GC2010-課堂報告

1、氣相色譜分析（GC）目錄第一部分：色譜導(dǎo)論第二部分：氣相色譜分析第一部分：色譜導(dǎo)論1.1概論：色譜法也叫層析法，它是一種高效能的物理分離技術(shù)，將它用于分析化學(xué)并配合適當(dāng)?shù)臋z測手段，就成為色譜分析法。由俄國植物學(xué)家茨維特（Tsweett）創(chuàng)立.色譜法的最早應(yīng)用是用于分離植物色素.1903年，茨維特做了一個植物色素分離實驗：在一玻璃管中放入碳酸鈣，將含有植物色素（植物葉的提取液）的石油醚倒入管中。 此時，玻璃管的上端立即出現(xiàn)幾種顏色的混合譜帶。然后用純石油醚沖洗，隨著石油醚的加入，譜帶不斷地向下移動，并逐漸分開成幾個不同顏色的譜帶，繼續(xù)沖洗就可分別接得各種顏色的色素，并可分別進(jìn)行鑒定。色譜法也由此

2、而得名。在1903茨維特提出色譜概念后的20多年里沒有人關(guān)注這一偉大的發(fā)明，直到1931年德國的Kuhn和Lederer才重復(fù)了茨維特的某些實驗，用氧化鋁和碳酸鈣分離了-，-，和-，胡蘿卜素，此后用這種方法分離了60多種這類色素。Martin和Synge在1940年提出液液分配色譜法 (Lipuid-Lipuid Partition Chromatography)，1941年Martin和Synge提出用氣體代替液體作流動相的可能性，11年之后James和Martin發(fā)表了從理論到實踐比較完整的氣液色譜方法（GesLipuid Chromatography）因而獲得了1952年的諾貝爾化學(xué)獎。

3、在此基礎(chǔ)上1957年Golay開創(chuàng)了開管柱氣相色譜法（Open-Tubular Column Chromatography）習(xí)慣上稱為毛細(xì)管柱氣相色譜法(Capillary Column Chromatography)。1956到1965年 Van Deemter和Giddings等對色譜理論做了一些發(fā)展，在60年代末把高壓泵和化學(xué)鍵合固定相用于液相色譜，出現(xiàn)了高效液相色譜，（HPLC），80年代初毛細(xì)管超臨界流體色譜（SFC）得到發(fā)展，而在80年代初由Jorgenson等集前人經(jīng)驗而發(fā)展起來的毛細(xì)管電泳，（CZE），在90年代得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，同時集HPLC和CZE優(yōu)點的毛細(xì)管電色譜在9

4、0年代后期受到重視，到21世紀(jì)色譜科學(xué)已經(jīng)在生命科學(xué)等前沿科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮它不可代替的重要作用。1.2、色譜分離基本原理 在色譜法中存在兩相，一相是固定不動的，我們把它叫做固定相；另一相則不斷流過固定相，我們把它叫做流動相。 色譜法的分離原理就是利用待分離的各種物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)（指一定溫度下，處于平衡狀態(tài)時，組分在固定相中的濃度和在流動相中的濃度之比）、吸附能力等親和能力的不同來進(jìn)行分離的。 使用外力使含有樣品的流動相（氣體、液體）通過一固定于柱中或平板上、與流動相互不相溶的固定相表面。當(dāng)流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時，混合物中的各組分與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上

5、的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而按一定次序由固定相中先后流出。與適當(dāng)?shù)闹髾z測方法結(jié)合，實現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測。1.3、色譜分類方法：色譜分析法有很多種類，從不同的角度出發(fā)可以有不同的分類方法。 （一）從兩相的狀態(tài)分類：色譜法中，流動相可以是氣體，也可以是液體，由此可分為氣相色譜法（GC）和液相色譜法（LC）。固定相既可以是固體，也可以是涂在固體上的液體，由此又可將氣相色譜法和液相色譜法分為氣-液色譜、氣-固色譜、液-液色譜、液-固色譜。(二) 按固定相的形式分類柱 色 譜：

6、固定相裝在色譜柱中；紙 色 譜：利用濾紙作載體，吸附在紙上的水作固定相；薄層色譜：將固體吸附劑在玻璃板或塑料板上制成薄層作固定相； （三）按分離原理分類：吸附色譜法：利用吸附劑（固定相一般是固體）表面對不同組分吸附能力的差別進(jìn)行分離的方法；分配色譜法：利用不同組分在兩相間的分配系數(shù)的差別進(jìn)行分離的方法。離子交換色譜：利用溶液中不同離子與離子交換劑間的交換能力的不同而進(jìn)行分離的方法。空間排斥（阻）色譜法：利用多孔性物質(zhì)對不同大小的分子的排阻作用進(jìn)行分離的方法。1.4、色譜流出曲線（色譜圖）及有關(guān)術(shù)語1）色譜流出曲線（色譜圖）：從載氣帶著組分進(jìn)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

7、錄信號隨時間變化的曲線； 色譜峰：當(dāng)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；應(yīng)是一2）基線：在實驗條件下，色譜柱后僅有純流動相進(jìn)入檢測器時的流出曲線稱為基線?；€在穩(wěn)定的條件下 條水平的直線。3）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4)色譜峰區(qū)域?qū)挾?:色譜峰區(qū)域?qū)挾仁巧V流出曲線的重 要參數(shù)之一, 可以反映出色譜柱的分離效能。5)分離度：表示相鄰兩個峰分離程度的優(yōu)劣，是色譜柱 分離效能的指標(biāo)。6）保留值：保留值是試樣各組分在色譜柱中保留行為的量 度, 它反映組分與固定相間作用力大小。a,保留時間tr：

