氣相色譜應(yīng)用中一些概念課件

1、氣相色譜應(yīng)用中一些概念課件氣相色譜應(yīng)用中一些概念課件1、氣相色譜是由一股流動(dòng)的氣體-載氣(如：氮?dú)?、氦氣?攜帶一些沸點(diǎn)較低的物質(zhì)在一定的路徑里行走，從而實(shí)現(xiàn)分析檢測(cè)的裝置載氣流動(dòng)通過氣源的正壓力實(shí)現(xiàn)。氣路系統(tǒng)中，除應(yīng)有的氣體出口外，其它地方不能漏氣。系統(tǒng)漏氣是儀器最常見的故障。1、氣相色譜是由一股流動(dòng)的氣體-載氣(如：氮?dú)?、氦氣?攜*硅橡膠進(jìn)樣墊阻隔進(jìn)樣口載氣泄漏 樣品經(jīng)穿刺硅橡膠進(jìn)入氣路系統(tǒng)。進(jìn)樣針抽出后，硅橡膠恢復(fù)到密閉狀態(tài)，保持系統(tǒng)不漏氣。 穿刺次數(shù)增多，進(jìn)樣墊損害增加，最終會(huì)無法密閉，造成漏氣。 進(jìn)樣墊是一種損耗品，出現(xiàn)漏氣需進(jìn)行更換。能在進(jìn)樣口被氣化的物質(zhì)才能進(jìn)行氣相色譜分析，不

2、易氣化物質(zhì)要轉(zhuǎn)化成易氣化物質(zhì)進(jìn)行分析2、進(jìn)樣口*硅橡膠進(jìn)樣墊阻隔進(jìn)樣口載氣泄漏 樣品經(jīng)穿刺硅橡膠進(jìn)入*待測(cè)物氣化在進(jìn)樣口玻璃襯管中進(jìn)行進(jìn)樣口中為什么要有襯管？*待測(cè)物氣化在進(jìn)樣口玻璃襯管中進(jìn)行進(jìn)樣口中為什么要有襯管？*樣品處理液含有大量雜質(zhì)，其中難揮發(fā)性雜質(zhì)在進(jìn)樣口殘留。長(zhǎng)期高溫環(huán)境，可使其被逐步降解，碳化，導(dǎo)致進(jìn)樣口變臟。變臟的進(jìn)樣口對(duì)分析物有吸附、降解等作用，可使進(jìn)入到儀器中的待測(cè)物發(fā)生變化。因此，氣化場(chǎng)所需要是一個(gè)能方便更換或清洗的部件。進(jìn)樣口使用襯管給物質(zhì)提供氣化場(chǎng)所，襯管臟了即需要進(jìn)行更換。襯管污染隨進(jìn)樣次數(shù)增加而累積。如果樣品不干凈，處理液雜質(zhì)含量大，對(duì)襯管污染嚴(yán)重。*樣品處理液含

3、有大量雜質(zhì)，其中難揮發(fā)性雜質(zhì)在進(jìn)樣口殘留。長(zhǎng)期*3、色譜柱樣品處理液在進(jìn)樣口氣化后，隨載氣流動(dòng)進(jìn)入到色譜柱色譜柱是所有在進(jìn)樣口揮發(fā)成氣體的物質(zhì)之間，實(shí)現(xiàn)彼此分開的場(chǎng)所。以下內(nèi)容以最常用的氣-液毛細(xì)管柱為例*3、色譜柱樣品處理液在進(jìn)樣口氣化后，隨載氣流動(dòng)進(jìn)入到色譜柱*氣-液毛細(xì)管柱-細(xì)長(zhǎng)石英管內(nèi)壁涂漬一層均勻的高沸點(diǎn)有機(jī)物作為固定相*氣-液毛細(xì)管柱-細(xì)長(zhǎng)石英管內(nèi)壁涂漬一層均勻的高沸點(diǎn)有*色譜柱分離： 載氣攜帶經(jīng)氣化的物質(zhì)流經(jīng)色譜柱，有機(jī)物可從載氣中(流動(dòng)相)溶解進(jìn)入固定相，保留起來，也可以從固定相中揮發(fā)到載氣中，隨載氣繼續(xù)移動(dòng)。同一次分析中，不同物質(zhì)在固定相中溶解度可能不一樣。因此，在色譜柱中移

