文档介绍：五毛细管气相色谱
(Capillary Gas Chromatography)
气相色谱按色谱柱形式分为:
★填充柱气相色谱
★毛细管气相色谱
按特殊分析技术还可分为:
★顶空气相色谱
★裂解色谱
气相色谱的特点及其应用
气相色谱是一种相当成熟且应用广泛的复杂混合物的分离分析方法。GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。GC所能直接分离的样品应是可挥发、热稳定的,沸点一般不超过500℃。据资料统计,在目前已知的混合物中,有20%到25%混合物可用GC直接分析,其余原则上可用LC分析。
★流动相:载气的主要作用是将样品带入色谱系统进行分离,对分离结果的影响相当有限
★分离条件:选定载气后,改变色谱柱、柱温和载气流速等控制分离
★检测器:FID对大部分有机化合物均有灵敏响,最小检测限可达ng级
★技术难度:GC的条件参数优化相对比LC简单,分析成本更低
★特殊应用:气固色谱在永久性气体和低分子碳氢化合物的分离分析方面仍是不可缺少的手段。
与LC相比GC的主要特点
气相色谱原理
在气相色谱中,样品各组分能否在色谱柱分离,主要是基于它们在固定液中溶解度和蒸气压不同。
在色谱柱内,样品组分溶解在固定液中,构成以固定液为溶剂和以样品组分为溶质的溶液。由于样品量很小。此溶液可看成是稀溶液(即溶质分子间没有作用力)。
气液色谱热力学主要是根据溶液理论来考察组分在气相中的行为、组分与固定液形成的性质及溶质和溶剂的相互作用。
(1)溶液理论—Henry定律
式中γ为活度系数,它与溶质的性质及存在的环境有关,是溶质和溶剂分子间作用力的量度,在气液色谱中组分与固定液分子间作用力的量度。而载气是永久性气体,溶质在气相浓度很低,它们之间的相互作用力可以忽略,故气相接近于理想气体。溶质在气相中的分压为:
溶液中溶质的蒸气压:
则
得
溶质在载气和固定液中的摩尔分数之比与分配系数有关:
Nm和Ns分别为单位体积内气体和固定液的摩尔数。根据气体定律:
整理得,
上式说明色谱过程中,溶质的分配系数与温度有关,同时决定于组分与固定液相互作用力、组分蒸气压以及固定液的量。
对于两个不同组分,它们的相对保留值为:
例如,对于沸点相同的组分,只要选择合适的固定液就可能将它们分开。
这就是所谓的赫林顿(Herington)分离公式。
两组分的分离既可以由它们的相对挥发度(柱温T)决定也受到活度系数γ(固定相的类型)影响。
填充气液色谱柱
固定液是气相色谱柱的核心,一个混合物样品是否能够分离,主要决定于固定液。固定液的分类原则可以是固定液的化学结构和所含官能团,极性或形成氢键的能力。
如以氢键将气液色谱固定液分为四类:
●   强氢键固定相,如聚乙二醇
●   弱氢键固定液,如β,β’-氧二丙***
●   极弱氢键固定液,如苯基(50%)***硅***
●  非氢键固定液,如***硅***、角鲨烷
气相色谱条件的选择
气相色谱条件指色谱分析时所用的色谱柱(固定液、柱尺寸)、柱温、载气和流速、检测器及其温度、进样方法及其温度。通常在色谱图要注明这些条件。色谱条件的选择和优化可参考有关色谱理论解释。
分离度
分析速度
灵敏度
(1)色谱柱
不锈钢柱;但分析较为活泼的物质时多用玻璃柱。
内径2-3 mm的色谱柱;长度1-3 m。
●固定相的选择:相似相溶;固定液与溶质分子间的特殊作用力
●载体粒度●涂渍量
填充气相色谱操作条件
(2)载气和流速
载气选择应考虑分离和检测两方面。重载气(氮气、氩气)有利于降低纵向扩散;轻载气(氢气、氦气)有利于降低气相的传质阻力。TCD应用轻载气,而FID也多用轻载气。
流速对柱效、保留时间和检测器响应均有一定影响,压力或流量控制质量(即稳定性)在GC分析中非常重要。
GC中的流速表示: ●柱前流量:阀、表
●柱后流量:泡沫流量计
●柱中平均线速度
(3)柱温
柱温的选择是GC分析的一个最重要因素之一。
柱温的选择: ●样品的沸程
●固定液的使用温度
柱温对分离的影响:
●保留时间
●相对保留值
●柱效、峰高和峰面积