气相色谱知识讲座.pptx
《气相色谱知识讲座.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《气相色谱知识讲座.pptx(72页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、化学分析中的二个概念化学分析的目的:1.要确定被分析物是什么性质,即给物质定性。定性。2.要确定被分析物中每个组份的含量的大小,即给物质定量定量定性分析 定量分析第1页/共72页色谱仪器的重要指标色谱分析仪器完成分析过程的工作原理:用已知的标准物来比对、衡量未知物。由上述的工作原理可知,色谱分析仪器对同一种样品分析后所得结果的重复性是最重要的指标。为什么色谱仪器的重复性指标最重要?第2页/共72页色谱仪器的重要指标色谱仪器的哪些指标重要?1.保留时间的重复性(重现性)2.色谱峰面积或峰高的重复性(重现性)3.在以上基础之上的灵敏度(敏感度)等等第3页/共72页色谱仪器的重要指标A.色谱仪器靠哪
2、些手段保证其重复性?GC:温度控制的稳定;气体流量的稳定;检测器的设计及制造LC:高压输液泵流量的稳定;检测器的设计制造;流动相的配比B.色谱仪器检测器的敏感度的衡量:1.国产仪器怎样衡量的?2.国外仪器怎样衡量的?第4页/共72页 气相色谱仪的介绍-气路系统第5页/共72页气相色谱仪的介绍-气路系统气相色谱仪的气路控制部分第6页/共72页气路系统的主要部件稳压阀第7页/共72页气路系统的主要部件稳流阀第8页/共72页气路系统的主要部件针形阀第9页/共72页气路系统的主要部件填充柱进样口第10页/共72页气路系统的主要部件毛细柱进样口不分流状态第11页/共72页气路系统的主要部件毛细柱进样口分
3、流状态第12页/共72页大口径毛细柱不分流进样气路系统的主要部件第13页/共72页气路系统的主要部件流量的计量1皂膜流量计组成:1.玻璃管2.盛起泡剂的橡皮囊3.秒表原理:被测气体流量从侧管进入主管,顶起在主管中已经存在的起泡剂的液膜,将液膜上升体积的时间加以计量,则得流量。第14页/共72页气路系统的主要部件流量的计量2转子流量计组成:1.进出口接头2.锥形玻璃管3.转子原理:气体从气体入口进入后,将转子托起,气体流量越大,转子托起越高,转子被托起的高度和流量的大小成正比。第15页/共72页气路系统的主要部件流量的计量3刻度针形阀、刻度稳流阀组成:刻度旋钮原理:利用稳流阀、针形阀旋转的度数和
4、流量近似成正比这一原理来进行流量的计量。第16页/共72页气路系统的主要部件流量的计量4压力显示型组成:1.稳压阀2.压力表3.可调气阻原理:在稳压阀后加一固定气阻,在稳压阀与气阻间加入一各压力表此时稳压阀输出气体流量越大,只要气阻不变,则压力表显示值也越大。第17页/共72页气路系统的主要部件流量的计量5电子气体流量计电子气体流量计的原理是:在气体的流路中接入一个流量传感器,流量传感器将气体流量这个物理量转成与之成正比的模拟量,这个模拟量可以是电压或电流,将这个模拟量量化后转成数字量,即可在色谱仪的屏幕上以数字显示出来。第18页/共72页气相色谱仪的电路部分气相色谱仪的电子控制部分框图第19
5、页/共72页气相色谱仪的电路部分气相色谱仪的温度控制详图第20页/共72页 气相色谱仪的检测器 火焰离子化检测器(FID)介绍原理:在氢氧焰的高温作用下,许多分子均将分裂为碎片,并有自由基和激态分子产生,从而在氢焰中形成这些高能粒子所组成的高能区,当有机分子进入此高能区时,就会被电离,从而在外电路中输出离子电流信号。特点:灵敏度高,死体积小,应答时间快,除载气外还需引入空气和氢气,对永久性气体和水无应答。适用范围:有机化合物,能直接用于毛细管色谱分析。噪音:510-14A敏感度:110-11g/S线性:106 *第21页/共72页气相色谱仪的检测器FID与微电流放大器的原理第22页/共72页气
6、相色谱仪的检测器 热导检测器(TCD)介绍原理:气流中样品浓度发生变化,则从热敏元件上所带走的热量也就不同,从而改变热敏元件的电阻值,由于热敏元件为组成惠斯顿电桥之臂,只要桥路中任何一臂电阻发生变化,则整个线路就立即有信号输出。特点:热敏元件一般为铼钨丝组成,温度系数为正。适用范围:普遍适用。噪音:20uv灵敏度:5000mvml/mg 线性范围:10000第23页/共72页 气相色谱仪的检测器TCD与稳流电源的原理第24页/共72页气相色谱仪的检测器 热离子化检测器(NPD)介绍原理:在FID中加入一个用碱金属盐制成的玻璃珠当样品分子含有在燃烧时能与碱盐起反应的元素时,则将使碱盐的挥发度增大
