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1、气 相 色 谱 法,概 述,最早的色谱图,气相色谱流程图,气相色谱法是一种什么技术?,分离技术,气相色谱仪由哪几部分组成?,气路系统 进样系统 分离系统 检测器 放大记录系统,典型气相色谱,气路系统,气路系统是一个载气连续运行的密闭管路系统，载气是色谱柱的流动相，把样品带入检测器。气路系统还提供一些检定器需要的辅助气。,进样系统,进样系统是将分析样品瞬间汽化，然后由载气带入色谱柱。汽化时应保证样品在汽化室不发生分解等化学变化。,分离系统,分离系统是气相色谱的心脏部分，由色谱柱组成。它将进入色谱柱中的样品经过多次分配或吸附平衡达到分离目的。,检测器,检测器是经色谱柱分离后的各组分通过检测器按其物
2、理的或化学的特性将其转换成电讯号。,放大记录系统,放大记录系统是将检测器输出的电讯号放大并通过适当的方式记录下来。,典型气相色谱,气相色谱的分离原理是什么:,气相色谱包括气液色谱和气固色谱两类。气液色谱是利用样品中各组分在色谱柱的流动相和固定相之间的分配系数不同进行分离的。而气固色谱则是利用吸附剂对不同组分的吸附能力的不同进行分离的。气化后的样品被载气带入色谱柱，由载气不断的冲洗而向前运动，组分在其中的两相间进行反复多次的分配。由于固定相对各组分的吸附或溶解能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度也不同，吸附或溶解能力小的组分移动速度快，吸附或溶解能力大的组分移动速度慢。经过反复多次的分配，吸
3、附或溶解能力小的组分先从色谱柱中流出，吸附或溶解能力大的组分后流出，从而使组分得到分离。,色谱过程示意图,色谱中常用的定量方法:,归一化法 标准曲线法(外标法) 内标法 标准加入法,色谱中常用的定量方法:,归一化法,标准曲线法(外标法),用标准样品配制成不同浓度的标准系列，在与欲测组分相同的色谱条件下，等体积准确量进样，测量各峰的峰面积或峰高，用峰面积或峰高对样品浓度绘 制标准工作曲线。,色谱中常用的定量方法:,归一化法 标准曲线法,内标法,选择适宜的物质作为欲测组分的参比物，定量加到样品中去，依据欲测组分和参比物在检测器上的响应值（峰面积或峰高）之比和参比物加入的量进行定量分析的方法称为内标
4、法。,色谱中常用的定量方法:,内标法,是一种特殊的内标法，是在选择不到合适的内标物时，以欲测组分的纯物质为内标物，加入到待测样品中，然后在相同的色谱条件下，测定加入欲测组分纯物质前后欲测组分的峰面积（或峰高），从而计算欲测组分在样品中的含量的方法。优点：不需要另外的标准物质作内标物，只需欲测组分的纯物质。,标准加入法,手动进样应注意的问题:,注射速度快,注射速度慢时会使样品的汽化过程变长,导致样品进入色谱柱的初始谱带变宽。,手动进样应注意的问题:,注射速度快,取样准确而重现性好,即取样量要准确，抽取样品的速度要重现，以保证进样的重现性。,手动进样应注意的问题:,注射速度快,取样准确而重现性好,
5、如果进样的注射器内有上一个样品的残留组分，就会干扰下一个样品的分析，带来定量误差。,避免样品之间的相互干扰,手动进样应注意的问题:,注射速度快取样准确而重现性好避免样品之间的相互干扰,选用合适的注射器减少注射歧视,手动进样应注意的问题:,注射速度快取样准确而重现性好避免样品之间的相互干扰,选用合适的注射器减少注射歧视,所谓注射歧视是指注射针插入进样口时，针尖内的溶剂和样品中的易挥发组分首先开始汽化，无论注射速度多快，不同沸点的组分总有汽化速度的差异。尽可能每次进样速度的一致，经标样校正后，可忽略这一歧视作用。,标准色谱图,峰宽KL,峰高EB,峰底CD,半高峰宽HJ,保留时间tR,气 相 色 谱
