氣相色譜法的應(yīng)用

1、氣相色譜法的原理及應(yīng)用摘要：色譜法利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以固定相對(duì)流動(dòng)相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會(huì)以不同的速度沿固定相移動(dòng)，最終達(dá)到分離的效果。氣相色譜法是指用氣體作為流動(dòng)相的色譜法。由于樣品在氣相中傳遞速度快，因此樣品組分在流動(dòng)相和固定相之間可以瞬間地達(dá)到平衡。另外加上可選作固定相的物質(zhì)很多，因此氣相色譜法是一個(gè)分析速度快和分離效率高的分離分析方法。近年來(lái)采用高靈敏選擇性檢測(cè)器，使得它又具有分析靈敏度高、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。它在分析方面的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及食品行業(yè)的農(nóng)藥殘留分析，香精香料分析、添加劑分析等。關(guān)鍵詞：氣象色譜法 原理 應(yīng)用引言：氣相色譜是二十世紀(jì)五十年代

2、出現(xiàn)的一項(xiàng)重大科學(xué)技術(shù)成就。這是一種新的分離、分析技術(shù)，它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、建設(shè)、科學(xué)研究中都得到了廣泛應(yīng)用。氣相色譜可分為氣固色譜和氣液色譜。氣固色譜的“氣”指流動(dòng)相是氣體，“固”指固定相是固體物質(zhì)。例如活性炭、硅膠等。氣液色譜的“氣”字指流動(dòng)相是氣體，“液”指固定相是液體。例如在惰性材料硅藻土涂上一層角鯊?fù)?，可以分離、測(cè)定純乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烯、丙烷等雜質(zhì)。一、氣相色譜的發(fā)展氣相色譜的發(fā)展與下面兩個(gè)方面的發(fā)展是密不可分的。一是氣相色譜分離技術(shù)的發(fā)展，二是其他學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展。1952年James和Martin提出氣液相色譜法，同時(shí)也發(fā)明了第一個(gè)氣相色譜檢測(cè)器。這是一個(gè)接在填充柱出

3、口的滴定裝置，用來(lái)檢測(cè)脂肪酸的分離。用滴定溶液體積對(duì)時(shí)間做圖，得到積分色譜圖。以后，他們又發(fā)明了氣體密度天平。1954年Ray提出熱導(dǎo)計(jì)，開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代氣相色譜檢測(cè)器的時(shí)代。此后至1957年，是填充柱、TCD年代。1958年Gloay首次提出毛細(xì)管，同年，Mcwillian和Harley同時(shí)發(fā)明了FID，Lovelock發(fā)明了氬電離檢測(cè)器（AID）使檢測(cè)方法的靈敏度提高了23個(gè)數(shù)量級(jí)。20世紀(jì)60和70年代，由于氣相色譜技術(shù)的發(fā)展，柱效大為提高，環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，提出了痕量分析的要求，又陸續(xù)出現(xiàn)了一些高靈敏度、高選擇性的檢測(cè)器。如1960年Lovelock提出電子俘獲檢測(cè)器（ECD）；1966

4、年Brody等發(fā)明了FPD；1974年Kolb和Bischoff提出了電加熱的NPD；1976年美國(guó)HNU公司推出了實(shí)用的窗式光電離檢測(cè)器（PID）等。同時(shí)，由于電子技術(shù)的發(fā)展，原有的檢測(cè)器在結(jié)構(gòu)和電路上又作了重大的改進(jìn)。如TCD出現(xiàn)了衡電流、橫熱絲溫度及衡熱絲溫度檢測(cè)電路；ECD出現(xiàn)衡頻率變電流、衡電流脈沖調(diào)制檢測(cè)電路等，從而使性能又有所提高。20世紀(jì)80年代，由于彈性石英毛細(xì)管柱的快速?gòu)V泛應(yīng)用，對(duì)檢測(cè)器提出了體積小、響應(yīng)快、靈敏度高、選擇性好的要求，特別是計(jì)算機(jī)和軟件的發(fā)展，使TCD、FID、ECD、和NPD的靈敏度和穩(wěn)定性均有很大提高，TCD和ECD的池體積大大縮小。進(jìn)入20世紀(jì)90年代

