氣相色譜基礎(chǔ)知識

氣相色譜基礎(chǔ)知識第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氣相色譜發(fā)展背景

植物學(xué)家茨維特在研究植物色素的過程中，在一根玻璃管的底部塞上一團(tuán)棉花，在管中填入粉末狀吸附劑，例如碳酸鈣等，然后把該吸附柱與吸慮瓶連接，把有色植物的葉子的石油醚萃取液傾注到柱內(nèi)的吸附劑上面，然后用純凈的石油醚洗脫。植物葉中的幾種色素就在柱上展開了，在管內(nèi)的碳酸鈣上形成三種顏色的5個色帶。當(dāng)時茨維特把這種色帶稱之為“色譜”（Chromatography）。其中玻璃管相當(dāng)于色譜柱，碳酸鈣為固定相，純凈的石油醚為流動相。第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日如圖：第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日色譜法的優(yōu)缺點色譜法的優(yōu)點：

1、分離效率高

2、應(yīng)用范圍廣

3、分析速度快

4、樣品用量少

5、靈敏度高

6、分離和測定一次完成

7、易于自動化，可在工業(yè)流程中使用色譜法的缺點：1、對所分析對象的鑒別功能較差第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氣相色譜基本概念

t0：死體積

tr：保留時間

H：峰高

W：峰寬

A：峰面積

W1/2

：半峰寬相對保留值α、分離度R、容量因子k、分配系數(shù)K第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氣相色譜分析的基本原理1、色譜分離的本質(zhì)：分配系數(shù)的差異分配系數(shù)是在一定溫度下，溶質(zhì)在互不混容的兩相中濃度之比。2、GC主要是利用物質(zhì)的沸點、極性及吸附物質(zhì)的差異來實現(xiàn)混合物的分離。如圖：樣品進(jìn)樣汽化載氣色譜柱分離檢測器檢測器信號記錄第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氣相色譜儀器及操作

1、儀器基本配置第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)：是為了獲得純凈、穩(wěn)定流速的載氣和輔助氣體。包括壓力計、流量計及氣體凈化器。載氣：要求化學(xué)惰性，不與相關(guān)物質(zhì)反應(yīng)。載氣的選擇處理考慮對柱效的影響外，還要與分析對象和所用的檢測器相配。凈化器：可除去氣體中攜帶的水、氧氣及其他雜質(zhì)。壓力表：多為兩級壓力指示：第一級，鋼瓶壓力(總是高于常壓。第二級，柱頭壓力指示。流量計：通常在柱后，以皂膜流量計(Soap-bubblemeter)

測流速。第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日進(jìn)樣系統(tǒng)第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日進(jìn)樣時應(yīng)注意的問題1、注射速度快2、取樣準(zhǔn)確而重現(xiàn)3、避免樣品之間的相互干擾4、選用合適的注射器5、減少注射歧視第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日柱分離系統(tǒng)毛細(xì)管柱結(jié)構(gòu)融熔石英固定液

內(nèi)徑（I.D.）

0.1，0.25，0.32，0.53毫米長度5-100m(30m最常用)材質(zhì)

融熔石英固定液

理論塔板數(shù)一般都較大第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日1、柱分離系統(tǒng)是色譜分析的心臟部分。分離柱包括填充柱和開管柱(或稱毛細(xì)管柱)。柱材料包括金屬、玻璃、融熔石英、Teflon等

2、開管柱：分為涂壁、多孔層和涂載體開管柱。內(nèi)徑0.1-0.5mm，長達(dá)幾十至100m。通常彎成直徑10-30cm的螺旋狀。開管柱因滲透性好、傳質(zhì)快，因而分離效率高(n可達(dá)106)、分析速度快、樣品用量小。過去是填充柱占主要，但現(xiàn)在，這種情況正在迅速發(fā)生變化，除了一些特定的分析之外，填充柱將會被更高效、更快速的開管柱所取代！

