《氣相色譜法》PPT課件

1、氣相色譜法，1。簡介，1。以惰性氣體為流動相，以固定液體或固體吸附劑為固定相的色譜稱為氣相色譜。以固定液為固定相的色譜稱為氣液色譜，以固體吸附劑為固定相的色譜稱為氣固色譜。氣液色譜的固定相是在化學惰性固體顆粒表面涂覆一層高沸點有機化合物的液膜，或者直接將高沸點有機化合物均勻涂覆在毛細管內(nèi)壁，形成均勻的液膜。色譜分離的外部原因是流動相的不間斷流動。色譜分離的內(nèi)在原因是固定相和分離組分之間吸附(或分布)的差異。2.色譜分離和氣液色譜的原理。在氣液色譜中，當載氣攜帶被測樣品進入色譜柱時，氣相中的被測組分溶解在固定液中。當載氣連續(xù)流過色譜柱時，溶解在固定液中的組分將從固定液中揮發(fā)到氣相中。隨著載氣的流

2、動，揮發(fā)到氣相中的組分將重新溶解在先前的固定液體中。從而反復溶解、揮發(fā)、再溶解和揮發(fā)。由于各組分在固定液中的溶解度不同，溶解度高的組分難以揮發(fā)，在色譜柱中停留時間較長；然而，溶解度低的組分是揮發(fā)性的，因此它們在色譜柱中停留的時間較短。一定時間后，各組分相互分離，依次流出色譜柱。氣固色譜的原理，氣固色譜的固定相是一種具有多孔性和大比表面積的吸附劑。當樣品被載氣帶入色譜柱時，它立即被吸附劑吸附。載氣連續(xù)通過吸附劑，吸附的組分被洗脫。洗脫組分隨載氣一起流動，并被先前的吸附劑吸附。隨著載氣的流動，被測組分在吸附劑表面反復吸附和解吸。由于氣固吸附劑表面各組分的吸附能力不同，吸附能力強的組分在色譜柱中停留

3、的時間更長；然而，吸附能力弱的組分在色譜柱中停留的時間較短，經(jīng)過一定時間后，這些組分相互分離并依次流出色譜柱。3.氣相色譜的優(yōu)點1。分離效率高：意味著對性質(zhì)非常相似的組分有很強的分離能力。2.高靈敏度：微量成分可以用高靈敏度檢測器檢測。3.分析速度快：與化學分析相比，完成多組分分析只需幾分鐘到幾十分鐘。4.分析所需的樣本量非常少。4。工作流程圖1。載氣氣缸2。壓力調(diào)節(jié)器3。凈化器4。穩(wěn)壓閥5。柱前壓力表6。轉(zhuǎn)子流量計7。注射器8。色譜柱9。色譜柱恒溫器10。餾分收集口(柱后分離閥)11。探測器12。探測器恒溫器13。記錄器14。尾氣出口5。載氣色譜常用的載氣是氮氣(N2，純度為99.9995%

4、)，它來自鋼瓶或氮氣發(fā)生器，通過分離空氣制備。氫氣(H2，99.9999.9999%)，來自鋼瓶或氫氣發(fā)生器(通過電解氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液獲得)；氦(氦)充滿鋼瓶；還有氬、甲烷、乙烷和二氧化碳。色譜柱色譜柱是氣相色譜儀分離的心臟，色譜柱的選擇是確定色譜分析方法的中心環(huán)節(jié)；色譜柱要求：高效、選擇性好、快速(幾秒鐘到幾十分鐘)。色譜柱包括填充柱和毛細管柱。選擇色譜柱意味著選擇固定相，即色譜柱的內(nèi)容。7.固定相固定液的選擇：1)根據(jù)“相似與相容”的原則；極性相似或官能團相似；2)根據(jù)組分性質(zhì)的主要差異；氣相色譜檢測器有30多種，其中我們使用了熱導池檢測器和氫火焰離子化檢測器。入口結(jié)構(gòu)分流/無分流入

