儀器分析氣相色譜條件選擇

1、氣相色譜法分析條件選擇涂莎莎一、儀器選擇1氣相色譜儀2檢測(cè)器1氣路系統(tǒng)2進(jìn)樣系統(tǒng)3分離和溫控系統(tǒng)4檢測(cè)系統(tǒng)氣相色譜LOREM5數(shù)據(jù)記錄和處理系統(tǒng) 氣相色譜主要構(gòu)造1火焰離子化檢測(cè)器2電子捕獲檢測(cè)器3火焰光度檢測(cè)器4氮磷檢測(cè)器檢測(cè)器LOREM5熱導(dǎo)池檢測(cè)器 常用檢測(cè)器常用檢測(cè)器檢測(cè)器特點(diǎn)火焰離子化檢測(cè)器對(duì)絕大多數(shù)有機(jī)物都有很高的靈敏度，適用于痕量有機(jī)物分析。電子捕獲檢測(cè)器對(duì)含有較強(qiáng)電負(fù)性元素的化合物，適用于痕量藥物、農(nóng)藥及含有電負(fù)性基團(tuán)環(huán)境污染物的分析?；鹧婀舛葯z測(cè)器對(duì)磷，硫具有高選擇性和高靈敏度，多用于痕量含硫，磷的環(huán)境污染物的分析。氮磷檢測(cè)器對(duì)磷，氮具有高選擇性和高靈敏度，多用于痕量含氮，磷

2、的環(huán)境污染物的分析。熱導(dǎo)池檢測(cè)器通用型，靈敏度較低。1色譜柱種類2固定相3柱長(zhǎng)和內(nèi)徑二、色譜柱的選擇1.色譜柱種類色譜柱有填充柱和毛細(xì)管柱。填充柱內(nèi)徑34mm，長(zhǎng)度13m。毛細(xì)管柱內(nèi)徑0.10.5mm，長(zhǎng)度通常為1050m。填充柱毛細(xì)管柱多用于氣體的分離、分析幾乎所有的有機(jī)物都可以用毛細(xì)管柱來分離適合簡(jiǎn)單成分不多的樣品，柱效低但快速。適合分析多組分復(fù)雜樣品，柱效高，但分析時(shí)間長(zhǎng)容量大，填料選擇范圍廣，易于自行制備。容量小，分離效能高。2.1固定相氣相色譜固定相分氣液色譜固定相和氣固色譜固定相。氣固色譜固定相常用固體吸附劑做固定相。吸附劑特點(diǎn)活性炭（非極性）有較大的比表面積,吸附性較強(qiáng).氧化鋁氣

3、（弱極性）有較大的極性.適用于常溫下O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等氣體的相互分離。不能分離二氧化碳。硅膠（強(qiáng)極性）與氧化鋁分離效能大致相同，還可以分離二氧化碳，臭氧等氣體。分子篩可用于H2，02，N2，CH4，CO，He,Ne,NO等測(cè)定。2.2顆粒直徑載體粒度越小，柱效越高。但粒度太小，則阻力及柱壓增加。通常，對(duì)填充柱而言，粒度大小為內(nèi)徑的1/201/25為宜。2.3氣液色譜固定相的選擇液體固定相有載體和固定液兩部分組成。載體是一種多孔性的惰性顆粒物質(zhì)，具有較大的比表面積。2.4固定液的要求1、揮發(fā)性小，操作溫度下有較低蒸氣壓，以免流失。2、熱穩(wěn)定性好，操作溫度下不發(fā)生分解和

4、聚合反應(yīng)，并且液體狀態(tài)，保持固定液原來的特性。3、對(duì)試樣有一定的溶解能力，以免被測(cè)組分被帶走起不到分配作用。4、具有良好的選擇性，即操作條件下，對(duì)沸點(diǎn)相近或者性質(zhì)相似的不同物質(zhì)有盡可能高的分離能力。5、化學(xué)穩(wěn)定性好，不與被測(cè)組分， 擔(dān)體，載氣發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)。2.5固定液的選擇相似相溶原理分離物質(zhì)固定液極性分配行為非極性物質(zhì)非極性固定液非極性大的后出峰，小的先出峰極性物質(zhì)極性固定液極性大的后流出，小的先流出極性與非極性混合液極性固定液極性大的后出峰，小的先出峰氫鍵型的物質(zhì)極性或者氫鍵型固定液不易形成氫鍵的先流出色譜柱復(fù)雜的難分離物質(zhì)選用兩種或兩種以上的混合固定液2.4固定液的配比配比即固定液與擔(dān)

