浙江大學(xué)-研究生氣相色譜(GC)實(shí)驗(yàn)

《現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法》氣相色譜實(shí)驗(yàn)2012年6月一、氣相色譜法介紹是一種分離方法，它利用被分離的諸物質(zhì)在互不相溶的兩相中分配系數(shù)的微小差異進(jìn)行分離。當(dāng)兩相作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，使被測(cè)物質(zhì)在兩相之間進(jìn)行反復(fù)多次分配，使原來(lái)微小的差異累加產(chǎn)生了很大的效果，形成差速遷移，使各組分在柱內(nèi)移動(dòng)的同時(shí)逐漸分離，以達(dá)到分離、分析及測(cè)定一些物理化學(xué)常數(shù)的目的。柱色譜；紙色譜；液相色譜；氣相色譜；離子色譜；毛細(xì)管電泳等等。氣相色譜則以永久性氣體（如氮?dú)?、氫氣、氬氣等）為流?dòng)相（又稱載氣）；以色譜柱入口與出口的壓力差為動(dòng)力源。（1）原理樣品在色譜柱內(nèi)分離示意圖氣相色譜儀68206890N6850網(wǎng)絡(luò)化300微型GC-2050島津GC-2014C二、氣相色譜儀器及其結(jié)構(gòu)載氣系統(tǒng)色譜柱進(jìn)樣系統(tǒng)檢測(cè)器記錄二、氣相色譜儀器及其結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)AgilentGC的系統(tǒng)配置（1）進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣器及氣化室（2）氣相色譜色譜柱色譜分析儀器的心臟（2）氣相色譜色譜柱a.填充柱b.毛細(xì)管——

應(yīng)用：主要用于永久氣體和低沸點(diǎn)烴類的分析，在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用很普遍?；钚蕴浚趸X，硅膠，高分子多孔微球固定相聚酰亞胺涂層熔融石英管代表固定相－化學(xué)結(jié)構(gòu)和適用范圍HP-1HP-5用途：如多氯聯(lián)苯，芳烴等。非極性分子－代表固定相－化學(xué)結(jié)構(gòu)和適用范圍HP-50HP-INNOWAX用途：極性化合物，酚，甾體類，藥物，氯代殺蟲劑醇，脂肪酸，芳香化合物，精油，溶劑熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）（3）氣相色譜檢測(cè)器——色譜儀的關(guān)鍵部件之一利用組分與載氣的熱導(dǎo)系數(shù)的差值進(jìn)行檢測(cè)的，是濃度型檢測(cè)器通常載氣與樣品的導(dǎo)熱系數(shù)相差越大，靈敏度越高。

——不破壞樣品——靈敏度較低，適宜做常量分析（10-4）

——通用，對(duì)有機(jī)物、無(wú)機(jī)物都有響應(yīng)氫火焰離子化檢測(cè)器（FID)（3）氣相色譜檢測(cè)器——色譜儀的關(guān)鍵部件之一含CH-基的物質(zhì)在氫焰中裂解并產(chǎn)生離子，F(xiàn)ID則利用這些離子在外電場(chǎng)產(chǎn)生的微電流信號(hào)而進(jìn)行檢測(cè)的。（在發(fā)射極和收集極之間加有一個(gè)（100-300V）外加電場(chǎng)）

氫焰檢測(cè)器需要用到三種氣體：N2載氣；H2

燃?xì)猓豢諝庵細(xì)?。特點(diǎn)：——靈敏度高，1×10-10

～1×10-11g，線性范圍寬（1×107以上）；——通用性廣；無(wú)機(jī)氣體、水、四氯化碳等物質(zhì)靈敏度低或不響應(yīng)。——破壞樣品。

高選擇性檢測(cè)器－農(nóng)殘分析（1）電子捕獲檢測(cè)器（ECD）它只對(duì)具有電負(fù)性的物質(zhì)，如含有鹵素、硫、磷、氮的物質(zhì)有響應(yīng)，且電負(fù)性越強(qiáng)，檢測(cè)器靈敏度越高。檢測(cè)下限10-14g/mL。它經(jīng)常用來(lái)分析痕量的具有電負(fù)性元素的組分，如食品、農(nóng)副產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留量，大氣、水中的痕量污染物等。（3）熱離子化檢測(cè)器（TID）