5、口是毛細管氣相色譜最常用的入口，可用作分流進樣和無分流入口。下圖是分流/無分流入口的典型示意圖。從結(jié)構(gòu)上看，分流/分流入口和填充柱注入有明顯的區(qū)別。首先，前者有一個分流氣體出口及其控制裝置；第二，除了入口前的控制閥外，分流氣路中還有一個預柱壓力調(diào)節(jié)閥；第三，兩者使用的襯墊結(jié)構(gòu)不同。分流進樣和非分流進樣在操作參數(shù)、樣品要求和襯管結(jié)構(gòu)的設(shè)置上也有很大差異。2.分流注入(1)選擇分流注入時的載氣流動路徑和襯管，如圖4-2a所示。進入注射口的載氣總流量由總流量閥控制，然后載氣被分成兩部分：一種是隔離吹掃氣體(13毫升/分鐘)，另一種是進入汽化室的載氣。進入汽化室的載氣與樣品氣體混合，然后分成兩部分：大

6、部分通過分流出口排出，一小部分注入色譜柱。以34 m1/min的總流量為例，如果隔離物吹掃流量設(shè)定為3m1/min，另一個31mL/min將進入汽化室。當分流流量為1毫升/分鐘時。塔中的流速為1毫升/分鐘，分流比為30，333，601。在本儀器設(shè)計中，預柱壓力調(diào)節(jié)閥置于分流氣路上，可在總流量不變的情況下改變預柱壓力。柱前壓力越高，柱流速越高，分析速度越快。為了在恒定的柱前壓力(恒定的柱流速)條件下改變分流比，必須調(diào)整總流速。總流量越大，分流比越大。多種襯套可用于分流注射口。大多數(shù)用于分流注射的襯管不是直通式的，并且管的直徑減小或填充有玻璃棉。這主要是為了增加與樣品的比表面接觸，保證樣品完全汽化

7、，并減少分流歧視。還可以防止固體顆粒和非揮發(fā)性樣品成分進入色譜柱。請注意，填充劑應位于襯里的中間，即溫度最高的地方，以及進樣器尖端到達的地方，這在提高蒸發(fā)效率和減少進樣器尖端與樣品的差異方面更有效。此外，玻璃棉由于其高活性不適合分析極性化合物。此時，可以使用硅烷化的應時玻璃棉。襯里的上端通常用O形硅橡膠環(huán)密封。使用一段時間后，戒指會老化并導致漏氣。因此，應該及時更換。當入口溫度超過400時，最好使用石墨密封圈。樣品分流進樣的適用性適用于大多數(shù)揮發(fā)性樣品，包括液體和氣體樣品。另外，如果樣品的成分不清楚。還應首先使用分流進樣口，對于一些相對“臟”的樣品，應更多地使用分流進樣，因為在分流進樣過程中，

8、大多數(shù)樣品被清空，只有一小部分樣品進入色譜柱，這在很大程度上防止了色譜柱污染。只有當分流進樣不能滿足分析要求(靈敏度太低)時，才考慮其他進樣方法，如分流進樣。總之，分流注射具有廣泛的應用范圍和極大的靈活性。分流比可調(diào)范圍廣，已成為毛細管氣相色譜的首選采樣方法。(3)操作參數(shù)的設(shè)定(1)溫度入口的溫度應接近或等于樣品中最重組分的沸點，以確保樣品快速蒸發(fā)。2.載氣流速毛細管氣相色譜中使用的色譜柱中的載氣流速可根據(jù)具體條件確定。同時，應測量間隔吹掃氣體的流速和分流流速。前者一般為23毫升/分鐘，而后者應根據(jù)樣品情況(如待處理一側(cè)的成分濃度等)進行改變。)，進樣量和分析要求然而，在實際工作中，分流噴射

