氣相色譜技術(shù)

關(guān)于氣相色譜技術(shù)一：分離原理二：固定相三：氣相色譜檢測(cè)器四：定性與定量分析五：氣相色譜在食品中的應(yīng)用目錄第2頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天定義：氣相色譜法是以惰性氣體為流動(dòng)相的柱色譜分離技術(shù)，其應(yīng)用于化學(xué)分析領(lǐng)域，并與適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段相結(jié)合，就構(gòu)成了氣相色譜分析法。適用于分析氣體試樣或易揮發(fā)（氣化）或可轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的液體或固體既適合有機(jī)物也適合無(wú)機(jī)物。一第3頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天特點(diǎn)及分類(lèi)：高效能、高選擇性、高靈敏度、分析速度快、應(yīng)用范圍廣、根據(jù)固定相不同，可分為氣-固色譜（GSC），氣-液色譜（GLC）。根據(jù)分離的原理不同，可分為吸附色譜，分配色譜。根據(jù)色譜柱不同，可分為填充柱色譜，毛細(xì)管柱色譜。第4頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天定量根據(jù)色譜峰的位置可以定性，根據(jù)峰高或峰面積可以定量，峰寬可用來(lái)衡量色譜柱性能。書(shū)p119第5頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天表示峰寬的三種方法:（1）.標(biāo)準(zhǔn)偏差即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半，如上圖6-1JK的一半。（2）.半峰寬度即峰高一半處的色譜峰寬度，如上圖中EF。（3）.基線寬度即通過(guò)色譜峰兩側(cè)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所作的切線在基線上的截距，如上圖中GH?；€寬度與標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系為：Wb=4δ第6頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）死時(shí)間指不被固定相吸附或溶解的氣體通過(guò)色譜柱后的出峰時(shí)間。（2）死體積指惰性物質(zhì)通過(guò)色譜柱后出峰時(shí)所需的載氣體積。（3）保留時(shí)間為樣品通過(guò)色譜柱后的出峰時(shí)間，表示組分通過(guò)色譜柱時(shí)分配于氣相和液相中時(shí)間的總和。（4）保留體積為使樣品通過(guò)色譜柱后出峰時(shí)所需載氣體積。（5）調(diào)整保留時(shí)間表示樣品通過(guò)色譜柱時(shí)為固定相所滯留的時(shí)間，即從保留時(shí)間中減去死時(shí)間。（6）調(diào)整保留體積為樣品通過(guò)色譜柱，由于固定相作用所耗費(fèi)的載氣的體積，即保體積減去死體積。第7頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞分離參數(shù):1.相對(duì)保留值α，即在一定的分離條件下，保留時(shí)間大的組分B與保留時(shí)間小的組分A的調(diào)整保留值之比。2.分配系數(shù)K，K為在平衡狀態(tài)時(shí)，某一組分在固定液與流動(dòng)相中的濃度之比。3.分離度R，R表示相鄰兩個(gè)色譜峰分離程度的優(yōu)劣。第8頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣相色譜分離原理（一）塔板理論——柱分離效能指標(biāo)表達(dá)式為：H=L/NH：虛擬塔板間距離L：柱長(zhǎng)N：理論塔板數(shù)（二）速率理論——影響柱效的因素表達(dá)式為：H=Au^（1/3）+B/u+CuH:塔板理論高度B/u:分子擴(kuò)散項(xiàng)A:渦流擴(kuò)散項(xiàng)u:載氣的線速度Cu:傳質(zhì)阻力項(xiàng)第9頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣相色譜分離原理：是利用不同物質(zhì)在流動(dòng)相和固定相兩相間分配系數(shù)的不同，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，試樣中各組分就在兩相中經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的分配，從而使原來(lái)分配系數(shù)僅有微小差異的各組分能夠彼此分離。第10頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣相色譜儀的基本配置：1.氣路系統(tǒng)（凈化器的目的：除去載氣中的水分并提高載氣純度；載氣系統(tǒng)的目的：得到純凈流速穩(wěn)定的載氣。）2.進(jìn)樣系統(tǒng)（氣化室的作用：使樣品瞬間氣化而不分解的裝置。）