8、指某組分通過色譜柱所需時間，任何一種化合物都 有一個確定的保留時間, 這是色譜定性的依據(jù)。b,死時間to：不被固定相吸附或溶解的氣體(如空氣、甲烷) 從進(jìn)樣到出 現(xiàn)其色譜峰最大值所需的時間c,調(diào)整保留時間tr：tR = tR - t0，與固定相相互作用所消耗的時間, 是各組分產(chǎn)生差速遷移的物理化學(xué)基礎(chǔ)。第二部分：氣相色譜分析第二部分 氣相色譜法（GC）一、氣相色譜的結(jié)構(gòu)流程簡介二、氣相色譜的組成部分三、檢測器介紹及應(yīng)用介紹四、氣相色譜測操作條件選擇五、氣相色譜定性和定量分析分析六、注意事項及故障分析1-載氣鋼瓶；2-減壓閥；3-凈化干燥管；4-針形閥；5-流量計; 6-壓力表；7-進(jìn)樣口；8-

9、色譜柱；9-熱導(dǎo)檢測器；10-放大器；11-記錄儀；12-溫度控制器；氣相色譜的優(yōu)點1 1、高靈敏度：高靈敏度：可檢出可檢出ppmppm級（級（1ppm=1ppm=1000ug/L=1g/m1ppm=1ppm=1000ug/L=1g/m3 3）含量的物含量的物質(zhì)，可作超純氣體、高分子單體的痕跡量雜質(zhì)分析和空氣中微量毒物質(zhì)，可作超純氣體、高分子單體的痕跡量雜質(zhì)分析和空氣中微量毒物的分析。的分析。2 2、高選擇性：高選擇性：可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種同分異構(gòu)體和各種同分異構(gòu)體和各種同位素。同位素。3 3、高效能：高效能：可把組分復(fù)雜的樣品可把組分復(fù)雜的樣品分離成單

10、組分分離成單組分。4 4、速度快：速度快：一般分析、一般分析、只需幾分鐘只需幾分鐘即可完成，有利于指導(dǎo)和控制生即可完成，有利于指導(dǎo)和控制生產(chǎn)。產(chǎn)。5 5、應(yīng)用范圍廣：應(yīng)用范圍廣：即可分析低含量的即可分析低含量的氣、液體氣、液體，亦可分析高含量的氣、，亦可分析高含量的氣、液體，可不受組分含量的限制。還可分析液體，可不受組分含量的限制。還可分析固體固體物質(zhì)。物質(zhì)。6 6、所需試樣量少：所需試樣量少：一般一般氣體樣用幾毫升氣體樣用幾毫升，液體樣用幾微升或幾十微液體樣用幾微升或幾十微升。升。二、氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)二、氣相色譜儀的結(jié)構(gòu) 4. 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)氣相氣相色譜儀色譜儀 6. 記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng) 2

11、. 進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng) 3. 柱分離系統(tǒng)柱分離系統(tǒng) 5. 溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng) 1. 載氣系統(tǒng)載氣系統(tǒng)1.載氣系統(tǒng)：密封性好、流速穩(wěn)定、流速控制方便和測量準(zhǔn)確，?？刂圃诿芊庑院?、流速穩(wěn)定、流速控制方便和測量準(zhǔn)確，?？刂圃?030100 100 mLmin - 1mLmin - 1載氣的選擇：選用何種氣體及氣體的純度應(yīng)根據(jù)檢測器的種類和分析載氣的選擇：選用何種氣體及氣體的純度應(yīng)根據(jù)檢測器的種類和分析要求而定。如：要求而定。如：氮的擴(kuò)散系數(shù)小氮的擴(kuò)散系數(shù)小, , 可用于氫焰檢測器可用于氫焰檢測器, , 但必須除去載但必須除去載氣中的烴類組分氣中的烴類組分; ; 氫的相對分子質(zhì)量小氫的相對分子質(zhì)量

12、小, , 導(dǎo)熱系數(shù)大導(dǎo)熱系數(shù)大, , 適宜于熱導(dǎo)池適宜于熱導(dǎo)池檢測器檢測器, , 可提高檢測器的靈敏度?？商岣邫z測器的靈敏度。載氣載氣氫氣、氮氣、氦氣和空氣等（氫氣、氮氣、氦氣和空氣等（1）氣路氣路單氣氣路、雙路單氣氣路、雙路凈化器凈化器提高載氣純度（提高載氣純度（3）穩(wěn)壓穩(wěn)流裝置穩(wěn)壓穩(wěn)流裝置保持氣流恒定（保持氣流恒定（5）2、進(jìn)樣系統(tǒng)：包括進(jìn)樣器和氣化室包括進(jìn)樣器和氣化室u進(jìn)樣器注射器 1 L、5 L、10 L等， 一般用于液體樣品。（現(xiàn)已有全自動液體進(jìn)樣器）六通閥：推拉式和旋轉(zhuǎn)式兩種（一般用于氣體進(jìn)樣）。u氣化室 使樣品瞬間氣化而不分解。(進(jìn)樣時間要短，氣化速度要快)氣體進(jìn)樣器（六通閥）液

13、體進(jìn)樣器由液體進(jìn)樣針（自動進(jìn)樣器）、汽化室、加熱系統(tǒng)組成 分為：填充柱進(jìn)樣口和毛細(xì)管柱進(jìn)樣口 不同規(guī)格的專用注射器，填充柱色譜常用10L；毛細(xì)管色譜常用1L；新型儀器帶有全自動液體進(jìn)樣器，清洗、潤沖、取樣、進(jìn)樣、換樣等過程自動完成，一次可放置數(shù)十個試樣。氣化室：將液體試樣瞬間氣化的裝置。無催化作用。固體進(jìn)樣器(不能直接進(jìn)入GC，預(yù)處理)由熱裂解器、加熱系統(tǒng)、汽化室組成3、柱分離系統(tǒng)：分離系統(tǒng)的分離系統(tǒng)的核心核心是色譜柱是色譜柱。其作用就是把樣品中其作用就是把樣品中的各個組分分離開來。的各個組分分離開來。分離柱包括填充柱和分離柱包括填充柱和開管柱開管柱( (毛細(xì)管柱毛細(xì)管柱) )q1. 1. 填