4、動(dòng)的速度也就不一樣。溶解度小的物質(zhì)，在固定相中保留時(shí)間相對(duì)短，先流出，溶解度大的物質(zhì)后流出，從而實(shí)現(xiàn)不同的物質(zhì)之間的彼此分離。*色譜柱分離：同一次分析中，不同物質(zhì)在固定相中溶解度可能不一*色譜柱幾大參數(shù)：固定相類型、色譜柱長(zhǎng)度、柱內(nèi)徑和固定相液膜厚度固定相： 選擇色譜柱，固定相應(yīng)成為最重要的考慮因素。簡(jiǎn)單的說，就是選擇哪一型號(hào)的色譜柱，比如HP-5、DB-1701等。每一型號(hào)都代表了一種不同固定相特性。固定相對(duì)待測(cè)物的分離度和峰形等參數(shù)都有顯著影響。比如甲胺磷，在DB-1701上的峰形比HP-5好。*色譜柱幾大參數(shù)：固定相類型、色譜柱長(zhǎng)度、柱內(nèi)徑和固定相液膜*色譜柱長(zhǎng)度： 柱長(zhǎng)主要影響分析的保

5、留時(shí)間和柱效。其它因素相同，色譜柱越長(zhǎng)，物質(zhì)在色譜柱中要經(jīng)歷的時(shí)間越長(zhǎng)，保留時(shí)間也就相應(yīng)變長(zhǎng)；相對(duì)于短柱，長(zhǎng)色譜柱提供的分離場(chǎng)所更多，一般來講，柱效也越高。*色譜柱長(zhǎng)度：*內(nèi)徑：影響待測(cè)物的保留時(shí)間、分離柱效和柱容量。 色譜柱內(nèi)徑越大，意味著與固定相接觸的載氣體積越大，物質(zhì)從固定相中揮發(fā)出來的空間也就越大，因此，固定相對(duì)物質(zhì)的保留就越小，流出越快。 色譜柱柱效是通過累積各物質(zhì)在固定相中溶解度差異來實(shí)現(xiàn)的。如果各物質(zhì)在固定相中保留的時(shí)間都很短，能夠累積的差異就很小，柱效就低。*內(nèi)徑：影響待測(cè)物的保留時(shí)間、分離柱效和柱容量。 *色譜柱柱容量： 受色譜柱內(nèi)徑和液膜厚度的更同影響。物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相

6、中達(dá)到分配平衡，固定相和流動(dòng)相的體積越大時(shí)，允許容納的物質(zhì)也就越多。 內(nèi)徑大，意味著流動(dòng)相體積大，柱容量當(dāng)然就大。如果進(jìn)入到色譜柱中待測(cè)物的分析濃度超過了固定相和流動(dòng)相的最大接收量，此時(shí)就是色譜柱過載。 分析時(shí)，溶劑峰就是一個(gè)過載峰。*色譜柱柱容量： 內(nèi)徑大，意味著流動(dòng)相體積大，*膜厚：固定相涂漬在石英管內(nèi)壁的厚度 固定相涂漬越厚，意味著固定相的量越多。它將影響分析時(shí)待測(cè)物的保留、分離度、柱流失、色譜柱惰性、柱容量等。 其它條件相同，固定相膜越厚，能溶解的待測(cè)物的量就越大，待測(cè)物揮發(fā)到載氣中的量就相對(duì)減少，在色譜柱中移動(dòng)的速度就減慢，保留相應(yīng)增強(qiáng)。*膜厚：固定相涂漬在石英管內(nèi)壁的厚度 其它條件