5、體的質(zhì)量之比，一般在5到25之間。低固定液配比，柱效能高，分析速度快，但允許的進(jìn)樣量低。高沸點(diǎn)樣品用低固定液配比（載體和固定液配比,即固定液涂漬量較少,1%到3%）,以防保留時(shí)間過長(zhǎng),峰擴(kuò)散嚴(yán)重,導(dǎo)致柱效降低.使用低固定液配比時(shí),固定液在載體表面必須涂漬良好,以防色譜峰拖尾；低沸點(diǎn)樣品宜用高固定液配比（5%到25）從而增大k,以達(dá)到良好分離.樣品沸點(diǎn)固定液配比高沸點(diǎn)樣品低固定液配比低沸點(diǎn)樣品高固定液配比2.5固定液最高使用溫度1.溫度能夠影響到色譜柱的柱效、分離選擇性、檢測(cè)靈敏度和穩(wěn)定性。柱溫改變，能影響分離效率和分析速率。提高柱溫，可以改善傳質(zhì)阻力，有利于提高柱效，縮短分析時(shí)間，但降低了選擇

6、性，不利于分離。從分離角度上考慮，一般選用較低的柱溫。2.若柱溫高于高于固定液最高溫度會(huì)不利于分配或易造成固定液流失。3.故溫度要適宜，不得過低也不得超過固定相最高使用溫度。3.1柱長(zhǎng)的選擇分辨率與柱長(zhǎng)的平方根成正比。在其他條件不變的情況下,為取得加倍的分辨率需有4倍的柱長(zhǎng)。較短的柱子適于較簡(jiǎn)單的樣品,尤其是由那些在結(jié)構(gòu)、極性和揮發(fā)性上相差較大的組分組成的樣品。柱長(zhǎng)增加可以提高塔板數(shù)，使分離度提高。柱長(zhǎng)特點(diǎn)15m的短柱用于快速分離較簡(jiǎn)單的樣品，也適于掃描分析 30m的色譜柱（最常用的柱長(zhǎng)）大多數(shù)分析50m、60m或更長(zhǎng)的色譜柱用于分離比較復(fù)雜的樣品。3.2內(nèi)徑的選擇柱徑直接影響柱子的效率、保留

7、特性和樣品容量。小口徑柱比大口徑柱有更高柱效，但柱容量更小。內(nèi)徑特點(diǎn)0.25mm具有較高的柱效，柱容量較低。分離復(fù)雜樣品較好。 0.32mm柱效稍低于0.25mm的色譜柱，但柱容量約高60%。0.53mm具有類似于填充柱的柱容量，可用于分流進(jìn)樣，也可用于不分流進(jìn)樣當(dāng)柱容量是主要考慮因素時(shí)（如痕量分析），選擇大口徑毛細(xì)管柱較為合適。三、溫度的選擇1柱溫2氣化室溫度3檢測(cè)器溫度1.1柱溫在氣相色譜分離分析中，柱溫是一個(gè)重要的操作變數(shù)，直接影響分離效能和分析速度，是條件選擇的關(guān)鍵。一般選擇的基本原則是：在使最難分離的組分有盡可能好的分離高度的前提下，盡可能采取較低溫度，但以保留時(shí)間適宜及不拖尾為度。

8、柱箱溫度越高，峰高越高，峰寬越窄，但是峰與峰之間的間距會(huì)越小。反之溫度越低，峰高越低，峰寬越寬，峰之間的間距越大。柱溫一般選擇接近或略低于組分平均沸點(diǎn)時(shí)的溫度。選擇柱溫的根據(jù)是混合物的沸點(diǎn)范圍，固定液的配比和鑒定器的靈敏度。提高柱溫可縮短分析時(shí)間；降低柱溫可使色譜柱選擇性增大，有利于組分的分離和色譜柱穩(wěn)定性提高，柱壽命延長(zhǎng)。對(duì)易揮發(fā)樣用低柱溫，不易揮發(fā)的樣品采用高柱溫。柱溫控制方式特點(diǎn)恒溫適用于樣品組分少，各組分沸點(diǎn)相近程序升溫適用于復(fù)雜，沸程寬的情況1.2氣化室溫度一般控制在等于或稍高于待測(cè)組分的沸點(diǎn)，以保證迅速氣化。一般氣化室溫度比柱溫高20到50度左右。既能保證樣品全部組分瞬間完全氣化，

