某某公司气相色谱仪讲义.PDF
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1、 kexiaokexiao 科晓仪器 2 0 0 5年第一届色谱培训班 培训资料汇编 科晓仪器 2 0 0 5年第一届色谱培训班 培训资料汇编 目录: 一、色谱分析基本理论 二、气相色谱仪相关配置及问题解决 三、气相色谱安装和调试 四、气相色谱柱的安装 五、毛细管分析常见问题的解决 六、液相色谱仪相关配置及问题解决 七、色谱分析常见问题解决 八、相关气相色谱仪的使用经验 九、常见色配件及消耗品价目表 目录: 一、色谱分析基本理论 二、气相色谱仪相关配置及问题解决 三、气相色谱安装和调试 四、气相色谱柱的安装 五、毛细管分析常见问题的解决 六、液相色谱仪相关配置及问题解决 七、色谱分析常见问题解
2、决 八、相关气相色谱仪的使用经验 九、常见色配件及消耗品价目表 杭州科晓化工仪器设备有限公司苏州分公司 杭州科晓化工仪器设备有限公司苏州分公司 地址:苏州市人民路 23-29 号泰华商城 616 室 电子邮件: 电话:0512-65183721 65189728 开户:建行苏州市人民桥分理处 传真:0512-65181543 帐号:32201988743050392562 网址:. 税号:320502739576892 邮编:21007 联系人:林允炎 色谱基本理论 色谱基本理论 一、色谱法原理: 又称层析法。根据其分离原理,有吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱与排阻色谱等方法。 1、吸附色谱是
3、利用吸附剂对被分离物质的吸附能力不同,用溶剂或气体洗脱,以使组分分离。常用的吸附剂剂有氧化铝、硅胶、聚酰胺等有吸附活性的物质。 2、分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同,以使组分分离。其中一相为液体,涂布或使之键全在固体载体上,称固定相;另一相为液体或气体,称流动相。常用的载体有硅胶、硅藻土、硅镁型吸附剂与纤维素粉等。 3、离子交换色谱是利用被分离物质在离子交换树脂上的离子交换势不同而使组分分离。常用的有不同强度的阳、阴离子交换树脂,流动相一般为水或含有有机溶剂的缓冲液。 4、排阻色谱又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱,是利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同,以使组分分
4、离常用的填料有分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔硅胶或玻璃珠等到,可根据载体和试样的性质,选用水或有机溶剂为流动相。 二、色谱法的分离方法: 通常色谱的分离方法有柱色谱法、纸色谱法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等。色谱所用溶剂(流动相)应与试样不起化学反应,并应用纯度较高的溶剂。色谱时的温度,除气相色谱法或另有规定外,一般指在室温下操作。分离后各成分的检出,应采用各单体中规定的方法。 通常用柱色谱、绝色谱或薄层色谱分离有色物质时,可根据其色带进行区分,对有些无色物质,可在 245-365nm 的紫外灯下检视。纸色谱或薄层色谱也可喷显色剂使之显色。薄层色谱还可用加有荧光物质的薄层硅胶