7、* 膜厚對(duì)分離度的影響要根據(jù)待測(cè)物性質(zhì)而定。并不是待測(cè)物的保留時(shí)間越長(zhǎng)，分離度越好。 對(duì)于易揮發(fā)物，如甲醇、三氯甲烷等。柱溫箱一般高于室溫，待測(cè)物易進(jìn)入載氣，隨載氣移動(dòng)。如果增加液膜厚度，就增加了色譜柱對(duì)此類物質(zhì)的溶解、保留能力，使待測(cè)物在色譜柱中保留的時(shí)間變長(zhǎng)，從而使低沸點(diǎn)物質(zhì)在色譜柱中能累積的差異增多，使彼此之間分離得更好* 膜厚對(duì)分離度的影響要根據(jù)待測(cè)物性質(zhì)而定。并* 難揮發(fā)物質(zhì)，液膜厚度對(duì)分離度的影響剛好相反。液膜厚度增加，固定相保留能力增強(qiáng)，使待測(cè)物經(jīng)過色譜柱某一點(diǎn)時(shí)，從進(jìn)入這一點(diǎn)開始，到完全離開這一點(diǎn)，需要的時(shí)間變長(zhǎng)，色譜峰變寬，分離度反而下降。 易揮發(fā)物分析時(shí)，選用固定相液膜厚的

8、色譜柱；難揮發(fā)物則往往選擇固定相膜薄的色譜柱。* 難揮發(fā)物質(zhì)，液膜厚度對(duì)分離度的影響剛好相反* 柱流失是儀器基線噪音的重要信號(hào)來源。分析中常見到，柱溫箱溫度升高，儀器基線信號(hào)也升高的現(xiàn)象，這就是固定相在加快流失。 固定相以降解、脫落的形式流出色譜柱，液膜厚比薄更有可能發(fā)現(xiàn)降解和脫落，因此，柱流失隨液膜厚度增加而增加。 氣相色譜-質(zhì)譜專用柱是液膜相對(duì)薄的色譜柱。通過低的柱流失來減少檢測(cè)器污染，和背景信號(hào)干擾。 色譜柱有溫度使用范圍，溫度過低，液膜可能出現(xiàn)固化，溫度過高則易破壞。* 柱流失是儀器基線噪音的重要信號(hào)來源。分析中*色譜柱惰性 石英毛細(xì)管內(nèi)壁存在活性位點(diǎn)。一般來講，固定相是惰性的，固定性

9、涂漬在石英管內(nèi)壁，起到了掩蓋活性位點(diǎn)的作用，但總會(huì)有少量的活性位點(diǎn)仍暴露出來。而較厚的液膜，則意味著掩蓋作用越強(qiáng)，暴露的可能性越小。所以，膜厚增加，也增加了色譜柱惰性，有利于分析改善峰形。*色譜柱惰性*4、柱流量(載氣流速) 一根色譜柱理論上有最佳流速。大于或小于最佳流速，色譜柱柱效都下降。實(shí)際應(yīng)用中，難以準(zhǔn)確確定色譜柱最佳流速大小。在流速-柱效曲線上，同樣的幅度，柱流速減小導(dǎo)致柱效降低比流速增大導(dǎo)致的降低嚴(yán)重，因此，實(shí)際分析中，往往選用較大的載氣流速。E*4、柱流量(載氣流速) 一根色譜柱理論上有*5、柱箱溫度(柱溫) 柱溫是氣相色譜各參數(shù)中可調(diào)整性最好的參數(shù)。柱溫對(duì)物質(zhì)在色譜柱中的保留影響

10、顯著。柱溫升高，待測(cè)物更易從固定相中揮發(fā)出來隨載氣移動(dòng)，在色譜柱中保留時(shí)間縮短；柱溫降低，則可以延長(zhǎng)其色譜柱的保留時(shí)間；柱溫足夠低時(shí)，甚至可以保持在色譜柱的一點(diǎn)上，幾乎完全不移動(dòng)。 柱溫高低是一個(gè)相對(duì)的概念，是相對(duì)于物質(zhì)的沸點(diǎn)而言。沸點(diǎn)低，如水質(zhì)全分析中的氯乙烯、二氯甲烷等，35的柱溫都太高了；而溴氰菊酯，280的柱溫，其移動(dòng)都非常慢。*5、柱箱溫度(柱溫)*進(jìn)樣口溫度280，壓力9.383psi的條件下： 1l甲醇，揮發(fā)體積684l， 1l丙酮，揮發(fā)體積376l， 1l乙酸乙酯，揮發(fā)體積283l， 1l正已烷等，揮發(fā)體積211l。 痕量分析一般選擇不分流進(jìn)樣，使待測(cè)物全部進(jìn)入色譜柱，提高靈敏

