气相色谱分析ppt课件.ppt
《气相色谱分析ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《气相色谱分析ppt课件.ppt(88页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、气相色谱法气相色谱法Gas Chromatography, GCSP-6000 气相色谱仪气相色谱仪(美国(美国Varian公司公司 ) 气相色谱的创建人气相色谱的创建人Archer John Porter Martin b. 1910d. 2002 Richard Laurence Millington Synge b. 1914d. 1994 1944年马丁和辛年马丁和辛格共同发明分配格共同发明分配色谱法,共获色谱法,共获1952年诺贝尔化年诺贝尔化学奖。学奖。1953年马丁和年马丁和A.T.James发明发明气相色谱法。气相色谱法。 气体为流动相,气体为流动相,待测样品被蒸发为待测样品被
2、蒸发为气体,注入到色谱柱顶,以惰性气体气体,注入到色谱柱顶,以惰性气体(载载气气)将待测物样品蒸汽带入柱内分离。将待测物样品蒸汽带入柱内分离。第一节第一节 概述概述一、气相色谱法一、气相色谱法 GC 按固定相分按固定相分 气气-固色谱固色谱 气气-液色谱液色谱 按分离原理分按分离原理分 吸附色谱吸附色谱 分配色谱分配色谱 按柱粗细分按柱粗细分 填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱二、二、GC分类分类三、三、GC的特点及应用范围的特点及应用范围p分离效能高,选择性好分离效能高,选择性好n复杂混合物、有机同系物、异构体及手性异构体复杂混合物、有机同系物、异构体及手性异构体n填充柱理论塔板
3、数可达数千,毛细管柱可达一百多万填充柱理论塔板数可达数千,毛细管柱可达一百多万p检测灵敏度高(检测灵敏度高(10-11 10-13g) ,样品用量少,样品用量少p操作简单,分析速度快操作简单,分析速度快 适于分析沸点适于分析沸点500以下,分子量以下,分子量400以下,热稳定性以下,热稳定性好的气、液、固态物质,约占全部有机物的好的气、液、固态物质,约占全部有机物的20四、四、 气相色谱法的一般流程气相色谱法的一般流程 载气系统载气系统 (Carrier gas supply) 进样系统(进样系统(sample injection system) 色谱柱系统色谱柱系统 (column syst
4、em) 温控系统(温控系统(Temp. Contr. system) 检测系统检测系统 (detection system) 记录系统记录系统 (data system) 获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计及气体净化装置。流量计及气体净化装置。一、载气系统一、载气系统气体净化装置:气体净化装置:去水、去氧、去总烃去水、去氧、去总烃载气:载气:要求化学惰性,不与有关物质反应要求化学惰性,不与有关物质反应载气载气N2气、气、 H2气等气等燃气燃气H2气气助燃气助燃气空气空气二、进样系统二、进样系统 包括进样器、气化室等。包括进样器、气化室等。手动进校
5、常以微量注射器进样手动进校常以微量注射器进样柱材料:柱材料:金属、玻璃、融熔石英、金属、玻璃、融熔石英、Teflon等等填充柱:填充柱:多为多为U形或螺旋形,内填固定相;形或螺旋形,内填固定相;开管柱:开管柱:分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。通常弯成螺旋状。通常弯成螺旋状。三、色谱柱系统三、色谱柱系统 色谱分析的心脏,包括色谱柱和柱温箱色谱分析的心脏,包括色谱柱和柱温箱四、温控系统四、温控系统温度控制是否准确、升、降温速度是否快速温度控制是否准确、升、降温速度是否快速是市售色谱仪器的最重要指标之一。是市售色谱仪器的最重要指标之一。控温系统包括对控温系统包括对气化
6、室、柱箱和检测器气化室、柱箱和检测器控温控温控温方式:控温方式:恒温和程序升温恒温和程序升温。五、五、检测检测系统系统 包括检测器和放大器等,有浓度型检测和包括检测器和放大器等,有浓度型检测和质量型检测质量型检测六、记录控制系统六、记录控制系统色谱工作站色谱工作站在线显示在线显示自动采集自动采集处理储存处理储存自动控制自动控制 第二节第二节 气相色谱固定相和流动相气相色谱固定相和流动相色谱柱系统色谱柱系统色谱仪器的心脏色谱仪器的心脏1)气固色谱固定相:固体吸附剂;)气固色谱固定相:固体吸附剂;2)气液色谱固定相:固定液)气液色谱固定相:固定液+载体。载体。1. 吸附剂吸附剂硅胶硅胶(强极性强极