5、,采用荧光熄灭法检视。用纸色谱进行定量测定时,可将色谱斑点部分剪下或挖取,用溶剂溶出该成分,再用分光光度法或比色法测定,也可用色谱扫描仪直接在纸或薄层板上测出,也可用色谱扫描仪直接以纸或薄层板测出。柱色谱、气相色谱和高效液相色谱可用接于色谱柱出口处的各种检测器检测。柱色谱还可分部收集流出液后用适宜方法测定。柱色谱法所用色谱管为内径均匀、下端缩口的硬质玻璃管,下端用棉花或玻璃纤维塞住,管内装有吸附剂。色谱醉的大小,吸附剂的品种和用量,以及洗脱时的流速,均按各单体中的规定。吸附剂的颗粒应尽可能保持大小均匀,以保证良好的分离郊果, 除另有规定外通常多采用直径为 0.07-0.05mm 的颗粒.吸附剂
6、和活性或吸附力对分离效果有影响,应予注意。 吸附剂的填装 干法:将吸附剂一次加入色谱管,振动管壁使其均匀下沉,然后沿管壁缓缓加入开始层析时使用的流动相,或将色谱管下端出口加活塞,加入适量的流动相,旋开活使流动相缓缓滴出,然后自管顶缓缓加入吸附剂,使其均匀地润湿下沉,在管内形成松紧适度的吸附层。操作过程中应保持有充分的流动相留在吸附层的上面。湿法:将吸附剂与流动相混合,搅拌以除去空气泡,徐徐倾入色谱管中,然后再加入流动相,将附着于管壁的吸附剂洗下,使色谱柱表面平整。俟填装吸附剂所用流动相色谱柱自然流下,液面将柱表面相平时,即加试样溶液。 试样的加入除另有规定外,将试样溶于层析时使用的流动相中,再
7、沿色谱管壁缓缓加入。注意勿使 吸附剂翻起。或将试样溶于适当的溶剂中。与少量吸附剂混匀,再使溶剂挥发去尽后使松散状; 将混有试样的吸附剂加在已制备好的色谱柱上面。如试样在常用溶剂中不溶解,可将试样适量的吸附 剂在乳钵中研磨混匀后加入。 洗脱除另有规定外,通常按流动相洗脱能力大小,递增变换流动相的品种和比例,分别分部收集 流出液,至流出液中所含万分显著减少或不再含有时,再改变流动相的品种和比例。操作过程中应保 持有充分的流动相留在吸附层的上面。 纸色谱法: 以纸为载体,用单一溶剂或混合溶剂进行分配。亦即以纸上所含水分或其他物质为固定相,用流动相进行展开的分配色谱法。所用滤纸应质地均匀平整,具有一定
8、机械强度,必须不含会影响色谱效果的杂质,也不应与所用显色剂起作用,以免影响分离和鉴别效果,必要时可作特殊处理后再用。试样经层析后可用比移值(Rf)表示各组成成分的位置(比移值=原点中心至色谱斑点中心的距离与原点中心至流动相前沿的距离之比,由于影响比移值的因素较多,因此一般采用在相同实验条件下对照物质对比以确定其异同。作为单体鉴别时,试样所显主色谱斑点的颜色(或荧光)与供置,应与对照(标准)样所显主色谱的斑点或供试品一对照品(11)混合所显的主色谱斑点相同。作为质量指标(纯度)检查时,可取一定量的试样,经展开后,按各单体的规定,检视其所显杂质色谱斑点的个数或呈色(或荧光)的强度。作为含量测定时,
9、可将色谱斑点剪下洗脱后,再用适宜的方法测定,也可用色谱扫描仪测定。1、下行法 所用色谱缸一般为圆形或长方形玻璃缸,缸上有磨口玻璃盖,应能密闭,盖上有孔,可插入分液漏斗,以加入流动相。在近缸顶端有一用支架架起的玻璃槽作为流动相的容器,槽内有一玻璃棒,用以支持色谱滤纸使其自然下垂,避免流动相沿滤纸与溶剂槽之间发生虹吸现象。 取适当的色谱滤纸按纤维长丝方向切成适当大小的纸条, 离纸条上端适当的距离 (使色谱纸上端能足够浸入溶剂槽内的流动相中,并使点样基线能在溶剂槽侧的玻璃支持棒下数厘米处)用铅笔划一点样基线,必要纸下端可切成锯齿形,以便于流动相滴下。将试样溶于适当的溶剂中,制成一定浓度的溶剂。用微量
10、吸管或微量注射器吸取溶剂,点于点样基线上,溶液宜分次点加,每次点加后,俟其自然干燥、低温烘干或经温热气流吹干。样点直径一般不超过 0.5cm,样点通常应为圆形。 将点样后的色谱滤纸上端放在溶剂槽内, 并用玻璃棒压住, 使色谱纸通过槽侧玻璃支持棒自然下垂,点样基线在支持棒下数厘米处。色谱开始前,色谱开始前,色谱缸内用各单体中所规定的溶剂的蒸气饱和,一般可在色谱缸底部放一装有流动相的平皿,或将浸有流动相的滤纸条附着在色谱缸的内壁上,放置一定时间,俟溶剂挥发使缸内充满饱和和蒸气。然后添加流动相,使浸没溶剂槽内滤纸,流动相即经毛细管作用沿滤纸移动进行展开至规定距离后,取出滤纸,标明流动相前沿位置,俟流