7、,这些碱盐蒸气在火焰中将被激发电离,而产生新的离子流,从而输出信号。特点:这是一种有选择性的检测器,对含有能增加碱盐挥发性的化合物特别敏感。适用范围:对含氮有机物,含磷有机物有很高的灵敏度。噪音:510-13A 敏感度:110-13g/S 线性范围:103*第25页/共72页气相色谱仪的检测器NPD与铷珠稳压电源、放大器原理 第26页/共72页气相色谱仪的检测器 电子捕获检测器(ECD)介绍原理:射线与载气分子作用产生慢电子,具有亲电基团的试样分子能捕获慢电子而变成负离子,这种负离子能与载气受放射粒子所产生的正离子复合,从而改变检测器的基流,使之减少,输出信号。特点:只对具有亲电基团的样品分子
8、才有应答对水敏感,载气必须充分干燥,脱氧,易受污染。适用范围:对卤素、硝基等化合物选择性极好。噪音:110-12A 灵敏度:110-13g/ml 线性:10000*第27页/共72页气相色谱仪的检测器ECD与脉冲调制器、放大器原理书152页第28页/共72页气相色谱仪的检测器火焰光度检测器(FPD)介绍原理:燃烧着的氢焰中,当有样品进入时,则氢焰的谱线和发光强度均发生变化,然后由光电倍增管将光度变化转变为电信号。特点:对磷、硫化合物有很高的选择性,适当选择光电倍增管前的滤光片将有助于提高选择性,排除干扰。使用范围:含磷、硫化合物的分析噪音:1020uv 敏感度:110-11g/S 线性范围:1
9、000*第29页/共72页气相色谱仪的检测器 FPD与负高压电源、放大器原理书153页第30页/共72页填充柱和毛细柱的特点对比材料填充柱的材料为不锈钢或玻璃管毛细柱的材料为柔性石英管外观填充柱的内径粗,一般23毫米;长度一般0.53米毛细柱的内径细,0.20.53毫米;长度一般15100米内部填充柱内有涂过固定液的填料,所以在气路中会形成气阻毛细柱为空管,固定液涂在毛细管的内管壁表面,气阻很小分离效率填充柱低,塔板数一般不超过2000/米毛细柱高,塔板数一般达几万流量填充柱的流量一般为2030毫升/分毛细柱的流量一般为0.25毫升/分 *第31页/共72页填充柱和毛细柱的特点对比对样品的承受
10、能力填充柱大,一般液体进样量为0.52ul毛细柱小,一般液体进样量为0.010.1ul对仪器系统的要求填充柱低,只需一路载气即可毛细管高,除了载气外,还需分流、清扫和尾吹气体在操作上填充柱操作简单,只需调整一路载气即可毛细柱操作复杂,除了调整载气外,还需调整清扫、分流和尾吹 *第32页/共72页毛细管柱的应用大口径柱不分流进样应用上的几个问题关键:减少死体积,减少进样量.1.进样口的安装.2.检测器的安装.3.流量的调节.4.根据柱长控制进样量5.是否需要尾吹?第33页/共72页毛细管柱的应用由于在进样时分流通道被关闭,在进样器中被迅速气化的样品气体在柱头聚集并冷凝,大量的溶剂在柱子前端形成一
11、层临时固定液膜,溶质在这一层临时固定液膜上的运动呈前慢后快状态,被分析样品在进入色谱柱前端的同时也得到了压缩。分流/不分流进样原理简述不分流状态第34页/共72页经过40 60秒后分流通道被打开,与此同时柱温根据设定已开始逐渐升温,溶剂首先汽化并在柱子中向前运动,进样器汽化管由于分流通道的开启而得到清洗,在不分流期间被压缩的溶质也由于柱温的逐渐升高而开始在柱子中运动并进行分离。由于压缩的原因进入柱子的样品量比只分流进样多几倍甚至几百倍,等于有了一个柱头浓缩的过程所以毛细管分流/不分流进样的检测限比普通分流进样的检测限要提高13个数量级。毛细管柱的应用分流/不分流进样原理简述分流状态第35页/共
12、72页毛细管柱的应用分流/不分流进样应用上的几个问题关键:1.柱子的安装2.载气系统的流量调节3.柱温的设定4.不分流时间的确定5.溶剂的选择6.柱流量的确定7.尾吹流量的确定*第36页/共72页毛细管柱的应用毛细管柱在进样口处的安装正确装法不正确装法分流/不分流装法第37页/共72页毛细管柱的应用毛细管柱在检测器处的安装第38页/共72页毛细管柱的应用毛细管柱流量的确定、分流比的确定毛细管柱流量的较精确设定一般只能应用进样结合计算的方法,方法如下:1.公式 FC60u式中 FC:柱流量,单位为 ml/min u:载气线速度,单位为 cm/s :3.14 :柱内半径的平方 60:时间转换系数2