7、性) 氧化铝氧化铝(弱极性弱极性)活性炭活性炭(非极性非极性) 分子筛分子筛(极性极性)一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相固体吸附剂固体吸附剂利用固体吸附剂对不同物质利用固体吸附剂对不同物质的吸附能力差别进行分离。的吸附能力差别进行分离。 主要用于分离小分子量的永久气体(主要用于分离小分子量的永久气体(H2、O2、CO等)等)及低分子量化合物。及低分子量化合物。2.高分子多孔微球高分子多孔微球(GDX): 人工合成的多孔聚合物,孔径大小可人为控制。人工合成的多孔聚合物,孔径大小可人为控制。可在活化后直接用于分离。可在活化后直接用于分离。一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相固体吸附剂固体吸附剂
8、非极性:苯乙烯非极性:苯乙烯+二乙烯苯共聚:二乙烯苯共聚: GDX-1和和2型(国产)型(国产)极性:苯乙烯极性:苯乙烯+二乙烯苯共聚物中引入极性基团二乙烯苯共聚物中引入极性基团 GDX-3和和4型(国产)型(国产)吸附剂性质、分离对象吸附剂性质、分离对象吸附剂吸附剂性质性质分离对象分离对象活性炭活性炭非极性非极性永久气体、非极性烃永久气体、非极性烃硅胶硅胶氢键型氢键型永久气体、非极性烃永久气体、非极性烃氧化铝氧化铝弱极性弱极性烃烃+有机异构物有机异构物分子筛分子筛极性极性永久气体永久气体+惰性气体惰性气体GDX不同不同极性极性水水+气体氧化物气体氧化物+CH4+低级醇低级醇 载体为固定液提供
9、大的惰性表面,载体为固定液提供大的惰性表面,以承担固定液,使其形成薄而匀的液膜。以承担固定液,使其形成薄而匀的液膜。二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相固定液固定液+载体载体1. 载体载体(担体担体):化学惰性的多孔性微粒:化学惰性的多孔性微粒二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相载体载体+固定液固定液要求:要求: 比表面积大(多涂渍固定液)比表面积大(多涂渍固定液) 无吸附性(不吸附被测组分)无吸附性(不吸附被测组分) 化学惰性(不与固定液发生化学反应)化学惰性(不与固定液发生化学反应) 热稳定性好热稳定性好, 一定的机械强度一定的机械强度载体类型载体类型类型类型制备制备应用应用硅藻土硅藻土红
10、色担体红色担体天然硅藻土天然硅藻土900煅烧煅烧与非极性固定液配伍,用与非极性固定液配伍,用于非极性或弱极性物质分于非极性或弱极性物质分离离硅藻土硅藻土白色担体白色担体天然硅藻土天然硅藻土+20% Na2CO3煅烧煅烧)与极性固定液配伍、用于与极性固定液配伍、用于极性物质分离极性物质分离非硅非硅藻土藻土有机聚合物:有机玻璃有机聚合物:有机玻璃球球特定组分分析特定组分分析酸洗:酸洗:HCl浸泡除去金属氧化物浸泡除去金属氧化物 用于分析酸类和酯类用于分析酸类和酯类碱洗:碱洗:NaOH-甲醇浸泡除去酸性作用点甲醇浸泡除去酸性作用点 用于分析胺类等碱性化合物用于分析胺类等碱性化合物硅烷化:硅烷化:载体
11、与硅烷化试剂反应除去硅醇基载体与硅烷化试剂反应除去硅醇基 用于具有形成氢键能力的较强的化合物用于具有形成氢键能力的较强的化合物载体载体的处理的处理钝化,减弱或消除载体表面的吸附活性钝化,减弱或消除载体表面的吸附活性2. 固定液固定液要求:要求:二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相载体载体+固定液固定液高沸点难挥发有机化合物,种类繁多。高沸点难挥发有机化合物,种类繁多。固定液类型固定液类型化学分类法化学分类法固定液固定液极性极性例子例子分离对象分离对象烃类烃类非极性非极性角鲨烷角鲨烷非极性物质非极性物质硅氧硅氧烷类烷类弱极性弱极性甲基硅氧烷甲基硅氧烷苯基硅氧烷苯基硅氧烷不同极性物质不同极性物质中
