气相色谱法培训PPT学习教案.pptx

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1、会计学 1气相色谱法培训(pixn)第一页，共67 页。优点 缺点高效能、高选择性、高灵敏度、用样量少、分析速度快及应用广。制备高纯物质，纯度高达99.99%一切具有一定挥发性并对热稳定的化合物，包括经处理后能转化为挥发性物质的不挥发性物质所有物质均需转换为气态然后进行分析。分子量大，受热易分解的样品分析比较困难。不能分析无机物。3.特点(tdin)第1 页/共67 页第二页，共67 页。4.基本(jbn)流程GC 主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现(shxin)混合物的分离，其过程如图所示。图1-1 气相色谱流程示意图1-高压气瓶（载气源）2-减压阀3-气流调节阀4-净化(jn

2、ghu)干燥管5-压力表6-热导池7-进样口8-色谱柱9-恒温箱（虚线内）10-皂膜流量计11-测量电桥12-记录仪第2 页/共67 页第三页，共67 页。4.基本(jbn)流程 图中载气由高压气瓶供给，经压力调节器降压，净化器净化，又稳压阀调节至适宜(shy)的流量进入色谱柱，待流量、温度及基线稳定后，即可进样。液态样品由进样口注入。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体（即载气，也叫流动相）带入色谱柱，柱内含有液体或固体流动相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立起来，也正是由于载气的流动

3、，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸，结果是在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器。第3 页/共67 页第四页，共67 页。4.基本(jbn)流程 检测器能够将样品组分的存在(cnzi)与否转变为电信号，而电信号的大小与被测组分的量或浓度成比例。将这些信号放大并记录下来时，就是如图所示的色谱图，它包含了色谱的全部原始信息。在没有组分流出时，色谱图的记录是检测器的本底信号，即色谱图的基线。第4 页/共67 页第五页，共67 页。4.基本(jbn)流程气相色谱流程(lichng)动画演示第5 页/共67 页第六页，

4、共67 页。第二节 仪器的基本(jbn)配置气相色谱仪 1第6 页/共67 页第七页，共67 页。气相色谱仪 2岛津GC-2010第7 页/共67 页第八页，共67 页。气相色谱仪 3Agilent6890N第8 页/共67 页第九页，共67 页。气相色谱仪 4第9 页/共67 页第十页，共67 页。气相色谱仪 5第10 页/共67 页第十一页，共67 页。第二节 仪器(yq)的基本配置一、仪器的基本(jbn)配置 气相色谱仪是以气相色谱法为基础而设计的仪器，以气相色谱柱为分离基础，样品注入进样器后经载气传送，到达色谱柱分离，分离后样品由柱中流出到达检测器并转换成相应的电讯号，然后排空。目前市

5、场上GC 仪器型号繁多，但仪器的基本结构是相似的，即由下面几部分组成：气路系统 包括载气和辅助气的气源以及气路控制系统(knzhxtn)进样系统 分离系统 包括色谱柱、柱箱以及与进样口和检测器的接头 检测系统 包括各种检测器 记录系统（数据处理系统）记录（处理）GC 原始数据，获得色谱图 温控系统 进样口、柱温、检测器温度的控制作用是将样品导入色谱柱，如自动进样器、进样阀、各种进样口，以及顶空进样器、吹扫-捕集进样器裂解进样器等。第11 页/共67 页第十二页，共67 页。二、气路系统(xtng)第12 页/共67 页第十三页，共67 页。1.气源气源是为GC 仪器提供载气和或辅助气体的高压钢

6、瓶(npn)或气体发生器。载气有氮气、氦气、氢气等，常用氮气或氦气做载气。TCD 检测器一 般选氢气做载气常见辅助气为空气和氢气第13 页/共67 页第十四页，共67 页。2.气源的净化GC 对各种气体的纯度要求较高。因载气起传输样品和保护色谱柱的作用，故作载气的氮气、氢气或氦气必须达到99.99%以上，如使用低纯度的载气会使检测器噪声增大，出现多余峰。辅助气不纯，更会增大背景噪声，缩小检测器线性范围，污染检测器。因此，实际(shj)工作中要在气源和仪器之间连接气体净化装置。第14 页/共67 页第十五页，共67 页。2.气源的净化 气体中的杂质主要是一些永久气体、低分子有机化合物和水蒸气，一

7、般采用装有分子筛（如5A 分子筛或13X 分子筛）的过滤器以吸附有机杂质，采用变色硅胶除去水蒸气。实际操作中可根据检测器的噪声水平(shupng)判断气体的纯度，如噪声明显增大，就要首先检查气体纯度。要定期更换净化装置中填料，分子筛可以重新活化后再使用，活化方法是将分子筛从净化装置中取出，置于坩埚中，在马弗炉内加热到400600，活化46 小时。硅胶变红时也要进行活化，方法是置烘箱中，140 左右加热2 小时即可。比较简单的方法就是在一个净化装置中装有一半硅胶、一半分子筛，如果硅胶变红，就可更换全部填料。第15 页/共67 页第十六页，共67 页。3.气体的控制(kngzh)和测定 为保证色谱

