岛津气相色谱仪教材课件

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1、岛津气相色谱仪基础知识,岛津企业管理（中国）有限公司 分析中心,第一部分,色谱原理和基本构成,3,色谱起源,4,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 流动相：携带样品流过整个系统的流体 固定相：色谱柱固定相，静止不动的一相,色谱是一种分离技术 色谱主要是对混合物中的目标物进行分离和定量,色谱定义,5,液相色谱：以液体作为流动相的色谱分离方法 适用于高沸点、大分子、热稳定性差的化合物的分析 流动相具有运载样品分子和选择性分离的双重作用,气相色谱：以气体作为流 动相的色谱分离方法 适用于沸点较低、热稳定性好的 中小分子化合物的分析 流动相只具有运载样品分子的作用,GC vs HPL

2、C,6,分离效率高 分析速度快 检测灵敏度高 样品用量少 选择性好 多组分同时分析 易于自动化,色谱法特点,7,载气控制：手动、数字 进样口：分流/不分流进样口、填充柱进样口、程序升温进样口 色谱柱：填充柱、毛细柱 检测器：FID、TCD、ECD、FPD、FTD 数据处理： GCsolution、GCsolution Lite,钢瓶He,N2,载气控制,数据处理,气相色谱构成示意图,8,气相色谱基本流路图,隔垫吹扫出口,分流出口,载气,玻璃衬管,F2,F1,空气400-600mL/min,氢气40-60mL/min,石英棉,FID检测器,分流/不分流进样口,毛细柱,尾吹气约35mL/min,9

3、,温度 压力（流量） 温度、压力（流量）的时间程序,气相色谱基本控制参数,第二部分,载气部分,11,载气不纯带来的问题： 载气中氧的存在导致固定相氧化，损坏色谱柱，改变样品的保留值。 载气中水的存在导致部分固定相或硅烷化担体发生水解，甚至损坏柱子。 气体中有机化合物或其它杂质的存在产生基线噪音和拖尾现象。 气体中夹带的粒状杂质可能使气路控制系统失灵。,载气纯度的重要性,12,保证载气纯度在99.999%以上 加装载气净化装置 10%的钢瓶气保有量,保证载气纯度的措施,13,100kPa1bar 1kPa1.0210-2kgf/cm2 1kgf/cm298.1kPa 1kPa1.4510-1ps

4、i 1psi6.89kPa,压力单位换算,第三部分,进样口部分,15,分流/不分流进样 填充柱进样 冷柱头进样 程序升温进样,分流/不分流进样是GC最为常用的进样方式,GC进样方式,16,GC进样口的配置,分流/不分流进样口结构,进样方式： 分流进样（Split） 不分流进样（Splitless）,导针器,载气,O型圈,石墨垫圈,螺母,玻璃衬管,色谱柱,隔垫,隔垫吹扫,分流出口,什么是分流进样?,46mL/min,分流比 分流流量和色谱柱流量之比 当柱流量为 1mL/min、分流流量为 46mL/min -分流比46:1,载气,为什么要分流进样?(),防止色谱柱过载,20,减小色谱峰展宽,为什

5、么要分流进样?(),0.25mmI.D.x 30m , df=0.25m,1mL/min,4mL/min,1mL/min,载气,分流,3mL/min,隔垫吹扫,e.gSPL-2010(Split),25mm,石英棉,5-10mm(10mg),34mm,分流进样注意点_石英棉的装填,避免分流歧视，提高重现性,22,不适合微量组分的分析（g/mL以下） 未知样品分析时，初始分流比采用50:1或者100:1 使用分流衬管 正确装填石英棉 定期更换分流出口的捕集阱,分流进样操作要点,什么是不分流进样？（）,0.25mmI.D.x 30m , df=0.25m,1mL/min,50mL/min,47mL

6、/min,载气,46mL/min,分流,初始柱温：溶剂沸点-10,待机状态和进样后1min内,3mL/min,（进样时间设为1min时）,隔垫吹扫,0.25mmI.D.x30m , df=0.25m,1mL/min,进样时的4mL/min,1mL/min,Carrier Gas,P,0mL/min,分流,50mL/min,47mL/min,46mL/min,什么是不分流进样？（）,进样1min后打开分流流路,3mL/min,隔垫吹扫,分流流路1min后打开电磁阀的作用,进样后1min打开电磁阀,未打开电磁阀,进样时间内色谱峰展宽的影响,如何减小色谱峰展宽： 1）溶剂聚焦效应 2）高压进样,分流

7、,隔垫吹扫,溶剂聚焦效应,初始柱温：溶剂沸点-10,溶剂在柱头重新冷凝,28,溶剂聚焦对峰形的影响,色谱柱：Rtx-5 30m0.25mm0.25um 进样量：1.0L 样品：5g/mL农药混标 （溶剂为正己烷） 柱温程序：150 to 275 4 /min.,色谱柱：Rtx-5 30m0.25mm0.25um 进样量：1.0L 样品：5g/mL农药混标 （溶剂为正己烷） 柱温程序：40 to 150 25 /min. 然后 275 4 /min.,29,0.25mmI.D.x 30m , df=0.25m,1mL/min,9mL/min,载气,分流,初始柱温：溶剂沸点-10,6mL/min,

