(2024年)分析化學課件第14章氣相色譜法

分析化學課件第14章氣相色譜法12024/3/26目錄CONTENTS氣相色譜法概述氣相色譜儀器與設(shè)備樣品前處理技術(shù)氣相色譜法實驗技術(shù)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果評價氣相色譜法在環(huán)境監(jiān)測中應用舉例22024/3/2601氣相色譜法概述32024/3/26氣相色譜法是一種利用氣體作為流動相，通過色譜柱對樣品進行分離和分析的技術(shù)?；跇悠吩诠潭ㄏ嗪土鲃酉嘀g的分配平衡，通過色譜柱將樣品分離成不同的組分，然后利用檢測器對分離后的組分進行檢測和定量。氣相色譜法定義與原理原理定義42024/3/26發(fā)展歷程現(xiàn)狀發(fā)展歷程及現(xiàn)狀目前，氣相色譜法已經(jīng)成為化學分析領(lǐng)域中最常用的分離和分析技術(shù)之一，廣泛應用于環(huán)境、食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。自20世紀50年代問世以來，氣相色譜法經(jīng)歷了從填充柱到毛細管柱、從熱導檢測到各種高靈敏度檢測器的發(fā)展歷程。52024/3/26環(huán)境分析（大氣、水、土壤等污染物分析）、食品分析（營養(yǎng)成分、添加劑、農(nóng)藥殘留等分析）、醫(yī)藥分析（藥物成分、代謝物分析等）、化工分析（原料、中間體、產(chǎn)品等質(zhì)量控制）等。應用領(lǐng)域隨著科技的不斷發(fā)展，氣相色譜法的應用領(lǐng)域?qū)⑦M一步拓展，分析方法將更加智能化和自動化，同時高靈敏度、高選擇性的新型檢測器也將不斷涌現(xiàn)，為氣相色譜法的發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。前景應用領(lǐng)域與前景62024/3/2602氣相色譜儀器與設(shè)備72024/3/26用于手動進樣，一般選用10μL或100μL的微量注射器。注射器進樣口進樣方式進樣口溫度應高于柱溫，以防止樣品在進樣口中冷凝。包括分流進樣、不分流進樣、程序升溫進樣等。030201進樣系統(tǒng)82024/3/26色譜柱固定相流動相分離系統(tǒng)色譜柱是氣相色譜儀的核心部件，其性能直接影響分離效果。固定相是色譜柱中的填充物，根據(jù)相似相溶原理，將樣品中的各組分分離。流動相是攜帶樣品通過色譜柱的載氣，常用的載氣有氮氣、氫氣、氦氣等。92024/3/26檢測器是將色譜柱分離后的各組分濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。檢測器包括熱導檢測器（TCD）、氫火焰離子化檢測器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）等。檢測器類型檢測器的性能直接影響色譜分析的靈敏度和準確性。檢測器性能檢測系統(tǒng)102024/3/26數(shù)據(jù)處理對采集的數(shù)據(jù)進行基線校正、峰識別、峰面積計算等處理。數(shù)據(jù)采集通過色譜工作站或計算機進行數(shù)據(jù)采集，記錄色譜圖和峰信息。結(jié)果輸出將處理后的數(shù)據(jù)以圖譜或表格的形式輸出，供分析人員參考。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)112024/3/2603樣品前處理技術(shù)122024/3/26

樣品采集與保存方法采樣工具的選擇與準備根據(jù)樣品性質(zhì)選擇合適的采樣工具，并進行清潔和干燥處理，以避免交叉污染。采樣方法根據(jù)樣品類型和分析目的，選擇合適的采樣方法，如隨機采樣、系統(tǒng)采樣、分層采樣等。樣品保存對于易揮發(fā)、易分解或易變質(zhì)的樣品，需要采取適當?shù)谋４娲胧?，如低溫保存、加入穩(wěn)定劑等，以確保樣品的穩(wěn)定性和代表性。132024/3/26利用相似相溶原理，選擇合適的溶劑將目標物從樣品中萃取出來，常用方法有液-液萃取、固相萃取等。萃取法通過加熱使樣品中的揮發(fā)性組分汽化，然后冷凝收集，實現(xiàn)樣品的凈化和分離。蒸餾法利用色譜柱對樣品中的各組分進行分離和凈化，常用方法有柱色譜、薄層色譜等。色譜法樣品凈化處理技術(shù)142024/3/26123通過衍生化反應將樣品中的目標物轉(zhuǎn)化為更易于分析或檢測的形式，提高方法的靈敏度和準確性。