14、充柱填充柱q2. 2. 毛細(xì)管柱毛細(xì)管柱( (開管柱開管柱) ) 內(nèi)徑大柱容量大，但柱效能低。內(nèi)徑大柱容量大，但柱效能低。由不銹鋼或玻璃材料制成，一般直徑2-4mm，長1-10m，內(nèi)裝固定相。有 U 型和 螺旋型 兩種形狀。 內(nèi)徑內(nèi)徑0.1-0.5mm0.1-0.5mm的不銹鋼、玻璃或石英毛的不銹鋼、玻璃或石英毛細(xì)管空心柱，長度細(xì)管空心柱，長度30-300m30-300m，呈，呈螺旋形螺旋形，具，具有有分離效率高，分離效率高， 速度快，需樣品量少速度快，需樣品量少，要，要求檢測器的靈敏度高，并且求檢測器的靈敏度高，并且制備較難的特點制備較難的特點。柱溫： 是影響分離的最重要的因素。選擇柱溫主要

15、是影響分離的最重要的因素。選擇柱溫主要考慮樣品待測物沸點和對分考慮樣品待測物沸點和對分離的要求。離的要求。 柱溫通常要等于或柱溫通常要等于或略高于樣品的平均沸點，略高于樣品的平均沸點，對寬沸程的樣品，應(yīng)對寬沸程的樣品，應(yīng)使用程序升溫方法。使用程序升溫方法。柱溫分為恒溫和程序升溫兩種：恒溫：恒溫：對于沸程不太寬的簡單樣品對于沸程不太寬的簡單樣品，可采用恒溫模式。一，可采用恒溫模式。一 般的氣體分析和簡單液體樣品分析都采用恒溫模式。般的氣體分析和簡單液體樣品分析都采用恒溫模式。程序升溫程序升溫：對于：對于沸程較寬的復(fù)雜樣品沸程較寬的復(fù)雜樣品，如果在一恒溫下分，如果在一恒溫下分 很難達(dá)到好的分離效果

16、。很難達(dá)到好的分離效果。4、檢測和記錄系統(tǒng)q四類：四類： 熱導(dǎo)池檢測器熱導(dǎo)池檢測器/ /氫火焰離子化檢測器氫火焰離子化檢測器/ /電子捕獲檢電子捕獲檢測器測器/ /火焰光度檢測器火焰光度檢測器q根據(jù)檢測原理不同，檢測器分為兩類：根據(jù)檢測原理不同，檢測器分為兩類：濃度型檢測器濃度型檢測器 測量組分濃度的瞬間變化，即檢測器的測量組分濃度的瞬間變化，即檢測器的響應(yīng)值和組響應(yīng)值和組分的濃度成正比分的濃度成正比。如。如熱導(dǎo)池檢測器熱導(dǎo)池檢測器和和電子捕獲檢測器電子捕獲檢測器。質(zhì)量型檢測器質(zhì)量型檢測器 測量組分進(jìn)入檢測器的速度變化，即檢測器的測量組分進(jìn)入檢測器的速度變化，即檢測器的響應(yīng)響應(yīng)值和單位時間內(nèi)進(jìn)

17、入檢測器的組分的質(zhì)量成正比值和單位時間內(nèi)進(jìn)入檢測器的組分的質(zhì)量成正比。如。如火焰火焰離子化檢測器離子化檢測器和和火焰光度檢測器火焰光度檢測器。 程序升溫：程序升溫：指在一個分析周期內(nèi)柱溫隨時間由低指在一個分析周期內(nèi)柱溫隨時間由低溫向高溫作線性或非線性變化，以達(dá)到最短時間獲溫向高溫作線性或非線性變化，以達(dá)到最短時間獲得最佳分離的目的。得最佳分離的目的。用于設(shè)定、控制、測量用于設(shè)定、控制、測量 氣化室氣化室、色譜柱色譜柱和和檢測器檢測器三處的溫度。三處的溫度。（一般三處溫度（一般三處溫度依次增高依次增高，氣化室溫，氣化室溫高于色譜柱高于色譜柱3070）恒溫恒溫程序升溫：沸點范圍很寬的混合物程序升溫

18、：沸點范圍很寬的混合物溫度控制溫度控制5 5、溫控系統(tǒng)：、溫控系統(tǒng)：濃度型檢測器濃度型檢測器電子捕獲檢測器電子捕獲檢測器 ECD ECD熱導(dǎo)池檢測器熱導(dǎo)池檢測器 TCD TCD質(zhì)量型檢測器質(zhì)量型檢測器氫火焰離子化檢測器氫火焰離子化檢測器 FID FID火焰光度檢測器火焰光度檢測器 FPD FPD三、氣相色譜檢測器由于不同氣態(tài)物質(zhì)所具有的熱傳導(dǎo)系數(shù)不同，當(dāng)它們到達(dá)處于恒溫下的熱敏元件（如Pt, Au, W, 半導(dǎo)體）時，其電阻將發(fā)生變化，將引起的電阻變化通過某種方式轉(zhuǎn)化為可以記錄的電壓信號，從而實現(xiàn)其檢測功能。構(gòu)成：由池體和熱敏元件構(gòu)成。通常將參比臂和樣品臂組 成惠斯通電橋。池體：（一般用不銹鋼

19、制成）熱敏元件：電阻率高、電阻溫度系數(shù)大、且價廉易加工的錸鎢絲制成。參考臂：僅允許純載氣通過。測量臂：需要攜帶被分離組分的載氣流過。只有載氣只有載氣電橋平衡狀態(tài)電橋平衡狀態(tài)記錄直線記錄直線基線基線電阻值變化相同電阻值變化相同載氣載氣+試樣試樣電橋平衡被破壞電橋平衡被破壞記錄信號記錄信號色譜峰色譜峰電阻值變化不同電阻值變化不同結(jié)構(gòu)：影響熱導(dǎo)池檢測器靈敏度的因素：影響熱導(dǎo)池檢測器靈敏度的因素： 橋路電流橋路電流提高橋路電流可以提高靈敏度，但橋路電流太大，會使噪提高橋路電流可以提高靈敏度，但橋路電流太大，會使噪音加大，基線不穩(wěn)。音加大，基線不穩(wěn)。載氣載氣載氣與樣品氣導(dǎo)熱系數(shù)差別越大，靈敏度越高。載氣

