气相色谱基本知识优秀PPT.ppt
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1、气相色谱基本知识你现在浏览的是第一页,共50页一、概一、概 述述 .起起源源:色色谱谱分分析析法法是是一一种种分分离离技技术术.它它是是由由俄俄国国物物理理学学家家茨茨维维特特(Tswett)在在1906年年创创立立的的,他他在在研研究究植植物物叶叶中中的的色色素素时时,先先用用石石油油醚醚浸浸提提植植物物中中的的色色素素,然然后后将将浸浸提提液液注注入入到到一一根根填填充充CaCO3的的直直立立玻玻璃璃管管的的顶顶端端(图图a),再再加加入入纯纯石石油油醚醚进进行行淋淋洗洗,淋淋洗洗结结果果使使玻玻璃璃管管内内植植物物色色素素被被分分离离成成具具有有不不同同颜颜色色的的谱谱带带(图图b),他
2、他把把这这种种分分离离方方法法称称为为色色谱谱法法;玻玻璃璃管管称称为为色色谱谱柱柱;管管内内填填充充物物(CaCO3)是是固固定定不不动动的的,称称为为固固定定相相;淋淋洗洗剂剂(石石油油醚醚)是是携带混合物流过固定相的流体携带混合物流过固定相的流体,称为流动相称为流动相.你现在浏览的是第二页,共50页2.原理原理 使混合物中各组分在两相间进行分配使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动其中一相是不动的的(固定相固定相),另一相另一相(流动相流动相)携带混合物流过此固定相携带混合物流过此固定相,与固与固定相发生作用定相发生作用,在同一推动力下在同一推动力下,不同组分在固定相中滞留不同
3、组分在固定相中滞留的时间不同的时间不同,依次从固定相中流出依次从固定相中流出,又称色层法又称色层法,层析法层析法3.分类分类(1)气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱(流动相流动相)(2)柱色谱柱色谱,纸纸(PC)色谱色谱,薄层色谱薄层色谱(TLC)(固定相固定相)(3)吸附色谱吸附色谱,分配色谱分配色谱,离子交换色谱离子交换色谱,排阻色谱排阻色谱(物理化学分离原物理化学分离原理理)你现在浏览的是第三页,共50页气相色气相色谱谱分析的基本原理分析的基本原理 借在两相借在两相间间分配原理而使混合物中分配原理而使混合物中各各组组分分离。分分离。气相色气相色谱谱就是根
4、据就是根据组组分与固定相与流分与固定相与流动动相的相的亲亲和力不同而和力不同而实现实现分离。分离。组组分在固分在固定相与流定相与流动动相之相之间间不断不断进进行溶解、行溶解、挥发挥发(气液色(气液色谱谱),或吸附、解吸),或吸附、解吸过过程而相互程而相互分离,后分离,后进进入入检测检测器器进进行行检测检测。你现在浏览的是第四页,共50页你现在浏览的是第五页,共50页二、气相色谱的定义与分类二、气相色谱的定义与分类定义:定义:气相色谱法是以惰性气体气相色谱法是以惰性气体(N(N2 2、e e、ArAr、H H2 2等等)为流动相的柱为流动相的柱色谱分离技术色谱分离技术,其应用于化学分析领域其应用
5、于化学分析领域,并与适当的检测手段相并与适当的检测手段相结合结合,就构成了气相色谱分析法。就构成了气相色谱分析法。分类:分类:根据固定相的状态不同,可将其分为根据固定相的状态不同,可将其分为气固色谱气固色谱和和气液气液色谱色谱。你现在浏览的是第六页,共50页.气相色谱流程气相色谱流程 气相色谱法用于分离分析样品的基本过程如下图:气相色谱法用于分离分析样品的基本过程如下图:气相色谱过程示意图气相色谱过程示意图 由高压钢瓶由高压钢瓶1供给的流动相载气。经减压阀供给的流动相载气。经减压阀2、净化器、净化器3、流、流量调节器量调节器4和转子流速计和转子流速计5后,以稳定的压力恒定的流速连续后,以稳定的