8、定性和定量分析的准确性和重现性，载气的流量要求恒定（变化小于1%）,尤其是毛细管GC中，色谱柱内载气流量一般为13ml/min，如果控制(kngzh)不精确，就会造成保留时间的不重现。一般采用减压阀，稳压阀或稳压阀和稳流阀串联使用，以控制(kngzh)流速的稳定。流速计用以测量气体流速。常用的有转子流量计和皂膜流量计等。气体流速是指单位时间内通过色谱柱或检测器的气体体积，以ml/min 表示。采用23mm 内径填充柱用氮气做载气时，流速在3060ml/min现代仪器有电子流量检测器和电子压力控制(kngzh)器（EPC）4.气路系统常见问题实际工作中，气路系统最常出现的问题是泄漏，一旦某处发上

9、泄漏，轻则影响仪器正常工作，重则造成意外事故（如氢气泄漏就可能(knng)引起爆炸），所以要经常注意检漏。第16 页/共67 页第十七页，共67 页。三、进样系统1.进样器 把样品通进（引入）色谱柱的元件称为进样器，其中包括汽化室和进样工具，汽化室的作用是将液体(yt)或固体样品瞬间汽化为蒸汽。进样工具常有定量阀和注射器。第17 页/共67 页第十八页，共67 页。2.汽化室 样品进入(jnr)汽化室汽化并用载气传入色谱柱，故必须要在一定的稳定温度下工作。其高和低都会对样品汽化和进入(jnr)色谱柱后的分离产生影响，温度低，样品汽化不完全，产生伸舌峰，并对下次试验和本次试验分析数据造成影响，温

10、度太高，会造成样品的分解，影响仪器使用寿命，同样使分析数据不准确。所以我们在选择进样器（汽化室）温度时，一般可比样品中组分沸点最高的温度再高3040，但不能高于样品的分解温度和仪器最高使用温度。第18 页/共67 页第十九页，共67 页。3.常见进样口及其选择对于热稳定(wndng)的样品，分流/不分流进样口是优先的选择。但对热不稳定(wndng)的样品，或者有易分解组分的样品，必须考虑进样口温度的设置以及汽化室的惰性问题。进样口温度高，或者汽化室表面有活性催化点（如金属或玻璃表面的金属离子），就可能引起样品分解。采用不分流进样时，更容易发生样品降解，使色谱图上出现更多的风，使分析准确度下降。

11、因此，在保证样品有效汽化的前提下，进样口温度低一些有助于防止样品降解。采用高的分流流量、对进样口内表面进行脱活处理，都是防止样品降解的措施。第19 页/共67 页第二十页，共67 页。第20 页/共67 页第二十一页，共67 页。表2-1 常见(chnjin)GC 进样口和进样技术进样口和进样技术 特点填充柱进样分流不分流进样顶空进样冷柱上进样程序升温汽化进样大体积进样 最简单的进样口：所有汽化样品进入色谱柱；可接玻璃和不锈钢填充柱，也可接大口径毛细管柱直接进样 最常用的毛细管柱进样口：分流进样最为普遍，操作简单，但有分流歧视和样品分解的问题 不分流进样虽然操作稍微复杂一些，但分析灵敏度高，常

12、用于痕量分析 只取复杂样品基体上方的气体部分进行分析，有静态顶空和动态顶空（吹扫-捕集）之分，适用于环境分析（如水中有机污染物）、食品分析（如气味分析）及固体材料中的可挥发物分析等 样品以液态形式直接进入色谱柱，无分流歧视问题，分析精度高，重现性好，尤其适用于沸点范围宽、或者不稳定的样品，也常用于痕量分析（可进行柱上浓缩）将分流不分流和冷柱上样结合起来，功能多，适用范围广，是较为理想的GC 进样口 采取程序升温汽化或冷柱上样，配合以溶剂放空功能，进样量可达几百微升，甚至更高，可大大提高分析灵敏度，在环境分析中应用广泛，但操作较为复杂第21 页/共67 页第二十二页，共67 页。表2-1 常见(

13、chnjin)GC 进样口和进样技术（续）进样口和进样技术 特点阀进样 常用六通阀定量引入气体或液体样品，重现性好，容易实现自动化，但样品对峰展宽的影响大，常用于永久气体的分析，以及化工工艺过程中物料流的监测。裂解进样在严格控制的高温下将不能汽化或部分不能汽化的样品裂解成可汽化的小分子化合物，进而用GC 分析，适用于聚合物样品或地矿样品等。第22 页/共67 页第二十三页，共67 页。4.隔垫和衬管 隔垫：也叫进样口密封垫，隔垫与衬管如图所示。隔垫有老化漏气的问题，所以要注意选择耐高温的隔垫，并定期检查是否漏气，必要时及时更换，以保证分析的正常进行（如何选择隔垫，判断(pndun)是否漏气及更

