GCMS在现代科研现代检验监测领域中的进展和应用技术.pptx
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1、目录第一部分:有机质谱在现代科研、现代检验监测领域中的地位和进展。第一部分:有机质谱在现代科研、现代检验监测领域中的地位和进展。一、现代科研队伍的组成一、现代科研队伍的组成 二、现代科技人员的发展趋向二、现代科技人员的发展趋向 三、现代科研规划设计的指导思想三、现代科研规划设计的指导思想 四、现代有机质谱向提高灵敏度、减少样品的预处理方向发展四、现代有机质谱向提高灵敏度、减少样品的预处理方向发展 五、现代检验监测领域分析、鉴定的发展五、现代检验监测领域分析、鉴定的发展第二部分:第二部分:GC/MSGC/MS在现代科研、现代检验监测领域中的应用技术与色谱技术的异同点在现代科研、现代检验监测领域中
2、的应用技术与色谱技术的异同点 一、一、GC/MSGC/MS选择毛细管柱的三项基本原则选择毛细管柱的三项基本原则 二、二、GC/MSGC/MS选择毛细管柱的规格选择毛细管柱的规格 三、三、GC/MSGC/MS毛细管柱的老化技术毛细管柱的老化技术 四、四、GC/MSGC/MS研究常用柱型流失和质谱空白的重要性研究常用柱型流失和质谱空白的重要性 五、五、GC/MSGC/MS灵敏度的测试和维护的重要性灵敏度的测试和维护的重要性 六、六、GC/MSGC/MS参数设置与作出合理性谱图的关系参数设置与作出合理性谱图的关系 七、七、GC/MSGC/MS数据处理与库检索中合理性谱图的关系数据处理与库检索中合理性
3、谱图的关系 八、分子离子峰的辨别与合理性谱图的关系八、分子离子峰的辨别与合理性谱图的关系 九、试剂、标样的纯度分析与选择不可轻信标签九、试剂、标样的纯度分析与选择不可轻信标签 十、做好十、做好GC/MSGC/MS分析应重视的问题分析应重视的问题第1页/共32页第一部分有机质谱在现代科研、现代检验监测领域中的地位和进展第2页/共32页一、现代科研队伍的组成:现代科研是由现代科研管理、现代科技队伍,现代物质技术现代科研是由现代科研管理、现代科技队伍,现代物质技术条件三部分组成,但就科研队伍中的科技人员来讲:科技队伍主要条件三部分组成,但就科研队伍中的科技人员来讲:科技队伍主要由实验人员和仪器分析人
4、员组成。从一定程度上讲,高水平的科技由实验人员和仪器分析人员组成。从一定程度上讲,高水平的科技人员与现代分析仪器相结合是衡量一个研究、生产单位的重要标准。人员与现代分析仪器相结合是衡量一个研究、生产单位的重要标准。二、现代科技人员的发展趋向:现代科技人员除由完备的外语、计算机、专业基础外都向掌现代科技人员除由完备的外语、计算机、专业基础外都向掌握一、两门现代分析仪器方向发展,用以实现所从事的科研规划和握一、两门现代分析仪器方向发展,用以实现所从事的科研规划和方案。从现代科研角度来讲,有什么水平的仪器设备,就有什么水方案。从现代科研角度来讲,有什么水平的仪器设备,就有什么水平的科学数据,就研究出
5、什么水平的成果。因此,现代分析仪器不平的科学数据,就研究出什么水平的成果。因此,现代分析仪器不仅起着眼睛的作用,而往往在科研中起先导作用,是现代生产力的仅起着眼睛的作用,而往往在科研中起先导作用,是现代生产力的具体实现。具体实现。第3页/共32页三、现代科研规划设计的指导思想 1、首先研究用什么水平的仪器设备,用什么水平的研究方法,以达首先研究用什么水平的仪器设备,用什么水平的研究方法,以达到什么水平的研究成果。而后方是在此指导思想的指导下配备所到什么水平的研究成果。而后方是在此指导思想的指导下配备所需要的科技人员。目前,国际上重大科研项目的实施,都遵循这需要的科技人员。目前,国际上重大科研项
