气相色谱理论及维护分析员必备.ppt

气相色气相色谱理理论及及维护分析分析员必必备1 1-1.1.什么是色谱图什么是色谱图 1 1-2.GC2.GC理论理论 1 1-3.3.GCGC仪器维护仪器维护 色谱理论及维护色谱理论及维护1-1 1-1 什么是色谱图什么是色谱图 样品与流动相、固定相之间的吸收、分配、离子交换、样品与流动相、固定相之间的吸收、分配、离子交换、体积排阻等作用，将混合组分分离成各个独立的组分。体积排阻等作用，将混合组分分离成各个独立的组分。分离、定性、定量分离、定性、定量 ：分析色谱：分析色谱分离、纯化分离、纯化 ：制备色谱：制备色谱 1-1 1-1 什么是色谱图什么是色谱图 保留时间保留时间 定性分析定性分析峰面积峰面积 定量分析定量分析色谱方法的发展历程色谱方法的发展历程部分片断部分片断洗脱洗脱 溶剂溶剂(s)(s)色谱柱色谱柱样品样品Tswett(1906)Tswett(1906)色谱色谱色谱色谱(chromatography)(chromatography)(chromatography)(chromatography)色谱色谱分析分析 气相气相色谱色谱 液相液相色谱色谱 -流动相流动相 :气体气体 -流动相流动相:液体液体 -样品的挥发性样品的挥发性 -样品的溶解性样品的溶解性 -M.W.500-M.W.500 -M.W.500 -热稳定性热稳定性 -常温分析常温分析 -离子化合物离子化合物 -分离分离:亲和力亲和力 及沸点不同及沸点不同 -分离分离:固定相和流动相的相互固定相和流动相的相互 亲和力不同亲和力不同1-2-1 GC 1-2-1 GC 理论理论GCGC分析流程图分析流程图载气载气推荐使用的推荐使用的载气载气Best sensitivityN2Best sensitivityN2ECDBest Linear Dynamic rangeAr/CH4Generally usedN2FIDCan be usedH2,HeOptimum HeNPDOnly use HeHePDDUsed for analysis of H2 N2High sensitivity H2General DetectorN2IRDMSD Mass Range 10-800 m/z Must use HeHeMSDGenerally used HeTCDSpecialDetectorRemarkCarrierDetector A:A:水分捕集阱水分捕集阱 B:B:烃捕集阱烃捕集阱 C:C:氧气捕集阱氧气捕集阱进样口进样口进样口进样口 填充柱进样口填充柱进样口 毛细管柱进样口毛细管柱进样口-分流分流-不分流不分流-其他：其他：COC,PTVCOC,PTV 预处理系统预处理系统 -顶空顶空,吹扫捕集吹扫捕集,阀进样阀进样,裂解裂解.各各进样口进样口适用的色谱柱适用的色谱柱 填充柱进样口填充柱进样口 -填充柱填充柱 -内径大于内径大于0.53 mm0.53 mm的的毛细管柱毛细管柱 毛细管柱毛细管柱进样口进样口 -毛细管柱毛细管柱(0.25 0.53mm I.D.)(0.25 0.53mm I.D.)分流分流进样进样 适用于适用于毛细管柱毛细管柱 样品在高温的样品在高温的进样口进样口气化，一部分被带入色谱柱，气化，一部分被带入色谱柱，大部分放空大部分放空 可适用于几乎所有的样品中，对溶剂没有局限性可适用于几乎所有的样品中，对溶剂没有局限性 能得到很好的色谱峰能得到很好的色谱峰APCAPC系统系统 (分流分流模式模式)To DetectorSplit VentSeptum PurgeCarrier GasFlow Sensor FSPressure Sensor PSSeptum Purge RegulatorTrapOn/off valve VProportional Valve PV2Proportional Valve PV1Capillary inletHigh Flow RateLow Flow Rate不分流不分流进样进样 全部的载气被带入色谱柱，没有放空。全部的载气被带入色谱柱，没有放空。所有的样品气化之后，全部被带入色谱柱。所有的样品气化之后，全部被带入色谱柱。