9、的應用遠不如分流噴射普遍。只有分流進樣不能滿足分析要求(主要是靈敏度要求)時，才應考慮分流進樣。這是因為非分流噴射操作條件的優(yōu)化是復雜的。操作技術(shù)要求高。最突出的問題之一是樣品的初始光譜帶很寬(相對于柱中載氣的流速，蒸發(fā)后樣品的體積太大)。蒸發(fā)的樣品中有大量的溶劑，不可能瞬間進入色譜柱。結(jié)果，溶劑峰將被嚴重拖尾，使得早期流出組分的峰被隱藏在溶劑尾峰中，如圖4-3(a)所示，這使得分析變得困難甚至不可能。有人也稱這種現(xiàn)象為溶劑效應。消除這種溶劑效應可以從幾個方面考慮，但就載氣的流動路徑而言，主要采用所謂的瞬時無分流技術(shù)。也就是說，在注射開始時關(guān)閉分流電磁閥，使系統(tǒng)處于非分流狀態(tài)，如圖4-2(b)

10、所示。大部分汽化樣品進入色譜柱后，打開分流閥，使系統(tǒng)處于分流狀態(tài)。圖4-2(a)。這樣，蒸發(fā)室中殘留的溶劑氣體(包括一小部分樣品成分)將從分流出口快速排出，從而在很大程度上消除了溶劑拖尾，如圖4-2(b)所示。分流狀態(tài)持續(xù)到分析結(jié)束，然后在注射下一個樣品時關(guān)閉分流閥。因此，我們說不轉(zhuǎn)移不是絕對不轉(zhuǎn)移，而是轉(zhuǎn)移和不轉(zhuǎn)移的結(jié)合。在這里，確定即時非分流時間(從樣品注射到打開分流閥的時間)通常是分析成敗的關(guān)鍵。原則上，這段時間應該足夠長。確保大部分樣品進入色譜柱，避免分流鑒別的影響；同時，它應盡可能短，以消除溶劑拖尾，使早期流出峰的分析更準確。在實際工作中，通常根據(jù)樣品的具體條件(如溶劑的沸點、待測組

11、分的沸點和濃度等)來確定最佳折衷點。)或操作條件。研究結(jié)果表明，該時間值一般在3080秒之間。文獻報道，通常使用0.75分鐘，即從注射到打開分流閥的時間為0.75分鐘，這通常確保95%以上的樣品進入色譜柱。尾管的尺寸是影響不分流性能的另一個重要因素。為了在蒸發(fā)室中盡可能少地稀釋樣品，從而減小初始帶寬，具有較小的襯里體積(通常為0.251毫升)是有利的，并且最好使用直通襯里。使用自動取樣器取樣時，由于取樣速度快、揮發(fā)快，建議使用體積稍大的直通式襯管。對于干凈的樣品，玻璃棉不得填充在襯里中；對于相對較臟的樣品，應填充玻璃或應時棉，以確保分析的再現(xiàn)性，并保護色譜柱免受污染。然而，應該注意的是，因為樣

12、品在蒸發(fā)室中停留的時間比注射時間長，并且熱不穩(wěn)定化合物的分解可能性也很大，所以必須及時對內(nèi)襯和填充在其中的應時羊毛進行硅烷化、清潔、更換和硅烷化。3。注射量和注射速度分流注射的注射量一般不超過2L，最好控制在0.5升以下。由于襯管的體積有限，液體蒸發(fā)時體積會膨脹數(shù)百倍(防止回流)。噴射量也與分流比有關(guān)。當分流比較大時，噴射量可以較大。至于注射速度，越快越好，一是防止不均勻汽化，二是保持初始帶寬窄。因此，快速自動注射通常比手動注射更好。另一方面。因為當樣品濃度太低時，分離取樣需要更高的檢測靈敏度。分流注射并不總是一個合適的選擇。除了樣品預處理(如濃縮)。因為分離采樣是一種必須(2)操作參數(shù)的設(shè)定

13、(1)入口溫度的設(shè)定可略低于流入時的設(shè)定，因為樣品流入時會在汽化室內(nèi)停留較長時間，如果稍慢，汽化速度不會影響分離結(jié)果。然而，入口溫度的下限可確保待測組分在不瞬間裂解時完全蒸發(fā)，否則，過低的入口溫度將導致高沸點組分的損失，從而影響分析的靈敏度和重現(xiàn)性。當然，過高的溫度會導致樣品分解。因此，入口溫度應根據(jù)樣品的具體條件進行優(yōu)化。(2)無論進入樣品的流速如何，載氣流速都應更高，其上限應基于保證的分離度。分流出口處的流量(打開分流閥后)通常為3060毫升/分鐘。(3)注射量和注射速度注射量一般不超過2L。當注入量較大時，應選擇體積較大的尾管，注入速度應較快。最好使用自動取樣器。如果使用手動進樣，進樣速