5、，由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和軟件的飛速發(fā)展使MSD生產(chǎn)成本和復(fù)雜性下降，以及穩(wěn)定性和耐用性增加，從而成為最通用的氣相色譜檢測(cè)器之一。其間出現(xiàn)了非放射性的脈沖放電電子俘獲檢測(cè)器（PDECD）、脈沖放電氦電離檢測(cè)器（PDHID）和脈沖放電光電離檢測(cè)器（PDECD）以及集次三者為一體的脈沖放電檢測(cè)器（PDD），4年后，美國(guó)Varian公司推出了商品儀器，它比通常FPD靈敏度高100倍。另外，快速GC和全二維GC等快速分離技術(shù)的迅猛發(fā)展，促使快速GC檢測(cè)方法逐漸成熟。二、氣相色譜的原理GC主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)混合物的分離。待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體（即載氣，也叫流動(dòng)相）

6、帶入色譜柱，柱內(nèi)含有液體或固體固定相，由于樣品中各組分的沸點(diǎn)、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動(dòng)相和固定相之間形成分配或吸附平衡。但由于載氣是流動(dòng)的，這種平衡實(shí)際上很難建立起來(lái)。也正是由于載氣的流動(dòng)，使樣品組分在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行反復(fù)多次的分配或吸附/解吸附，結(jié)果是在載氣中濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出。當(dāng)組分流出色譜柱后，立即進(jìn)入檢測(cè)器。檢測(cè)器能夠?qū)悠方M分的與否轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而電信號(hào)的大小與被測(cè)組分的量或濃度成正比。當(dāng)將這些信號(hào)放大并記錄下來(lái)時(shí)，就是氣相色譜圖了。氣相色譜儀由以下五大系統(tǒng)組成：氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測(cè)記錄系統(tǒng)。組分能否分開(kāi)，

7、關(guān)鍵在于色譜柱；分離后組分能否鑒定出來(lái)則在于檢測(cè)器，所以分離系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)是儀器的核心。三氣象色譜的應(yīng)用1. 氣象色譜在藥物分析中的應(yīng)用氣相色譜在藥物分析中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在頂空氣相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)、氣相一紅外聯(lián)用技術(shù)、全二維氣相色譜等技術(shù)在藥物分析中的應(yīng)用。2. 氣相色譜法在食品中的應(yīng)用分析現(xiàn)在在市場(chǎng)中存在著很多不安全的食品，由于其所含的成分或者是添加劑具有一定的危險(xiǎn)性，尤其是隨著油炸食品或者是燒烤食品中，淀粉類食品在一定的溫度上非常容易產(chǎn)生丙烯酰胺。這是一類具有致癌的物質(zhì)，屬于一種有毒的物質(zhì)，人類可以通過(guò)多種途徑接觸到這一物質(zhì)，以消化道最快。經(jīng)過(guò)流通，其可以進(jìn)入到胎盤(pán)中或者是嬰幼兒的體內(nèi)

8、，經(jīng)過(guò)反應(yīng)后，其更容易與DNA結(jié)合，導(dǎo)致基因突變，致癌，影響人的健康。因此，有必要在進(jìn)行食物的選擇中提高警惕性，氣象色譜分析恰好提供了相對(duì)成本較低而且效果很好的方法。以炸土豆片中丙烯酰胺的分析來(lái)看，Elitewax ETR毛細(xì)柱顯示出對(duì)分析復(fù)雜基體，像食品類中的丙烯酰胺有出色的選擇性，提高了食品的安全性。氣象色譜在食品方面的應(yīng)用表現(xiàn)在一：提高食品的篩選速度;二：分析水中是否含有鹵化物;三：增強(qiáng)食品的安全檢驗(yàn)水準(zhǔn);四:分析食品中的農(nóng)藥殘留;五:對(duì)食品中的防腐劑含量進(jìn)行測(cè)定。3.氣相色譜儀在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用氣相色譜儀檢測(cè)蔬菜中有機(jī)磷、有機(jī)氯、菊酯類及氨基甲酸酯類等農(nóng)殘。在檢測(cè)時(shí)要注