11、动相挥散后按规定方法检出色谱斑点。 上行法: 色谱缸基本和下行法相似,唯除去溶剂槽和支架,并在色谱缸盖上的孔中加塞,塞中插入玻璃悬钩,以便将点样后的色谱滤纸挂在钩上。色谱滤纸一般长约 25cm,宽度则视需要而定。必要时可将色谱滤纸卷成筒形。点样基线距底边约 2.5cm,点样方法与下行法相同。色谱缸内加入适量流动相,放置,俟流动相蒸气饱和后,再下降悬钩,使色谱滤纸浸入流动相约 0.5cm,流动相即经毛细管作用沿色谱滤纸上升,除另有规定外,一般展开至 15cm 后,取出晾干,按规定方法检视。 色谱可以向一个方向进行,即单向色谱;也可进行双向色谱,即先向一个方向展开, ,取出,俟流动相完全挥发后,将
12、滤纸转 90,再用原流动相或另一种流动相进行展。亦可多次展开,连续展或径向色谱等。 薄层色谱法: 按各单体所规定的载体,放入适当容器,加入适量水以配成悬浮液,在厚度均匀一致辞的 50 200mm 或 200200mm 平滑玻璃板上将此悬浮均布成 0.25mm 的厚度,风干后一般在 110 度下 0 干燥 0.5- 11h(或按单体规定)。 以离薄层板一端约 25mm 的位置作为点样基线,用微量吸管按规定量吸取试样液和对照(标准)液, 点于基线上,点与点之间的距离在 10mm 以上,液点的直径约 3mm,风干后,基线一端向下,将薄层板放入展开溶剂,溶剂层深 10mm,并预经开展溶剂的蒸汽饱和。在
13、展开溶剂从基线上升至规定距离(一般为15cm 后) ,取出薄层板,风干,然后按规定的方法,对斑点的位置和颜色进行检查。 气相色谱法: 气相色谱法是在以适当的固定相做成的柱管内,利用气体(载气)作为移动相,使试样(气体、液 体或固体)在气体状态下展开,在色谱柱内分离后,各种成分先后进入检测器,用记录仪记录色谱谱图。在对装置进行调试后,按各担体的规定条件调整柱管、检测器温度和载气流量。进样口温度一般应高于柱温 30-50 度。如用火焰电离检测器,其温度应等于或高于柱温,但不得低于 100 度,以免水汽凝结。色谱上分析给组分的峰的位置,以滞留时间(从注入试样液到出现成分最高峰的时间)和滞留容量(滞留
14、时间载气流量)来表示。这些在一定条件下,就能反应出物质所具有特殊值,并据此确定试样成分。 根据色谱上出现的物质成分的峰面积或峰高进行定量。峰面积可用积分测定仪测定,按半宽度法求得(即以峰 1/2 处的峰宽峰高求得) 。峰高的测定方法是从峰高的顶点向记录纸横座标准垂线,找出此垂线与峰的两下端联结线的交点,即以此交点至峰顶点的距离长度为峰高。 液相色谱法: 液相色谱法是在以适当的固定相做成的液相色谱柱,利用液体作为流动相,使试样在色谱柱内通过吸附和解析过程,根据试样和固定相之间的极性和吸附能力,在色谱柱内分离后,一般情况下分子量小先分离出来, 分子量大的后分离出来, 从而达到分离混合样品 的作用。
15、 根据分离后样品的化学性能,选择不同检测器转化成电信号,在记录仪(或色谱工作站)记录色谱谱图,按电信号大小测定混合物中各组分的含量。在对装置进行调试后,按测试样品的规定条件调整流动相的比例、流速大小及检测器的条件。 根据记录仪(或工作站)反应分离物质成分的峰面积或峰高进行定量。峰面积可用积分测定仪测定,按半宽度法求得(即以峰 1/2 处的峰宽峰高求得) 。峰高的测定方法是从峰高的顶点向记录纸横座标准垂线,找出此垂线与峰的两下端连接线的交点,即以此交点至峰顶点的距离长度为峰高。 气相色谱仪基本配置和注意事项 气相色谱仪基本配置和注意事项 一、气相色谱仪的基本配置和构成 一、气相色谱仪的基本配置和