12、极性中极性氟基硅氧烷氟基硅氧烷强极性强极性氰基硅氧烷氰基硅氧烷醇类醇类强极性强极性聚乙二醇聚乙二醇强极性物质强极性物质酯类酯类中强极性中强极性邻苯二甲酸酯邻苯二甲酸酯各类物质各类物质烃类、醇、酯、聚酯、胺、烃类、醇、酯、聚酯、胺、等。等。固定液类型固定液类型0、1级:非极性固定液级:非极性固定液2、3级:中等极性固定液级:中等极性固定液4、5级:极性固定液级:极性固定液l相对极性分为五级,每相对极性分为五级,每20为一级为一级l规定规定,-氧二丙腈的相对极性为氧二丙腈的相对极性为100,角鲨烷为角鲨烷为0l其他固定液的相对极性与它们比较,在其他固定液的相对极性与它们比较,在0100之间之间 相
13、对极性(相对极性(P P)测定方法)测定方法苯与环己烷为样品苯与环己烷为样品对照柱对照柱,-氧二丙腈及角鲨烷氧二丙腈及角鲨烷柱柱分别测定相对保留值的对数分别测定相对保留值的对数q1及及q2在待测在待测固定液柱上测得固定液柱上测得qx代入下式计算待测固定液的相代入下式计算待测固定液的相对极性对极性Px:1Xx12100 1qqPqq()lg环已烷苯RRttq 固定液固定液P级别级别固定液固定液P级别级别角鲨烷角鲨烷0+1PEG-20M68+3SE-30,OV-113+1DEGA72+4已二酸二辛酯已二酸二辛酯21+2PEG-60074+4DNP25+2双甘油双甘油89+5DOP,QF-128+2
14、,-氧二丙氧二丙腈腈100+5XE-6052+33.固定液的选择固定液的选择原则:相似性原则原则:相似性原则 即按被分离组分的极性或基团与固即按被分离组分的极性或基团与固定液相似的原则来选择定液相似的原则来选择 为了利用为了利用“相似性原则相似性原则”原则选择固定液,原则选择固定液,必须了解样品种各组分按极性分类的情况。必须了解样品种各组分按极性分类的情况。二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相载体载体+固定液固定液第一组第一组最强极性最强极性氢键型氢键型第二组第二组 强极性强极性氢键接受原子氢键接受原子及活泼及活泼H第三组第三组中等极性中等极性氢键接受原氢键接受原子子第四组第四组弱极性弱极性活
15、泼氢活泼氢第五组第五组非极性非极性水水脂肪酸类脂肪酸类酮类酮类二氯甲烷二氯甲烷饱和饱和CH物物二醇二醇,甘油甘油酚类酚类醛类醛类氯仿氯仿CS2氨基酸类氨基酸类伯与肿胺类伯与肿胺类酯类酯类氯乙烷氯乙烷硫醇硫醇羧酸类羧酸类肟类肟类叔胺类叔胺类芳香烃芳香烃硫化物类硫化物类多酚类多酚类含含H H硝基物、硝基物、腈化物、氨、腈化物、氨、HFHF、肼、肼、HCNHCN不含不含H H硝基硝基物、腈化物物、腈化物烯烃类烯烃类不含在第四不含在第四级的卤化碳级的卤化碳化合物极性分组化合物极性分组a a按极性相似原则选择:按极性相似原则选择:非极性组分非极性组分选非极性固定液,选非极性固定液, 按沸点顺序出柱,低沸
16、点的先出柱。按沸点顺序出柱,低沸点的先出柱。中等极性组分中等极性组分选中等极性固定液选中等极性固定液 基本按沸点顺序出柱。基本按沸点顺序出柱。强极性组分强极性组分选极性固定液,选极性固定液, 按极性顺序出柱,极性强的后出柱。按极性顺序出柱,极性强的后出柱。固定液的选择固定液的选择 固定液与被测组分化学官能团相似,作用固定液与被测组分化学官能团相似,作用力强,选择性高力强,选择性高 酯类酯类选酯或聚酯固定液选酯或聚酯固定液 醇类醇类选醇类或聚乙二醇固定液选醇类或聚乙二醇固定液b按化学官能团相似选择:按化学官能团相似选择:固定液的选择固定液的选择c. 按组分性质的主要差别选择按组分性质的主要差别选
17、择p组分沸点差别为主组分沸点差别为主选非极性固定液选非极性固定液 按沸点顺序出柱,沸点低的先出柱按沸点顺序出柱,沸点低的先出柱p组分极性差别为主组分极性差别为主 选极性固定液选极性固定液 按极性强弱出柱,极性弱的先出柱按极性强弱出柱,极性弱的先出柱固定液的选择固定液的选择 例:苯(例:苯(80.10C) 环己烷(环己烷(80.70C)选非极性柱选非极性柱 分不开分不开选强极性柱选强极性柱 较好分离较好分离 环己烷先出柱。环己烷先出柱。三、气相色谱流动相三、气相色谱流动相载气载气p 氢气氢气分子量小,热导系数大,粘度小分子量小,热导系数大,粘度小热导检测器、氢焰离子化检测器选用,提高载气热导检测
