气相色谱分析.pptx
《气相色谱分析.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《气相色谱分析.pptx(41页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1色谱分离基本原理:使使用用外外力力使使含含有有样样品品的的流流动动相相(气气体体、液液体体或或超超临临界界流流体体)通通过过一一固固定定于于柱柱或或平平板板上上、与与流流动动相相互互不不相相溶溶的的固固定定相相表表面面。样样品品中中各各组组份份在在两两相相中中进进行行不不同同程程度度的的作作用用。与与固固定定相相作作用用强强的的组组份份随随流流动动相相流流出出的的速速度度慢慢,反反之之,与与固固定定相相作作用用弱弱的的组组份份随随流流动动相相流流出出的的速速度度快快。由由于于流流出出的的速速度度的的差差异异,使使得得混混合合组组份份最最终终形形成成各各个个单单组组份份的的“带带(band)(
2、band)”或或“区区(zone)(zone)”,对对依依次次流流出出的的各各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。个单组份物质可分别进行定性、定量分析。第1页/共41页2气相色谱分析一、气相色谱仪器 气路系统、进样系统、柱分离系统、温控系统、各类检测器二、气相色谱固定相 气固色谱固定相(吸附剂)、气液色谱固定相(载体+固定液)三、气相色谱分离分析条件 柱长、载气及其流速、填充颗粒、柱温、进样量及进样方式四、定性分析 保留时间、经验规律、保留指数、双柱定性、仪器联用定性五、定量分析 校正因子、归一化法、外标法、内标法六、毛细管色谱简介 毛细管分类及特点第2页/共41页3气相色谱过程:待测物样品
3、被被蒸发为气体并注入到色谱分离柱柱顶,以惰性气体(指不与待测物反应的气体,只起运载蒸汽样品的作用,也称载气)将待测物样品蒸汽带入柱内分离。其分离原理是基于待测物在气相和固定相之间的吸附-脱附(气固色谱)和分配(气液色谱)来实现的。因此可将气相色谱分为气固色谱和气液色谱。第3页/共41页4气固色谱:利用不同物质在固体吸附剂上的物理吸附-解吸能力不同实现物质的分离。由于活性(或极性)分子在这些吸附剂上的半永久性滞留(吸附-脱附过程为非线性的),导致色谱峰严重拖尾,因此气固色谱应用十分有限。只适于较低分子量和低沸点气体组分的分离分析。第4页/共41页5气液色谱:通常直接称之为气相色谱。它是利用待测物
4、在气体流动相和固定在惰性固体表面的液体固定相之间的分配原理实现分离。1941年,Martin和Synge(对液-液分配色谱也做了巨大贡献)提出气液分配色谱的概念。11年后,即1952年,Jones和Martin通过实验展示了该方法;3年后,即1955年,首台气相色谱仪问世。1985年,估计有10万台仪器投入使用!第5页/共41页6Agilent 1100系列液相色谱与Pickering 5200型柱后衍生系统DB-1与DB-17毛细管色谱柱Agilent 5973N 气相色谱-质谱联用仪NextNext配备双进样塔,双ECD,双FPD检测器的6890N气相色谱仪第6页/共41页7 现在,有近百
5、厂家、提供数百种型号气相色谱仪。过去几十年内,色谱仪器得到了极大的发展,这主要归于:1970s:电子积分仪及计算机数据处理装置的发展;1980s:计算机技术对仪器各类参数的自动控制。如柱温、流速、自动进样等。随着这些技术的发展,仪器性价比大幅提高。其中,GC最重要的发展是开管柱的引入,使含有数百种混合物样品得以分离!H2,N2或Ar气路系统进样系统检测系统分离系统温控系统一、气相色谱仪器第7页/共41页8气路系统:气路系统:获得获得纯净、流速稳定的载纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流气。包括压力计、流量计及气体净化装置。量计及气体净化装置。载气:载气:要求化学惰性,要求化学惰性,不与有关物质