16、构成 气相色谱仪的基本配置示意图 气相色谱仪的基本配置示意图 放 空 放 空 气相色谱仪流路示意图 气相色谱仪流路示意图 载载 气气 瓶瓶 减压阀减压阀 净化器净化器 稳压阀稳压阀 稳流阀稳流阀 进样器进样器 色谱柱色谱柱 检测器检测器 辅助辅助 气气 减压阀减压阀 稳压阀稳压阀 针形阀针形阀 气气 源源 色谱仪主机色谱仪主机 进样器 色谱柱 检测器 数据处理数据处理 数据输出数据输出 二、相关配置说明和操作注意事项 二、相关配置说明和操作注意事项 1. 气相色谱的组成 气相色谱仪是气相色谱法为基础而设计的仪器,气相色谱是以气相色谱柱为分离基础,样品进入进 样器后载气传送,到达色谱柱的分离,分
17、离后样品由柱中流出后到达检测器并给出相应的电讯号,然 后排空。故气相色谱仪整体系由以下方面组成: 1) 气源 2) 气源控制 3) 进样器 4) 色谱柱 5) 检测器 6) 信号放大电部件 7) 二次仪表 其中进样器、色谱柱、检测器组成气相色谱仪,并需专门温度控制。 2. 各组成的部件的要求和作用 1) 载气:其作用是在样品注入色谱仪后由载气把样品组份带进色谱柱,以及保护色谱柱等,因载气起传输样品和保护柱子的作用,故在色谱仪使用中必须达到 99.99%以上,这样才能更好的传输样品和保护柱子,如使用低纯度的载气那将会因载气不纯而导致出现多余的色谱峰、污染柱子和检测器。 2) 载气控制器主要起到稳
18、定和调节气压的作用,从而使样品能稳定的传输。 3) 进样器进入样品以后汽化并用载气直接传入色谱柱, 故必须要在一定的稳定温度下工作。 其高和低都将会 使样品气化和传入色谱柱后的分离都产生影响,如温度低那将使样品气化不完全,产生伸舌头峰,并且对下次实验和本次实验分析数据造成影响,温度太高,会造成样品的分解,还会使进样器使用寿命造成一定的影响。故使分析数据不准确。 我们在选择进样器温度时,一般选择比某样品中组份沸点的最高的温度再高 20-30左右,但不能高于样品的分解温度和仪器最高使用温度。 4) 色谱柱:这是整个色谱仪的心脏部分,主要作用是起到样品分离作用,也是我们关心的问题,所以色谱柱的选择和
19、使用,保养是十分重要的。常用的有玻璃、不锈钢,石英毛细管柱等,其内部填充有固定相。色谱柱选择,我们一般根据样品的污染度,组份的多少,组份的极性,以及沸点来选择。 5) 检测器: 其作用是将色谱柱分离后的物质浓度或质量的变化转换为电信号, 通过相应的电部件检测后由记录仪记录下来,作为色谱分析的数据,常用的检测有:FID(氢火焰离子化检测器)TCD(热导检测器)FPD(火焰光度检测器)ECD(电子俘获检测器)NPD(氮磷检测器) ()FID:氢气和空气燃烧生成火焰,当有机化合物进入火焰时,由于离子化反应,生成比基流高几个数量级的离子,在电场作用下,这些带正电荷的离子和电子分别向负极和正极移动,形成
20、离子流;此离子流经放大器放大后,可被检测。产生的离子流与进入火焰的有机物含量成正比,利用此原理可进行有机物的定量分析。 (2)TCD:是根据组分和载气有不同的导热系数研制而成的。组分通过热导池且浓度有变化时,就会从热敏元件上带走不同热量,从而引起热敏元件阻值变化,此变化可用电桥来测量。 (3)FPD:是分析 S、P 化合物的高灵敏度、高选择性的气相色谱检测器。广泛用于环境、食品中 S、P 农药残留物的检测。当含 S、P 的化合物在富氢焰(H2与 O2体积比)中燃烧时,伴有化学发光效应,分别发射出(350-480)nm 和(480-600)nm 的一系列特征波长光,其中 394nm 和 526n
