氣相色譜分析原理與技術(shù)

1、氣相色譜分析原理與技術(shù),化學(xué)五班 李紀(jì)軍 03081146,氣相色譜分析原理技術(shù)應(yīng)用,引言 “ 氣相色譜分析”是重要的近代分析手段之一由于它具有分離效能高，分析速度快，定量結(jié)果準(zhǔn)，易于自動化等特點(diǎn)；且當(dāng)其與質(zhì)譜，計算機(jī)結(jié)合進(jìn)行色質(zhì)聯(lián)用分析時，又能對復(fù)雜的多組分混合物進(jìn)行定性、定量分析，因此日益廣泛地應(yīng)用于石油化工、醫(yī)藥、生化、環(huán)境科學(xué)等各個領(lǐng)域，成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、教學(xué)等部門不可缺少的重要分離、分析工具。,色譜法（chromatography）亦稱色層法、層析法，是一種分離技術(shù)，當(dāng)其應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域，并與適當(dāng)?shù)臋z測手段相干結(jié)合，就構(gòu)成色譜分析法,現(xiàn)在的色譜法是指這樣一種物理分離方法，根據(jù)不

2、同的物質(zhì)在兩相-固定相和流動相構(gòu)成的體系中，具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相做相對運(yùn)動時，這些物質(zhì)也隨流動相一起運(yùn)動，并在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，這樣就使的那些分配系數(shù)只有微小差別的物質(zhì)，在移動速度上產(chǎn)生很大的差別，從而使各組份達(dá)到了完全分離。,一、各種色譜分類方法,1、按兩相狀態(tài)分類 色譜中共有兩相（相就是體系中的某一均勻部分）即固定相和流動相。如果流動相是氣體就叫氣相色譜；用液體作流動相的稱為液相色譜。同樣固定相也可以有兩種狀態(tài)，即固體吸附劑和載體涂固定液。這樣按兩相狀態(tài)可將色譜分為四類，它們是：氣相色譜，包括氣固色譜，氣-液色譜；液相色譜，包括液-固色譜，液-液色譜。,2、按固定相的性質(zhì)分類

3、,柱色譜，共分為兩大類。一類是固定相裝在一根玻璃或金屬管內(nèi)，叫“填充柱色譜”；另一類是固定相附著在一根細(xì)管內(nèi)壁上，管中心是空的，叫開管柱色譜或毛細(xì)管柱色譜。 紙色譜，也叫“紙層析法”，用濾紙作固定相 薄層色譜或叫薄板層析，即將吸附劑涂成或壓成薄膜，然后與紙色譜類似的方法進(jìn)行操作。,3、按分離原理分類,1.吸附色譜，利用吸附劑對不同組分的吸附性能的差別而進(jìn)行分離，包括氣-固吸附色譜和液-固吸附色譜。 2.分配色譜，利用不同的組份在兩相間的分配系數(shù)的差別而進(jìn)行分離，包括氣液分配色譜和液-液分配色譜。,4.按動力學(xué)分類,(1)沖洗法,這是色譜中最常用的一種方法.首先將試樣加到色譜柱的頭上，然后用沖洗

4、劑的液體或氣體沖洗柱子這種沖洗劑在固定相上的吸附或溶解能力要比試樣組份弱的多由于各組分在固定相上的吸附或溶解能力不同，于是被沖洗劑沖出來的先后順序也不同，從而使各組分彼此分離如果將流出的組份及其濃度的變化用適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ涗浵聛砭偷玫搅鞒銮€,(2)頂替法（也叫排代法），將試樣加到色譜柱的頭上然后用一種對固定相的吸附或溶解能力比所有試樣組份都強(qiáng)的頂替劑將個組份依次頂替出色譜柱，吸附或溶解能力弱的組份首先流出色譜柱，強(qiáng)的最后流出用于族分析，如油品中的烷，烯，芳烴的分離,迎頭法（或稱前沿法），這種方法是將試樣混合物連續(xù)通過色譜柱，吸附或溶解能力弱的組份先以純物質(zhì)的狀態(tài)流出色譜柱，其次是溶解力較強(qiáng)的第二

