儀器分析氣相色譜條件選擇【知識薈萃】

1、氣相色譜法分析條件選擇,涂莎莎,1,行業(yè)重點(diǎn),一、儀器選擇,2,行業(yè)重點(diǎn),1,氣路系統(tǒng),2,進(jìn)樣系統(tǒng),3,分離和溫控系統(tǒng),4,檢測系統(tǒng),氣相色譜,LOREM,5,數(shù)據(jù)記錄和處理系統(tǒng),氣相色譜主要構(gòu)造,3,行業(yè)重點(diǎn),1,火焰離子化檢測器,2,電子捕獲檢測器,3,火焰光度檢測器,4,氮磷檢測器,檢測器,LOREM,5,熱導(dǎo)池檢測器,常用檢測器,4,行業(yè)重點(diǎn),常用檢測器,5,行業(yè)重點(diǎn),二、色譜柱的選擇,6,行業(yè)重點(diǎn),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，長度13m。 毛細(xì)管柱內(nèi)徑0.10.5mm，長度通常為1050m。,7,行業(yè)重點(diǎn),2.1固定相,氣相色譜固定相分氣液色譜固

2、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。,8,行業(yè)重點(diǎn),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，對填充柱而言，粒度大小為內(nèi)徑的1/201/25為宜。,9,行業(yè)重點(diǎn),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。,10,行業(yè)重點(diǎn),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)生分解和聚合反應(yīng)，并且液體狀態(tài)，保持固定液原來的特性。 3、對試樣有一定的溶解能力，以免被測組分被帶走起不到分配作用。 4、具有良好的選擇

3、性，即操作條件下，對沸點(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，不與被測組分， 擔(dān)體，載氣發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)。,11,行業(yè)重點(diǎn),2.5固定液的選擇相似相溶原理,12,行業(yè)重點(diǎn),2.4固定液的配比,配比即固定液與擔(dān)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%）,以防保留時間過長,峰擴(kuò)散嚴(yán)重,導(dǎo)致柱效降低. 使用低固定液配比時,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.,13,行業(yè)重

4、點(diǎn),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，縮短分析時間，但降低了選擇性，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。,14,行業(yè)重點(diǎn),3.1柱長的選擇,分辨率與柱長的平方根成正比。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。較短的柱子適于較簡單的樣品,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。 柱長增加可

5、以提高塔板數(shù)，使分離度提高。,15,行業(yè)重點(diǎn),3.2內(nèi)徑的選擇,柱徑直接影響柱子的效率、保留特性和樣品容量。小口徑柱比大口徑柱有更高柱效，但柱容量更小。,16,行業(yè)重點(diǎn),三、溫度的選擇,17,行業(yè)重點(diǎn),1.1柱溫,在氣相色譜分離分析中，柱溫是一個重要的操作變數(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，但以保留時間適宜及不拖尾為度。 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)時的溫度。 選擇

6、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。 對易揮發(fā)樣用低柱溫，不易揮發(fā)的樣品采用高柱溫。,18,行業(yè)重點(diǎn),1.2氣化室溫度,一般控制在等于或稍高于待測組分的沸點(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，又不引起樣品分解。,19,行業(yè)重點(diǎn),1.3檢測室溫度,檢測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。,20,行業(yè)重點(diǎn),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

7、氣。,21,行業(yè)重點(diǎn),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器。 載氣選擇還與流速有關(guān)。,22,行業(yè)重點(diǎn),4.2載氣流速,根據(jù)范氏方程可知： 渦流擴(kuò)散項(xiàng)與載氣流速無關(guān); 當(dāng)載氣流速u小時，分子擴(kuò)散項(xiàng)對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，傳質(zhì)阻力項(xiàng)對柱效的影響起主導(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，

8、柱效最高，必有一最佳流速。,23,行業(yè)重點(diǎn),4.2載氣流速,實(shí)際工作中， 為了縮短分析時間， 常使載氣流速稍高于最佳流速。,24,行業(yè)重點(diǎn),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)樣量要適當(dāng)：在檢測器靈敏度允許下，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：手動進(jìn)樣和自動進(jìn)樣器。,25,行業(yè)重點(diǎn),3,與其他方法結(jié)合,2,加入已知物增加峰高法,定性,LOREM,1,相對保留值定性,六、分析方法的選擇,26,行業(yè)重點(diǎn),6.1定量方法的選擇,27,行業(yè)重點(diǎn),6.2定量方法的選擇,(1)歸一化法：當(dāng)試樣中有n個組分，各組分的

9、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。歸一化法簡便、準(zhǔn)備。進(jìn)樣量的準(zhǔn)備性和操作條件的變動對測定結(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)定的定量內(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)被測成分量和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量之比，或標(biāo)準(zhǔn)被測成分量為橫坐標(biāo)，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線。 然后按單體中所規(guī)定的方法調(diào)制試樣液。在調(diào)制試樣液時，預(yù)先加入與調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)液時等量的內(nèi)標(biāo)物

10、質(zhì)。然后按制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時的同樣條件下得出的色譜，求出被測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成分的峰的位置盡可能接近并與被測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)被測成分的峰面積或峰高為縱坐標(biāo)，而以標(biāo)準(zhǔn)被測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)曲線時相同的條件作出色譜圖，求出被測成分的峰面積和峰高，在相應(yīng)組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對應(yīng)的濃度。,28,行業(yè)

11、重點(diǎn),氣相色譜法同時測定白酒中的8種物質(zhì),29,行業(yè)重點(diǎn),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被測成分分離度的影響，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。,30,行業(yè)

12、重點(diǎn),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。） 檢測器溫度為220 ， （檢測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 檢測器的溫度通?？刂圃?50250 ，避免水蒸汽在檢測器中凝結(jié)，增大噪聲而降低檢測器的靈敏度，也可以避免出現(xiàn)檢測器點(diǎn)火困難的問題。,31,行業(yè)重點(diǎn),條件：,采用毛細(xì)管色譜柱時，柱容量小，進(jìn)樣量通常在0.12 L。 氫氣(H2)：空氣(O2：)：尾吹氣(N2)=40：400：30：載氣流速為25 mLmin。 一般FID用高純 N2 做載氣，H2 做燃燒氣，空氣作助燃?xì)狻?H2 的流速與載氣N2 流速相當(dāng)（毛細(xì)管色譜柱載氣流量+載氣分流