3、柱溫：是影響分離的最重要的因素。選擇柱溫主要是考慮樣品待測物沸點和對分離的要求。柱溫通常要等于或略高于樣品的平均沸點(分析時間20-30min)；對寬沸程的樣品，應(yīng)使用程序升溫方法。第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日程序升溫與恒溫對分離的影響比較如圖：恒溫：45oC程序升溫：30~180oC恒溫：145oC溫度低，分離效果較好，但分析時間長程序升溫，分離效果好，且分析時間短溫度高，分析時間短，但分離效果差第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日色譜柱的維護(hù)1、每次新安裝了色譜柱后，都要在進(jìn)樣前進(jìn)行老化。2、新購買的色譜柱一定要在分析樣品前先測試柱性能是否合格。3、暫時不用的色譜柱從儀器上卸下后，柱兩端應(yīng)當(dāng)用一塊硅橡膠堵上，撥那個放在相應(yīng)的柱包裝盒中，以免柱頭被污染。4、每次關(guān)機前都應(yīng)將進(jìn)樣口和檢測器的穩(wěn)定降到100℃以下，然后再關(guān)電源和載氣。第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日檢測系統(tǒng)檢測器的種類繁多，主要有以下幾類：1.熱導(dǎo)檢測器(TCD)2.氫火焰離子化檢測器(FID)3.電子捕獲檢測器(ECD)4.火焰光度檢測器(FPD)5.氮磷檢測器(NPD)也稱熱離子檢測器(TID)6.原子發(fā)射檢測器(AED)7.硫熒光檢測器(SCD)第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日檢測器的分類根據(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)值與濃度成正比。質(zhì)量型：檢測的是載氣中組分進(jìn)入檢測器中速度變化，即響應(yīng)值與單位時間進(jìn)入檢測器的量成正比。第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氫火焰離子化檢測器(FID)火焰離子化檢測器（FID）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(如烴類物質(zhì))的檢測。原理：含碳有機物在H2-Air火焰中燃燒產(chǎn)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，檢測被色譜柱分離的組分。結(jié)構(gòu)：主體為離子室，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。工作過程：來自色譜柱的有機物與H2-Air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收集極間的電場作用下（幾百伏）形成電流，經(jīng)放大后測量電流信號（10-12A）。第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日FID特點1、靈敏度高。2、線性范圍寬。3、噪聲低。4、耐用且易于使用。5、為質(zhì)量型檢測器，色譜峰高取決于單位時間內(nèi)引入檢測器中組分的質(zhì)量。在樣品量一定時，峰高與載氣流速成正比。6、對無機物、永久性氣體和水基本無響應(yīng)，因此FID特別適于水中和大氣中痕量有機物分析或受水、N和S的氧化物污染的有機物分析。7、對含羰基、羥基、鹵代基和胺基的有機物靈敏度很低或根本無響應(yīng)。8、樣品受到破壞。第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氣相色譜定性方法1、用保留時間定性2、用相對保留值定性3、用保留指數(shù)定性4、用雙柱或多柱定性5、用不同類型的檢測器定性第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日常用氣相色譜定量方法1、歸一化法

wi=

其中各組分的質(zhì)量分別為m1，m2，，mn，各組分含量的總和m為100%，其中組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wi。第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日2、內(nèi)標(biāo)法所謂內(nèi)標(biāo)法是將一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物，加入到準(zhǔn)確稱取的試樣中，根據(jù)被測物和內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量及其在色譜圖上相應(yīng)的峰面積比，求出某組分的含量。

wi=第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日3、外標(biāo)法所謂外標(biāo)法就是應(yīng)用欲測組分的純物質(zhì)來制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。用預(yù)測組分的純物質(zhì)加稀釋劑配成不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，取固定量標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣分析，從所得色譜圖上測出相應(yīng)信號，然后繪制響應(yīng)信號（縱坐標(biāo)）對質(zhì)量分?jǐn)?shù)（橫坐標(biāo)）的標(biāo)準(zhǔn)曲線。第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日儀器的主機結(jié)構(gòu)中部是色譜柱箱右側(cè)上部是微機溫度控制器右側(cè)下部是FID微電流放大器頂部是流量控制部件及氣路面板柱箱上方后部是離子化檢測器安裝位置

第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日GC1690氣相色譜儀操作規(guī)程

1、啟動儀器每天檢查氣瓶的壓力是否正常，檢查接口是否漏氣。打開儀器電源。儀器進(jìn)行自檢。自檢結(jié)束時，正常情況下出現(xiàn)WELCOMEUSE1690，稍后顯示：GC1690。此符號表示自檢通過可設(shè)置各控溫參數(shù)。操作如下：設(shè)置初始柱箱溫度為50℃→按鍵順序【初溫】【50】【置入】設(shè)置初始柱箱時間為4min→按鍵順序【初時】【4】【置入】設(shè)置升溫速率為6℃/min→按鍵順序【升速】【6】【置入】設(shè)置終止溫度為180℃→按鍵順序【終溫】【180】【置入】設(shè)置進(jìn)樣器溫度為190℃→按鍵順序【進(jìn)樣】【190】【置入】設(shè)置檢測器溫度為250℃→按鍵順序【換擋】【熱導(dǎo)】【250】【置入】設(shè)置終時時間為5min→按鍵順序【終時】【5】【置入】最后按【起始】。程序升溫參數(shù)設(shè)置完畢。第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日2、點火

當(dāng)進(jìn)樣溫度和檢測溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，打開H2和AIR氣體閥，空氣的壓力調(diào)為0.1Mpa、氫氣的壓力調(diào)為0.1Mpa。同時打開電腦和工作站，就可以點火。第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日3、關(guān)機

先把氫氣關(guān)閉，再關(guān)空氣，再把進(jìn)樣口、檢測器、色譜柱的溫度設(shè)到常溫，等溫度降下來后關(guān)閉主機和載氣。第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氣相色譜的維護(hù)和保養(yǎng)

1、氣體凈化管的定期檢查

2、進(jìn)樣墊的維護(hù)與檢修

3、玻璃襯管的維護(hù)與檢修

4、注射器的維護(hù)

5、毛細(xì)管色譜柱的維護(hù)

6、柱的老化

7、除去受污染的柱入口部分

8、用溶劑清洗

9、檢測器FID的維護(hù)第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日氣相色譜在公司的應(yīng)用1、車間混合溶劑的定量、定性2、各技術(shù)部樣品的定量、定性第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日M108第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日定量結(jié)果───────────────────────序號保留時間名稱濃度峰面積───────────────────────

12.132Y1418.3414402022.570Y510.236657932.699Y109.0218846043.032Y818.1515939853.110Y323.8212553964.847Y216.4330557676.164