3.柱系統(tǒng)（目的：保證樣品組分的有效分離。）4.檢測(cè)系統(tǒng)5.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)6.控制系統(tǒng)其中起分離作用的柱系統(tǒng)和起檢測(cè)作用的檢測(cè)系統(tǒng)是儀器的主要部分。第11頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第12頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天柱溫的選擇原則：柱溫不能高于固定液的最高使用溫度；在確保最難分離的組分有盡可能的好的分離前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞?，以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度；對(duì)于寬沸程的多組分混合物，可采取程序升溫法。第13頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣相色譜系統(tǒng)：第14頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天二氣相色譜的固定相可分為氣-固色譜固定相和氣-液色譜固定相。相比之下，氣-液色譜固定相因固定液種類(lèi)眾多、選擇余地大而應(yīng)用更廣泛。氣相色譜固定相：固定液的分類(lèi)：1.非極性固定液2.中等極性固定液3.強(qiáng)極性固定液4.氫鍵型固定液第15頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天固定液的基本要求：1.在使用條件下蒸氣壓要低，否則由于固定液流失引起噪聲。固定液的最高使用溫度是固定液的重要性能指標(biāo)。2.熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好3.操作溫度下呈液態(tài)，黏度高4.對(duì)載體表面有一定的浸潤(rùn)能力5.組分于固定液之間具有一定作用力第16頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天固定液的選擇：（根據(jù)相似相溶原則）1.按極性相似選擇(1)對(duì)于非極性物質(zhì)的分離，一般用非極性固定液(2)對(duì)于中等極性物質(zhì)的分離，一般選擇強(qiáng)極性固定液(3)對(duì)于能形成氫鍵的樣品的分離，一般選用極性或氫鍵型固定液2.按官能團(tuán)相似選擇3.同沸點(diǎn)或沸點(diǎn)相近化合物的分離4.同沸點(diǎn)，極性相差較大的組分分離5.其他選擇方式第17頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天

擔(dān)體：是一種具有化學(xué)惰性的多孔固定顆粒，其作用是承擔(dān)固定液。擔(dān)體分類(lèi)及性能：紅色擔(dān)體：涂漬非極性固定液，分析非極性或弱極性的混合物。白色擔(dān)體：涂漬極性固定液，分析強(qiáng)極性或氫鍵型化合物。擔(dān)體的預(yù)處理：酸洗法：用于分析酸類(lèi)和脂類(lèi)合物堿洗法：用于分析胺類(lèi)等堿性化合物硅烷法：只能有效地涂布非極性或弱極性的固定液，并只能在270℃以下使用。

第18頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天載體（擔(dān)體）的選擇:由兩方面考慮：一是載體本身的物理性質(zhì)，二是考慮試樣的化學(xué)性質(zhì)。1.載體的顆粒小而均勻，柱效較高。2.載體的密度要大致相同。3.試樣的化學(xué)性質(zhì)。第19頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天固定相的制備：P126一：固定液的涂漬二：色譜柱的裝填三：老化加熱老化，以除去殘余的溶劑以及某些易揮發(fā)性雜質(zhì)，并使固定液能均勻牢固地分布在擔(dān)體表面第20頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天三檢測(cè)器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)：一、靈敏度：當(dāng)一定濃度或一定質(zhì)量的物質(zhì)進(jìn)入檢測(cè)器后，就產(chǎn)生一定大小的信號(hào)，即響應(yīng)值。二、檢測(cè)限：指檢測(cè)器恰能產(chǎn)生二倍于噪聲（2RN）的信號(hào)時(shí)，單位體積載氣中進(jìn)入檢測(cè)器的物質(zhì)量，或單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器的物質(zhì)量，以Q0表示。三、噪聲：在色譜圖中基線的無(wú)規(guī)則的波動(dòng)成為噪聲。四、基線漂移：基線長(zhǎng)期的向上或向下單方向波動(dòng)成為基線漂移。