6、 法,样品预处理,气相色谱常用的解吸方法:,从固体吸附剂上将欲测组分解吸下来的方式有热解吸和液体解吸两种。目前，大都采用热解吸方式。,热解吸示意图,热解吸的原理:,从吸附理论可知，温度越低，吸附剂与被吸附物之间的吸附力越强；随着温度的升高，吸附剂与被吸附物之间的吸附力越弱。因此，加热可以使吸附在吸附剂上的欲测组分解吸下来，加热的温度，即热解吸温度，与欲测组分的沸点、热稳定性和吸附剂的热稳定性有关。,热解吸的影响因素:,升温速率越快，最终温度越高，解吸速度就越快，进入色谱柱的初始样品谱带就越窄。载气的流速越快，越有利于热解吸。,热解吸的温度:,热解吸温度低可能会使样品中组分解吸不完全，回收率低，
7、管中残存量大；热解吸温度太高可能会使某些组分对热的不稳定性而引起回收率低。对于大多数高分子吸附剂在300时就开始分解了，所以解吸温度控制在300以下。,热解吸的优点:,没有溶剂峰干扰，可进行样品全组分分析，而不是一部分。热解吸不使用溶剂，减少和消除了由于溶剂汽化和废弃物对环境产生的污染。,静态顶空原理示意图,静态顶空原理示意图,平衡,静态顶空原理示意图,平衡,进样,谢 谢!,高效毛细管色谱柱的发展近况,1958年Golay首次提出了开管柱作为分离色谱柱的概念 毛细管柱所用柱管材质的发展变化 毛细管柱所用色谱固定相的进展 毛细管色谱技术的应用 毛细管柱涂渍技术的发展 毛细管色谱柱的前景,铜管 金
8、属管材 不锈钢管玻璃柔性石英管 - 镍管 镀铝涂层 （450度） - - 聚酰亚胺涂层（360/380度） - 内衬石英不锈钢毛细管 色谱柱内径 0.75 mm ID -0.32 mm ID -0.53 mm ID -0.l0 mm ID 0.50 mm 0.25 mm ID 0.05 mm 0.20 mm ID,固定相种类及极性范围,分配色谱-以高分子聚合物为主聚硅氧烷聚乙二醇手性物质液晶材料 吸附色谱-以各种吸附剂为主氧化铝分子筛多孔聚合物活性碳硅胶,常用固定相极性范围,气相色谱仪常用进样技术?,填充柱进样口 分流/不分流进样 冷柱上进样 程序升温汽化进样 大体积进样 阀进样,分流流路示意
9、图,分流流路示意图,分流流路示意图:进样时刻,分流流路示意图:进样品的汽化,分流流路示意图:样品与载气的混合,分流流路示意图:衬管过载,不分流流路示意图,检测器流路示意图,气相色谱柱温箱部分,程序升温示意图,典型气相色谱,影响气相色谱分离的因素:,两组分在色谱柱上分离的距离决定于其在两相间的分配系数，即与热力学过程有关。而峰的宽度与组分在柱中的扩散和运动过程有关，即与色谱动力学过程有关。载气流速在某一范围时，两组分分离最好。,色谱图举例,气相色谱中用保留值定性的方法:,利用已知物直接对照进行定性分析,这是最简单的定性方法，在具有已知标准物质的情况下常使用这一方法。将未知物和已知标准物在同一根色
10、谱柱上，用相同的色谱操作条件进行分析，作出色谱图后进行对照比较。,保留时间定性,气相色谱中用保留值定性的方法:,利用已知物直接对照进行定性分析,利用文献传真至照进行定性分析,在利用已知标准物直接对照定性时，已知标准物质的得到往往是一个很困难的问题。因此用保留指数作为保留值的标准用于定性分析。保留指数仅与柱温和固定相性质有关，与色谱条件无关。,气相色谱中用保留值定性的方法:,利用已知物直接对照进行定性分析 利用文献传真至照进行定性分析,利用保留值规律进行定性分析,） 双柱定性：各类同系物在两根极性不同的色谱柱上的响应是不同的。 ） 碳数规律定性：同系物间，在一定温度下，调整保留值的对数与该分子的
11、碳数成线性关系，选用这个规律进行的定性分析。,色谱中常用的定量方法:,归一化法,把所有出峰的组分含量之和按计的定量方法。,气 相 色 谱 法,如何配标准气,大瓶配气,注射器配气,塑料袋配气,气相色谱的检出限:,在痕量分析中要提高检测的灵敏度，就是要提高检测器的选择性和降低检测器的基线噪音。色谱分析的检出限定义为响应值为二倍基线噪音时所需的样品量，因此检测系统的噪声大小将直接影响良量分析的检出限，噪声越低，检测限也越低，而检测的灵敏度就越高。,色谱定量分析中的误差来源:,系统误差 随机误差 过失误差,色谱系统误差的来源及校正:,） 样品制备过程中欲测组分的损失，如解吸不完全等。） 由于色谱仪的进