20、與樣品氣導(dǎo)熱系數(shù)差別越大，靈敏度越高。導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) H H2 2HeNHeN2 2，為了提高靈敏度，常采用為了提高靈敏度，常采用H H2 2作為載氣。作為載氣。熱熱敏元件的電阻值及電阻溫度系數(shù)敏元件的電阻值及電阻溫度系數(shù)選擇阻值大、溫度系數(shù)高的熱敏元件。選擇阻值大、溫度系數(shù)高的熱敏元件。池體溫度池體溫度降低池體溫度，使池體與熱敏元件的溫差變大，可提高檢測器降低池體溫度，使池體與熱敏元件的溫差變大，可提高檢測器的靈敏度。的靈敏度。特點及應(yīng)用：TCD結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、線性范圍寬；TCD特別適用于永久性氣體、C1C3烴，硫和碳各種形態(tài)的氧化物以及水等揮發(fā)性化合物的分析。2、氫火焰離子化檢測器（

21、FID ）檢測原理：檢測原理：載氣載氣(含樣品含樣品)與與氫氣混合氫氣混合在離子室燃燒在離子室燃燒樣品發(fā)生離子化作用，樣品發(fā)生離子化作用，離解為正離子和電子離解為正離子和電子向兩極定向運(yùn)動，向兩極定向運(yùn)動，形成了微電流，形成了微電流，放大并記錄放大并記錄載氣載氣(含樣品含樣品)與與氫氣混合氫氣混合在離子室燃燒在離子室燃燒樣品發(fā)生離子化作用，樣品發(fā)生離子化作用，離解為正離子和電子離解為正離子和電子向兩極定向運(yùn)動，向兩極定向運(yùn)動，形成了微電流，形成了微電流，放大并記錄放大并記錄載氣載氣(含樣品含樣品)與與氫氣混合氫氣混合在離子室燃燒在離子室燃燒樣品發(fā)生離子化作用，樣品發(fā)生離子化作用，離解為正離子和

22、電子離解為正離子和電子向兩極定向運(yùn)動，向兩極定向運(yùn)動，形成了微電流，形成了微電流，放大并記錄放大并記錄載氣載氣(含樣品含樣品)與與氫氣混合氫氣混合在離子室燃燒在離子室燃燒樣品發(fā)生離子化作用，樣品發(fā)生離子化作用，離解為正離子和電子離解為正離子和電子向兩極定向運(yùn)動，向兩極定向運(yùn)動，形成了微電流，形成了微電流，放大并記錄放大并記錄載氣載氣(含樣品含樣品)與與氫氣混合氫氣混合在離子室燃燒在離子室燃燒樣品發(fā)生離子化作用，樣品發(fā)生離子化作用，離解為正離子和電子離解為正離子和電子向兩極定向運(yùn)動，向兩極定向運(yùn)動，形成了微電流，形成了微電流，放大并記錄放大并記錄載氣載氣(含樣品含樣品)與與氫氣混合氫氣混合在離子

23、室燃燒在離子室燃燒向兩極定向運(yùn)動，向兩極定向運(yùn)動，形成了微電流，形成了微電流，放大并記錄放大并記錄 利用組分在氫焰中產(chǎn)生離子流進(jìn)行檢測有機(jī)化合物離子對離子流流向陰、陽極放大記錄 氫焰檢測器的結(jié)構(gòu)：氫焰檢測器的結(jié)構(gòu)： a. 在發(fā)射極和收集極之間加有在發(fā)射極和收集極之間加有一定的直流電壓（一定的直流電壓（100300V）構(gòu)成一個外加電場。構(gòu)成一個外加電場。 b. 氫焰檢測器需要用到三種氫焰檢測器需要用到三種氣體：氣體： N2 ：載氣攜帶試樣組分；：載氣攜帶試樣組分； H2 ：為燃?xì)?；：為燃?xì)猓?空氣：助燃?xì)??？諝猓褐細(xì)狻?使用時需要調(diào)整三者的比例使用時需要調(diào)整三者的比例關(guān)系，檢測器靈敏度達(dá)到最佳

24、。關(guān)系，檢測器靈敏度達(dá)到最佳。影響氫焰檢測器靈敏度的因素影響氫焰檢測器靈敏度的因素各種氣體流速和配比的選擇： N2流速的選擇主要考慮分離效能， N2 H2 = 1 11 1.5 氫氣 空氣=1 10 極化電壓 正常極化電壓選擇在100300V范圍內(nèi)。特點及應(yīng)用：a，靈敏度比TCD高的多，選擇性也更高b，只適用于含碳的有機(jī)化合物，不能檢測永久氣體、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氫等物質(zhì)。3、電子捕獲檢測器（ECD ）檢測原理及過程檢測原理及過程 電子捕獲電子捕獲檢測器內(nèi)有一個放射源（檢測器內(nèi)有一個放射源（Ni63Ni63放射源）作為負(fù)極放射源）作為負(fù)極，還有，還有一一正極正極。兩極間加