6、反应。不与有关物质反应。载气的选择除了要考载气的选择除了要考虑对柱效的影响外虑对柱效的影响外,还要与分析对象和所还要与分析对象和所用的检测器相配。用的检测器相配。净化器净化器:多为分子筛和活性碳管的串联,可除去水、氧气以及其它杂质。多为分子筛和活性碳管的串联,可除去水、氧气以及其它杂质。H2,N2或Ar气路系统进样系统检测系统分离系统温控系统(一)气路系统(Carrier gas supply)第8页/共41页9压力表:压力表:多为两级压力多为两级压力指示:第一级,钢瓶指示:第一级,钢瓶压力压力(总是高于常压。总是高于常压。对对 填充柱:填充柱:10-50 10-50 psipsi;对开口毛细
7、柱:;对开口毛细柱:1-25 1-25 psi)psi);第二级,;第二级,柱柱 头头 压力指示。压力指示。流量计:流量计:在柱头前使用转子流量计在柱头前使用转子流量计(Rotometer)(Rotometer),但不太准确。通常在柱后,以皂膜,但不太准确。通常在柱后,以皂膜流量计流量计(Soap-bubble meter)(Soap-bubble meter)测流速。许多现代仪测流速。许多现代仪 器装有电子流量计器装有电子流量计,并以微机控并以微机控制其流速保持不变。制其流速保持不变。H2,N2或Ar气路系统进样系统检测系统分离系统温控系统(一)气路系统(Carrier gas supply
8、)第9页/共41页10(二)进样系统(Sample injection system)mL-1 常常以以微微量量注注射射器器(穿穿过过隔隔膜膜垫垫)或或六六通通阀阀将将液液体体样样品品注注入入气气化化室室(汽汽化化室室温温度度比比样样品品中中最最易易蒸蒸的的物物质质的的沸沸点点高高约约5050o oC C),通通常常六六通通阀阀进进样样的的重重现现性性好好于注射器。于注射器。进进样样要要求求:进进样样量量或或体体积积适适宜宜;“塞塞子子”式式进进样样。一一般般柱柱分分离离进进样样体体积积在在十十分分之之几几至至2020 L L,对对毛毛细细管管柱柱分分离离,体体积积约约为为1010-3-3 L
9、 L,此此时时应应采采用用分分流流进进样样装装置置来来实实现现。体体积积过过大大或或进进样样过过慢慢,将将导导致致分离变差分离变差(拖尾拖尾)。六通阀第10页/共41页11柱分离系统是色谱分析的心脏部分。分离柱包括填充柱和开管柱(或毛细管柱)。柱材料:金属、玻璃、融熔石英、TeflonTeflon等。填充柱:多为U U形或螺旋形,内径2 24 4 mmmm,长1 13 3m m,内填固定相;(三)柱分离系统第11页/共41页12开管柱:分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。内径0 0.1.10.50.5mmmm,长达几十至100m100m。通常弯成直径10103030cmcm的螺旋状。开管柱因渗透性
10、好、传质快,因而分离效率高(n n可达10106 6)、分析速度快、样品用量小。过去是填充柱占主要,但现在,这种情况正在迅速发生变化,除了一些特定的分析之外,填充柱将会被更高效、更快速的开管柱所取代!第12页/共41页13柱温:是影响分离的最重要的因素。其变化应小0.x0.xo oC C。选择柱温主要是考虑样品待测物沸点和对分离的要求。柱温通常要等于或略高于样品的平均沸点(分析时间20-30min20-30min);对宽沸程的样品,应使用程序升温方法。第13页/共41页14恒温:45oC程序升温:30180oC恒温:145oC温度低,分离效果好,但分析时间长程序升温,分离效果好,且分析时间短温
11、度高,但分析时间短,但分离效果差程程序序升升温温与与恒恒温温对对分分离离的的影影响响比比较较第14页/共41页15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。控温系统包括对三个部分的控温,即,气化室、柱箱和检测器。控温方式:恒温和程序升温。温度选择:在介绍仪器组成时给出,此处略。(四)温控系统第15页/共41页16气气相相色色谱谱检检测测器器种种类类繁繁多多,在在此此将将介介绍绍最最为为常常用用的的几几种种检检测器:测器:1.1.热导检测器热导检测器(Thermal conductivity detector,TCD)Thermal conductivity dete
