气相色谱基础(GC-14B&C).ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,HPLC Business Dept,Shimadzu Corporation,气相色谱基础知识,一、,色谱起源,石油醚,碳酸钙颗粒,色素,色谱,组分,二、定义,色谱法：利用组分在两相间分配系数不同,而进行分离的技术,移动相：携带样品流过整个系统的流体,固定相：静止不动的一相，色谱柱,三、分类,气相色谱流程图,载气,进样口,柱温箱,检测器,数据处理,流量控制器,载气作为流动相使用的气体：,惰性,气体扩散性小,纯净,便宜,与检测器相匹配,常用气体：,N,2,，He，H,2,，,Ar,等,返回,载气纯度：,高纯度载气有助于延长色谱柱使用寿命且提高,检测器灵敏度,氮气（纯度,99.999%,）,氦气（纯度,99.995%,）,氩气（纯度,99.99%,）,氢气（纯度,99.99%,以上）注意安全,载气,流量控制器（,CFC）,流量控制器前视图,Air,H,2,P,M,P,表：恒压控制，,用于毛细柱分析,M,表：恒流控制,用于填充柱分析,流量控制器顶视图,载气控制,方式,的选择,填充柱分析采用恒流方式（质量流量）,毛细柱分析采用恒压方式,6kg/cm,2,SPL/,Spless,INJ 1,INJ2,毛细柱,填充柱1,填充柱2,流量控制器（,CFC）,返回,阻尼管,Air1,Air2,H,2,1,H,2,2,P,1,M,1,M,2,Primary,FID1,FID2,ECD,FPD,SPL,INJ1,INJ2,载气,（68,kgf,/cm,2,）,氢气,空气,FTD,进样口,填充柱进样口,（,WBI）,毛细管柱进样口,（,SPL）,冷柱头进样口,（,OCI）,只适用于,0.53,mm,ID,的宽孔径毛细柱,程序升温进样口,（,PTV）,可实现大体积进样,（数十数百微升）,进样口类型,热进样和冷进样,热进样,：,WBI，SPL,存在,歧视效应,和样品热分解,冷进样,：,OCI，PTV,进样是在较低温度下进行,有助于克服样品热分解和歧视效应,定量精度高,歧视效应的产生,歧视:蒸馏现象,进针 退针,低沸点组分百分比偏高,高沸点组分残留,返回,冷进样,概念,样品是在溶液状态-低于样品沸点的温度下进样,气化室快速升温使样品气化,PTV,进样方式,分流进样(高浓度样),无分流进样,(,低浓度样),大体积进样,LVI,(,痕量分析),OCI,柱头进样,只适用于0.53内径的柱子,无分流流路，不能分析高浓度样品（污染柱子），,进样量一般小于2,ul,SPLESS、OCI,及,PTV-SPLESS,比较,氨基甲酸盐农药的热分解现象,Splitless,Cool-on-Column,Spless,-PTV,进样技术的改进,溶剂,空气,样品,空气,溶剂冲洗法,优点：减少热进样时的样品歧视效应,载气,玻璃衬管,填充柱,进样口,填充柱进样口示意图,进样口,分流/不分流进样口示意图,分流比,：,SPL,.,R,F,1,:,F,2,F,1,F,2,冷柱头进样口,(,OCI),PTV,进样口,载气,隔垫吹扫出口,分流出口,载气,玻璃衬管,F,2,F,1,加热,-250/,min,隔垫吹扫出口,玻璃衬管,0.,53,mmID,宽孔毛细柱,进样口,返回,色谱柱类型,柱材：熔融石英、铝,内径：0.2,mm-0.53mm,长度：10-100,m,固定相种类：,OV1，PEG-20M，OV-17,等,固定相膜厚：0.2-5,m,填充柱,柱材：不锈钢，玻璃,内径：2.6-3,mm,长度：0.5-6,m,填料：担体和固定液的种类,固定液的浓度 1-30%,担体有硅藻土、玻璃、石英塑料担体（,TPA）,等。,毛细管柱,毛细管柱主要类型,P,orous,L,ayer,O,pen,T,ubular,W,all,C,oated,O,pen,T,ubular,Packed Capillary,多孔层开口柱,管壁涂渍开口柱,毛细管柱管材,熔融石英 合成高纯石英,外表面涂覆聚酰亚胺,内表面经化学处理,不锈钢,用于高温分析,最不易断裂,内表面经特殊处理,固定相,大多数固定相为聚合物,WCOT,毛细管柱:,聚甲基硅氧烷（,Polysiloxanes,silicones）,聚乙二醇（,Polyethylene glycols,PEG）,固定相,聚甲基硅氧烷,siloxane,backbone,固定液流失,0,2,18,6,8,10,12,14,16,4,20,22,24,100,C,270,C,300,C,300,C for 12 