9、意的一些技術(shù)要點(diǎn)包括有采樣、制樣以及上機(jī)檢測(cè)等。在前處理操作中,必須要注意以下幾點(diǎn):取樣時(shí),不能只取單株樣品,應(yīng)取混合樣,打碎所有樣品后用四分法,各取對(duì)角兩部分樣品，混勻后稱樣。前處理過(guò)程中需要使用多種實(shí)驗(yàn)器具,必須要保正這些器具的清潔,如玻璃器皿必須經(jīng)溶劑浸泡清洗風(fēng)干后才能使用,而且是一次使用,不能混用,這樣才能確保實(shí)驗(yàn)器具不被污染。前處理過(guò)程中需要使用多種化學(xué)試劑,如丙酮、正已烷等,最好使用農(nóng)殘級(jí)化學(xué)試劑。提取和鹽析的時(shí)間要按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,時(shí)間太短溶液擴(kuò)散不充分, 容易引起水溶性農(nóng)藥如甲胺磷等損失過(guò)大,影響回收率。濃縮時(shí)水浴鍋的溫度不能過(guò)高,氮吹不能過(guò)快,不能將樣品吹干,應(yīng)在近干時(shí)取出自然晾

10、干,否則對(duì)甲拌磷等蒸氣壓高、沸點(diǎn)低、易分解的農(nóng)藥回收率影響大。樣品凈化時(shí),活化、上樣及洗脫過(guò)程必須確保小柱的吸附劑處于溶劑中,不能讓吸附干涸,也不能凈化過(guò)快,造成凈化不徹底,從而影響回收率,應(yīng)以液滴連續(xù)下滴但不成線為宜;洗脫完成后可在小柱上方用洗耳球加正壓,使其中目標(biāo)物全部流出。五、小結(jié)氣相色譜經(jīng)過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)成為世界上應(yīng)用最廣泛的分析技術(shù)之一。近幾年氣相色譜的發(fā)展主要集中在高性能毛細(xì)管氣相色譜柱、全二維氣相色譜、快速氣相色譜、便攜式氣相色譜儀和微型儀幾個(gè)方面。毛細(xì)管氣相色譜柱的開(kāi)發(fā)和研制主要由廠家進(jìn)行，以開(kāi)發(fā)高惰性低流失細(xì)內(nèi)徑柱為主。展望未來(lái)，氣相色譜技術(shù)將主要朝著儀器小型化、簡(jiǎn)

11、單化、精密化、高效化等方面發(fā)展，氣相色譜的靈敏度、選擇性、方便快捷性、自動(dòng)化程度將會(huì)得到顯著提高。此外，氣相色譜儀和其他儀器的聯(lián)用技術(shù)將會(huì)得到更加充分的發(fā)展。參考文獻(xiàn)1劉虎威氣相色譜方法及應(yīng)用第2版北京：化學(xué)工業(yè)出版社20072傅若農(nóng)色譜分析概論第2版北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20053肖澤文 王燕杰 胡小剛. 氣相色譜技術(shù)及其發(fā)展.廣東廣州 華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院.V0127 No.34傅若農(nóng).氣相色譜近年的發(fā)展.北京.北京理工大學(xué)化學(xué)系.2009.V0127 No.5845915Mondeno L。Lewis A CBarne KMuJtidime瑚i徹al chromatogmphyHoboken，USA：John WneySons20036Adahchour M，Beens J，BrinkmanU A ThJ Chromatogr A，20081186：