18、器、氢焰离子化检测器选用,提高载气线速时可用线速时可用p 氮气氮气扩散系数小、热导系数小、柱效高。扩散系数小、热导系数小、柱效高。第三节第三节 气相色谱检测器气相色谱检测器 热导检测器热导检测器 (TCD); 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器 (FID); 电子捕获检测器电子捕获检测器 (ECD); 火焰光度检测器火焰光度检测器 (FPD); 氮磷检测器(氮磷检测器(NPD) ; 硫荧光检测器硫荧光检测器(SCD)u浓度型检测器:浓度型检测器:TCD、ECD u质量型检测器:质量型检测器:FID、FPD p通用型检测器:通用型检测器: TCD、FIDp选择型检测器:选择型检测器:ECD、F
19、PD一、热导检测器一、热导检测器(TCD)特点:特点:对任何气体均可产生响应,通用性好,线对任何气体均可产生响应,通用性好,线性范围宽、价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。性范围宽、价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。通常选择热导系数大的通常选择热导系数大的H2和和He作载气作载气 利用被检测组分与载利用被检测组分与载气的热导率的差别来检测气的热导率的差别来检测组分的组分的浓度浓度变化。变化。通用型浓度检测器通用型浓度检测器 利用含碳有机物在氢焰的利用含碳有机物在氢焰的作用下化学电离而形成离子流,作用下化学电离而形成离子流,借测定离子流强度进行检测。借测定离子流强度进行检测。二、氢焰离子化检测
20、器二、氢焰离子化检测器(FID)特点:特点:灵敏度高、响应快、灵敏度高、响应快、线性范围宽,目前最常用的检线性范围宽,目前最常用的检测器之一。测器之一。通用型质量检测器通用型质量检测器载气载气N2气气燃气燃气H2气气助燃气助燃气空气空气63Ni或或3HU 利用含有强电负性元素利用含有强电负性元素的物质捕获电子的能力,通过的物质捕获电子的能力,通过测定电子流进行检测测定电子流进行检测三、电子捕获检测器三、电子捕获检测器(ECD)特点特点:灵敏度高、选择性好。目前分析痕量强电负灵敏度高、选择性好。目前分析痕量强电负性化合物最有效的检测器。但对无电负性的物质如烷性化合物最有效的检测器。但对无电负性的
21、物质如烷烃无响应。烃无响应。选择型浓度检测器选择型浓度检测器 利用含利用含S、P的化合物的化合物在富氢火焰中燃烧时产生在富氢火焰中燃烧时产生的发射光谱进行定量检测。的发射光谱进行定量检测。四、火焰光度检测器四、火焰光度检测器(FPD)特点特点:高灵敏度、高选择性,对含磷、硫的有机化高灵敏度、高选择性,对含磷、硫的有机化合物和气体硫化物特别敏感。合物和气体硫化物特别敏感。选择型质量检测器选择型质量检测器常用常用气气相相色色谱谱检检测测器器的的性性能能 TCD FID ECD FPD 类型类型 浓度浓度 质量质量 浓度浓度 质量质量 适用范围适用范围 各类气相物质各类气相物质 含碳有机物含碳有机物
22、 含含电负性物质电负性物质 含含 S、P 有机物有机物 通用性通用性选择性选择性 通用型通用型 通用型通用型 选择型选择型 选择型选择型 灵敏度灵敏度 S 10mVcm/g 10-2mVs/g 800AmL/g 400mVs/g 检测限检测限 DL 2 10-9g/mL 10-12g/s 10-14g/mL 10-11(S)10-12(P) 最小检测浓度最小检测浓度 100ng/g 1ng/g 0.1ng/g 10ng/g 线性范围线性范围 104 107 102104 102(S),102103(P) kknRCuuBAH114 ;第五节第五节 气相色谱分离分析条件气相色谱分离分析条件根据根
23、据van Deemter方程和色谱分离方程式选择分析条件方程和色谱分离方程式选择分析条件 )1)(1(4kknR柱效项 柱选择项 柱容量项理理HLn121212RRttkkKKCuuBAH一、影响分离的因素一、影响分离的因素a a柱效项影响因素柱效项影响因素影响色谱峰宽窄,主要取决于色谱柱性能及载气流速HnLn1或HRLR1或采用粒度较小、均匀填充的固定相(采用粒度较小、均匀填充的固定相(A项项)分配色谱应控制固定液液膜厚度(分配色谱应控制固定液液膜厚度(C项项 )适宜的操作条件:流动相性质和流速,柱温等适宜的操作条件:流动相性质和流速,柱温等(B项项) )1)(1(4kknR增加柱长增加柱长
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 色谱 分析 ppt 课件
限制150内