因为样品几乎全被带入色谱柱因为样品几乎全被带入色谱柱:灵敏度高、重现性好灵敏度高、重现性好APCAPC系统系统 (不分流不分流模式模式)To DetectorCarrier GasFlow Sensor FSPressure Sensor PSSeptum Purge RegulatorTrapOn/off valve VProportional Valve PV2Proportional Valve PV1Capillary inletSeptum purgeSplit VentLow Flow RateHigh Flow Rate进样口处容易被污染的组件进样口处容易被污染的组件载气载气流过的管线流过的管线 隔垫隔垫 衬管衬管分流分流/不分流毛细进样口结构不分流毛细进样口结构设置柱温箱温度设置柱温箱温度样品的组分是否样品的组分是否简单，用恒温分析简单，用恒温分析是否可以完全分离？是否可以完全分离？恒温分析恒温分析程序升温程序升温YesYesNoNo等温模式等温模式(a)(a)和程序升温模式和程序升温模式(b)(b)等温模式的设置等温模式的设置设置柱温箱的温度设置柱温箱的温度5010/min 5010/min 色谱柱的最高使用温度色谱柱的最高使用温度-30-30观察最后的柱后流出物的保留时间及温度观察最后的柱后流出物的保留时间及温度最后柱后流出物的温度减去最后柱后流出物的温度减去20 20 ，将它设为等温，将它设为等温模式的温度模式的温度如果未分离出成分，减小温度之后再作分析如果未分离出成分，减小温度之后再作分析改用程序升温的方法或者其他色谱柱改用程序升温的方法或者其他色谱柱程序升温的设置程序升温的设置第一步：第一步：5015010 0/min/min 色谱柱的最高温度色谱柱的最高温度-30-30 (30min)(30min)进样，观察色谱图进样，观察色谱图设置初始温度和时间设置初始温度和时间设置升温率设置升温率设置最终温度和时间设置最终温度和时间确定最佳条件确定最佳条件色谱柱色谱柱根据极性选择色谱柱根据极性选择色谱柱 极性极性 非极性非极性 (HP-1,HP-5):(HP-1,HP-5):沸点沸点 中等极性中等极性 (HP-(HP-17011701):):沸点沸点 氢键氢键 极性极性(HP-(HP-INNOWaxINNOWax,HP-Wax):,HP-Wax):官能团的相互作用官能团的相互作用 色谱柱色谱柱选择指南选择指南低低高高极极 性性HP-1HP-1Ultra 1Ultra 1HP-101HP-101HP-5,HP-5MSHP-5,HP-5MSHP-5 traceHP-5 traceUltra 2Ultra 2HP-1301HP-1301HP-35HP-35HP-1701HP-1701HP-50+HP-50+HP-17HP-17HP-210HP-210HP-225HP-225HP-20MHP-20MHP-InnowaxHP-InnowaxHP-FFAPHP-FFAPHP-WaxHP-Wax非极性非极性中等中等极性极性极性极性HP-624HP-624HP-HP-VOCVOCHP-608HP-608非极性非极性色谱柱色谱柱vHP-1(HP-101)HP-1(HP-101)-100%-100%二甲基聚硅氧烷二甲基聚硅氧烷 -二醇二醇,胺胺,碳氢化合物碳氢化合物,PCBs,PCBs（多氯联苯）（多氯联苯）,杀虫剂杀虫剂,硫化物等硫化物等 -相似固定相：相似固定相：DB-1,BP-1,SPB-1,GB-1,CP-Sil 5,DB-1,BP-1,SPB-1,GB-1,CP-Sil 5,OV-1,SE-30OV-1,SE-30非极性非极性色谱柱色谱柱vHP-5 HP-5 -5%-5%苯基苯基/95%/95%二甲基聚硅氧烷二甲基聚硅氧烷 -脂肪酸脂肪酸,药品药品,甲基酯类化合物甲基酯类化合物,生物碱生物碱,卤化物卤化物 -相似固定相：相似固定相：DB-5,BP-5,SPB-5,CP-Sil 8,SE-52,DB-5,BP-5,SPB-5,CP-Sil 8,SE-52,OV-5OV-5中等极性中等极性色谱柱色谱柱vHP-35HP-35 -35%-35%苯基苯基 /65%/65%二甲基聚硅氧烷二甲基聚硅氧烷 -杀虫剂杀虫剂,麻醉药麻醉药,胺类胺类 -相似固定相：相似固定相：DB-35,RTX-35,SPB-35,AT-35,Sup-DB-35RTX-35,SPB-35,AT-35,Sup-HerbHerb中等极性中等极性色谱柱色谱柱vHP-1701HP-1701 -14%-14%氰丙基苯基氰丙基苯基/86%/86%二甲基聚硅氧烷二甲基聚硅氧烷 -有机氯农药有机氯农药,除草剂除草剂,杀虫剂杀虫剂,TMS,TMS糖类糖类 -相似固定相：相似固定相：DB-1701,SPB-1701,OV-1701,CP-Sil DB-1701,SPB-1701,OV-1701,CP-Sil 19 19 极性极性色谱柱色谱柱vHP-FFAPHP-FFAP -硝基对苯二酸改性的聚乙二醇硝基对苯二酸改性的聚乙二醇 -酸酸,乙醇乙醇,丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯,酮酮 -相似固定相：相似固定相：DB-FFAP,OV-351,Stabilwax-DB-FFAP,OV-351,Stabilwax-DA DA 注注 ：极性柱怕氧，载气必虚除氧：极性柱怕氧，载气必虚除氧柱参数总结柱参数总结30 m x 0.25 mm,0.25 m30 m x 0.25 mm,0.25 m色谱柱柱长色谱柱柱长 色谱柱内径色谱柱内径 键合相膜厚键合相膜厚色谱柱柱长色谱柱柱长 ：柱长越长：柱长越长,保留越长保留越长,分离度越好分离度越好,柱效越高柱效越高 色谱柱内径色谱柱内径 ：内径越小：内径越小,保留越小保留越小,分离度越好分离度越好,柱效越高柱效越高 键合相膜厚：键合相膜厚：色谱柱长度与费用色谱柱长度与费用1515mm3030mm6060mm柱老化柱老化 温度设定温度设定 -断开与检测器的连接断开与检测器的连接 -设定载气流速设定载气流速 -设定如下程序升温设定如下程序升温80801 hr1 hr23 /min23 /minMax.temp.-30 Max.temp.-30 2hr2hr原理：原理：FID以氢气和空气燃烧生成火焰为能源，当有机化合物进入火焰时，由于离子化反应，生成比基流高的离子。这些带正电荷的离子和电子分别在电场作用下向负极和正极移动形成离子流；此离子流经放大器放大后可被检测。氢火焰离子化检测器（氢火焰离子化检测器（FIDFID）原理）原理特点：特点：体积小，灵敏度高，死体积小，应答时间快，但对部分物质如H2、O2、N2、CO、CO2、NO、NO2、CS2、H2O等无响应。属破坏性检测器。FIDFID检测器特点检测器特点适用范围适用范围可挥发的有机化合物。可广泛用于科研、高等院校、环保、卫生防疫、临床医学、质检、食品、香料、生物化学、石油化工、冶金、煤炭等行业。原理：原理：气流中样品浓度发生变化，则从热敏元件上所带走的热量也就不同，从而改变热敏元件的电阻值，由于热敏元件为组成惠斯顿惠斯顿电桥之臂，只要桥路中任何一臂电阻发生变化，则整个线路就立即有信号输出。载气入口载气出口载气出口热导检测器（热导检测器（TCDTCD）原理）原理特点：特点：此检测器几乎对所有可挥发的有机和无机物质均能响应，但灵敏度较低。属非破坏性检测器。热导检测器（热导检测器（TCDTCD）适用范围适用范围所有可挥发的有机和无机物。可广泛用于科研、高等院校、石油化工、化工、冶金、煤炭、电力等行业。原理：原理：使载气分子在63Ni辐射源中所产生的粒子的作用下离子化，在电场中形成稳定的基流，当含电负性基团的组分通过时，俘获电子使基流减小而产生电信号。电子捕获检测器（电子捕获检测器（ECDECD）原理）原理信号输出 电极Ni63 废气口尾吹气载气特点：特点：对电负性物质（例如：卤化物,有机汞，有机氯及过氧化物，金属有机物，硝基、甾类化合物等）有很高的灵敏度。属非破坏性检测器。ECDECD检测器特点检测器特点适用范围适用范围对卤素、硝基等化合物选择性极好。可广泛用于生物、医药、卫生防疫、农药残留、环境保护及气象追踪等领域的分析中。注意：注意：ECDECD检测器所使用的载气必须充分干燥，脱氧，不能使用发检测器所使用的载气必须充分干燥，脱氧，不能使用发生器，必须用高纯气。生器，必须用高纯气。如使用氮气作载气（如使用氮气作载气（N N2 2：99.999%)99.999%)ECDECD检测器气体使用要求检测器气体使用要求1717种农药分析种农药分析原理原理在FID中加入一个用碱金属盐制成的碱源，当样品分子含有在燃烧时能与碱盐起反应的元素时，则将使碱盐的挥发度增大，这些碱盐蒸气在火焰中将被激发电离，而产生新的离子流，从而输出信号。空气入口 氢气入口 信号输出 载气入口高压铷珠氮磷检测器（氮磷检测器（NPDNPD）原理）原理特点特点这是一种有选择性的检测器，对含有能增加碱盐挥发性的化合物特别敏感。对含氮、磷有机物有很高的灵敏度。属破坏性检测器。NPDNPD检测器特点检测器特点适用范围适用范围含氮、磷化合物的分析。可广泛用于环境保护、临床医学、食品、药物、香料、刑事法医等分析领域。载气入口载气入口 空气入口空气入口火焰光度检测器（火焰光度检测器（FPDFPD）原理）原理原理原理当含S、P的化合物在富氢焰(氢气与氧气体积比3)中燃烧时，伴有化学发光反应，分别发出350480)nm和(480600)nm的一系列特征波长光；其中394nm和526nm分别为含S和含P化合物的特征波长。