氣相色譜基礎(chǔ)知識

1氣相色譜法(GC)：是以氣體為流動相的色譜分析法。2氣相色譜要求樣品

氣化，不適用于大部分沸點高和熱不穩(wěn)定的化合物，對于腐蝕性能和反應(yīng)性能較強的物質(zhì)更難于分析。大約有15%-20%的有機物能用氣相色譜法進行分析。3氣相色譜儀的組成

：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)。4氣路系統(tǒng)

：包括氣源、凈化器和載氣流速控制;常用的載氣有：氫氣、氮氣、氦氣。5進樣系統(tǒng)

：包括進樣裝置和氣化室。氣體進樣器(六通閥)：試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進入分離柱;液體進樣器：不同規(guī)格的微量注射器，填充柱色譜常用10μL;毛細管色譜常用1μL;新型儀器帶有全自動液體進樣器，清洗、潤沖、取樣、進樣、換樣等過程自動完成，一次可放置數(shù)十個試樣。6進樣方式

：分流進樣：樣品在汽化室內(nèi)氣化，蒸氣大部分經(jīng)分流管道放空，只有極小一部分被載氣導(dǎo)入色譜柱;不分流進樣：樣品直接注入色譜的汽化室，經(jīng)過揮發(fā)后全部引入色譜柱。7分離系統(tǒng)

：色譜柱：填充柱(2-6mm直徑，1-5m長)，毛細管柱(0.1-0.5mm直徑,幾十米長)。8溫控系統(tǒng)的作用

：溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù);:氣化室、色譜柱恒溫箱、檢測器三部分在色譜儀操作時均需控制溫度;氣化室：保證液體試樣瞬間氣化;檢測器：保證被分離后的組分通過時不在此冷凝;色譜柱恒溫箱：準確控制分離需要的溫度。9檢測系統(tǒng)

：作用：將色譜分離后的各組分的量轉(zhuǎn)變成可測量的電信號；指標：靈敏度、線性范圍、響應(yīng)速度、結(jié)構(gòu)、通用性。通用型——對所有物質(zhì)均有響應(yīng);專屬型——對特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)。檢測器類型：濃度型檢測器：熱導(dǎo)檢測器、電子捕獲檢測器;質(zhì)量型檢測器：氫火焰離子化檢測器、火焰光度檢測器。10熱導(dǎo)檢測器的主要特點：結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好;對無機物和有機物都有響應(yīng)，不破壞樣品;靈敏度不高。11氫火焰離子化檢測器的特點

：優(yōu)點：(1)典型的質(zhì)量型檢測器;(2)通用型檢測器(測含C有機物);(3)氫焰檢測器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速、死體積小、線性范圍寬等特點;(4)比熱導(dǎo)檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達10-12g·g-1。缺點：(1)對載氣要求高(2)檢測時要破壞樣品，無法回收樣品(3)不能檢測永久性氣體、水及四氯化碳等。12電子俘獲檢測器的特點

：對鹵素、硫、磷、氮、氧有很強的響應(yīng);靈敏度高，可用于痕量農(nóng)藥殘留物的分析;線性范圍較窄。13火焰光度檢測器(FPD)

：是一種對含硫、磷化合物具有高選擇性的檢測器。含硫、磷化合物在富氫火焰中燃燒被打成有機碎片，發(fā)出不同波長的特征光譜。14固定相

：固體固定相：固體吸附劑;液體固定相：由載體和固定液組成;聚合物固定相。15固體固定相

：一般為固體吸附劑，常用的有活性炭，硅膠，氧化鋁和分子篩。優(yōu)點：吸附容量大、熱穩(wěn)定性好、價格便宜;缺點：柱效低、吸附活性中心易中毒，使用前要進行活化。應(yīng)用：主要用于惰性氣體、H2、O2、N2、CO、CO2和CH4等一般氣體和低沸點物質(zhì)。16作為載體使用的物質(zhì)應(yīng)滿足的條件

：表面有微孔結(jié)構(gòu)，孔徑均勻，比表面積大;化學(xué)和物理惰性，即與樣品組分不起化學(xué)反應(yīng)，無吸附作用或吸附很弱;熱穩(wěn)定性好;有一定的機械強度和浸潤性，不易破碎;具有一定的粒度和規(guī)則的形狀，最好是球形。17對固定液的要求

：在使用溫度下是液體，具有較低的揮發(fā)性;具有良好的熱穩(wěn)定性;對要分離的各組分應(yīng)具有合適的分配系數(shù);化學(xué)穩(wěn)定性好，不與樣品組分、載氣、載體發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。18固定液的分類