也叫氮磷檢測(cè)器（NPD），只對(duì)含P、N的有機(jī)化合物選擇性響應(yīng)。（2）火焰光度檢測(cè)器（FPD）

硫磷檢測(cè)器。它是一種對(duì)含硫、磷的有機(jī)化合物具有高選擇性和高靈敏度的檢測(cè)器。根據(jù)硫、磷化合物在富氫火焰中燃燒時(shí)，生成化學(xué)發(fā)光物質(zhì)，并能發(fā)射出特征頻率的光，記錄特征光譜，即可檢測(cè)硫、磷化合物。三、氣相色譜工作條件的選擇1、固定相的選擇相似相溶原理；分離非極性物質(zhì)

選用非極性固定液——鯊魚烷、甲基硅油、阿批松。被分離組分和固定液之間的作用力是色散力。各組分按沸點(diǎn)順序先后流出色譜柱。沸點(diǎn)低的組分先流出，沸點(diǎn)高的組分后流出。如果被分離組分是同系物，由于色散力與分子量成正比，各組分按碳順序分離。三、氣相色譜工作條件的選擇分離強(qiáng)極性樣品

選用強(qiáng)極性固定液——β，β’－氧二丙睛，聚丙二醇己二酸等。被分離組分和固定液之間的作用力主要是取向力（定向力），這時(shí)試樣中的各組分主要按極性順序分離，極性小的物質(zhì)先流出色譜柱，極性大的后流出。分離極性和非極性混合物時(shí)

可選用非極性固定液也可選用極性固定液，應(yīng)視組分的性質(zhì)而定。如果沸點(diǎn)為主要矛盾，則應(yīng)選用非極性；若極性差別為主，應(yīng)選極性固定液。三、氣相色譜工作條件的選擇分離中等極性樣品

選擇中等極性固定液——鄰苯二甲酸二壬酯、聚乙二醇己二酸、甲基硅油。被分離組分和固定液分子之間的作用力是色散力和誘導(dǎo)力，組分按沸點(diǎn)順序分離。對(duì)于能形成氫鍵的組分

一般選用強(qiáng)極性和氫鍵型固定液，多元醇固定液。此時(shí)樣品中各組分按和固定液之間形成氫鍵能力大小的順序分離，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的后流出。對(duì)于復(fù)雜的難分離的物質(zhì)，可以選用兩種或兩種以上的混合物固定液。通用的HP-1,HP-5,HP-50,HP-INNOWAX能滿足90％以上的分析應(yīng)用。三、氣相色譜工作條件的選擇2、內(nèi)徑的選擇0.25mm0.32mm0.53mm分流進(jìn)樣分流/不分流

替代填充柱GC或GC/MS應(yīng)用柱上進(jìn)樣可用于標(biāo)準(zhǔn)TCD較高柱效能承受大體積進(jìn)樣痕量分析三、氣相色譜工作條件的選擇3、膜厚的選擇標(biāo)準(zhǔn)膜厚（0.25-0.5um):廣泛應(yīng)用；薄膜用于高沸點(diǎn)化合物：石化，甘油三酯，甾體等；厚膜用于揮發(fā)性化合物：氣體，低沸點(diǎn)溶劑等；組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫技術(shù)程序升溫恒溫和程序升溫分析烴類混合物（a）恒溫分析：柱溫150--℃（b）程序升溫分析：柱溫50℃--~250℃--

升溫速率8℃--/min四、氣相色譜定性方法色譜法定性分析主要依據(jù)是保留值，所以需要標(biāo)準(zhǔn)樣品，已知物保留值對(duì)各色譜峰進(jìn)行定性；在相同的色譜固定相和操作條件下，同一種物質(zhì)應(yīng)具有相同的保留值；色譜峰必須分離為單獨(dú)峰，需要有作為對(duì)照用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。1.用已知純物質(zhì)對(duì)照定性2.用經(jīng)驗(yàn)規(guī)律和文獻(xiàn)值進(jìn)行定性分析（l）碳數(shù)規(guī)律：大量實(shí)驗(yàn)證明，在一定溫度下，同系物的調(diào)整保留時(shí)間的對(duì)數(shù)與分子中碳原子數(shù)成線性關(guān)系；（2）沸點(diǎn)規(guī)律：同族具有相同碳數(shù)碳鏈的異構(gòu)體化合物，其調(diào)整保留時(shí)間的對(duì)數(shù)和它們的沸點(diǎn)呈線性關(guān)系；3.根據(jù)相對(duì)保留值定性:要求找一個(gè)基準(zhǔn)物質(zhì),所選用的基準(zhǔn)物的保留值盡量接近待測(cè)樣品組分的保留值。4.根據(jù)保留指數(shù)定性:一種重現(xiàn)性較其他保留數(shù)據(jù)都好的定性參數(shù)，可根據(jù)所用固定相和柱溫直接與文獻(xiàn)值對(duì)照，而不需標(biāo)準(zhǔn)樣品。在一根色譜柱上或一種檢定器上無(wú)論用保留值或標(biāo)準(zhǔn)物定性都不一定可靠。用雙柱或多柱定性時(shí)必須選擇不同性能的柱子（具有不同極性或氫鍵作用力，或稱為兩柱性能正交）。利用GC/MS、GC/FTIR（付里葉紅外光譜）、GC/AA（原子吸收）等定性。既充分利用色譜的高效分離能力。又利用了質(zhì)譜、光譜的高鑒別能力，加上運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的快速處理和檢索，為未知物的定性分析開辟了一個(gè)廣闊的前景。五、氣相色譜常用定量方法歸一化法：簡(jiǎn)單定量外標(biāo)法：常用內(nèi)標(biāo)法：標(biāo)準(zhǔn)方法中常用定量校正因子