5、組分和第一組分的混合物流出色譜柱此法適用于含有微量等雜質(zhì)和大量的混合物中制高純度的，不適用進(jìn)行完全的分離和分析,三種色譜動力學(xué)過程原理及相應(yīng)色譜流出曲線,二、氣相色譜法及其分離原理,(一)氣相色譜儀的流程,上圖是一個以離子化為檢測器的填充柱氣相色譜儀流程圖載氣由高壓鋼瓶供給，經(jīng)減壓閥，流速計控制計量后，以穩(wěn)定的壓力，精確的流速連續(xù)流過汽化室，色譜柱檢測器最后放空其中汽化室的作用是把液體或固體試樣瞬間汽化為蒸汽，以便被載氣帶入色譜柱進(jìn)行分離，色譜柱是一根金屬或玻璃管子，內(nèi)裝固定相可以是表面積較大，粒度較小的活性吸附劑，或載體涂以固定液，起分離作用,檢測器是一種檢測裝置，它能把經(jīng)色譜柱分離后的載氣

6、中的組分及其濃度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦柗糯笃魇前褭z測器送來的微弱電訊號進(jìn)一步放大，以便能帶動二次儀表記錄器是把放大器的電訊號自動記錄下來而色譜爐或叫恒溫箱則是為色譜柱提供一個恒溫的或程序改變的溫度環(huán)境，式樣通常是以微量注射器以打針的方式由注射頭打進(jìn)汽化室的，瞬間汽化為蒸氣被載氣（氮?dú)?，氫氣，或氖氣等）帶入色譜柱進(jìn)行分離分離后各組分順序進(jìn)入檢測器，產(chǎn)生電訊號經(jīng)放大后，由記錄器記錄下來,（二）氣相色譜分離原理,實(shí)質(zhì)上氣相色譜分離是利用式樣中個組分在色譜柱中的氣相和固定相間的分配系數(shù)不同，當(dāng)汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運(yùn)行時，組分就在其中的兩相間進(jìn)行反復(fù)多次（）的分配（吸附脫附放出）由于固定相對各種組分

7、的吸附能力不同（即保存作用不同），因此各組份在色譜柱中的運(yùn)行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，順序離開色譜柱進(jìn)入檢測器，產(chǎn)生的離子流信號經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組分的色譜峰，,檢測器訊號對時間作圖,圖中，叫基線，為組分波峰總面積，為峰高，為峰半高寬度，簡稱半寬，為保留時間（分）為空氣峰時間（分）利用組分在色譜圖上的保留值來定性用其峰面積加一適當(dāng)?shù)男Ｕ祦矶?（三）氣相色譜分析舉例,芳香異構(gòu)體的氣相色譜分析芳香烴包括乙基苯和二甲苯三種異構(gòu)體，性質(zhì)相似，用一般的固定液難以分離采用對于間對位異構(gòu)體有特殊保留作用的有機(jī)皂土，配一適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)固定液，可將芳香烴完全分離 （）儀器帶有氫焰離子化

8、或熱導(dǎo)池檢測器的一般填充柱色譜儀，毫伏記錄器，微升微量注射器 （）實(shí)驗(yàn)條件色譜柱，內(nèi)徑毫米，長米不銹鋼柱固定相，的有機(jī)皂土，加的雙甘油，涂在目載體上柱溫度，汽化度，氫氣為載氣，流速毫升分，空氣毫升分,定性分析在實(shí)驗(yàn)條件下，打入微升的二甲苯式樣，得到的色譜圖 打入分別已知純樣品測定保留時間與未知式樣色譜峰的保留時間對照定性，確定色譜圖上各組份峰號代表組份見圖,（）定量分析因?yàn)榉紵N異構(gòu)體都能流出色譜柱，且在氫焰離子化檢測器上都有訊號，故采用峰面積乘以相應(yīng)的重量校正因子歸一化法定量其中峰面積是用峰高乘以半寬發(fā)測的，重量校正因子系用文獻(xiàn)發(fā)表的，定量結(jié)果如下表,上例表明，色譜分析既快又準(zhǔn)，特別對于那些難分離的混合物，色譜法更能發(fā)揮其獨(dú)特的，高分離效能的作用,三氣相色譜法的特點(diǎn),高效能，是指一般色譜柱都有幾千塊理論板，毛細(xì)管柱可達(dá)塊理論班因而可以分析沸點(diǎn)十分相近的組分，和極為復(fù)雜的多組份混合物例如，用毛細(xì)管，可以分析輕油中個組份 高選擇性是指固定相對性質(zhì)極為相似的組份，如同位素，烴類的異構(gòu)體等有較強(qiáng)的分離能力主要通過選用高選擇性的固定液 高靈敏度指用高靈敏度的檢測器可檢測出克的物質(zhì)因此可用于痕量分析 分析速度快一般分析一次用幾分鐘到十幾分鐘某些快速分析中，一秒鐘可以分析若干份色譜法易于自動化操作與處理都自動化速度很快 應(yīng)用范圍廣氣象色譜法可以分析氣體和易揮發(fā)的或可以轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的液體