min,Bleed,固定相,聚乙二醇,“,WAX”or“FFAP”,类固定液,e.g.DB-WAX,DB-FFAP,温度稳定性比聚硅氧烷类差，最高使用温度低于聚硅氧烷类固定液,色谱柱,柱性能指标：,柱效、分离度,色谱柱,柱效,通常以理论塔板数（,n）,或理论塔板高度（,H）,表示,H=L/n L,为柱长,h,h/2,W,h,/2,开始,t,R,色谱柱,载气流速与柱效关系,HETP,Van,Deemter,方程,HETP=A+B/u+Cu,u cm/s,u,opt,Hmin,色谱柱,载气种类对柱效的影响,色谱柱,使用,内径,较小的柱,减小固定相,液膜厚度,减小,进样量,使用更长的色谱柱,使用程序升温/升压,影响柱效的因素,色谱柱,线速度,：,柱长：,L,dk,式中,d,为柱圈直径,；,k,为柱圈圈数,t,m,为不保留组分的保留时间，可采用低碳烃如甲烷的保留时间。,柱流量,：,Fr,2,*60,式中,r,为柱内半径，,cm,；,为载气线速度，,cm/s,载气线速度和流量测定,色谱柱,式中：,t,R1,，t,R2,分别为两个相邻峰的保留时间,W,1,，W,2,分别为两个相邻峰的峰宽,当,R,1.5,时，分离程度可达,99.7，,认为两峰完全分离。,分离度（,R,）：,柱将两个相邻峰彼此分离的程度。,分离度,R=1.25,R=1.0,R=1.5,(,基线分离),R=0.8,色谱柱的选择,固定液极性的选择（按相似相溶原则）,非极性固定液-有按沸点顺序溶出倾向,极性固定液-沸点相同时，按极性由小到大,的顺序溶出,固定液的浓度或毛细管柱的膜厚,对低沸点化合物 高浓度,（10%30%),高膜厚,(15,m),对高沸点化合物 低浓度,（1%5%),低膜厚,(0.250.5,m),色谱柱,各公司常用色谱柱牌号对照表,色谱柱,色谱柱的老化,为什么必须进行色谱柱老化？,新色谱柱含有溶剂和高沸点物质，所以基线不稳，出现鬼峰和噪声；旧柱长时间未用，也存在同样问题。,一般采用升温老化，即从室温程序升温到最高温度，并在高温段保持数小时。,新柱老化时，最好不要连接检测器。,每天都要进行老化吗？,视仪器基线情况，确定是否需要老化以及老化时间。,进样口、色谱柱、检测器的温度设定,进样口温度,考虑样品中各组分的沸点，设定温度使样品瞬间汽化。,色谱柱温度,考虑样品中各组分的沸点，及希望的分析周期，,宽沸程样品应使用程序升温。,检测器温度,防止检测器污染，一般比色谱柱温度高,20-30。,DET.TINJ.TCOL.T+20,返回,恒温&程序升温分析比较,恒温分析,程序升温分析,沸程窄时采用恒温分析,恒温分析时，保留时间和,碳数呈指数关系,C8,C9,C10,C11,C8,C9,C10,C11,沸程宽时采用升温分析,升温分析时，保留时间和,碳数呈正比关系,基线易漂移,检测器,广谱检测器：,FID、TCD,选择性检测器：,FTD、FPD、ECD,气相色谱常用检测器,检测器,原理,组分在氢火焰中燃烧电离生成各种正离子、负离子和电子，被收集转变为电流，经放大后即为检测器信号。,应用范围,碳氢化合物,对,FID,无响应的物质,O,2,、N,2,、H,2,、CO、CO,2,、,CS,2,、NH,3,、H,2,O、,稀有气体、氮的氧化物等,FID,（,氢火焰离子化检测器）,检测器,FID,操作流量设定,检测器,温度,检测器温度至少高于柱温20,极性,（,POL）,1，2,量程,（,RANGE）,03,FID,操作参数设定,检测器,原理,当携带了样品的载气流过检测器时，因导热系数的差异使铼钨丝的温度发生变化，引起电阻值发生变化而产生色谱信号。,应用范围,有机、无机化合物,TCD（,热导检测器,）,检测器,流量,参比池和样品池流量尽量相同,温度,检测器温度至少高于柱温30,电流,（,CURR，,mA,）,电流设定应参考仪器所附参照表,关机时，电流设为0或一小值（,35,mA,）,极性,（,POL）,1，2,TCD,操作参数设定,检测器,灯丝电流越大，灵敏度越高,检测器温度越低，灵敏度越高,用氢气或氦气作载气比氮气灵敏度高,影响,TCD,检测灵敏度的因素,检测器,原理：,当电负性大的物质通过检测器时，将会捕获低能热电子，引起池电流的减小，为保持电流恒定所加上的相应脉冲数的变化即为色谱信号。,应用范围,有机卤代物，含电负性基团（如,CO，NO,2,）,的有机物,ECD,检测器,检测器,设定参数,1),温度,最高温度,2.5),分析数据不理想，应该.,1.检查进样隔垫,确认进样次数，及时更换进样隔垫，并确认峰面积重现性,2.检查色谱柱是否良好,长时间使用，因吸附、固定液流失、固定液分解及污染，造成柱劣化，更换新柱,3.检查玻璃衬管是否正常,确认衬管有无破损、污染，确认石英棉的位置,4.样品性质，是否易分解,对于不稳定的样品应注意保存温度，要避光并注意存放时间。,返回,