14、换见后维护章节）第23 页/共67 页第二十四页，共67 页。4.隔垫和衬管衬管：多为玻璃或石英材料制成。使用应注意如下问题：1）衬管能起到保护色谱柱的作用。因此，一定要保持衬管干净，注意及时清洗和更换。2）衬管内表面的活性点可能导致样品杯吸附或分解，故要进行脱活 处理。因此在分析极性样品时，要注意及时更换衬管或重新硅烷化。3）衬管中是否要填充填料，要依据情况而定。一般填少量(sholing)经硅烷化处理石英玻璃毛可防止注射器针尖的歧视作用，加速样品汽化；还可避免颗粒物质堵塞色谱柱。第24 页/共67 页第二十五页，共67 页。5.手动进样与自动进样1）注射速度 注射深度、速度和位置对峰高、峰

15、面积都有影响。注射速度慢时会使样品的汽化过程变长，导致样品进入色谱柱的初始谱带变宽。注射样品所用时间及注射器在汽化室中停留的时间越短越好。2）取样准确而重现 及取样量要准确，抽取样品的速度要重现，以保证进样的重现性。特别是粘度大的样品，要避免在注射器中形成气泡。3）避免样品之间的相互干扰 如果进样时注射器内有前一个样品的残留组分，就会干扰下一个样品的分析，带来定量误差，在色谱中这叫记忆效应，必须消除。具体办法是反复洗针，取样前先用供试品溶剂洗针至少3 次(抽满针管的2/3，再排出)，再用要分析的供试品洗针至少3 次。如果同时有几个(j)样品进行分析，且要交替进样（如用外标法分析时，可能对标样和

16、实际样品交替进样），则最好是每个样品各用一个注射器。第25 页/共67 页第二十六页，共67 页。5.手动进样与自动进样4）选用合适的注射器GC 分析进样一般不小于1l。如果进样量要控制在1l 以下，就应采用5l 或1l 的注射器。但是应注意，此类的注射器往往是将样品抽在针芯内，因此观察不到针管中的液面，故很可能抽入气泡。取样时反复推拉针芯，以确保针芯内没有气泡。5）减少注射歧视 所谓注射歧视是指进样针插入GC进样口时，针尖内的溶剂和样品中的易挥发组分首先开始汽化(qhu)，无论注射速度多快，不同沸点的组分总是有汽化(qhu)速度的差异。当注射完毕抽出针尖时，注射器中残留样品的组成就与实际样品

17、的组成有所不同。如果能保证每次进样的速度严格一致（如使用自动进样器），经标样校正后，可忽略这一歧视作用。第26 页/共67 页第二十七页，共67 页。四、分离系统分离系统由色谱柱组成，它是色谱仪的核心部件，其作用是分离样品。色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱。1、填充柱 填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径(nijn)为24mm，长13m。填充柱的形状有U 形和螺旋形两种。2、毛细管柱 毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁，多空层和涂载体空心柱。涂壁空心柱是将固定液均匀涂在内径(nijn)0.10.5mm 的毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。毛细管柱渗透性好，传质阻力小

18、，而且柱子可以做到长几十米。与填充柱相比，其分离效率高（理论板数可达106）、分析速度快、样品用量小，但柱容量低、要求检测器的灵敏度高，并且制备较难。第27 页/共67 页第二十八页，共67 页。五、检测系统气相色谱检测器是把载气里被分离的各组分的浓度或质量转换成电信号的装置。目前检测器种类多达数十种。根据检测原理的不同，可将其分为浓度型检测器和质量型检测器两种：1）浓度型检测器 测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比。如热导检测器和电子捕获(bhu)检测器。2）质量型检测器 测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间内进入检测器的某组

19、分的量成正比。如火焰离子化检测器和火焰光度检测器等。气相色谱检测器有：火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（TCD）、电子俘获检测器（ECD）、火焰光度检测器（FPD)、氮磷检测器（NPD）光离子化检测器（PID）、红外光谱检测器（IRD）和质谱检测器（MSD）等。在药物分析中火焰离子化检测器（FID）是最常用的检测器第28 页/共67 页第二十九页，共67 页。六、记录系统（数据处理系统）该系统是指样品经色谱柱分离后，各成分按保留时间不同，顺序地随载气进入检测器，检测器把进入的组分按时间及浓度或质量变化，转化成易于测量的电信号，经过(jnggu)必要的放大传递给记录仪或计算机，最后得到该样