12、样分流比，衰减比不正确或线性响应范围过窄而引起的误差。） 由于采用了不正确的标准校正曲线或不正确的校正因子而产生的误差。） 由于测量者的不良习惯与偏向，在读取容量器具偏高或偏低而引入的误差。 由于），），）产生的系统误差，可以用分析样品的方法去分析已知准确含量的标准样品，将定量分析结果与已知含量对比，相当于扣除背景。由于）产生的误差只能使用已知准确含量的标准样品进行校正。,色谱随机误差的来源及校正:,随机误差原因无法查明，大小随机波动，而且是不可避免的误差。存在于色谱定量分析的所有分析测试步骤。可以通过增加测量次数来校正由随机误差引起的测量误差。同时对误差过大或过小的数据进行取舍，以使定量分析
13、的结果更接近真值。,色谱过失误差的来源及校正:,由于操作人员的马虎和操作的错误引起的误差，如称量错误、操作不当引起欲测组分的损失，读数错误，仪器误操作，计算错误等都属于过失误差。这种误差，只要工作人员在分析测试过程中认真、细心，严格遵守操作规程是可以避免的。,气 相 色 谱 法,概 述,色谱仪,进样口,校准,第六节 气相色谱仪使用与维护,一、气路系统 二、进样应注意的问题 三、柱系统（柱箱、色谱柱等） 四、检测系统 五、色谱分析的精密度和准确度,二、进样应注意的问题,1、选合适的注射器。2、注射速度一致并尽可能快：注射样品所用时间及注射器在气化室中停留的时间越短越好。3、取样准确而重现：避免注
14、射器内气泡滞留。4、避免干扰：洗针（溶剂抽满针管的2/3 ，排出，一些复杂样品要洗60次以上）。,5、定期更换进样口隔垫。6、减少注射歧视：不同沸点的组分总有汽化速度的差异，易挥发组分先汽化，注射器中残留样品中高沸点组分残留的要多一些，即进入色谱柱的样品中的高沸点组分含量可能低于实际样品，造成分析误差。采用自动进样器或热针进样、溶剂冲洗进样可较好地解决这个问题。,7、 进样口温度主要由样品沸点范围决定，首先保证样品全部汽化，其次保证样品组分能够全部流出色谱柱，而不会在柱中冷凝。一般来说，进样口温度高一些有利，但要低于易分解组分的分解温度，同时考虑色谱柱的使用温度。,8、进样量根据样品浓度、色谱
15、柱容量和检测器灵敏度确定：1）、填充柱：液体110l，气体0.55ml2）、毛细管柱：一般采用分流进样，分流比大，进样量可大些，但不超过2 l。但分流比越大，越可能造成分流歧视,而且检测器灵敏度要求也越高。3）、分流歧视：不均匀汽化造成，样品中各组分极性不同、沸点各异，因而汽化速度各不相同。分流流量越大，汽化不完全的组分被分流的越多。,三、柱系统（柱箱、色谱柱等）,1、根据分析要求选择适用的色谱柱和色谱分析条件查阅文献 相同或相近的条件2、色谱柱不能接反：对填充柱来说，装填时接真空泵端接检测器，柱更紧密，反接的话，在载气压力作用下，固定相向松散一端移动造成空隙，降低柱效。,3、注意色谱柱的最高
16、使用温度，一般在低于最高使用温度3050下使用。 4、色谱柱老化：除去残余溶剂及固定液中杂质，并使固定液膜在液体状态下更均匀分布。 5、色谱柱的使用寿命：固定液流失太多而失去分离能力。但有时只是因为一些高沸点的极性化合物的吸附而使色谱柱丧失分离能力，可对其进行清洗，常用溶剂为丙酮、甲苯、乙醇、氯仿等。,1、检测器的温度一定要高于柱温2030 。 2、使用FID、FPD等有氢焰的检测器时，一定要先升温至120150以上再点火，关机时要先熄火再降温，使用温度设置应在120150 以上，防止水蒸馏冷凝在检测器内部。 3、使用TCD时，一定要先通气，再通电流，断气前一定要先关闭电流，以防止热导池热敏电阻断掉。 4、ECD有一个放射源，因此出气口一定要接到户外，不能留在室内。,