6、压力恒定的流速连续流过气化室流过气化室6、色谱柱、色谱柱7、检测器、检测器8,最后放空。,最后放空。你现在浏览的是第七页,共50页气相色谱仪由五大系统组成:气路系统、进样系统、分离系统、气相色谱仪由五大系统组成:气路系统、进样系统、分离系统、控温系统以及检测和记录系统。控温系统以及检测和记录系统。三、气相色谱仪的结构三、气相色谱仪的结构你现在浏览的是第八页,共50页.气路系统气路系统 气路系统是指流动相气路系统是指流动相-载气连续运行的密闭系统载气连续运行的密闭系统,它包它包括气源钢瓶、净化器、气体流速控制和测量装置。通过该系括气源钢瓶、净化器、气体流速控制和测量装置。通过该系统,可以获得纯净
7、的、流速稳定的载气。它的气密性、载气统,可以获得纯净的、流速稳定的载气。它的气密性、载气流速的稳定性以及测量流量的准确性,对色谱结果均有很大流速的稳定性以及测量流量的准确性,对色谱结果均有很大的影响,因此必须注意控制。的影响,因此必须注意控制。常用的载气有氮气和氢气,也有用氦气、氩气。载气的净化,常用的载气有氮气和氢气,也有用氦气、氩气。载气的净化,需经过装有活性炭、分子筛或硅胶的净化器,以除去载气中的水、需经过装有活性炭、分子筛或硅胶的净化器,以除去载气中的水、氧、油等不利的杂质。氧、油等不利的杂质。你现在浏览的是第九页,共50页.进样系统进样系统组成组成:进样系统包括进样装置和汽化室两部分
8、。进样系统包括进样装置和汽化室两部分。作用作用:是将液体或固体试样,在进入色谱柱之前瞬间气化,是将液体或固体试样,在进入色谱柱之前瞬间气化,然后快速定量地转入到色谱柱中。进样的多少,进样时间的然后快速定量地转入到色谱柱中。进样的多少,进样时间的长短,试样的气化速度等都会影响色谱的分离效果和分析结长短,试样的气化速度等都会影响色谱的分离效果和分析结果的准确性和重现性。果的准确性和重现性。你现在浏览的是第十页,共50页1 1)进样器)进样器 液体样品的进样一般采用微量注射器。液体样品的进样一般采用微量注射器。气体样品的进样常用色谱仪本身配置的推拉式六通阀或旋转式六通气体样品的进样常用色谱仪本身配置
9、的推拉式六通阀或旋转式六通阀定量进样阀定量进样,也可采用气密性针进样也可采用气密性针进样(手动进样手动进样)你现在浏览的是第十一页,共50页进样口类型:进样口类型:1)分流分流/不分流进样口不分流进样口(SSI)2)隔垫吹扫填充柱进样口隔垫吹扫填充柱进样口(PPI)3)冷柱头进样口冷柱头进样口4)程序升温汽化进样口程序升温汽化进样口(PTV):进样口的加热丝可程序升温,适进样口的加热丝可程序升温,适合多组分难分离的物质分离合多组分难分离的物质分离5)顶空进样顶空进样6)微相固萃取进样微相固萃取进样你现在浏览的是第十二页,共50页SSI 分流模式流路图分流模式流路图你现在浏览的是第十三页,共50
10、页SSI 不分流模式流路图不分流模式流路图你现在浏览的是第十四页,共50页隔垫吹扫填充进样口隔垫吹扫填充进样口你现在浏览的是第十五页,共50页气相色谱仪介绍气相色谱仪介绍气相色谱流程你现在浏览的是第十六页,共50页气相色气相色谱仪谱仪的基本的基本设备设备包括哪几部分包括哪几部分?各有什么作用各有什么作用?气路系气路系统统进样进样系系统统、分离系、分离系统统、温控系、温控系统统以及以及检测检测和和记录记录系系统统气相色气相色谱仪谱仪具有一个具有一个让载让载气气连续连续运行管路密运行管路密闭闭的气路系的气路系统统 进样进样系系统统包括包括进样进样装置和气化室其作用是将液体装置和气化室其作用是将液体