25、適當(dāng)電壓。兩極間加適當(dāng)電壓。當(dāng)載氣當(dāng)載氣(N2)(N2)進(jìn)入檢測器時，受放射源不斷進(jìn)入檢測器時，受放射源不斷放出放出粒子射線的輻照發(fā)生電離，生成的正離子和電子分別向負(fù)極和正粒子射線的輻照發(fā)生電離，生成的正離子和電子分別向負(fù)極和正極移動，形成恒定的基流極移動，形成恒定的基流。含有電負(fù)性元素的。含有電負(fù)性元素的樣品樣品ABAB進(jìn)入檢測器后，就進(jìn)入檢測器后，就會捕獲電子而生成穩(wěn)定的負(fù)離子，生成的負(fù)離子又與載氣正離子復(fù)合。會捕獲電子而生成穩(wěn)定的負(fù)離子，生成的負(fù)離子又與載氣正離子復(fù)合。結(jié)果導(dǎo)致基流下降。結(jié)果導(dǎo)致基流下降。因此，樣品經(jīng)過檢測器，會產(chǎn)生一系列的倒峰。對因此，樣品經(jīng)過檢測器，會產(chǎn)生一系列的倒峰

26、。對這些倒峰進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，就形成了色譜圖上的正峰。這些倒峰進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，就形成了色譜圖上的正峰。影響靈敏度的因素： 基流太小基流太小； 載氣載氣-高純氮氣；高純氮氣； 檢測器溫度大于柱子溫度檢測器溫度大于柱子溫度； 試樣溶劑試樣溶劑高純、不含電負(fù)性雜志；高純、不含電負(fù)性雜志；特點及應(yīng)用： 高選擇性高選擇性檢測器；檢測器； 對對含油鹵素、硫、磷、氧等電負(fù)性高的元素的含油鹵素、硫、磷、氧等電負(fù)性高的元素的化合物有很高的靈敏度化合物有很高的靈敏度，有機(jī)氯，有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、鹵代烴、鹵代烴、在在水、空氣、土壤和食品水、空氣、土壤和食品的痕量檢測。的痕量檢測。4、火焰光度檢測器（FP

27、D ）檢測原理檢測原理: 組分組分在在富氫富氫（H H2 2O O2 2 3 3）的火焰中）的火焰中燃燒燃燒時組分時組分不同程度地變?yōu)樗槠虿煌潭鹊刈優(yōu)樗槠蛟釉?，其，其外層電子由于互相碰外層電子由于互相碰撞而被激發(fā)撞而被激發(fā)，當(dāng)電子，當(dāng)電子由激發(fā)態(tài)返回低能態(tài)或基態(tài)由激發(fā)態(tài)返回低能態(tài)或基態(tài)時，時，發(fā)射出特征波長的光譜發(fā)射出特征波長的光譜，這種特征的光譜通過選擇的，這種特征的光譜通過選擇的干涉干涉濾光片濾光片進(jìn)香測量（含有進(jìn)香測量（含有硫、磷、硼、氮、鹵素硫、磷、硼、氮、鹵素等等的化合物均能產(chǎn)生這種光譜，如硫在火焰中產(chǎn)生的化合物均能產(chǎn)生這種光譜，如硫在火焰中產(chǎn)生350-350-430nm4

28、30nm的光譜，磷產(chǎn)生的光譜，磷產(chǎn)生480-600nm480-600nm的光譜）的光譜），測量到的測量到的光信號經(jīng)轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘柟庑盘柦?jīng)轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)過光電倍增管放大，再經(jīng)過光電倍增管放大，得到色譜圖得到色譜圖. .u 影響靈敏度的操作因素： 富氫火焰富氫火焰, , 通入的氫氣量必須多于通常燃燒所需要的氫通入的氫氣量必須多于通常燃燒所需要的氫氣量氣量 點火前禁止開啟高壓電源點火前禁止開啟高壓電源 檢測器溫度檢測器溫度 100 100 時不要點火時不要點火特點：對含對含磷、硫磷、硫有機(jī)化合物具有較有機(jī)化合物具有較高選擇性和靈敏度。高選擇性和靈敏度。特別適用于大氣中痕量硫化物，農(nóng)副產(chǎn)品、水中

29、痕量有特別適用于大氣中痕量硫化物，農(nóng)副產(chǎn)品、水中痕量有機(jī)磷和硫農(nóng)藥殘留量的測定。機(jī)磷和硫農(nóng)藥殘留量的測定。FPD的應(yīng)用舉例四、氣相色譜的操作條件選擇一、色譜柱及使用條件的選擇一、色譜柱及使用條件的選擇二、載氣的種類的流速的選擇二、載氣的種類的流速的選擇三、進(jìn)樣方式和進(jìn)樣量的選擇三、進(jìn)樣方式和進(jìn)樣量的選擇四、氣化溫度的選擇四、氣化溫度的選擇 五、檢測器溫度的選擇五、檢測器溫度的選擇一、 色譜柱及使用條件的選擇1. 固定相的選擇 氣液色譜氣液色譜，應(yīng)根據(jù)，應(yīng)根據(jù)“相似相溶相似相溶”的原則的原則分離分離非極性組分非極性組分時，通常選用時，通常選用非極性固定相非極性固定相。各組分按沸點順序出峰，。各組

30、分按沸點順序出峰，低沸點組分先出峰低沸點組分先出峰。 分離極性組分時，一般選用分離極性組分時，一般選用極性固定液極性固定液。各組分按極性大小順序流。各組分按極性大小順序流出色譜柱，出色譜柱，極性小的先出峰極性小的先出峰。分離分離非極性和極性的（或易被極化的）混合物非極性和極性的（或易被極化的）混合物，一般選用，一般選用極性固定液極性固定液。此時，此時，非極性組分先出峰非極性組分先出峰，極性的（或易被極化的）組分后出峰。，極性的（或易被極化的）組分后出峰。醇、胺、水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵醇、胺、水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵的化合物的分離，通常的化合物的分離，通常選擇極性或選擇極性或氫鍵性的固定液氫鍵性的