11、度。即使不考慮氣化后稀釋、擴(kuò)散等因素的影響，1ml/min的柱流速，1l正已烷溶解的樣品處理液完全進(jìn)入到色譜柱至少需要0.21160=12.6s。而有時(shí)，一個(gè)色譜峰峰寬只有3-6s，為什么？*進(jìn)樣口溫度280，壓力9.383psi的條件下：* 分析中，柱箱一般選擇較低的起始溫度。待測(cè)物隨載氣進(jìn)入色譜柱后，進(jìn)入到一個(gè)溫度比進(jìn)樣口低很多的環(huán)境。如果柱箱溫度足夠低，使載氣中待測(cè)物濃度很小，可使待測(cè)物在色譜柱中移動(dòng)很慢。待測(cè)物雖經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間才全部進(jìn)入到色譜柱中，但其在色譜柱上的分布范圍卻很窄。 待測(cè)物在色譜柱上分布窄，其儀器檢測(cè)的靈敏度高，與其它物質(zhì)分離度好。 低沸點(diǎn)物質(zhì)在色譜柱中分布往往較寬，幾個(gè)物質(zhì)

12、在一起，因彼此峰太寬而出現(xiàn)分離不好時(shí)，減小待測(cè)物分布寬度的另一個(gè)辦法就是使用分流進(jìn)樣技術(shù)，主動(dòng)壓縮進(jìn)樣時(shí)間。只是在待測(cè)物濃度較高時(shí)才能使用分流進(jìn)樣。* 分析中，柱箱一般選擇較低的起始溫度。待測(cè)物隨載* 固定相類型、載氣流速等可改善待測(cè)物在色譜柱中的分離度，但可供選擇有限。 分析人員更多通過控制柱溫來調(diào)整物質(zhì)在色譜柱中的保留。柱溫影響物質(zhì)在固定相和載氣中的濃度分布。柱溫升高，待測(cè)物在固定相中濃度降低，而在載氣中濃度升高，將加速流出；降低柱溫，則延長(zhǎng)保留。 分析中，在滿足分析要求的情況下，分析時(shí)間以短為好。 在滿足分析要求的情況下，縮短分析時(shí)間，通過加大柱箱升溫速率，提高柱箱溫度來實(shí)現(xiàn)。* 固定相

13、類型、載氣流速等可改善待測(cè)物在色譜柱中的*分析中，柱溫升到多高，運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間合適呢？ 實(shí)際運(yùn)行中，除待測(cè)物在進(jìn)樣口氣化外，還有其它雜質(zhì)。低沸點(diǎn)雜質(zhì)很快流出色譜柱，高沸點(diǎn)雜質(zhì)流出較慢。一次分析，要讓進(jìn)入到色譜柱的所有物質(zhì)都流出為宜，即色譜圖只剩下基線后，還運(yùn)行3-5min即可。如果運(yùn)行時(shí)間太短，上一次未流出的物質(zhì)將在接下來的分析中流出，干擾分析；運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)，則浪費(fèi)時(shí)間。*分析中，柱溫升到多高，運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間合適呢？* 在滿足分析要求和色譜柱最高使用溫度的條件下，可升高柱溫讓雜質(zhì)盡快流出； 應(yīng)采取適當(dāng)延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間的方式，盡量避免使用色譜柱的最高溫度； 一般認(rèn)為，在色譜柱最高使用溫度以下20-30運(yùn)

14、行，都是安全可取的； 如果為了使雜質(zhì)盡快流出，而去使用最高溫度，則不如延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間使物質(zhì)流凈； 高溫使用對(duì)色譜柱是一種破壞，低溫對(duì)色譜柱是一種保護(hù)。* 在滿足分析要求和色譜柱最高使用溫度的條件下，可* 色譜分析中，進(jìn)樣口氣化效率低的一些高沸點(diǎn)物質(zhì)，仍有部分能進(jìn)入色譜柱，且非常難以移動(dòng)。這類物質(zhì)累積性很強(qiáng)，造成色譜柱污染，對(duì)正常分析產(chǎn)生干擾，如改變一些待測(cè)物峰形，破壞化學(xué)活性較強(qiáng)的待測(cè)物等。 高沸點(diǎn)物質(zhì)，通過提高柱溫難以清除。它們往往集中于色譜柱接進(jìn)樣口一端。這類污染物，可以通過切掉一段色譜柱的方式去除。對(duì)于30m的色譜柱，切掉2-3m后仍不明顯影響使用。每次可裁切10-50cm不等。 裁切色譜