20、品的色谱流出曲线及定性和定量信息。第29 页/共67 页第三十页，共67 页。第三节 色谱(sp)柱 化合物的分离都是由色谱柱来完成的，因此色谱柱制备/选择的是否合适、操作条件是否恰当，是决定成败的关键，它是色谱仪中最重要的部分。色谱柱的选择是确定分析方法的一个重要步骤。要求(yoqi)选择的色谱柱既能满足分离的要求(yoqi)，又能满足快速定性与定量的目的。如前所述，气相色谱柱有两种，及填充柱和毛细管柱。一、填充柱 填充柱是指固定相在内径约为26mm 的柱管内而成的色谱柱。填充的固定相种类很多，按固定相的物理状态，可分为液体固定相和固体固定相两大类，对应填充柱分为气-液填充柱和气-固填充柱。

21、液体固定相大多为高沸点的有机化合物，一般呈液态，称为固定液。固定液不能直接装在色谱柱内，而是将它涂渍在一种颗粒状的固体表面上，这种固体颗粒称为载体（担体）。固体固定相包括固体吸附剂、多孔性聚合物等。第30 页/共67 页第三十一页，共67 页。一、填充柱 填充柱由于制备简单，可供选择的吸附剂、固定液和载体种类很多，因而具有广泛的适用性，能解决很多混合样品的分离分析问题，是普遍应用的一种气相色谱柱。填充柱按柱管管径粗细分成一般填充柱和填充毛细管柱。一般填充柱常用内径为26mm 的柱管，由于固定相用量较大，样品负荷(fh)高，但柱渗透性小、传质阻力大，因此柱效低。（一）气-液填充柱1.载体 载体又

22、称担体、固体支持物。它可提供一个大的惰性固体表面，让固定液分布在上面，形成一均匀薄层液膜，是固定液具有较大的物质交换表面，样品容易在气-液（流动相-固定相）间建立分配平衡。气-液色谱的固定相就是由载体和固定液所构成的。第31 页/共67 页第三十二页，共67 页。1.载体（1）载体的要求1）有足够大的表面积，具有良好的孔穴结构，以使固定液可以均匀分布成一薄膜，但载体的表面积不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾。2）具有化学惰性，不予任何样品和固定液起化学反应，不具有吸附性，但对固定液应有良好的浸润性。3）形状规则，大小均匀，具有一定(ydng)得机械强度。第32 页/共67 页第三十三页，共

23、67 页。1.载体(zit)（2）载体(zit)分类第33 页/共67 页第三十四页，共67 页。1.载体（3）载体表面(biomin)的处理 载体的表面处理即通过酸洗、碱洗、硅烷化、秞化的方法提高载体的惰性，较少色谱峰的拖尾。由于载体表面具有硅醇（Si-OH）和硅醚（Si-O-Si）结构，并有少量的金属（铁）氧化物（特别是红色载体）。因此表面存在着氢键和酸碱活性作用点，是色谱峰拖尾，柱效和灵敏度下降，保留值改变，定量(dngling)不准，因此要进行表面处理出去表面活性作用点。酸洗主要是去除载体表面的铁等金属氧化物，用于分析酸和酯类化合物；碱洗是去除表面的Al2O3 等酸性作用点，用于分析胺

24、类等碱性化合物；硅烷化是用硅烷化试剂盒硅醇、硅醚集团反应，去除表面的氢键结合力，达到表面惰性化。第34 页/共67 页第三十五页，共67 页。2.固定(gdng)液（1）定义 固定液一般都是一些高沸点的有机化合物，在操作温度下为液态室温时为固态(gti)或液态。（2）要求 在操作温度下蒸汽压低，热稳定性好，样品各组分在其中应有足够的溶解能力，选择性高，即对两个沸点相同或接近但属于不同类型化合物有尽可能高的分离能力。（3）分类1）烃类 包括烷烃和芳烃，是极性最弱的一类固定液。烷烃常用的有角鲨烷、阿皮松等。角鲨烷极性最小，也成为“标准固定液”适合分离非极性化合物。2）聚硅氧烷类 是目前使用最为广泛

25、的固定液第35 页/共67 页第三十六页，共67 页。（3）分类3）醇类 一种为长链脂肪酸（十六碳醇及十八碳醇）和多元醇（如甘油、丁四醇、环己六醇）。另一种为聚二醇，主要指聚乙二醇和聚丙二醇，其中PEG-20M 最为常用。4）酯类 分酯与聚酯两种。其中邻苯二甲酸二壬酯（DNP）是分析(fnx)低沸点化合物最常用的固定液。常用的聚酯固定液有丁二酸二乙二醇聚酯（DEGS）和己二酸二乙二醇聚酯（DEGA）等5）其他类固定液2.固定(gdng)液第36 页/共67 页第三十七页，共67 页。2.固定(gdng)液（4）固定液的选择 固定液的选择取决于样品的组成。一般按“相似(xins)相溶”原则，所谓