6、目的实施,都遵循这一思维。一思维。2 2、对研究项目的完成,以物质技术为基础的分析研究与思对研究项目的完成,以物质技术为基础的分析研究与思维研究的比例一般为维研究的比例一般为7 7:3 3,甚至到,甚至到8 8:2 2。也就是说研究项目的完。也就是说研究项目的完成,是在一定思维研究的指导下,主要靠由一定技术水平的科技成,是在一定思维研究的指导下,主要靠由一定技术水平的科技人员动手去实践完成。从中看出现代分析技术在现代科研中的重人员动手去实践完成。从中看出现代分析技术在现代科研中的重要性。要性。3 3、由于现代有机质谱的发展,使与有机化学有关的研究方由于现代有机质谱的发展,使与有机化学有关的研究
7、方法都发生了重大变化。将样品的预处理方法、分析方法、鉴定方法都发生了重大变化。将样品的预处理方法、分析方法、鉴定方法提高到新的水平。因此,有机质谱成为现代化学学科中核心仪法提高到新的水平。因此,有机质谱成为现代化学学科中核心仪器之一。在有机化学中没有有机质谱很难对新的有机化合物的结器之一。在有机化学中没有有机质谱很难对新的有机化合物的结构进行痕量、快速、准确地定性、定量鉴定。构进行痕量、快速、准确地定性、定量鉴定。第4页/共32页四、现代有机质谱向提高灵敏度、减少样品的预处理方向发展:1、现代有机质谱小型化、自动化、智能化、专用化是特点现代有机质谱小型化、自动化、智能化、专用化是特点 2 2、
8、现代有机质谱向提高灵敏度的方向发展、现代有机质谱向提高灵敏度的方向发展,近十几年来,近十几年来GC/MSGC/MS的灵敏度迅速提高,列表如下:的灵敏度迅速提高,列表如下:年代硬脂酸甲酯六氯苯80年代初500 pg/l100 pg/l80年代末100 pg/l20 pg/l90年代初10 pg/l2 pg/l90年代中5 pg/l1 pg/l90年代末1 pg/l(精确质量)fg/l(定性)1 pg/l(精确质量)fg/l(定性)八氟萘八氟萘1 pg/l第5页/共32页 3 3、现代有机质谱向减少预处理、提高分离效果方向发展:、现代有机质谱向减少预处理、提高分离效果方向发展:(1 1)配置温度程
9、升技术进行分离)配置温度程升技术进行分离 (2 2)配置载气程升技术进行分离)配置载气程升技术进行分离 (3 3)配置进样口程升技术进行分离)配置进样口程升技术进行分离 (4 4)配置不同进样技术进行分离:柱上进样,冷柱头进样、分流进样、不分流进样)配置不同进样技术进行分离:柱上进样,冷柱头进样、分流进样、不分流进样4 4、顶空进样、裂解进样、脱附管进样、冷阱进样等等、顶空进样、裂解进样、脱附管进样、冷阱进样等等 (5 5)多维毛细管分割分离)多维毛细管分割分离 (6 6)多柱连柱法进样分离)多柱连柱法进样分离 (7 7)多气路连柱法进样分离)多气路连柱法进样分离 (8 8)特种柱型高效进样分
10、离:特种柱型、整体柱柱效)特种柱型高效进样分离:特种柱型、整体柱柱效2 2万、小颗粒高效柱柱效十几万(万、小颗粒高效柱柱效十几万(LC/MSLC/MS)(9 9)不同电离技术分离鉴定:)不同电离技术分离鉴定:GC/MS/MS,LC/MS/MSGC/MS/MS,LC/MS/MS,用子离子鉴别母离子,分离难分离的混合物,用子离子鉴别母离子,分离难分离的混合物 (1010)软件处理分离:特征离子定性、定量、重建)软件处理分离:特征离子定性、定量、重建TICTIC图定量、鉴别混和峰等图定量、鉴别混和峰等 (1111)高灵敏度、提高扫描速度高灵敏度、提高扫描速度第6页/共32页五、现代检验监测领域分析、
11、鉴定的发展:1 1、农残、毒物、药物、食品安全的分离鉴定、农残、毒物、药物、食品安全的分离鉴定 (1 1)痕量:)痕量:pg/l,fg/lpg/l,fg/l级。用高灵敏度的有机质谱:级。用高灵敏度的有机质谱:GC/MS/MS,LC/MS/MS,GCT,LCT GC/MS/MS,LC/MS/MS,GCT,LCT 等等 (2 2)结构定性:用)结构定性:用3 3到到4 4个子离子确认母离子,用高灵敏度的个子离子确认母离子,用高灵敏度的GC/MS/MS,LC/MS/MS,GCT,LCTGC/MS/MS,LC/MS/MS,GCT,LCT等等 (3 3)不出分子离子峰:有机质谱配置化学电离,)不出分子离