21、m 分别为含 S 和含 P 化合物的特征波长。光信号经滤波、放大,便可得到相应的谱峰。以前一直将 FPD 作为 S 和 P 化合物 的专用检测器,后由于氮磷检测对 P 的灵敏度高于 FPD,而且更可靠,因此 FPD 现今多 只作为 S 化合物的专用检测器。 (4)ECD:是一种灵敏度高,选择性强的检测器,利用镍源发生射线轰击物质组分,使物质 离子逃逸再被检测, 是分析痕量电负性化合物最有效的检测器, 也是放射性离子化检测器中应用最广的一种,被广泛用于生物、医药、环保、金属鳌合物及气象追踪等领域。 (5)NPD:由于 NPD 对含 N、P 的有机物的检测肯有灵敏度高,选择性强,线性范围宽的优点,
22、它已成为 目前测定含 N 有机物最理想的气相色谱检测器;对含 P 的有机物,其灵敏度也高于 FPD,而且结构简 单,使用方便;所以广泛用于环境、临床、食品、药物、香料、刑事法医等分析领域,成为最常用的气相色谱检测器,目前几乎所以的商品色谱仪都装备这种检测器。 3、气相色谱条件的选择: 所谓气相色谱条件是指进行色谱分析时所用的色谱柱(柱尺寸、填料) 、柱温、载气和载流速;检测器和检测器的温度,进样方式和温度等。 1、 色谱柱优缺点: (1)不锈钢柱和其它金属柱,一般我们用不锈钢柱,它的优点是机械强度好又有一定的惰性,如用它来分离烃类和脂肪类是足够稳定的, 但分析为活性的物质时要避免使用不锈钢柱,
23、 在使用高分子小球时也尽量不要用不锈钢柱。 (2)玻璃柱:在分析较为活泼的物质时,多用玻璃柱,它们透明,便于观察内填充物的情况,光滑易于填充成密实的高效柱,其缺点不易碎。 (3)毛细管柱:其有具有高效、快速、吸附、使用寿命长及催化性小的特点,但其缺点是柱容量相对较小,污染后相对较难处理。 2、色谱柱的选择 (1)一般我们在样品组分少、理论塔板数相对要求较低、样品相对较稳定,以及比较脏的情况下一般我们选择不锈钢柱。 (2)在样品相对较少、样品活泼、污染大、酸性强的样品,一般我们选择玻璃柱。 (3)对样品组分较多、比较复杂、保留性能重复性要求好的样品、污染度相对较小的样品一般我们选择毛细管柱,但毛
24、细管相对价格比较昂贵。 (4)毛细管的大小内径的区别 大口径的毛细管柱,其柱内径增加会使柱效大幅度的下降,所以大内径毛细管柱是牺牲柱效来增加柱容量,提高流量以便适应代替填充柱的要求。 小口径的毛细管柱,其可以提高柱效, 所以在维持分离度不变的情况下可以缩短柱长, 一般在许多化学,石油化学,食品调味品,香料的分析中不需要很高的灵敏度情况下,使用细内径的毛细管柱可以大大缩短分析时间,在保持分离度不变的条件下增加每日的分析数量。 (5)常用毛细管柱的固定相以及适应性 SE-30 是 由 100 聚 二 甲 基 硅 氧 烷 组 成 , 通 过 沸 点 高 低 对 样 品 进 行 分 离 , 相 当 于
25、 HP-1,HP-101,CP-si15CB,SPB-1,RTX-1,OV-1,007-1 柱相似, 又与 OV-101 相似, 广泛用于胺类, 烃类,聚氯联苯,酚类,硫化物类,香料等,最高使用温度是 350 度。 SE-52 柱由 5苯基95聚二甲基硅氧烷组成,性能相当于 SE-54。 SE-54是 由5 苯 基 1 乙 烯 基 94 聚 二 甲 基 硅 氧 烷 , 相 当 于 HP-5,DB-5,CP-si18CB,RTX-5,OV-5,SPB-5,007-2 柱,广泛应用于生物碱,药品,脂肪酸,甲酯,卤代化合物,芳香化合物等分析。最高使用温度达到 350 度。 PEG-20M,是由 10
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