26、“相似(xins)”意指化学结构、相对极性相似(xins)，也就是非极性样品用非极性固定液，而极性样品用极性固定液。非极性样品在非极性固定液上按沸点顺序被分离，如果是极性与非极性化合物，则同沸点的极性物质先洗脱。随着固定液极性的增加，极性物质被保留越来越长，非极性物质保留时间越来越短，最后直到极性物质与非极性物质的洗脱顺序完全颠倒过来。如烃类化合物最好用烃类固定液，极性化合物用极性固定液，如醇用聚乙二醇。下表将各类化合物按极性强弱（形成氢键的能力）分为5 组第37 页/共67 页第三十八页，共67 页。第一组（最强极性氢键型）第二组（强极性）第三组（中等极性）第四组（弱极性）第五组（非极性）水

27、二醇、甘油等氨基醇类羟酸类多酚类二羟酸类脂肪酸类酚类伯与仲胺类肟类（R2C=N-OH）含-氢原子的硝基化合物含-氢原子的腈化物氨、HF、肼、HCN酮类醛类酯类叔胺类不含-氢原子的硝基化合物不含-氢原子的腈化物二氯甲烷氯仿氯乙烷芳香烃类烯烃l 类饱和碳氢化物CS2硫醇类硫化物类不包含在第四组的卤化碳如CCl4表3-1 各类化合物按极性强弱(qinru)表第38 页/共67 页第三十九页，共67 页。角鲨烷（SQ）小甲基硅橡胶（SE-30）苯基(bnj)（50%）甲基聚硅氧烷（OV-17）-氰乙基（25%）甲基聚硅氧烷（XE-60）聚乙二醇20M（PEG-20M）己二酸二乙二醇聚酯（DEGA）丁二

28、酸二乙二醇聚酯（DEGS）大常见固定(gdng)液极性顺序第39 页/共67 页第四十页，共67 页。（4）固定液的选择1）按极性选择 对非极性成分，一般选择非极性固定液、低沸点的先出柱，高沸点的后出柱。对中等极性成分，一般选择中等极性固定液。基本按沸点顺序出峰，对非典相同的机型和非极性组分，非极性组分先出柱。对于强极性组分，选用(xunyng)强极性固定液。样品组分按极性顺序出柱，非极性与弱极性组分先出柱，极性组分后出柱。2）按化学官能团选择 当选择的固定液分子所具有的化学官能团与组分分子的化学官能团相同时，则相互作用力最强，选择性高。如分析酯类化合物时，选用(xunyng)酯类或聚酯类固定

29、液；分析醇类化合物时，可选用(xunyng)聚乙二醇等3）按主要差别选择如果样品中各组分之间主要差别为沸点时，可选用(xunyng)非极性固定液；主要差别是极性时，可选用(xunyng)极性固定液第40 页/共67 页第四十一页，共67 页。（4）固定液的选择4）使用混合固定液 在分析一些复杂样品(yngpn)或异构体时，使用一种固定液难以分离，需要采用混合固定液。3.气-液填充(tinchng)柱的制备及操作注意事项（1）制备要求填充柱的制备方法，目前尚未完全规范化，制备方法不尽相同。但均应达到以下几条基本(jbn)要求：1）尽可能筛选粒度分布均匀的载体填充；2）尽量使固定液在载体表面涂渍均

30、匀，同时使残存的载体表面活性中心全部被固定液覆盖；3）固定相填料在色谱柱内要填充均匀，不允许柱管内存在死体积；4）避免载体颗粒破碎。因载体破碎后，未经处理或未涂渍的表面暴露出来，产生吸附，造成拖尾；破碎的细颗粒导致柱压增高，降低载气线速，分析时间延长第41 页/共67 页第四十二页，共67 页。（2）固定液的涂渍 根据固定液选择合适的溶剂。溶剂对固定液应有足够的溶解能力，二本身要有适宜的挥发性。（3）操作注意事项1）固定液有商品级和色谱级之分，商品级的填充后需要老化几天方能使基线平直，推荐用色谱级；2）色谱柱安装要注意方向，接抽气机的一侧与检测器相连；色谱柱不用时，两端应密塞，以防止空气中氧或

31、水汽进入色谱柱，提拿时小心轻放，避免剧烈震动，以免固定液液膜破裂。3）色谱柱长期使用后，如发现(fxin)保留时间变短，分离效率显著下降或峰形变宽时，应及时更换。3.气-液填充柱的制备(zhbi)及操作注意事项第42 页/共67 页第四十三页，共67 页。4.填充(tinchng)柱的老化（1）老化目的 除去残留溶剂和易挥发性物质，促使固定液液膜均匀、牢固地附着在载体表面（3）老化方法 常温固定液可在使用温度下老化；使用温度较高的固定液，可在比其最高使用温度低2030 的条件(tiojin)下，通低流速载气老化至基线平直。柱子日常使用中积存的高沸物，也可进行二次老化。老化时柱子应断开检测器以免