14、度的再現(xiàn)性將影響分析結(jié)果。檢測器：氫火焰離子化檢測器和熱導池檢測器氫火焰離子化側(cè)檢測器(FID)，是一種典型的破壞性和質(zhì)量檢測器，利用氫氣和空氣燃燒產(chǎn)生的火焰作為能量源。當有機化合物進入由氫和氧燃燒的火焰時，它們在高溫下被化學電離，電離產(chǎn)生的離子比基流高幾個數(shù)量級。在高壓電場的定向作用下，形成離子流，弱離子通過高阻放大流動。該氫火焰探測器結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良，穩(wěn)定可靠，操作方便。它的主要特點是能對幾乎所有的揮發(fā)性有機化合物作出響應，具有高靈敏度(10-1310-10g/s)、小基流(10-1410-13A)、寬線性范圍(106107)、小死體積(1L)和快速響應(1毫秒)。它可以直接與毛細管柱一

15、起使用。其主要缺點是需要三種氣源及其流量控制系統(tǒng)，尤其是防爆要求嚴格。氫火焰離子化檢測器：氫火焰離子化檢測器(FID)的結(jié)構(gòu)由電離室和放大電路組成：FID電離室由金屬圓筒覆蓋，噴嘴位于底座中心；噴嘴附近有一個環(huán)形金屬環(huán)(極化極，也稱為發(fā)射器)，上端有一個金屬圓筒(收集器)。在它們之間施加90300伏的DC電壓，形成電離電場，加速電離離子的運動。由收集器收集的離子流過放大器的高電阻以產(chǎn)生信號，該信號被放大，然后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)；燃燒氣體、輔助氣體和色譜柱從底座引入；燃燒氣體和水蒸氣通過外殼上方的小孔逸出。尾氣吹除效果：減少柱外效果，防止峰展寬；提高火焰離子化檢測器的最佳靈敏度操作條件；確保線性

16、使用范圍。注意：氫火焰離子化檢測器不會長時間使用，最好在150度以上的溫度下烘烤2小時后再重新運行。(1)工作原理：熱導池檢測器的工作原理是基于不同氣體具有不同的導熱系數(shù)，熱線具有電阻隨溫度變化的特性。當純載氣通過測量和參考熱絲槽時，由于氣體的強制對流和熱傳導，熱絲產(chǎn)生的大部分熱量被傳遞到槽體，其余熱量通過幾種方式傳遞出去，如熱輻射、自然對流和熱絲前端的熱傳導。當系統(tǒng)(包括載氣流量)不變時，熱線可以處于熱平衡，電橋流量輸出為零。當進入測量池的載氣含有被測成分時，其導熱系數(shù)發(fā)生變化，從而使熱線的溫度上升或下降。測量單元的熱線電阻不再等于參考單元的電阻，這使得電橋失去平衡，電橋電路輸出不平衡電壓信號，該信號是元件含量的量度。因此，t的工作原理氣相色譜柱，(1)我們目前的色譜柱填充柱：2 m1/8英寸Porapak T毛細管柱：30m530um1um改良聚乙二醇毛細管柱，(2)色譜柱的安裝，色譜柱的正確安裝可以保證其最佳性能并延長其使用壽命。請參考以下步驟進行正確安裝：步驟1。檢查氣體過濾器、載氣、取樣墊和襯墊等。以確保輔助氣體和檢測器使用的氣體平穩(wěn)有效。如果之前已經(jīng)制備了臟樣品或高活性化合物，則需要清潔或更換注射端口的襯套。第二步：在色譜柱上安裝螺母和墊片，小心地將色譜柱兩端切平；步驟3:將色譜柱連接到樣品入口