31、固定液。組成復(fù)雜、較難分離組成復(fù)雜、較難分離的試樣，通常使用的試樣，通常使用特殊固定液，或混合固定相特殊固定液，或混合固定相。2.柱長和柱內(nèi)徑的選擇柱子長度：柱子長度：柱越長柱越長，理論塔坂數(shù)越多，理論塔坂數(shù)越多，分離越好分離越好。增加柱長對提高分離度有利，增加柱長對提高分離度有利，但組分的保留時間但組分的保留時間tR tR ，且柱阻力，且柱阻力，不便操作，不便操作。柱長的選用原則是在能滿足分離目的的前提下，柱長的選用原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時間。析時間。填充色譜柱的柱長通常為填充色譜柱的柱長通常為1313米米?？筛鶕?jù)要

32、求的分離度通過計算確定合適的柱長或?qū)嶒灤_定?？筛鶕?jù)要求的分離度通過計算確定合適的柱長或?qū)嶒灤_定。柱內(nèi)徑：柱內(nèi)徑：填充柱為填充柱為2 2 4 4mmmm ；毛細(xì)管柱為毛細(xì)管柱為0.20.2 0.50.5mmmm 。柱內(nèi)徑增加，柱效下降柱內(nèi)徑增加，柱效下降。有時柱子內(nèi)部所涂液膜厚度也有要求。有時柱子內(nèi)部所涂液膜厚度也有要求。3.柱溫的確定1 1）在能保證）在能保證R R的前提下，的前提下，盡量使用低柱溫，盡量使用低柱溫，但應(yīng)保證適宜的但應(yīng)保證適宜的t tR R及峰不拖尾，及峰不拖尾， 減小檢測本底。減小檢測本底。2 2）根據(jù)樣品沸點情況選擇合適柱溫）根據(jù)樣品沸點情況選擇合適柱溫柱溫應(yīng)低于組分平均沸

33、點柱溫應(yīng)低于組分平均沸點50100 50100 0 0C C，寬，寬沸程樣品應(yīng)采用程序升溫。沸程樣品應(yīng)采用程序升溫。 首先應(yīng)首先應(yīng)使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過該溫度固定液易流失）使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過該溫度固定液易流失）和最低使用溫度（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。和最低使用溫度（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。 柱溫升高，分離度下降，色譜峰變窄變高。柱溫升高，分離度下降，色譜峰變窄變高。 柱溫柱溫，被測組分的揮發(fā)度，被測組分的揮發(fā)度，即被測組分在氣相中的濃度，即被測組分在氣相中的濃度，分離度，分離度，保留時間保留時間，低沸點組份峰易產(chǎn)生重疊。，

34、低沸點組份峰易產(chǎn)生重疊。 柱溫柱溫，分離度分離度，分析時間分析時間。對于難分離物質(zhì)對，降低柱溫雖然可。對于難分離物質(zhì)對，降低柱溫雖然可在一定程度內(nèi)使分離得到改善，但是不可能使之完全分離，這是由于兩組分在一定程度內(nèi)使分離得到改善，但是不可能使之完全分離，這是由于兩組分的相對保留值增大的同時，兩組分的峰寬也在增加，當(dāng)后者的增加速度大于的相對保留值增大的同時，兩組分的峰寬也在增加，當(dāng)后者的增加速度大于前者時，兩峰的交疊更為嚴(yán)重。前者時，兩峰的交疊更為嚴(yán)重。程序升溫程序升溫好處： 改善分離效果 縮短分析周期 改善峰形 提高檢測靈敏度二、 載氣種類和流速的選擇1. 載氣種類的選擇 氣相色譜常用的載氣有氫

35、、氮、氬和氦氣等惰性氣體。選用何種氣體及氣體的純度應(yīng)根據(jù)檢測器的種類和分析要求而定。例如, 氮的擴(kuò)散系數(shù)小, 可用于氫焰檢測器, 但必須除去載氣中的烴類組分; 氫的相對分子質(zhì)量小, 導(dǎo)熱系數(shù)大, 適宜于熱導(dǎo)池檢測器, 可提高檢測器的靈敏度。 載氣種類的選擇應(yīng)考慮三個方面：載氣對柱效的影響、檢測器要求及載氣性質(zhì)。 在載氣選擇時，還應(yīng)綜合考慮載氣的安全性、經(jīng)濟(jì)性及來源是否廣泛等因素。三、進(jìn)樣方式和進(jìn)樣量的選擇 液體試樣采用色譜微量進(jìn)樣器進(jìn)樣，規(guī)格有1L，5L，10L等。 進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內(nèi)。進(jìn)樣要求動作快、時間短。 氣體試樣應(yīng)采氣體進(jìn)樣閥進(jìn)樣。四、氣化溫度的選擇色

36、譜儀進(jìn)樣口下端有一氣化器，液體試樣進(jìn)樣后，在此瞬間氣化；氣化溫度一般較柱溫高3070C，一般稍高于樣品沸點防止氣化溫度太高造成試樣分解。 檢測器溫度一般等于或者高于進(jìn)樣口溫度，大于柱溫3050度。檢測器溫度一般不小于100度，否則水凝結(jié)在檢測器上造成污染。 檢測器的使用溫度要求高于柱溫，是因為各組分易冷凝而滯留于檢測器或管路，造成檢測器的污染而降低靈敏度，或堵塞FID噴嘴。五、檢測器溫度的選擇五、氣相分析1 1、定性分析、定性分析 樣品處理樣品處理 定性方法定性方法2 2、定量分析、定量分析 面積歸一化面積歸一化 內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法 外標(biāo)法外標(biāo)法一、樣品預(yù)處理一、樣品預(yù)處理 在在氣化溫度氣化溫度下能