：非極性固定液、中等極性固定液、強極性固定液、氫鍵型固定液。19非極性固定液

：主要是一些飽和烷烴和甲基硅油，它們與待測物質(zhì)分子之間的作用力以色散力為主。組分按沸點由低到高順序流出，若樣品中兼有極性和非極性組分，則同沸點的極性組分先出峰。常用的固定液有角鯊?fù)?異三十烷)、阿皮松等。適用于非極性和弱極性化合物的分析。20中等極性固定液

：由較大的烷基和少量的極性基團或可以誘導(dǎo)極化的基團組成，它們與待測物質(zhì)分子間的作用力以色散力和誘導(dǎo)力為主，組分基本上按沸點順序出峰，同沸點的非極性組分先出峰。常用的固定液有鄰苯二甲酸二壬酯、聚酯等，適用于弱極性和中等極性化合物的分析。21強極性固定液：含有較強的極性基團，它們與待測物質(zhì)分子間作用力以靜電力和誘導(dǎo)力為主，組分按極性由小到大的順序出峰。常用的固定液有氧二丙腈等，適用于極性化合物的分析。22氫鍵型固定液：是強極性固定液中特殊的一類，與待測物質(zhì)分子間作用力以氫鍵力為主，組分依形成氫鍵的難易程度出峰，不易形成氫鍵的組分先出峰。常用的固定液有聚乙二醇、三乙醇胺等，適用于分析含F(xiàn)、N、O等的化合物。23固定液的選擇：①按極性相似原則選擇：極性相似，溶解度大，分配系數(shù)大，保留時間長:②按官能團相似選擇：酯類---酯或聚酯類固定液;醇類---聚乙二醇固定液。③按主要差別選擇：各組分間沸點是主要差別----非極性固定液;極性為主要差別----極性固定液。④選擇混合固定液：對于難分離的復(fù)雜樣品，可選用兩種或兩種以上固定液。24聚合物固定相：既可作為固體固定相，也可作為載體，又稱高分子多孔微球。物質(zhì)在其表面既存在吸附作用，又存在溶解作用。(1)具有較大的比表面積，表面孔徑均勻(2)對非極性及極性物質(zhì)無有害的吸附活性，拖尾現(xiàn)象小，極性組分也能出對稱峰(3)由于不存在液膜，無流失現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性好(4)機械強度和耐腐蝕性較好，系均勻球形，在填充柱色譜中均勻性、重現(xiàn)性好，有助于減少渦流擴散。25載氣種類的選擇：檢測器的適應(yīng)性;載氣流速的大小。26柱溫的選擇：(1)首先應(yīng)使柱溫控制在固定液的最高使用溫度(超過該溫度固定液易流失)和最低使用溫度(低于此溫度固定液以固體形式存在)范圍之內(nèi)。(2)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，但降低了容量因子和選擇性，不利于分離。一般的原則是：在使最難分離的組分盡可能分離的前提下，盡量采用較低的柱溫，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。(3)柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點時的溫度。(4)組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。27載體和固定液含量的選擇：配比：固定液在載體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，填充柱的配比通常在5%～25%之間。配比越低，擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比較低時，固定相的負載量低，允許的進樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。28進樣條件的選擇：進樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內(nèi)。進樣要求動作快、時間短;氣化室一般較柱溫高30~70°C。29提高色譜分離能力的途徑：(1)塔板理論：增加柱長，減小柱徑，即增加柱子塔板數(shù);(2)速率理論：減小組分在柱中的渦流擴散和傳質(zhì)阻力，可降低塔板高度。30毛細管色譜柱的結(jié)構(gòu)特點：(1)不裝填料阻力小，長度可達百米的毛細管柱，管徑0.2mm。(2)氣流單途徑通過柱子，消除了組分在柱中的渦流擴散。(3)固定液直接涂在管壁上，總柱內(nèi)壁面積較大,涂層很薄，則氣相和液相傳質(zhì)阻力大大降低。(4)毛細管色譜柱柱效高達每米3000～4000塊理論塔板，一支長度100米的毛細管柱，總的理論塔板數(shù)可達104～106。31、毛細管色譜具有以下優(yōu)點：(1)分離效率高：比填充柱高10～100倍;(2)分析速度快：用毛細管色譜分析比用填充柱色譜速度；(3)色譜峰窄、峰形對稱。較多采用程序升溫方式;(4)靈敏度高，一般采用氫焰檢測器；(5)渦流擴散為零。32、毛細管色譜的類型：(1)涂壁毛細管柱：將固定液直