光信号经滤波、放大，便可得到相应的色谱峰空气入口空气入口氢气入口氢气入口PMT滤光片滤光片特点特点对磷、硫化合物有很高的选择性，适当选择光电倍增管前的滤光片将有助于提高选择性，排除干扰。FPDFPD检测器特点检测器特点使用范围使用范围含磷、硫化合物的分析。可用于石油、化工、环境保护及食品中农药残留量等分析领域中。FPDFPD检测器适用范围检测器适用范围Advanced Pneumatic Control Upto 12 CHs for inlets,detectors and auxiliary gasesUpto 12 CHs for inlets,detectors and auxiliary gases Pressure setting range:1 100 psi at 0.1 psi setting Pressure setting range:1 100 psi at 0.1 psi setting Split/splitless inlet Split/splitless inlet :0-200ml/min N :0-200ml/min N2 2,0-1000ml/min H,0-1000ml/min H2 2 or He or He Packed inlet:0-100ml/min Packed inlet:0-100ml/min Fully controlled by Keyboard and/or Autochro-2000 Fully controlled by Keyboard and/or Autochro-2000 Constant Flow and Pressure Constant Flow and Pressure Ramped Flow and Pressure Ramped Flow and Pressure Gas saving&FID Auto-ignition Gas saving&FID Auto-ignitionAdvanced Pneumatic ControlReproducibility TestFor C14 C17Under constant flow 0.06%RSD for RT 2.6%RSD for AreaAdvanced Pneumatic ControlReproducibility TestFor C14 C17Under constant pressure 0.05%RSD for RT 压力增加 =流速降低 (更换色谱柱玻璃毛及密封垫)出现鬼峰出现鬼峰表现表现 没有进样，出现不规则色谱峰可能的原因及排除方法可能的原因及排除方法 -进样口被污染:清洗衬管,更换进样口隔垫 -色谱柱污染:老化色谱柱 =在程序升温的过程中，不进样，观察不规则色谱峰 毛细柱进样口毛细柱进样口这部分可能产生漏气！这部分可能产生漏气！毛细柱进样口毛细柱进样口 分流进样 :进入进样口的样品，部分进入色谱柱，大部分放空 -如果系统存在问题，压力可能为0 -峰面积减少，并洗脱时间推迟1)压力高于或是低于正常压力2)峰面积增加或是减少3)保留时间后移,出现谱带扩宽的现象4)出现鬼峰压力高于或是低于正常压力压力高于或是低于正常压力表现表现 显示压力高于或是低于正常压力可能的原因及排除办法可能的原因及排除办法-高压:进样口或是衬管污染-低压:有泄露 在进样口隔垫，衬管及色谱柱连接处检查泄漏-没有压力:移出色谱柱并把进样口与色谱柱连接处用死堵堵上 检查压力是否增加 如果没有，说明进样口部分存在问题峰面积增加或减少峰面积增加或减少表现表现 峰面积增加或是减少可能的原因及排出的方法可能的原因及排出的方法 -检查分流比:检查色谱柱流速及分流流速 -检漏:进样口隔垫,O型圈,玻璃衬管,石墨密封垫 -检查分流口是否被堵住 -检测器的问题 =参阅检测器部分 保留时间后移保留时间后移,出现谱带延展的现象出现谱带延展的现象表现表现 保留时间后移，出现谱带延展的现象可能的原因及解决办法可能的原因及解决办法 -检查隔垫吹扫的流速 -柱效 :色谱柱老化 -检查色谱柱连接:死体积 -检漏:密封垫 -检查进样口的温度出现鬼峰出现鬼峰表现表现 没有进样品，但出现不规则峰可能原因及解决办法可能原因及解决办法 -玻璃衬管污染 :MeOH:Acetone=1:1,30min Sonication /更换衬管 -色谱柱污染:色谱柱老化 -流路,分流口污染（极度粘稠的样品）=更换 进样口部分维护推荐时间进样口部分维护推荐时间 PeriodTrapevery 