37、成為下能成為穩(wěn)定氣體的試樣可直接用氣相色譜法分析穩(wěn)定氣體的試樣可直接用氣相色譜法分析。除此。除此以外以外, , 大多數(shù)試樣在分析前都需要進(jìn)行預(yù)處理大多數(shù)試樣在分析前都需要進(jìn)行預(yù)處理。常用的預(yù)處理方法有下面。常用的預(yù)處理方法有下面幾種。幾種。常用試樣的預(yù)處理常用試樣的預(yù)處理1.化學(xué)衍生化化學(xué)衍生化:化學(xué)衍生化的目的是將極性過強(qiáng)、揮發(fā)性過低化學(xué)衍生化的目的是將極性過強(qiáng)、揮發(fā)性過低或或穩(wěn)定性不好穩(wěn)定性不好的物質(zhì)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化成成穩(wěn)定性好和易揮發(fā)的衍生物穩(wěn)定性好和易揮發(fā)的衍生物, 以便于直接進(jìn)行氣相色譜分析。以便于直接進(jìn)行氣相色譜分析。2.裂解技術(shù)裂解技術(shù):在氣相色譜法中在氣相色譜法中, 將一些將一些

38、難揮發(fā)的固體試樣在裂解器中裂解成難揮發(fā)的固體試樣在裂解器中裂解成低分子碎片后低分子碎片后, 再由載氣帶入色譜儀進(jìn)行分析再由載氣帶入色譜儀進(jìn)行分析的技術(shù)稱為裂解色譜技術(shù)的技術(shù)稱為裂解色譜技術(shù)3.分離與富集分離與富集:在氣相色譜分離前在氣相色譜分離前, 有時還需預(yù)先有時還需預(yù)先把不適于氣相色譜直接把不適于氣相色譜直接分離的物質(zhì)分離的物質(zhì)如無機(jī)鹽、高聚物等從試樣中如無機(jī)鹽、高聚物等從試樣中分離除去分離除去, 或?qū)驅(qū)Φ秃康秃拷M分進(jìn)行預(yù)組分進(jìn)行預(yù)富集富集 蒸餾、萃取、吸附及冷凍法蒸餾、萃取、吸附及冷凍法 1、定性分析、定性分析二、定性方法 該法是基于在一定操作條件下，該法是基于在一定操作條件下，各

39、組分保留時間是一定值的各組分保留時間是一定值的原理。原理。具體做法：具體做法：1 1）分別以）分別以試樣試樣和和標(biāo)準(zhǔn)物標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)樣分析得到進(jìn)樣分析得到各自的色譜圖各自的色譜圖；2 2）對照對照：如果試樣中某峰的保留時間和標(biāo)樣中：如果試樣中某峰的保留時間和標(biāo)樣中某峰重合某峰重合，則可，則可初步確定試樣中初步確定試樣中含有該物質(zhì)含有該物質(zhì)。3 3）也可通過在樣品中）也可通過在樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)物加入標(biāo)準(zhǔn)物，看試樣中，看試樣中哪個峰增加來確定哪個峰增加來確定.GCGC分析是根據(jù)檢測器對待測物的響應(yīng)（分析是根據(jù)檢測器對待測物的響應(yīng)（峰高或峰面積）峰高或峰面積）與與待測待測 物的量成正比物的量成正比的原理進(jìn)行

40、定量的。因此必須準(zhǔn)確測定的原理進(jìn)行定量的。因此必須準(zhǔn)確測定峰高峰高 h h 或或峰面積峰面積 A A。 2、定量分析、定量分析1.峰面積A的測量：hh對稱峰：對稱峰：峰高峰高h(yuǎn)與半峰寬的積：與半峰寬的積：(按等腰按等腰三角形面積，為真實面積的三角形面積，為真實面積的0.935倍）倍） A=1.065* h * W1/2不對稱峰：不對稱峰：峰高與平均峰寬的積：（在峰高與平均峰寬的積：（在峰高的峰高的0.15和和0.85處測其峰寬取平均值）處測其峰寬取平均值） A=1/2 *h *(W0.15+W0.85)此外，此外，可以以保留時間或距離代替峰寬可以以保留時間或距離代替峰寬或峰高的測量?；蚍甯叩臏y

41、量。 A=1.065 h *tR 上述測量均是近似法上述測量均是近似法, 若要獲得準(zhǔn)若要獲得準(zhǔn)確峰面積確峰面積, 可使用可使用自動積分儀。自動積分儀。 由于檢測器對不同物質(zhì)的響應(yīng)不同，由于檢測器對不同物質(zhì)的響應(yīng)不同，所以兩個相等量的物所以兩個相等量的物質(zhì)得不出相等峰面積?；蛘哒f，相同的峰面積并不意味著相等質(zhì)得不出相等峰面積?；蛘哒f，相同的峰面積并不意味著相等物質(zhì)的量。物質(zhì)的量。因此，因此，在計算組分的量時需將面積乘上一個換算系在計算組分的量時需將面積乘上一個換算系數(shù)，使組分的面積轉(zhuǎn)換成相應(yīng)物質(zhì)的量數(shù)，使組分的面積轉(zhuǎn)換成相應(yīng)物質(zhì)的量。即必須將峰面積。即必須將峰面積A A乘乘上一個換算系數(shù)進(jìn)行上一

42、個換算系數(shù)進(jìn)行“校正校正”。1）絕對校正因子）絕對校正因子 wi=fiAi 或或 fi= wi/Ai可得到待測物單位峰面積對應(yīng)的該物可得到待測物單位峰面積對應(yīng)的該物質(zhì)的量。質(zhì)的量。絕對校正因子隨色譜測定條件而變化絕對校正因子隨色譜測定條件而變化, 給文獻(xiàn)數(shù)據(jù)利給文獻(xiàn)數(shù)據(jù)利用帶來不便用帶來不便2）相對校正因子）相對校正因子fi 用一個物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)用一個物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)，一般色譜手冊中提供有許多物質(zhì)的相對，一般色譜手冊中提供有許多物質(zhì)的相對校正因子校正因子, 可直接使用?？芍苯邮褂?。2. 2. 定量校正因子定量校正因子 定量分析方法定量分析方法1 1）面積歸一化法：）面積歸一化法：要求試樣中所有要求試樣中