32、污染。第43 页/共67 页第四十四页，共67 页。（二）气-固填充柱 气-固填充柱是由固体固定相与金属柱管或玻璃柱管组成 固体固定相可分为吸附剂与高分子微球两类：（1）吸附剂常见的有活性炭、硅胶、氧化铝及分子筛四种。多是用于分离永久(yngji)气体及低级烃类，在药物分析上应用不多（2）高分子多空微球又称高分子多空小球。这是一类新型合成有机固定相。它是苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的高聚物。属于非极性固定相。弱在聚合室引入不同的基团，就得到一定机极性的高聚物。分离机制，一般认为它具有吸附、分配及分子筛三种作用。在药物分析中应用很广（相对的）第44 页/共67 页第四十五页，共67 页。二、毛细管柱

33、1.简介 气相色谱毛细管柱因其高分离能力、高灵敏度、高分析速度等独特优点而得到迅速发展。随着弹性石英交联毛细管柱技术的日益成熟和性能的不断完善，已成为分离复杂多组分混合物、及多项目分析的主要手段，在各领域应用中大有取代填充柱的趋势。现在新型(xnxng)气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪基本上都是采用毛细管色谱柱进行分离分析。2.毛细管柱结构特点1）不装填料，阻力小，长度可达百米的毛细管柱，管径0.2mm0.32mm。2）气流单途径(tjng)通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。3）固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大,涂层很薄，则传质阻力大大降低。4）毛细管色谱柱柱效高达每米3000 40

34、00 块理论塔板，一支长度100 米的毛细管柱，总的理论塔板数可达104 106。第45 页/共67 页第四十六页，共67 页。二、毛细管柱3.毛细管柱的类型(lixng)毛细管柱按其制备方法可分为以下几种：涂壁开管柱（wall coated open tubular，WCOT 柱）：将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单，但柱制备的重现性差、寿命短。多孔层开管柱（porous layer open tubular，PLOT 柱）：在管壁(un b)上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气固色谱。主要用于永久气体和低分子量有机化合物的分离。载体涂渍开管柱（support coated

35、open tubular，SCOT 柱）：将非常细的担体微粒粘接在管壁(un b)上，再涂固定液。柱效较WCOT 柱高，但由于制备复杂，应用不太普遍。化学键合或交联柱：将固定液通过化学反应键合在管壁(un b)上或交联在一起。使柱效和柱寿命进一步提高。第46 页/共67 页第四十七页，共67 页。3.选择 就常规分析来说，0.20mm0.32mm 内径的毛细管柱没有太大差别，只是在作GC/MS 分析时，内径小的色谱柱在满足离子源高真空度要求方面更为有利一些。大口径（0.53mm）是一类特殊的毛细管柱，它的液膜厚度一般较大(jiod)（最厚可达5m）故有较大(jiod)的柱容量，可以代替填充柱，

36、不仅因为其柱容量接近填充柱，可以连接在填充柱进样口采用不分流进样，而且柱效高于填充柱，程序升温性能也好，故可获得比填充柱更有效更快速的分离，其定量分析精度安全可以与填充柱相比。常规分析中选择色谱柱主要是考虑固定液的问题。WCOT 柱常用的固定液有OV-1、SE30、OV-101、SE-51、OV-17、OV-1701,FFAP 及PEG-20M 等。由于固定液改性及涂渍工艺不同，采用同一固定液的色谱柱在性能上也有区别。第47 页/共67 页第四十八页，共67 页。常用的不同厂商(chngshng)毛细管柱牌号对照极性 固定液 Agielnt J&W Supelco Alltech SGE Ch

37、rompak非极性弱极性中极性强极性OV-1SE-30SE-54SE-52OV-5OV-1701OV-17PEC-20MFFAPHP-1Ualtra-1HP-5Ultra-2HP-5HP-17HP-50+HP-20MHP-FFAPDB-1DB-5DB-1701DB-WAXSPB-1SPB-5SPB-7Supelcowax10AT-1AT-5AT-1701AT-50AT-WAXBP-1AC-1BP-5AC-5BP-10AC-10BP-20AC-20CP-SiL5CBCP-SiL8CBCP-SiL19CBCP-SiL24CBCP-Wax52CBCP-Wax54CB第48 页/共67 页第四十九页，

