文档介绍：第16章气相色谱分析
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
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)
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
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
定量分析
校正因子、归一化法、外标法、内标法
毛细管色谱简介
毛细管分类及特点
气相色谱过程:待测物样品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。
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,因此气固色谱应用有限。只适于较低分子量和低沸点气体组分的分离分析。
气液色谱:通常直接称之为气相色谱。它是利用待测物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!如今呢?说不清了。
气相色谱仪器
现在,有近百厂家、提供数百种型号、价格在USD$1500~4000的气相色谱仪。
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、气路系统(Carrier gas supply)
气路系统:获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计及气体
净化装置。
载气:要求化学惰性,不与有关物质反应。载气的选择除了要求考虑
对柱效的影响外,还要与分析对象和所用的检测器相配。
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。
压力表:多为两级压力指示:第一级,钢瓶压力(总是高于常压。对填
充柱:10-50 psi;对开口毛细柱:1-25 psi);第二级,柱头压
力指示;
流量计:在柱头前使用转子流量计(Rotometer),但不太准确。通常在
柱后,以皂膜流量计(Soap-bubble meter)测流速。许多现代仪
器装置有电子流量计,并以计算机控制其流速保持不变。
二、进样系统(Sample injection system)
mL-1
常以微量注射器(穿过隔膜垫)或六通阀将液体样品注入气化室(汽化室温度比样品中最易蒸的物质的沸点高约50oC),通常六通阀进样的重现性好于注射器。
进样要求:进样量或体积适宜;“塞子”式进样。一般柱分离进样体积在十分之几至20L,对毛细管柱分离,体积约为~10-3 L,此时应采用分流进样装置来实现。体积过大或进样过慢,将导致分离变差(拖尾)。
六
通
阀
三、柱分离系统
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(或称毛细管柱)。柱材料包括金属、玻璃、融熔石英、Teflon等
填充柱:多为U形或螺旋形,内径2~4 mm,长1~3m,内填固定相;
开管柱:分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。~,长达几十至
100m。通常弯成直径10~30cm的螺旋状。开管柱因渗透性好、传质
快,因而分离效率高(n可达106)、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!
柱温:是影响分离的最重要的因素。其变化应小±。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20-30min);对宽沸程的样品,应使用程序升温方法。
恒温:45oC
程序升温:30~180oC
恒温:145oC
温度低,分离效果较好,但分析时间长
程序升温,分离效果好,且分析时间短
温度高,分析时间短,但分离效果差
程
序
升
温
与
恒
温
对
分
离
的
影
响
比