8、0mL/min,3mL/min,隔垫吹扫,高压进样,待机状态和进样后1min内,（高压时间设为1min时）,1mL/min,6mL/min,100Kpa,250Kpa,进样1min后，柱压回到100Kpa，柱流量恢复为1mL/min,主要用于分析微量组分（数十 g/mL或更低） 使用不分流衬管或去活性不分流衬管 衬管中可装填少量石英棉以提高重现性 如样品有强吸附性，最好不加石英棉 必须使用程序升温方式，初始温度低于溶剂沸点1020 建议使用高压进样方式 不适合气体样品和低沸点溶剂类样品的分析 不适合分析在溶剂峰之前出峰的组分,不分流进样操作要点,31,填充柱进样口,宽口径进样口,GC进样方式,

9、32,冷柱头进样口,程序升温进样口,GC进样方式,33,热进样 (分流/不分流进样口，宽口径进样口) 存在歧视现象和样品热分解 冷进样 (冷柱头进样口，程序升温进样口) 进样是在较低温度下进行 歧视效应和热解效应的影响小,歧视效应和热分解,34,低沸点组分百分比偏高,进针 退针,高沸点组分残留,歧视效应的产生,35,快速进样法 溶剂冲洗法 热针法,减少歧视效应的方法样品注入方面,36,概念 样品是在冷状态-低于样品沸点的温度下进样 (依据溶剂) 气化室快速升温使样品气化 PTV（程序升温）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（冷柱头）

10、进样方式 一般适用于0.53内径的柱子 没有分流流路，不能分析高浓度样品（污染柱子），进样量一般小于2L,减少歧视效应的方法冷进样,37,注意事项 - 样品气化不完全,进样口温度过低，将导致高沸点化合物气化不完全，并且不能有效转移到色谱柱中。,进样口温度：200,进样口温度：300,38,进样口温度过高，导致热稳定性差的化合物分解。,进样口温度：280,进样口温度：200,注意事项 - 样品分解,39,注射速度快 选择合适的注射器 取样准确，重现 减少注射针尖歧视，每次进样速度尽量一致 选择合适溶剂清洗注射器，避免污染,注意事项 - 手动进样,第四部分,色谱柱,41,毛细柱 柱材：熔融石英、不

11、锈钢 内径：0.1mm-0.53mm 长度：10-100m 固定相种类：OV-1，PEG- 20M，OV-17等 固定相膜厚：0.1-5m,填充柱,柱材：不锈钢、玻璃 内径：2.6-3mm 长度：0.5-6m 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,色谱柱类型,42,固体： 活性炭、氧化铝、硅胶、分子筛等，用于无机气体及低碳烃的分析 应用比例约占10% 液体：聚甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚脂等，用于液体样品及高沸点化合物分析 应用比例占90%以上,气相色谱的固定相,43,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

12、锈钢 用于高温分析 最不易断裂 内表面经特殊处理,毛细管柱管材,44,大多数固定相为聚合物 毛细管柱: 聚甲基硅氧烷（Polysiloxanes, silicones） 聚乙二醇（Polyethylene glycols, PEG）,毛细管柱固定相,45,siloxane,backbone,固定相聚甲基硅氧烷,46,苯基基团键入硅氧烷聚合物主链,温度稳定性更好,固定相“ms”或低流失柱,47,“WAX” or “FFAP” 类固定液 e.g. Rtx-WAX ，Stabilwax-DA，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,固定相聚乙二醇,48,常用商品化

13、毛细柱对照表,49,选择与目标化合物极性相近的固定相(“相似相 溶”原则） - 峰形和分离变好 分析非极性化合物非极性柱(e.g. Rtx-1) 分析极性化合物极性柱(e.g. Rtx-WAX） 按照分析目的选择固定相 当组分沸点差异大时： - 非极性柱(e.g. Rtx-1) 当组分沸点差异不大时，如异构体： - 极性柱(e.g. Rtx-WAX）,固定相选择,50,按所需分离状况选择 需要高分离时： -内径: 细、长度: 长柱 分离已足够，要缩短分析时间时： -内径: 粗、长度: 短、膜厚：薄柱 按分析目的选择 分析低沸点化合物时： - 长度: 长、膜厚：厚 柱 分析高沸点化合物时： -

14、长度: 短、 膜厚: 薄 柱,柱内径、长度、膜厚选择,51,恒温分析 程序升温分析 适用于沸程窄样品组分 适用于沸程宽样品组分,恒温分析与程序升温分析的比较,52,色谱柱固定相典型应用,53,柱内径 流量(推荐) 0.25mm 12mL/min 0.32mm 24mL/min 0.53mm 58mL/min,毛细管柱流量设定,54,恒流控制（使用填充柱和宽口径毛细管柱时) 不管色谱柱温度如何变化，载气流量始终恒定。 (柱温上升时柱头压力自动调整) 恒压控制(通常用于毛细管柱) 载气柱头压力始终恒定。 (柱温变化时柱内流速同时改变) 恒线速度控制(用于毛细管柱，GC-2010 Plus/2014

15、具有此功能） 柱内平均线速度维持不变。 (色谱柱温度变化时柱压自动调整),载气控制方式,55,HETP曲线 （Rtx-1，30m，0.25mmi.d.，0.25m）,载气线速度与理论塔板高度关系,56,采用恒线速度方式，通常能得到最高的柱分离效率。,0.25mmID x 30m , df=0.25m He:150kPa, 2.32mL/min, 45.1cm/sec,柱温,平均线速度,载气不同控制方式比较,57,0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,min,0,25000,50000,75000,2.465,2.980,3.833,4.054,4.334,4.581,5.114,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,min,