9、又不引起樣品分解。溫度出峰溫度過低氣化速度慢，使樣品峰擴(kuò)展，峰形不規(guī)則，出現(xiàn)平頭峰或伸舌頭寬峰。溫度過高產(chǎn)生裂解峰，而使樣品分解。出峰數(shù)目變化，重復(fù)進(jìn)樣時(shí)很難重現(xiàn)溫度是否合適，可通過實(shí)驗(yàn)檢查；若溫度合適則峰形正常，峰數(shù)不變，并能多次重復(fù)。1.3檢測(cè)室溫度檢測(cè)器溫度一般等于或者高于進(jìn)樣器30到50左右或氣化室溫度。四、載氣及流速的選擇常用載氣包括氦氣、氮?dú)?、氬氣、氫氣和空氣。除了載氣，有些需要助燃?xì)?。氣體特點(diǎn)氫氣由于它具有分子量小，分子半徑大，熱導(dǎo)系數(shù)大，粘度小等特點(diǎn)，因此在使用TCD時(shí)常采用它作載氣。在FID中它是必用的燃?xì)?。氫氣的來源目前除氫氣高壓鋼瓶外，還可以采用電解水的氫氣發(fā)生器，氫氣易

10、燃易爆，使用時(shí)，應(yīng)特別注意安全。 氮?dú)庥捎谒臄U(kuò)散系數(shù)小，柱效比較高，致使除TCD外，在其他形式的檢測(cè)器中，多采用氮?dú)庾鬏d氣。它之所以在TCD中用的較少，主要因?yàn)榈獨(dú)鉄釋?dǎo)系統(tǒng)小，靈敏度低，但在分析H2時(shí)，必須采用N2作載氣，否則無法用TCD解決H2的分析問題。氦氣從色譜載氣性能上看，與氫氣性質(zhì)接近，且具有安全性高的優(yōu)秀特點(diǎn)。但由于價(jià)格較高，使用較少。4.1載氣選擇選擇何種氣體作載氣，首先要考慮使用何種檢測(cè)器。載氣選擇還與流速有關(guān)。檢測(cè)器載氣熱導(dǎo)池檢測(cè)器氫氣或氦氣氫火焰檢測(cè)器氮?dú)饣驓錃怆娮硬东@檢測(cè)器氮?dú)饣鹧婀舛葯z測(cè)器氮?dú)夂蜌錃饬魉佥d氣低線速選用摩爾質(zhì)量大的高線速選用摩爾量小的4.2載氣流速根據(jù)范

11、氏方程可知：渦流擴(kuò)散項(xiàng)與載氣流速無關(guān);當(dāng)載氣流速u小時(shí)，分子擴(kuò)散項(xiàng)對(duì)柱效的影響是主要的，因此選用分子量較大的載氣，如N2、Ar，可使組分的擴(kuò)散系數(shù)Dm(g)較小，從而減小分子擴(kuò)散的影響，提高柱效;當(dāng)載氣流速u較大時(shí)，傳質(zhì)阻力項(xiàng)對(duì)柱效的影響起主導(dǎo)作用，因此選用分子量較小的氣體，如H2、He作載氣可以減小氣相傳質(zhì)阻力，提高柱效。載氣流速(u)對(duì)柱效的影響從速率方程可知，分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速成反比，傳質(zhì)阻力項(xiàng)與流速成正比，所以要使理論塔板高度H最小，柱效最高，必有一最佳流速。4.2載氣流速實(shí)際工作中，為了縮短分析時(shí)間，常使載氣流速稍高于最佳流速。五、進(jìn)樣的選擇進(jìn)樣迅速(塞子狀)以防止色譜峰擴(kuò)張。進(jìn)樣量要