12、子峰:有机质谱配置化学电离,CICI性能,化学修饰后用性能,化学修饰后用GC/MS/MS,LC/MS/MSGC/MS/MS,LC/MS/MS等等 (4 4)痕量混合物:用高效柱不能分离时,用)痕量混合物:用高效柱不能分离时,用GC/MS/MS,LC/MS/MS,GCT,LCT GC/MS/MS,LC/MS/MS,GCT,LCT 用子离子进行鉴别用子离子进行鉴别2 2、打假分离鉴定:、打假分离鉴定:(1 1)痕量)痕量 (2 2)混合物)混合物 (3 3)定结构)定结构3 3、传统、传统GCGC、LCLC分离鉴定方法,已被现代有机质谱痕量、快速、准确的结构鉴定方法所代替,分离鉴定方法,已被现代有
13、机质谱痕量、快速、准确的结构鉴定方法所代替,GCGC、LCLC发挥其分离的功能。如此,方能与国际接轨,如此,方能解决进出口相互制约问题发挥其分离的功能。如此,方能与国际接轨,如此,方能解决进出口相互制约问题第7页/共32页第二部分第二部分 GC/MSGC/MS有机质谱在现代科研、现代检有机质谱在现代科研、现代检验监测领域的应用技术与色谱应用验监测领域的应用技术与色谱应用技术的异同点技术的异同点第8页/共32页 1 1、柱效要高:、柱效要高:因大部分样品只在少数几根毛细管柱上进行分析研究。由于现代毛细管柱的涂渍不仅每米塔板数高,而且随着毛细管的增长,总柱效更高。高柱效补偿了固定相选择性的不足,这
14、样就扩大了毛细管柱对样品的分析范围,提高了对混合物分离效果,缩短了分离时间。因大部分样品只在少数几根毛细管柱上进行分析研究。由于现代毛细管柱的涂渍不仅每米塔板数高,而且随着毛细管的增长,总柱效更高。高柱效补偿了固定相选择性的不足,这样就扩大了毛细管柱对样品的分析范围,提高了对混合物分离效果,缩短了分离时间。高柱效可将被分离的样品得到区域宽度很窄的峰,使峰不拖尾,也就是提高了将混合物分离成单个化合物的能力。高柱效可将被分离的样品得到区域宽度很窄的峰,使峰不拖尾,也就是提高了将混合物分离成单个化合物的能力。高柱效对位置异构体有较好的分离效果高柱效对位置异构体有较好的分离效果 2 2、柱惰性要好:、
15、柱惰性要好:柱惰性不好,表面活性大,增大对样品的吸附性,不仅产生样品峰峰型拖尾,而且使有关样品的响应值降低或不出峰,不能作痕量分析。柱惰性不好,也会降低毛细管柱的热稳定性,增大柱流失,影响作出合理的质谱图。柱子产生的不可逆吸附、可逆吸附、催化降解反应都与柱惰性等有关系。是柱惰性不好,表面活性大,增大对样品的吸附性,不仅产生样品峰峰型拖尾,而且使有关样品的响应值降低或不出峰,不能作痕量分析。柱惰性不好,也会降低毛细管柱的热稳定性,增大柱流失,影响作出合理的质谱图。柱子产生的不可逆吸附、可逆吸附、催化降解反应都与柱惰性等有关系。是GC/MSGC/MS联用使用毛细管柱分离鉴定中特别重视的问题之一。联
16、用使用毛细管柱分离鉴定中特别重视的问题之一。一、GC/MSGC/MS选择毛细管柱的三项基本原则:第9页/共32页 3 3、热稳定性要好:、热稳定性要好:所有毛细管柱都有流失现象,这是由于固定相的正常降解所有毛细管柱都有流失现象,这是由于固定相的正常降解而产生的被洗脱物质,而且柱流失随着温度的升高而加剧;一般而产生的被洗脱物质,而且柱流失随着温度的升高而加剧;一般来说,极性柱流失较大,非极性柱流失较小。来说,极性柱流失较大,非极性柱流失较小。毛细管柱流失大小与毛细管柱热稳定好坏有直接关系。毛毛细管柱流失大小与毛细管柱热稳定好坏有直接关系。毛细管柱热稳定性不好,流失增大,会导致固定相劣化。这不仅降
17、细管柱热稳定性不好,流失增大,会导致固定相劣化。这不仅降低柱效,而且增大柱内表面活性,对样品吸附性增大,直接干扰低柱效,而且增大柱内表面活性,对样品吸附性增大,直接干扰GC/MSGC/MS作出合理的谱图。作出合理的谱图。毛细管热稳定性不好,流失增大,影响了毛细管热稳定性不好,流失增大,影响了GC/MSGC/MS痕量分析,痕量分析,并缩短了毛细管柱子使用寿命。并缩短了毛细管柱子使用寿命。因此,在因此,在GC/MSGC/MS选择毛细管柱中热稳定性做为第一选择原则,选择毛细管柱中热稳定性做为第一选择原则,购置后首先作热稳定性实验,对新毛细管柱进行检查,找出最佳购置后首先作热稳定性实验,对新毛细管柱进
