向極化極(負極)。蘭州制造中心實驗室2022年2月2日星期三 形成的微電流經(jīng)高電阻，在其兩端產(chǎn)生電壓降，經(jīng)微電流放大器放大后