試樣中各組分質(zhì)量與其色譜峰面積成正比，即：

mi=fi·Ai

絕對(duì)校正因子：f

i=mi/Ai相對(duì)校正因子f

’i

：即組分的絕對(duì)校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的絕對(duì)校正因子之比。常用的定量計(jì)算方法（1）歸一化法：所有組分能全部流出色譜柱，在檢測(cè)器上都能產(chǎn)生相應(yīng)信號(hào)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便準(zhǔn)確，當(dāng)操作條件如進(jìn)樣量、載氣流速等變化時(shí)對(duì)結(jié)果的影響較小。適合于對(duì)多組分試樣中各組分含量的分析。（2）外標(biāo)法外標(biāo)法是所有定量分析中最通用的一種方法，即所謂校準(zhǔn)曲線法。外標(biāo)法簡(jiǎn)便，不需要校正因子，但進(jìn)樣量要求十分準(zhǔn)確，操作條件也需嚴(yán)格控制。它適用于日?？刂品治龊痛罅客悩悠返姆治?。（3）內(nèi)標(biāo)法同一i樣品，同一條件，不同峰面積進(jìn)樣1進(jìn)樣2Ai1>Ai2

isAi1/

As1=Ai2/

As2

色譜柱不能使所有的組分都流出來(lái)，或只要求定量分析復(fù)雜樣品中幾個(gè)組分

克服歸一法和外標(biāo)法的不足，是常用的一種比較準(zhǔn)確的定量方法

配制一系列濃度的標(biāo)樣，其中加有內(nèi)標(biāo)樣不同濃度i標(biāo)準(zhǔn)樣is，進(jìn)樣Cis2進(jìn)樣Cis1進(jìn)樣

Ci%

Ai/Asis1is2方法與計(jì)算公式特點(diǎn)：無(wú)需各組份都被檢出、出峰內(nèi)標(biāo)法的準(zhǔn)確性較高，操作條件和進(jìn)樣量的稍許變動(dòng)對(duì)定量結(jié)果的影響不大。每個(gè)試樣的分析，都要進(jìn)行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析。

內(nèi)標(biāo)物的基本條件㈠樣品中不含有內(nèi)標(biāo)物質(zhì)；㈡峰的位置在各待測(cè)組分之間或與之相近；㈢穩(wěn)定、易得純品；㈣與樣品能互溶但無(wú)化學(xué)反應(yīng)；㈤內(nèi)標(biāo)物濃度恰當(dāng)，使其峰面積與待測(cè)組分相差不太大。六、實(shí)驗(yàn)部分熟練掌握氣相色譜的操作和使用了解和掌握色譜柱選擇及色譜分析條件設(shè)置的基本方法熟練掌握氣相色譜的定性定量方法。（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容定性分析未知樣品1中的物質(zhì)（各組分的5％標(biāo)準(zhǔn)乙醇溶液）配制含鄰苯二甲酸二甲酯/鄰苯二甲酸二丙酯/鄰苯二甲酸二丁酯（8.43%：8.41%：8.42%）的乙醇標(biāo)準(zhǔn)樣1，計(jì)算各組分相對(duì)鄰苯二甲酸二甲酯的校正因子，用歸一化法測(cè)定未知樣品1中三種組分的含量配制濃度分別為5.51％，4.55％的鄰苯二甲酸二甲酯/鄰苯二甲酸二丁酯的含內(nèi)標(biāo)的乙醇標(biāo)準(zhǔn)樣2，內(nèi)標(biāo)鄰苯二甲