文档介绍：第七章气相色谱法
基本要求:
1. 了解气相色谱法的优点及适用范围
2. 理解固定相及重要操作条件选择的原则
3. 理解常用检测器原理、优缺点及适用范围
4. 理解常用定性方法及定量方法的优缺点
气相色谱法是一种以气体为流动相的柱色谱分离分析方法,它又可分为气液色谱法和气固色谱法。它的原理简单,操作方便。在全部色谱分析的对象中,约20%的物质可用气相色谱法分析。气相色谱法具有分离效率高、灵敏度高、分析速度快及应用范围广等特点。
气相色谱法能分离性质极相似的物质,如同位素、同分异构体、对映体以及组成极复杂的混合物,如石油、污染水样及天然精油等。它的分离能力主要是通过选择高选择性固定相和增加理论塔板数来达到。
气相色谱法使用高灵敏度的检测器,有的检测器其检测下限可达10-12—10-14g,是痕量分析不可缺少的工具之一。例如,它可检测食品中10-9数量级的农药残留量、大气污染中10-12数量级的污染物等。
气相色谱法测定一个样品只需几分钟到几十分钟,分析速度很快,如用微机控制整个操作过程和数据处理系数,分析周期更短。
在仪器允许的气化条件下,凡是能够气化且热稳定、不具腐蚀性的液体或气体,都可用气相色谱法分析。有的化合物因沸点过高难以气化或热不稳定而分解,则可以通过化学衍生化的方法,使其转变成易气化或热稳定的物质后再进样分析。
气相色谱仪
气相色谱仪的型号和种类较多,但它们都是由气路系统、进样系统、色谱柱、温度控制系统、检测器和信号记录系统等部分组成,如图7-1所示。
图7-1 气相色谱仪示意图
气相色谱法中把作为流动相的气体称为载气。载气自钢瓶经减压后输出,通过净化器、稳压阀或稳流阀、转子流量计后,以稳定的流量连续不断地流过气化室、色谱柱、检测器,最后放空。被测物质(若液体须在气化室内瞬间气化)随载气进入色谱柱,根据被测组分的不同分配性质,它们在柱内形成分离的谱带,然后在载气携带下先后离开色谱柱进入检测器,转换成相应的输出信号,并记录成色谱图。
气路系统
气相色谱仪的气路是一个载气连续运行的密闭系统,常见的气路系统有单柱单气路和双柱双气路。单柱单气路适用于恒温分析;双柱双气路适用于程序升温分析,它可以补偿由于固定液流失和载气流量不稳等因素引起的检测器噪声和基线漂移。气路的气密性、载气流量的稳定性和测量流量的准确性,对气相色谱的测定结果起着重要的作用。
1. 载气
气相色谱常用的载气为氮气、氢气和氦气等。载气的选择主要由检测器性质及分离要求所决定。载气在进入色谱仪前必须经过净化处理。例如载气中若含有微量水会使聚酯类固定液解聚,载气中的氧在高温下易使某些极性固定液氧化。对电子捕获检测器,载气中水份含量更是严重影响仪器的稳定性和检测灵敏度。某些检测器除载气外还需要辅助气体,如火焰离子化和火焰光度检测器需用氢气和空气作燃气和助燃气。各气路都应有气体净化管。常用的气体净化剂为子筛、硅胶、活性炭等。
载气流量由稳压阀或稳流阀调节控制。稳压阀有两个作用,一是通过改变输出气压来调节气体流量的大小,二是稳定输出气压。恒温色谱中,整个系统阻力不变,用稳压阀便可使色谱柱入口压力稳定。在程序升温中,色谱柱内阻力不断增加,其载气流量不断减少,因此需要在稳压阀后连接一个稳流阀,以保持恒定的流量。色谱柱的载气压力(柱入口压)由压力表指示,压力表读数反映是柱入口压与大气压之差,柱出口压力一般为常压。柱前流量由转子流量计指示,柱后流量必要时可用皂膜流量计测量。
进样系统
液体样品在进柱前必须在气化室内变成蒸气。气化室由绕有加热丝的金属块制成,温控范围在50—500℃.对气化室要求热容量大,使样品能够瞬间气化,并要求死体积小。对易受金属表面影响而发生催化、分解或异构化现象的样品,可在气化室通道内置一玻璃插管,避免样品直接与金属接触。
液体样品的进样通常采用微量注射器,气体样品的进样通常采用医用注射器或六通阀。
色谱柱
色谱柱是色谱仪的心脏,安装在温控的柱室内,色谱柱有填充柱和开管柱(亦称毛细管柱)两大类。填充柱用不锈钢或玻璃等材料制成,根据分析要求填充合适的固定相。填充柱制备简单,对于气液色谱填充柱,制备方法如下。根据固定液与载体的合适配比(通常为5-20%)。称取一定量固定液,并溶解于合适的有机溶剂中,然后加入定量载体混合均匀,在红外灯下烘烤,让溶剂慢慢挥发殆尽。最后,将此已涂布有固定液的载体填充至色谱柱内。对气固色谱柱,只需将合适的吸附剂直接填充进柱。填充固定相时要求均匀紧密,以保证良好的柱效。开管柱用石英制成,其固定相涂布在毛细管内壁,或使某些固定相通过化学反应键合在管壁上。开管柱分离效率高,对较复杂样品都采用开管柱。具体内容在开管柱一节中详细介绍。
温度