38、共67 页。毛细管色谱柱牌号(piho)固定相组成对照HP 固定相 组成 极性 相似固定相HP-1HP-5HP1301HP-1701HP-50+HP-INNOWAXHP-WaxHP-FFAP100%二甲基聚硅氧烷(5%)-二苯基（95%）二甲基聚硅氧烷(6%)-氰丙苯基（94%）-二甲基硅氧烷共聚物(14%)-氰丙苯基（86%）-二甲基硅氧烷共聚物(50%)-二苯基（50%）-二甲基苯基硅氧烷共聚物INNO 相TM键合聚乙二醇键合/交联聚乙二醇TAP 改性聚乙二醇非极性非极性弱至中极性中极性中极性极性极性极性DB-1,SPB-1,CP-SiL5CB,OV-1,SE-30DB-5,SPB-5,C

39、P-SiL8CB,SE-54,SE-52DB-1301,DB624,CP-624DB-1701,SPB-7,SPB-1701,BP-10,OV-1701CP-SiL9CBDB-17,OV-17,SPB-50,SPB2250Carbowax20M,BP-20,CP-Wax52CBDB-WAXetrDB-Wax，Carbowax20MOV-351,SP-1000,第49 页/共67 页第五十页，共67 页。3.选择 通常，一个常规实验室主要购置四种毛细管柱，就可以应付90%以上的GC分析任务。这四种柱子是：OV-1、SE-54、OV-17 以及PEG-20M 柱。4.维护 每次新安装色谱柱后，都要

40、在进样前进行老化。具体办法是，先接通载气，然后将柱温从60 左右以510/min 的速率程序升温到色谱柱的最高使用温度以下30（如HP-5 柱可到280）或者实际(shj)分析操作温度以上30（如分析用240，老化温度应为270）并在高温时保持30 到120min，直到所记录的基线稳定为止。如果基线难以稳定，重复老化几次也可在高温下恒定更长时间。色谱柱使用一段时间后，柱内会滞留一些高沸点组分，这时基线可能会出现波动或鬼峰。解决此问题办法也是老化。第50 页/共67 页第五十一页，共67 页。4.维护 暂时不用的色谱柱从仪器上卸下后，柱两端应用一块硅橡胶堵上，并放在相应包装盒内，以防柱头被污染。

41、每次关机前都应将柱温箱温度降至50 以下，然后(rnhu)在关电源和载气。如果在温度高时切断载气，可能会因为空气（氧气）扩散进柱管而造成固定液的降解5.色谱柱的修理柱寿命的主要标志是固定液流失太多而失去分离能力，柱管堵塞和断裂也是柱失效的原因。因为高沸点的极性化合物的吸附而使色谱柱丧失分离能力，可进行清洗和修理。具体办法是先高温老化柱子，若仍不能恢复，就卸下柱子，将柱头截去10cm 或更长（柱头容易被污染）再装上柱子测试。这是常用恢复措施。如还不起作用，可再反复注射溶剂清洗，常用的溶剂一次为丙酮、甲苯、乙醇，每次510l。第51 页/共67 页第五十二页，共67 页。第四节 检测器一、检测器的

42、特点(tdin)与选择 一个优良（理想）的检测器应具有以下几个性能指标：（1）灵敏度高（2）稳定性和重现性好（3）对样品无损检测（4）通用性好（5）线性响应范围宽 表4-1 列出了常用4 种检测器的性能指标第52 页/共67 页第五十三页，共67 页。4-1第53 页/共67 页第五十四页，共67 页。二、氢火焰(huyn)离子化检测器测器（FID：hydrogenflame ionizationdetector）1.特点1）典型的质量型检测器，2）对有机化合物具有(jyu)很高的灵敏度，3）无 机 气 体、水、四 氯 化 碳 等 含 氢 少 或 不 含 氢 的 物 质 灵 敏度低或不响应。4

43、）氢 焰 检 测 器 结 构 简 单、稳 定 性 好、灵 敏 度 高、响 应 迅 速等特点。5）比 热 导 检 测 器 的 灵 敏 度 高 出 近3 个 数 量 级，检 测 下 限 可达 10-12gg-1。第54 页/共67 页第五十五页，共67 页。2.FID 操作条件及注意事项1）气体(qt)流速FID 检测器需要3 种不同的气体(qt)：载气（氮气或氦气）、燃气（氢气）及助燃气（空气），由于毛细管柱内流量太低（常规柱15ml/min），不能满足检测器最佳操作条件，所以使用毛细管柱时要采用辅助气（尾吹气），即在色谱柱后增加一路载气直接进入检测器，就可以保证检测器在高灵敏度状态下工作，尾吹

44、气另外一个重要作用是消除检测器死体积的柱外效应。一般情况下，氮气（尾吹气+载气）、空气和氢气三者的比例接近或等于1：10：1（如氮气3040ml/min，空气300400ml/min 氢气3040ml/min）时，检测器灵敏度最高。2）检测器温度温度对FID 检测器的灵敏度和噪声的影响不显著，为防止检测器被污染，检测器的温度设置应不低于色谱柱实际工作的最高温度，一般情况下，检测器的温度应不低于150。第55 页/共67 页第五十六页，共67 页。三热导(r do)检测器1.热导检测器的结构池体：一般(ybn)用不锈钢制成。热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。参考臂：仅允