18、行检查,找出最佳使用温度,确定对毛细管柱的老化方法:使用温度,确定对毛细管柱的老化方法:第10页/共32页250 流失503415355281207TIC270 流失300 流失320 流失350 流失100200300400m/zGC/MSGC/MS热稳定检查方法热稳定检查方法关于热稳定性不好的原因,检查热稳定性方法在关于热稳定性不好的原因,检查热稳定性方法在GC/MSGC/MS应用中有质谱结构分析方法进行鉴别。总之应用中有质谱结构分析方法进行鉴别。总之GC/MSGC/MS选择毛细管柱性能可用,选择毛细管柱性能可用,GCGC方法一定能用,而方法一定能用,而GCGC方法选柱能用,方法选柱能用,
19、GC/MSGC/MS不一定可用。不一定可用。第11页/共32页二、GC/MSGC/MS对毛细管柱规格的选择1 1、对毛细管柱单项规格选择要点:、对毛细管柱单项规格选择要点:(1 1)从柱体选择:)从柱体选择:玻璃柱、不锈钢柱、刚性柱、石英柱等。目前以石英柱为佳,具有优良的柔性和惰性,甚至不经过钝化处理,便可涂渍非极性和中等极性固定相玻璃柱、不锈钢柱、刚性柱、石英柱等。目前以石英柱为佳,具有优良的柔性和惰性,甚至不经过钝化处理,便可涂渍非极性和中等极性固定相 (2 2)从外涂层进行选择:)从外涂层进行选择:在石英柱体外壁涂聚酰亚胺,增加弹性,可耐温在石英柱体外壁涂聚酰亚胺,增加弹性,可耐温300
20、 300 左右,在石英柱体外壁涂渍金属铝,恒温可达左右,在石英柱体外壁涂渍金属铝,恒温可达400 400,程升可达,程升可达450 450,此柱内涂聚硅氧烷可分析分子量,此柱内涂聚硅氧烷可分析分子量10001000到到1200 amu1200 amu,程升可达,程升可达650-750 650-750。(3 3)从柱内径进行选择:)从柱内径进行选择:内径通用系列:内径通用系列:mmmmmmmm为为GC/MSmmGC/MSmm为为GC/MSGC/MS灵敏度降低时,增大柱容量保持灵敏度降低时,增大柱容量保持GC/MSmmGC/MSmm为大口径柱,可涂渍厚液膜,用于分析低挥发点样品用,涂渍薄液膜柱分析
21、高挥发点样品用,扩展了为大口径柱,可涂渍厚液膜,用于分析低挥发点样品用,涂渍薄液膜柱分析高挥发点样品用,扩展了GC/MSGC/MS分析样品范围。分析样品范围。第12页/共32页 (4 4)从柱长度进行选择:从柱长度进行选择:选择长度时应考虑分析时间与分离度的关系:分离时间与柱长成正比,分离度与柱长呈平方根的关系,即使分离度增大选择长度时应考虑分析时间与分离度的关系:分离时间与柱长成正比,分离度与柱长呈平方根的关系,即使分离度增大1 1倍,柱长必须增加倍,柱长必须增加4 4倍,时间也延长倍,时间也延长4 4倍。一般柱长可提高柱效和分辨率;但柱子过长也带来很多不足之处。倍。一般柱长可提高柱效和分辨
22、率;但柱子过长也带来很多不足之处。GC/MSGC/MS选择柱长一般为选择柱长一般为30m,50m30m,50m为宜,大口径柱要在为宜,大口径柱要在30m30m以上为宜,与以上为宜,与GCGC有较大差别。有较大差别。(5 5)从液膜厚度进行选择:)从液膜厚度进行选择:GC/MSmmmGC/MSmmm;mmmm时,液膜为时,液膜为0.50 m0.50 m,大口径厚液膜柱液膜为,大口径厚液膜柱液膜为1.01.0至至4.0 m4.0 m左右,左右,.020 m.020 m的液膜除大口径薄液膜高温柱外,尽量不选购,因液膜薄,不易覆盖活性点,易被损坏,产生流失。的液膜除大口径薄液膜高温柱外,尽量不选购,因
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