11、试样试样,在在进进入色入色谱谱柱前瞬柱前瞬间间气化,气化,然后快速定量地然后快速定量地转转入到色入到色谱谱柱中柱中你现在浏览的是第十七页,共50页 对于毛细管柱对于毛细管柱:1.增加了隔垫吹扫的功能增加了隔垫吹扫的功能 隔垫吹扫的作用隔垫吹扫的作用:由于要让进去的液体或固体样品在汽化室汽化由于要让进去的液体或固体样品在汽化室汽化,这里这里必然必然 有高温有高温,高温会使隔垫上的一些易挥发的物质出来高温会使隔垫上的一些易挥发的物质出来,同时由于进同时由于进样针的插入样针的插入,有可能会使垫圈上的物质脱落有可能会使垫圈上的物质脱落,若没有隔垫吹扫若没有隔垫吹扫,则会使色则会使色谱图上出现鬼峰谱图上
12、出现鬼峰,采用隔垫吹扫采用隔垫吹扫,这些物质可以从隔垫吹扫气路吹走这些物质可以从隔垫吹扫气路吹走.2.2.增加了排放多余样品的阀和管路增加了排放多余样品的阀和管路3.3.增加了尾吹气增加了尾吹气 由于毛细管柱载气流速低,进入检测器后发生突然减速,会引起色由于毛细管柱载气流速低,进入检测器后发生突然减速,会引起色谱峰展宽,为此,在色谱柱出口加一个辅助尾吹气,以加速样品通过谱峰展宽,为此,在色谱柱出口加一个辅助尾吹气,以加速样品通过检测器。当检测池体积较大时,尾吹更是必要的。检测器。当检测池体积较大时,尾吹更是必要的。你现在浏览的是第十八页,共50页歧视效应歧视效应:由于各种化合物的沸点不同由于各
13、种化合物的沸点不同,进入汽化室时进入汽化室时,低沸点的完全气化低沸点的完全气化,而高沸点而高沸点的未完全气化的未完全气化,已经气化的物质被载气带入色谱柱已经气化的物质被载气带入色谱柱,从而造成高沸点从而造成高沸点的物质回收率低的物质回收率低,重现性差重现性差,且有拖尾且有拖尾,这种效应叫歧视效应这种效应叫歧视效应.减少歧视效应的方法减少歧视效应的方法:1)1)采用分流采用分流/不分流技术不分流技术2)2)采用溶剂效应采用溶剂效应(即利用冷柱头进样技术即利用冷柱头进样技术/冷柱箱进样技术冷柱箱进样技术):):把进样口的温把进样口的温度设高度设高,柱的起始温度设低柱的起始温度设低(温度的设定依据所
14、用的溶剂而言温度的设定依据所用的溶剂而言,如丙酮的如丙酮的沸点沸点5656度度,设定的温度应设定的温度应 低于丙酮的沸点低于丙酮的沸点),),这样丙酮到达柱头时这样丙酮到达柱头时,会凝结下来会凝结下来,样品会被丙酮溶解凝聚在柱头样品会被丙酮溶解凝聚在柱头,然后瞬时升温然后瞬时升温,温度要温度要能够保证所有的样品成分及溶剂都挥发能够保证所有的样品成分及溶剂都挥发,使其在同一起跑线上使其在同一起跑线上,同时被同时被载气带动载气带动,这样可以将歧视效应降到最低这样可以将歧视效应降到最低.你现在浏览的是第十九页,共50页典型的进样口问题典型的进样口问题 .污染污染:重复使用同一根针进样,会产生残留与污
15、染,上一次进样的重复使用同一根针进样,会产生残留与污染,上一次进样的物质会影响下一次进样,形成物质会影响下一次进样,形成“记忆效应记忆效应”。用洗针的方法来消除用洗针的方法来消除“记忆效应记忆效应”。洗针:首先要根据化合物的性质选用不同的溶剂洗针,并需要洗针:首先要根据化合物的性质选用不同的溶剂洗针,并需要洗洗2020次以上,再用样品液洗针,以免带来稀释效应次以上,再用样品液洗针,以免带来稀释效应 .针歧视针歧视 :气相色谱进样针的针头为斜面,造成液体滑坡,从而产生气相色谱进样针的针头为斜面,造成液体滑坡,从而产生蒸馏效应,低沸点的更容易出来,从而带来的歧视效应对低蒸馏效应,低沸点的更容易出来
16、,从而带来的歧视效应对低沸点的影响更大。通过快速自动进样沸点的影响更大。通过快速自动进样(进样针头为锥型进样针头为锥型)、增大、增大进样量和进样量和/或使用沸点更高的溶剂来减少针歧视。或使用沸点更高的溶剂来减少针歧视。你现在浏览的是第二十页,共50页3.3.进样的速度进样的速度1)1)对于有的样品对于有的样品,进样速度要快进样速度要快2)2)留针留针:对于粘滞的样品对于粘滞的样品,先刺入隔垫先刺入隔垫,进针进针2/3,2/3,推针不马上进行推针不马上进行,待升温使其溶解后再推针待升温使其溶解后再推针.4.4.泄漏:泄漏:进样垫和柱泄漏会改变保留时间和峰面积。样品可能从泄漏处进样垫和柱泄漏会改变