15、柱是不可逆過程，需謹(jǐn)慎。* 色譜分析中，進(jìn)樣口氣化效率低的一些高沸點(diǎn)物質(zhì)，*色譜柱如何切割？ 購置儀器時(shí)，附帶有一塊陶瓷片 陶瓷片硬度大，以它砥住石英管，以操作者的一個(gè)手指作支撐，平行劃過，再輕輕觸碰，即可折斷色譜柱。 陶瓷片無刃，正常操作，無需擔(dān)心劃傷手指。*色譜柱如何切割？*6、氣相色譜各系統(tǒng)溫度設(shè)置原則 進(jìn)樣口溫度以保證待測(cè)物有效氣化為原則，不追求過高的溫度。一般來講，只要待測(cè)物能氣化，且不會(huì)發(fā)生高溫分解的溫度都是可以接受的。 氣化溫度選擇范圍較寬；在合適的范圍內(nèi)，選擇的氣化溫度越高，高沸點(diǎn)物質(zhì)的揮發(fā)程度越大，進(jìn)入到色譜柱越多，對(duì)色譜柱污染越大。因此，保證氣化效率的前提下，選擇較低的氣化

16、溫度，使高沸點(diǎn)物質(zhì)盡可能的保留在進(jìn)樣口玻璃襯管中。 進(jìn)樣口玻璃襯管是一個(gè)需要適時(shí)更換的耗材。 玻璃襯管在一定方式下可以清洗和再生。*6、氣相色譜各系統(tǒng)溫度設(shè)置原則 進(jìn)樣口溫度以保證*柱箱溫度： 除需遵循上節(jié)關(guān)于柱箱溫度設(shè)置的原則外，還應(yīng)遵循柱箱的最高運(yùn)行溫度應(yīng)不低于進(jìn)樣口溫度為好。如果柱箱長(zhǎng)期低于進(jìn)樣口溫度運(yùn)行，會(huì)使進(jìn)樣口能氣化的部分物質(zhì)，因柱箱溫度較低，而未能流出色譜柱，造成污染物在色譜柱的嚴(yán)重累積。 在迫不得已的情況下，次數(shù)較少的低柱箱溫度運(yùn)行是可以接受的。*柱箱溫度：*檢測(cè)器溫度： FID、ECD、NPD等檢測(cè)器(不含質(zhì)譜)，其運(yùn)行溫度一定要高于柱箱最高運(yùn)行溫度，并且以高20上為佳。同樣也一定要高于進(jìn)樣口溫度。 儀器運(yùn)行時(shí)，色譜柱中除進(jìn)樣口氣化的物質(zhì)流出之外，還有大量的固定相流失。較高溫度下流出的物質(zhì)，如果進(jìn)入到溫度較低的檢測(cè)器，會(huì)發(fā)生凝積，將極大的污染檢測(cè)器，一定要避免!*檢測(cè)器溫度：*質(zhì)譜檢測(cè)器：離子源溫度230，四極桿：150，比進(jìn)樣口和柱箱溫度可能都低，其運(yùn)行的原因是什么？ 質(zhì)譜檢測(cè)器具有高真空環(huán)境，常壓下沸點(diǎn)高的物質(zhì)流入質(zhì)譜，會(huì)因?yàn)槠涿媾R的環(huán)境壓力變得很小而沸點(diǎn)也降得很低。因此，在此檢測(cè)器溫度下，物質(zhì)發(fā)生冷凝的可能性也很小。 質(zhì)譜檢測(cè)器潔度要求更高。分析中也會(huì)累積污染，質(zhì)譜離子源同樣需要清洗。離子源清洗難度較大，操作應(yīng)謹(jǐn)慎。*質(zhì)譜檢測(cè)器：離子源溫度230，四極桿：