12、適當(dāng)：在檢測(cè)器靈敏度允許下，盡可能少的進(jìn)樣量，以獲得較好的分離度和峰形。液體樣0.110ul，氣體試樣為0.110ml。進(jìn)樣方式：手動(dòng)進(jìn)樣和自動(dòng)進(jìn)樣器。3與其他方法結(jié)合2加入已知物增加峰高法定性LOREM1相對(duì)保留值定性六、分析方法的選擇6.1定量方法的選擇方法特點(diǎn)歸一化法不需要標(biāo)準(zhǔn)品，樣品組分必須全部出峰外標(biāo)法需要標(biāo)準(zhǔn)品，簡(jiǎn)便、快速。外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高，但色譜操作條件的變化對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)備性影響較大。它對(duì)進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性控制要求較高，需操作熟練才能掌握，適用于大批量試樣的快速分析。內(nèi)標(biāo)法需要標(biāo)準(zhǔn)品，需準(zhǔn)確稱量?jī)纱?。?dāng)樣品中所有組分不能全部出峰或只要求測(cè)試樣中某個(gè)或某幾個(gè)組分，檢測(cè)器不

13、能對(duì)某個(gè)組分產(chǎn)生響應(yīng)。6.2定量方法的選擇(1)歸一化法：當(dāng)試樣中有n個(gè)組分，各組分的量分別為m1, m2 ,m3- mn ，全部組分都顯示出色譜峰，可用歸一化法也稱為面積歸一化法。歸一化法簡(jiǎn)便、準(zhǔn)備。進(jìn)樣量的準(zhǔn)備性和操作條件的變動(dòng)對(duì)測(cè)定結(jié)果影響不大，但僅適用于試樣中所有組分全部出峰的情況。(2)內(nèi)標(biāo)法：取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分，按依次增加或減少的已知階段量，各自分別加入各單體所規(guī)定的定量?jī)?nèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中，調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取此標(biāo)準(zhǔn)液的一定量注入色譜柱，根據(jù)色譜圖取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分的峰面積、峰高和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的峰面積、峰高的比例為縱坐標(biāo)，取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分量和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量之比，或標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分量為橫坐標(biāo)，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后

14、按單體中所規(guī)定的方法調(diào)制試樣液。在調(diào)制試樣液時(shí)，預(yù)先加入與調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)等量的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。然后按制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)的同樣條件下得出的色譜，求出被測(cè)成分的峰面積或峰高和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的峰積或峰高之比，再按標(biāo)準(zhǔn)曲線求出被測(cè)成分的含量。所用的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，應(yīng)采用其峰面積的位置與被測(cè)成分的峰的位置盡可能接近并與被測(cè)成分以外的峰位置完全分離的穩(wěn)定的物質(zhì)。(3)標(biāo)準(zhǔn)曲線法也稱為外標(biāo)法：取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分按依次增加或減少階段法，各自調(diào)制成標(biāo)準(zhǔn)液，注入一定量后，按色譜圖取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分的峰面積或峰高為縱坐標(biāo)，而以標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分的含量為橫坐標(biāo)，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后按單體中所規(guī)定的方法制備試樣液。取試樣液按制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)相同的條件作出色譜圖，

15、求出被測(cè)成分的峰面積和峰高，在相應(yīng)組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對(duì)應(yīng)的濃度。氣相色譜法同時(shí)測(cè)定白酒中的8種物質(zhì)儀器：氣相色譜儀（配備FID），DB-624UI(毛細(xì)管色譜柱）條件：柱溫程序升溫白酒沸點(diǎn)78.4以上，100以下。試驗(yàn)考察了不同的初始溫度(35、40 、50 、60、 80 、100)與不同分流比組合色譜條件對(duì)被測(cè)成分分離度的影響，得到最佳色譜條件。即柱溫：初始溫度為80，以3 min升至110，再以45min升至200 ，保持8 min；以保證白酒中各組分在相應(yīng)的溫度下得到良好的分離。最終溫度不能太高，一般不超過250 ，防止色譜柱溫過高，引起固定液揮發(fā)流失，分離效能變差，出現(xiàn)基線漂移，或?qū)е律V柱失效。條件：進(jìn)樣口溫度為220 ，（一般氣化室溫度比柱溫高20到50度左右。）檢測(cè)器溫度為220 ，（檢測(cè)器溫度一般等于或者高于進(jìn)樣器30到50左右或氣化室溫度。）FID 檢測(cè)器的溫度通常控制在150250 ，避免水蒸汽在檢測(cè)器中凝結(jié)，增大噪聲而降低檢測(cè)器的靈敏度，也可以避免出現(xiàn)檢測(cè)器點(diǎn)火困難的問題。條件：采用毛細(xì)管色譜柱時(shí)，柱容量小，進(jìn)樣量通常在0.12 L。氫氣(H2)：空氣(O2：)：