五、響應(yīng)時(shí)間六、線性和線性范圍第21頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(gè)好的檢測(cè)器需要具備的條件：一、靈敏度高二、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好三、對(duì)樣品無(wú)損檢測(cè)四、通用性好，對(duì)所有樣品都有響應(yīng)五、線性響應(yīng)范圍寬第22頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天常用的微分型檢測(cè)器中，按照不同的檢測(cè)原理可分為兩類(lèi)：P130（1）濃度型檢測(cè)器檢測(cè)器測(cè)量的是載氣組分濃度的瞬間變化，檢測(cè)器信號(hào)大小與組分在載氣中的濃度成正比，與組分質(zhì)量流速（單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器的組分量）無(wú)關(guān)。例如熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）、電子捕獲檢測(cè)器（ECD）等。（2）質(zhì)量型檢測(cè)器檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，檢測(cè)器信號(hào)大小與單位時(shí)間內(nèi)組分進(jìn)入檢測(cè)器的質(zhì)量成正比，與組分在載氣中濃度無(wú)關(guān)。例如氫焰離子化檢測(cè)器（FID）、火焰光度檢測(cè)器（FPD）、氮磷檢測(cè)器（NPD）、質(zhì)譜檢測(cè)器（MSD）等。第23頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天常用檢測(cè)器：一、熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD），TCD靈敏度較低，但對(duì)所以物質(zhì)都有響應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，定量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉，經(jīng)久耐用，又是非破壞性檢測(cè)器。影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素：橋路電流、池體溫度、載氣種類(lèi)、熱敏元件阻值、熱導(dǎo)池死體積、第24頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、氫焰離子化檢測(cè)器（FID）原理：被測(cè)組分被載氣攜帶，從色譜柱流出后，與氫氣混合一起進(jìn)入離子室，由毛細(xì)血管?chē)娮靽姵?。氫氣在空氣的助燃下?jīng)引燃后進(jìn)行燃燒，以產(chǎn)生的高溫為能源，使被測(cè)有機(jī)物組分電離成正離子與電子。產(chǎn)生的離子在收集極和極化極的外電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)而形成微弱電流。經(jīng)放大器放大后，在記錄儀上得到相應(yīng)的色譜峰。FID氫火焰由外向內(nèi)分為4層區(qū)域分別為：反應(yīng)區(qū)（溫度最高）、熱裂解區(qū)（正離子+電子）、點(diǎn)燃火焰、預(yù)熱區(qū)。特點(diǎn)：靈敏度高、比熱導(dǎo)池高10^3倍、檢出限低、只適用于有機(jī)化合物。影響氫焰離子化檢測(cè)器靈敏度的因素：載氣和氫氣流速、空氣流速、極化電壓、操作溫度。第25頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、電子捕獲檢測(cè)器（ECD):靈敏度最高，僅對(duì)能俘獲電子的化合物響應(yīng)，如鹵代烴，含氮、氧和硫的化合物。物質(zhì)電負(fù)性越強(qiáng)，檢測(cè)靈敏度越高。四、火焰光度檢測(cè)器(FPD):工作原理：當(dāng)含有P或S的有機(jī)物質(zhì)在富氫（并含有氧氣）中燃燒時(shí)，P或S都會(huì)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的元素而發(fā)出其特征光波。第26頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天四氣相色譜定性分析方法：P131一、用純物質(zhì)對(duì)照定性二、采用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)定性三、與其他方法結(jié)合定性第27頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天定量分析方法：P133一、峰面積的測(cè)量方法第28頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、校正因子（f）選定一個(gè)物質(zhì)做標(biāo)準(zhǔn)，被測(cè)物質(zhì)的峰面積用校正因子校正到相當(dāng)于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的峰面積，再以校正后的峰面積來(lái)計(jì)算組分的含量。三