2 monthsLeak check for carrier gasif necessaryLeak check for injectorif necessarySeptumafter used 20timesCleaning injector/linerif necessaryLeak check for carrier gasif necessaryLeak check for injectorif necessarySeptumafter used 20timesCleaning injector if necessaryCleaning linerwhen leak detectedReplace O-ringwhen leak detectedVent Line cleaningwhen leak detectedReplace sealwhen defectedInjectorCapillaryPackedMaintenance2.2.柱温箱柱温箱维护推荐时间维护推荐时间Periodif necessaryif necessarywhen replace columnif necessaryheater/sensorColumn ovenMaintenancecheck column connection temperaturecolumn conditioning色谱柱老化色谱柱老化 -色谱柱连接进样口（与检测器部分断开）色谱柱连接进样口（与检测器部分断开）-根据安装的色谱柱设定流速根据安装的色谱柱设定流速 -初始温度初始温度.100 (1.100 (1 hr hr)-2-3 -2-3 /min/min -最终温度最终温度(Max.temp 3(Max.temp 3)/2-3)/2-3 hr hr 3.3.检测器检测器FID FID 点火温度在点火温度在 200200或更高或更高1)1)点火失败点火失败2)2)信号不正常信号不正常FID jetFID jetFID FID 1)1)点火失败点火失败 -点火线圈不亮点火线圈不亮 =点火线圈坏了点火线圈坏了(更换线圈更换线圈)-检查流速检查流速 :适合的流速适合的流速 -空气空气 300ml,H300ml,H2 2 30ml,Aux 20ml 30ml,Aux 20ml 如果空气和辅助气流速过高如果空气和辅助气流速过高,点火不成功点火不成功 如果氢气流速太高如果氢气流速太高,爆炸声音爆炸声音 -喷嘴堵喷嘴堵,清洗或更换喷嘴清洗或更换喷嘴FIDFID 2)2)信号不正常信号不正常 正常信号应低于正常信号应低于5050 -信号是信号是 1000000:1000000:湿气问题湿气问题 =设置检测器温度设置检测器温度 300300,检查信号是否降低检查信号是否降低.如果没有，分解如果没有，分解FIDFID，除去水气，除去水气 内部连接弹簧的问题内部连接弹簧的问题 =调整弹簧的位置调整弹簧的位置 FID B/D =FID B/D =更换更换 -信号高于正常值信号高于正常值 :点火前信号高点火前信号高 =弹簧弹簧,收集极收集极,内部连接器污染内部连接器污染 (清洗清洗 :MeOH,Aceton:MeOH,Acetone e,HNO,HNO3 3)点火后信号高点火后信号高 =喷嘴或是气路有污染喷嘴或是气路有污染 (清洗进样口，色谱柱清洗进样口，色谱柱)TCDTCDConnection for TCD Board and cell 打开载气和辅助气体，再打开静打开载气和辅助气体，再打开静电计（即：灯丝）电计（即：灯丝）当关的时候，要先关静电计当关的时候，要先关静电计1)1)低灵敏度低灵敏度2)2)信号不正常信号不正常TCDTCD1)1)低灵敏度低灵敏度 -检查最佳灵敏度（）检查最佳灵敏度（）He:6,N2 or Ar:4 or 5He:6,N2 or Ar:4 or 5-池污染池污染 :通载气，热清洗通载气，热清洗(300)(300)-检查样品池检查样品池/参比池是否相同参比池是否相同 TCDTCD2)2)信号不正常信号不正常 正常值正常值 :Acme:Acme 6 6000 000 5000-100005000-10000-信号高于信号高于 100000 100000 池污染池污染 =热清洗热清洗(300)300)样品与参比的流速差距过大样品与参比的流速差距过大,改变样品改变样品/参比的流速参比的流速 -当改变灵敏度当改变灵敏度 0 to 60 to 6，信号没有发生变化，信号没有发生变化 TCD B/D TCD B/D 受损受损 =更换更换