12、ctor,TCD)2.2.氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器(Flame ionized detector,FID)(Flame ionized detector,FID)3.3.电子捕获检测器电子捕获检测器(Electron capture detector,ECD)(Electron capture detector,ECD)4.4.火焰光度检测器火焰光度检测器(Flame photometric detector,FPD)(Flame photometric detector,FPD)5.5.氮氮 磷磷 检检 测测 器器(NPDNPD)也也 称称 热热 离离 子子 检检 测测 器器(T
13、hermionic(Thermionic detector,TID)detector,TID)6.6.原子发射检测器原子发射检测器(Atomic emission Detector,AED)(Atomic emission Detector,AED)7.7.硫硫荧荧光光检检测测器器(Sulfur Sulfur chemiluminescence chemiluminescence Detector,Detector,SCDSCD)(五)检测器第16页/共41页17根据检测器的响应原理,可将其分为浓度型和质量型检测器。浓度型:检测的是载气中组分浓度的瞬间变化,即响应值与浓度成正比 质量型:检测的
14、是载气中组分进入检测器中速度变化,即响应值与单位时间 进入检测器的量成正比。第17页/共41页181.1.热导检测器热导检测器(TCD)(TCD)TCDTCD是是一一种种应应用用较较早早的的检检测测器器,又又称称导导热热析析气气计计(Katharometer)(Katharometer)。现在仍在广泛应用。现在仍在广泛应用。原原理理:由由于于不不同同气气态态物物质质所所具具有有的的热热传传导导系系数数不不同同,当当它它们们到到达达处处于于恒恒温温下下的的热热敏敏元元件件(如如Pt,Pt,Au,Au,W,W,半半导导体体)时时,其其电电阻阻将将发发生生变变化化,将将引引起起电电阻阻变变化化通通过
15、过某某种种方方式式转转化化为为可可以以记记录录的的电电压压信信号号,从从而而实实现现其检测功能。其检测功能。构构成成:由由池池体体和和热热敏敏元元件件构构成成。通通常常 将将 参参 比比 臂臂 和和 样样 品品 臂臂 组组 成成Wheatstone Wheatstone 电桥。如图。电桥。如图。单臂四臂柱前柱前柱后柱后AB第18页/共41页19工作过程:工作过程:1 1)在在只只有有载载气气通通过过时时,四四个个臂臂的的温温度度都都保保持持不不变变,电电阻阻值值也也不不变变。此此时时,调调节节电电路路电电阻阻使使电电桥桥平平衡衡,ABAB两端无电压信号输出;两端无电压信号输出;2 2)当当有有
16、样样品品随随载载气气进进入入两两个个样样品品臂臂时时,此此时时热热导导系系数数发发生生变变化化,或或者者说说,测测量量臂臂的的温温度度发发生生变变化化,其其电电阻阻亦亦发发生生变变化化,电电桥桥失失去去平平衡衡,ABAB两两端端有有电电压压信信号号输输出出。当当载载气气和和样样品品的的混混合合气气体体与与纯纯载载气气的的热热导导系数相差越大,则输出信号越强。系数相差越大,则输出信号越强。第19页/共41页20特点:对任何气体均可产生响应,因而通用性好,而且线性范围宽、价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。*1979 年,出现了一种高灵敏度、基线漂移小、平衡时间短的“调制式单丝热导检测器:将参比气
17、(载气)和样品、载气混合气交替(10Hz)导入微型陶瓷热导池(5 L)中,从而产生10Hz的交变信号,该信号正比于热导系数的差。因为放大器只检测频率为10Hz的信号,因此可克服热噪声的干扰。第20页/共41页21影响TCD灵敏度的因素:1)桥电流 i:i 增加热敏元件温度增加元件与池体间温差增加气体热传导增加灵敏度增加。但 i 过大,热敏元件寿命下降。电流通常选择在100200 mA之间(N2作载气,100150 mA;H2作载气,150200 mA)。2)池体温度:池体温度低,与热敏元件间温差大,灵敏度提高。但温度过低,可使试样凝结于检测器中。通常池体温度应高于柱温。第21页/共41页22
- 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
限制150内