43、所有n n個組分全部流出個組分全部流出色譜柱，并全部出峰，色譜柱，并全部出峰，則其中組分則其中組分i i 的含量為：的含量為：1122.iiinnf Axf Af Af Af fi i 為為i i 物質(zhì)的相對定量校正因子（須已知）；物質(zhì)的相對定量校正因子（須已知）；A Ai i為其峰面積。為其峰面積。優(yōu)點：優(yōu)點：簡便，準(zhǔn)確定量結(jié)果與進(jìn)樣量、重復(fù)性無關(guān)色譜條件略有變化對結(jié)果幾乎無影響缺點：缺點：所有組分必須在一定時間內(nèi)都出峰 必須已知所有組分的校正因子不適合微量組分的測定此法簡單、準(zhǔn)確，操作條件影響小。但應(yīng)用不多。此法簡單、準(zhǔn)確，操作條件影響小。但應(yīng)用不多。因為不知道試樣有多少組分？應(yīng)該出多少峰

44、才叫全部出峰？因為不知道試樣有多少組分？應(yīng)該出多少峰才叫全部出峰？2）外標(biāo)法（外標(biāo)法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）：）： 以Ai 對Xi作圖得標(biāo)準(zhǔn)曲線。該法不需校正因子。但進(jìn)樣量和操作條件必須嚴(yán)格控制！外標(biāo)法適于日常分析和大批量同類樣品分析。外標(biāo)法特點：外標(biāo)法特點：1）不需要校正因子，不需要所有組分出峰不需要校正因子，不需要所有組分出峰 2）結(jié)果受進(jìn)樣量、進(jìn)樣重復(fù)性和操作條件影響大）結(jié)果受進(jìn)樣量、進(jìn)樣重復(fù)性和操作條件影響大 每次進(jìn)樣量應(yīng)一致，否則產(chǎn)生誤差每次進(jìn)樣量應(yīng)一致，否則產(chǎn)生誤差3）內(nèi)標(biāo)法： 準(zhǔn)確稱取樣品m，加入一定量的某純物質(zhì)作內(nèi)標(biāo)物ms，然后進(jìn)行色譜分析。根據(jù)待測組分和內(nèi)標(biāo)物的峰面積及內(nèi)標(biāo)物的重量就可

45、求得待測組分的含量%100100iisismmmPmmmiiisssmf Amf A%1 0 0iisissfAmPfAm對內(nèi)標(biāo)物要求：對內(nèi)標(biāo)物要求：a內(nèi)標(biāo)物須為原樣品中不含有的組分b內(nèi)標(biāo)物與待測物保留時間應(yīng)接近，且能與被測組分完全分離。c內(nèi)標(biāo)物為高純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，或含量已知物質(zhì)內(nèi)標(biāo)法優(yōu)點：內(nèi)標(biāo)法優(yōu)點：進(jìn)樣量不超量時，重復(fù)性及操作條件對結(jié)果無影響只需待測組分和內(nèi)標(biāo)物出峰適合測定微量組分內(nèi)標(biāo)法缺點：內(nèi)標(biāo)法缺點：制樣要求高；找合適內(nèi)標(biāo)物困難已知校正因子六、注意事項及故障分析注意事項儀器的保護(hù)故障舉例分析一、安全注意事項氫氣使用的安全注意事項1.使用氫氣時，需特別小心。為了防止事故，請嚴(yán)格遵守下述規(guī)章

46、： 氣路連接應(yīng)正確無誤。不可將氫氣管道接到儀器的空氣入口處，否則氫氣將大量泄漏，造成危險,氫氣與空氣流量之比為1:10為最佳，氫氣從鋼瓶中流出壓力小于0.2MP,房間保持通風(fēng);儀器不用時，必須將氫氣氣源（氣瓶或發(fā)生器）的總閥關(guān)閉，同時要始終保證氫氣氣源本身無泄漏2.實驗完畢后，請首先關(guān)閉氫氣氣源的總閥，然后再進(jìn)行其它關(guān)機(jī)操作。3.儀器工作時，高熱空氣會從儀器后部的柱箱排氣口排出，請勿在排氣口周圍放置可燃物品。4.儀器工作時，進(jìn)樣器、檢測器和頂部蓋板均處于較高的溫度，請勿觸摸，否則有燙傷危險。5.卸取儀器后蓋板之前，必須切斷儀器電源。A.已安裝色譜柱的儀器，在通電之前應(yīng)先通入載氣，一般來說，載氣

47、對保護(hù)儀器是有利的。B.熱導(dǎo)檢測器必須先通載氣，然后才能加電流，否則可能燒斷鎢絲。熱導(dǎo)檢測器還必須防止氧氣、空氣進(jìn)入，否則可能造成鎢絲氧化。C.電子捕獲檢測器必須防止氧氣、空氣、雜質(zhì)進(jìn)入，否則極易污染。D.熱導(dǎo)檢測器和氮磷檢測器的電流不能加得太大，否則可能燒斷鎢絲和銣珠。氮磷檢測器的氫氣也不能開得太大，否則也會燒斷銣珠。E.柱箱溫度的設(shè)置不得大于色譜柱允許的最高溫度。二、關(guān)于儀器的保護(hù)：二、關(guān)于儀器的保護(hù)：二、故障分析舉例二、故障分析舉例氣路部分不正常。指氣路系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞、泄漏、無壓力指示、無氣體輸出等故障。A.檢查氣源部分（氣瓶、氣體發(fā)生器等）是否正常。B.利用輸入氣體壓力表檢查氣體輸入是否正常，否則檢查凈化器等外部氣路及穩(wěn)壓閥等是否正常。C.如果是載氣流路，則可在色譜柱前后檢查進(jìn)樣器的氣體輸出是否正常，否則檢查穩(wěn)壓閥至色譜柱這一段。D.檢查檢測器的氣體輸入、輸出是否正常。E.在氣路系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)胤竭M(jìn)行封堵，并觀察相應(yīng)壓力表的指示變化，是檢查漏氣的常用方法。溫度控制不正常。 指不升溫或溫度不穩(wěn)定。A.所有溫度均不正常時，先