13、.式中u为载气的平均线速度。u可以通过进样后用某物质的保留时间求得,某物质可以用甲烷、甲醇等均可,要求是色谱柱对该物质的吸附要小,一般以甲烷为宜。具体计算方法为:u=CL(cm)/RT(s)式中 CL:柱长 RT:保留时间3.分流比的确定分流比可根据以下公式确定:分流比=FC/(FC+F分流)式中F分流为分流流量,单位都是用ml/min *电磁阀的设定开机后将二位三通电磁阀设定在“不分流”状态,在此状态下设定“不分流”时 间(一般为4060秒),然后再将电磁阀设定为“分流”状态,由于程序升温的启动与电磁阀联动,所以在启动程升后有4060秒的不分流时间。第39页/共72页毛细管柱的应用分流/不分
14、流进样法常用的溶剂第40页/共72页毛细管柱的应用毛细管柱流量的确定、分流比的确定分流比及分流有大小靠分流阀进行调节,选择适当的分流比也很重要。如果分流比很小,样品大多数进入柱子、容易使峰变宽,形成前伸峰。分流比一般选择在1:100200之间,这时样品的起始组分的谱带扩展很小,出峰尖锐。对一根0.25mm内径的毛细管柱,用N2作载气,最佳流速0.30.4ml/分,则分流流量调到50ml/分左右即可。在毛细管分流进样系统中一般以柱头压力来恒量柱流量的大小,下表给出一些常用的毛细管柱在标准线速度的情况下的柱头压力:上表所使用的载气为氮气,线速度为20cm/s,如果是氦气,线速度为40cm/s第41
15、页/共72页毛细管柱的应用小口径毛细管色谱分析用FID检测器时,一定要加尾吹气,一般用空气或N2气。加尾吹气的作用之一是减少柱后死体积对色谱峰造成的扩散,之二是保证FID有合适的氮氢比。FID系质量型检测器,适当地增加尾吹气可提高检测的灵敏度,但尾吹气太高,会引起基线不稳以至灭火尾吹气太低,会引起色谱峰拖尾、对毛细管柱效损失大大。尾吹气流量一般在20-30ml比较适合,可用皂沫流量计来测量。毛细管柱尾吹流量的确定第42页/共72页毛细管柱的应用涂渍好的毛细管柱首先要经过充分的老化,以除去固定液中的低分子量物质,一般商品毛细管柱,在制造出厂前都已经过充分老化;但柱子一经从仪器上拆卸下来,较长时间
16、接触空气,在下一次使用之前,最好以较低的初始温度程序升温至最高使用温度老化23次。各种固定液因其性质和生产厂家不同而最高使用温度有所不同,所以要注意毛细管的说明,生产毛细管柱的厂家应注明最高使用温度。老化中应注意载气的流速不易过大,否则会破坏均匀的液膜。一般非极性柱在250以下老化使用,可用普通氮气,在250以上高温使用时,必须使用高纯氮气或普通氮气经脱氧后使用,以延长柱子的使用寿命。对极性柱,尤其是PEG类(聚乙二醇)FFAP、含氰基的固定液(OV225、OV275),一定要用99.99%高纯氮气(最好高纯氮气经过脱氧,)否则,固定液很快被氧化,以致不能使用。毛细管柱的老化第43页/共72页
17、气相色谱分析方法介绍气相色谱柱的选择1固定液的选择:*对于填充色谱柱,极性样品选极性固定液,非极性样品选非计性固定液。原则:相似相溶相似相溶*对于毛细管色谱柱,较为宽松,因为许多样品的分析都可以在非极性固定液柱上完成,应用最广泛的是:SE-54;SE-30;OV-101。原则:尽可能选用较低极性的固定液来完成分析工作尽可能选用较低极性的固定液来完成分析工作原因1:非极性或弱极性固定液具有较高的柱效。原因2:具有较高的抗氧化能力,可以有较高的使用温度,使用寿命长。原因3:一柱多用。只有当被分析极性化合物与固定液之间作用力很小或为了减少分析时间,才需要换用极性较强的固定液。*第44页/共72页气相
18、色谱分析方法介绍气相色谱柱的选择1(附表)第45页/共72页气相色谱分析方法介绍气相色谱柱的选择2填充色谱柱的尺寸选择内径2长度2M是最常用的尺寸,一般用于分离10个组份以下的样品。1M长度的次之,一般用于分离4个组份的样品。在特殊用途上有采用3M或4M的,但超过4M的很少应用。内径3的填充柱应用越来越少,只有在应用玻璃柱时使用这种内径。填充色谱柱管的材料选择绝大部分的应用场合都使用不锈钢管材料,对于有反应性易分解或具有腐蚀性的样品可使用玻璃或聚四氟乙烯管材料。填充色谱柱载体(担体)的选择当固定液含量大于5%,可选用硅藻土型的白色或红色载体;当固定液含量小于5%,应选用处理过的载体;对高沸点的
- 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 知识讲座
限制150内