45、许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。第56 页/共67 页第五十七页，共67 页。2.TCD 操作条件及注意事项1）检测器温度和载气流速的波动影响稳定性，故必须稳定。检测器温度一般设定与柱温相同或高于柱温2）载气种类对TCD 的灵敏度较大。原则上讲，载气与被测物的传热系数之差越大越好，故理想载气为氦气。若不需要高灵敏度时，也可采用氮气。氢的热导系数大，也可作为分析某些品种的载气，但必须注意通风和安全。3）在检测器通电之前，一定要确保载气已经通过了检测器，否则，热丝就可能被烧断。同时，关机时一定要先关检测器电源（即关掉热丝），然

46、后关载气。任何(rnh)时候进行可能切断通过TCD 的载气的操作，都要先关闭检测器电源。）载气中含有氧气时，会使热丝寿命缩短，所以，用TCD 时载气必须彻底去除氧气，而且不要使用聚四氟乙烯做载气输送管，因为它会渗透氧。第57 页/共67 页第五十八页，共67 页。四ECD操作(cozu)条件及注意事项1）ECD 是灵敏度最高的气相色谱检测器，放射源一般采用镍63，ECD 的操作温度一般为250 300，通常不低于250 采用氚为放射源时操作温度不超过180 2）ECD 可以采用氮气做载气，也可采用含5%甲烷的氩气作为载气。ECD 对电负性成分灵敏度高，故要求载气纯度高，至少99.99%以上，检

47、测器的温度对响应值有较大影响，要求检测器的温度波动必须精密控制在（0.10.3）之间，以保证(bozhng)响应值的测量精密度在1%以内3）ECD 要避免与氧气或湿气接触，否则噪声会明显加大。因此载气和尾吹都要很好的净化。）因为ECD 有放射源，故检测器出口一定要用管道连接到室外，最好接到通风口。没有经过特殊培训的人员，不能打开ECD。每6 个月节能型一次放射性泄漏检查。第58 页/共67 页第五十九页，共67 页。第五节 气相色谱法在药品(yopn)检验中的应用一、残留溶剂测定法 药物(yow)中的残留溶剂系指在药品生产工艺过程中未能完全去除的药物(yow)生产过程中使用的有机挥发性化合物。

48、由于残留溶剂没有疗效，故所有的残留溶剂应尽可能除去，以符合产品规范、GMP 或其它基本的质量要求。（一）残留溶剂的基本特征：1.特指有机挥发性化合物2.在药品生产过程中使用过；3.在药品生产过程中应当去除而未除尽。药品中残留溶剂的特点：1.种类相对固定，ICH 规定了69 种（共4 类）2.在具体样品中具有不确定性；3.残留量相对较低，一般在痕量或微量范围；4.同一样品中不同溶剂的残留量相差较大。第59 页/共67 页第六十页，共67 页。u 残留溶剂的质控要点：u1.根据药品的生产工艺确定检测对象，允许不同的生产企业采用不同的生产工艺（使用不同的有机挥发性化合物）生产相同的药品。u2.限度实

49、验，依照中国药典2005 版对残留溶剂的控制，根据生产工艺，限度与ICH 一致或严于ICH 的规定。u3.检测方法推荐采用顶空毛细管气相色谱法。u（二）气相色谱法测定残留溶剂的优点u1.分离效率高、速度快；u2.可以采用多种灵敏度高、选择性好、线性范围宽的检测器，FID 检测器具有较高的通用性和较宽的线性范围；ECD 检测器对含有卤素元素的残留溶剂，如氯仿具有较高的灵敏度；u3.顶空分析的优越性：是一种简便、干净(gnjng)、快速队挥发性组分进行萃取的预处理方法。第60 页/共67 页第六十一页，共67 页。（三）供试品溶液的制备 样品溶剂的选择应兼顾药品的溶解性和被测定溶剂的溶解性。通常供

50、试品取样量为0.11g1.顶空进样系统（1）对水溶性样品，采用水做溶剂；（2）当药品不溶于水，但可溶于一定浓度的酸或碱溶液中时，可采用不挥发的酸或碱溶液作为溶剂；如果被测溶剂水溶解性差，可以用合适的有机溶剂与水以一定的比例混合作为溶剂；（3）对于(duy)非水溶性药物，可采用二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）或其他适宜溶剂；（4）测定二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺时用1，3-二甲基咪唑啉酮为溶剂进行顶空进样；（5）药品无合适溶剂，应至少被浸润；第61 页/共67 页第六十二页，共67 页。（三）供试品溶液的制备1.顶空进样系统（6）测定(cdng)含氮碱性化合物，供试品溶液应不呈酸性，