衍生化反應的目的根據(jù)衍生化試劑和目標物的性質(zhì)，選擇合適的衍生化反應類型，如酯化反應、酰化反應、烷基化反應等。衍生化反應的類型優(yōu)化衍生化反應的條件，如反應溫度、時間、pH值等，以提高衍生化效率和產(chǎn)物穩(wěn)定性。衍生化反應的條件衍生化反應在樣品前處理中應用152024/3/2604氣相色譜法實驗技術(shù)162024/3/2601020304色譜柱選擇流動相選擇溫度控制壓力控制實驗條件選擇與優(yōu)化根據(jù)分析物的性質(zhì)和分離要求，選擇合適的色譜柱類型和規(guī)格。根據(jù)分析物的溶解性和色譜柱的要求，選擇合適的流動相種類和濃度。根據(jù)色譜柱的要求和流動相的流速，選擇合適的載氣壓力和流量。根據(jù)色譜柱的要求和分析物的性質(zhì)，選擇合適的柱溫和進樣口溫度。172024/3/2603聯(lián)用技術(shù)定性如質(zhì)譜、紅外光譜等聯(lián)用技術(shù)，可提供更多的組分結(jié)構(gòu)信息，提高定性的準確性。01保留時間定性通過比較標準品和樣品的保留時間，確定樣品中各組分的性質(zhì)。02峰形定性通過觀察峰的形狀、對稱性和拖尾情況等，判斷組分的性質(zhì)和色譜條件是否合適。定性分析方法182024/3/26通過測量各組分峰面積或峰高，計算各組分在樣品中的百分含量。歸一化法在樣品中加入已知量的內(nèi)標物，通過測量內(nèi)標物和待測組分的峰面積或峰高比值，計算待測組分的含量。內(nèi)標法通過測量已知濃度的標準品和樣品的峰面積或峰高，建立標準曲線，然后根據(jù)樣品的峰面積或峰高在標準曲線上查出其濃度。外標法定量分析方法192024/3/2605數(shù)據(jù)處理與結(jié)果評價202024/3/26包括峰識別、基線校正、峰面積或峰高測量等步驟，可采用手動或自動方式進行處理。數(shù)據(jù)處理方法如ChemStation、Chromeleon等，具有數(shù)據(jù)導入、處理、分析和報告生成等功能，可提高數(shù)據(jù)處理效率和準確性。常用軟件介紹數(shù)據(jù)處理方法及軟件介紹212024/3/26結(jié)果評價標準主要包括分離度、重復性、線性范圍、檢測限和定量限等指標，用于評價色譜分離效果和方法的可靠性。誤差來源分析包括儀器誤差、操作誤差、試劑誤差等，需通過標準化操作、定期校準和維護等措施減小誤差。結(jié)果評價標準及誤差來源分析222024/3/261234選擇合適的色譜柱和條件使用內(nèi)標法優(yōu)化進樣技術(shù)定期校準儀器提高結(jié)果準確性和可靠性措施針對不同樣品選擇合適的色譜柱和分離條件，以獲得更好的分離效果和準確性。采用合適的進樣方式和進樣量，避免樣品損失和污染，提高結(jié)果準確性。通過添加內(nèi)標物來校正實驗過程中可能產(chǎn)生的誤差，提高定量分析的準確性。定期對色譜儀進行校準和維護，確保儀器處于良好狀態(tài)，減小儀器誤差對結(jié)果的影響。232024/3/2606氣相色譜法在環(huán)境監(jiān)測中應用舉例242024/3/26揮發(fā)性有機物（VOCs）監(jiān)測01利用氣相色譜法可以對大氣中的揮發(fā)性有機物進行定性和定量分析，如苯、甲苯、二甲苯等。硫化物監(jiān)測02大氣中的硫化物如硫化氫、二氧化硫等可以通過氣相色譜法進行監(jiān)測，方法靈敏度高、選擇性好。氮氧化物監(jiān)測03氣相色譜法也可用于大氣中氮氧化物的監(jiān)測，如一氧化氮、二氧化氮等。大氣污染物監(jiān)測252024/3/26氣相色譜法可用于水質(zhì)中有機污染物的監(jiān)測，如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥殘留等。有機污染物監(jiān)測水質(zhì)中的揮發(fā)性鹵代烴如三鹵甲烷、四氯化碳等可以通過氣相色譜法進行監(jiān)測。揮發(fā)性鹵代烴監(jiān)測雖然氣相色譜法不直接用于重金屬的監(jiān)測，但可以與其他技術(shù)如原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等聯(lián)用，對水質(zhì)中的重金屬進行間接監(jiān)測。重金屬監(jiān)測水質(zhì)污染物監(jiān)測262024/3/26有機污染物監(jiān)測土壤和固體廢棄物中的有機污染物如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥殘留等可以通過氣相色