17、保留时间和峰面积。样品可能从泄漏处跑掉,空气会扩散入进样口造成柱损伤。定期更换进样垫并在跑掉,空气会扩散入进样口造成柱损伤。定期更换进样垫并在第一次发生问题时检查柱连接。第一次发生问题时检查柱连接。.进样口温度、分流比等设置不正确进样口温度、分流比等设置不正确你现在浏览的是第二十一页,共50页进样口的日常维护进样口的日常维护v更换隔垫更换隔垫v清洗或更换进样针清洗或更换进样针v进行泄漏测试和维修进行泄漏测试和维修v清洗或更换衬管清洗或更换衬管/内插件内插件v更换更换O-O-形环形环v清洗或更换分流平板和金属垫片清洗或更换分流平板和金属垫片(SSI)SSI)你现在浏览的是第二十二页,共50页.气
18、化室气化室 为了让样品在气化室中瞬间气化而不分解,因此要求气为了让样品在气化室中瞬间气化而不分解,因此要求气化室热容量大,并不使样品分解。为了尽量减少柱前谱峰变化室热容量大,并不使样品分解。为了尽量减少柱前谱峰变宽,气化室的死体积应尽可能小。常用金属块制成汽化室、宽,气化室的死体积应尽可能小。常用金属块制成汽化室、外套加热块,为消除金属表面的催化作用,在汽化室管内有外套加热块,为消除金属表面的催化作用,在汽化室管内有石英衬管石英衬管,衬管有分流与不分流之分。衬管是可以清洗的。衬管有分流与不分流之分。衬管是可以清洗的。你现在浏览的是第二十三页,共50页.分离系统:分离系统:分离系统是指把混合样品
19、中各组分分离的装置,它由色谱柱分离系统是指把混合样品中各组分分离的装置,它由色谱柱组成组成色谱柱的分类:色谱柱的分类:1)1)填充柱填充柱 由不锈钢、玻璃和聚四氟乙烯等材料制成,常用由不锈钢、玻璃和聚四氟乙烯等材料制成,常用的为不锈钢柱,柱管内径为的为不锈钢柱,柱管内径为2-2-mmmm,柱长,柱长1-1-m m。柱形有。柱形有U U型型和螺旋型二种。和螺旋型二种。2)2)毛细管柱又叫空心柱,分为涂壁、多孔层和涂载体空心柱。毛细管柱又叫空心柱,分为涂壁、多孔层和涂载体空心柱。空心毛细管柱材质为玻璃或石英。内径一般为空心毛细管柱材质为玻璃或石英。内径一般为0.2-0.5mm0.2-0.5mm,长
20、度,长度30-300m30-300m,呈,呈螺旋型。螺旋型。你现在浏览的是第二十四页,共50页v与填充柱相比,毛细管柱的特点为:与填充柱相比,毛细管柱的特点为:分分离离效效能能高高分分析析速速度度快快样样品品用用量量少少,可可在在几几十十分分钟钟内内分分离离出出包包含含几几百百种种化化合合物物的的汽汽油油馏馏分分,然然而而样样品品用用量量仅仅有有数数微微克克在快速分析方面,可在几分钟内分离含十几个组份的样品。在快速分析方面,可在几分钟内分离含十几个组份的样品。v用毛细管柱,有利于:用毛细管柱,有利于:提高色谱分离能力,提高色谱分离能力,加快色谱分析速度,加快色谱分析速度,促进色谱的应用都是十分
21、必要的促进色谱的应用都是十分必要的你现在浏览的是第二十五页,共50页填充柱气相色谱填充柱气相色谱v填充柱气相色谱的柱管通常内径宽填充柱气相色谱的柱管通常内径宽 ,内径为不锈钢管,为节省柱温箱空,内径为不锈钢管,为节省柱温箱空间而将柱管弯成环状。在管内壁涂渍液体物质(间而将柱管弯成环状。在管内壁涂渍液体物质(气气-液色谱液色谱)或在管内)或在管内填充固体吸附剂(填充固体吸附剂(气气-固色谱固色谱)v气气-液色谱液色谱气气-液色谱的原理:液色谱的原理:v各溶质在气相(流动相)和液相(固定相)间分配系数不各溶质在气相(流动相)和液相(固定相)间分配系数不同达到分离。同达到分离。你现在浏览的是第二十六
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