气相色谱培训教材.ppt

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1、气相色谱培训,主要内容,1.北分瑞利集团简介,北京北分瑞利分析仪器（集团）有限责任公司是由原国有大型企业北京分析仪器厂（中国第一家分析仪器厂）、北京瑞利分析仪器公司（北京第二光学仪器厂）组建而成的集团公司。共有10余个分公司、子公司，2个中外合资公司。 北京北分瑞利分析仪器（集团）有限责任公司，是中国规模最大的分析仪器专业制造商。我国第一批商品化原子吸收、气相色谱、质谱、发射光谱、高效液相色谱、红外光谱等均出自北分瑞利分析仪器集团公司。,国内生产规模最大，可同时调校64台的生产线,色谱主要产品,引进美国Varian公司技术生产的SP-3400系列气相色谱仪 消化引进技术生产的SP-3420A系

2、列气相色谱仪 自主研发生产的SP-2020、SP-2120系列气相色谱仪 中文界面的SP-2100A系列气相色谱仪 具有自主知识产权的FHC04-8731车载色谱仪 带有各种分析方法的专用气相色谱仪 国家“十五”科学仪器攻关项目成果SY-8100系列高效液相色谱仪 F-502型顶空进样器 F-509型二次热解析仪 HT-300A型自动进样器,我们的优势,2.气相色谱概述,2.1 色谱起源,2. 2 气相色谱法,2.3 气相色谱法的分析对象,2.4 气相色谱法的特点,2.1色谱起源,1903年，俄国植物学家茨威特(Tswett)首次发现。,碳酸钙颗粒,植物色素提取液,石油醚,2.2 气相色谱法,

3、气相色谱法：利用混合物中各组分在固定相和流动相中分配系数的差异达到组分分离的目的的方法。,2.3 气相色谱分析对象,检测目标是化合物或单质 样品是混合物 测定化合物易挥发、低沸点（大约沸点低于450摄氏度） 测定化合物达到沸点时化学性质稳定 例如：甜蜜素、过氧化苯甲酰、三氯丙醇、溶剂残留、增塑剂、环氧乙烷、矿井气全分析、苯系物、有机磷、有机氯、汽油中的氧化物等,2.4 气相色谱法的特点,(1)应用范围广，能分析气体、液体和固体 (2)灵敏度高，可测定痕量物质，可进行ppm/ppb级的定量分析，进样量可在1L以下。 (3)分析速度快，仅用几分钟至几十分钟就可完成一次分析，操作简单。 (4)选择性

4、高，可分离性能相近物质和多组分混合物,3.色谱基本原理及定性定量,3.1 气相色谱基本原理 3.2 基本理论 3.3 定性方法 3.4 定量方法,3.1 气相色谱法基本原理,由于样品中不同物质在固定相和流动相中具有不同分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相运动，并在两相中进行反复多次的分配，使那些分配系数只有微小差异的物质，在移动速度上产生了很大的差别，从而达到相互分离。,3.1 气相色谱法基本原理,3.2 基本理论,塔板理论,塔板理论用热力学观点形象地描述了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程 塔板理论的基本假设 公式：,速率理论,色谱过程动力学理论速率理论 吸收了塔板理论中板高的概念

5、，并充分考虑了组分在两相间的扩散和传质过程 H=A+B/u+Cu,3.3定性方法,利用纯物质定性 利用保留值定性 利用加入法定性 与其他分析仪器联用定性,3.4定量分析,归一法 特点及要求： 归一化法简便、准确； 进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大； 仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。 外标法 特点及要求： 准确性较高； 操作条件变化对结果准确性影响较大； 对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。,3.4定量分析,内标法 内标物要满足以下要求： 不与试样发生化学反应； 与样品完全互溶； 与样品完全分离且内标峰位置应与被测组分接近 内标物的含量要接近待测组分含量

6、。 优点 测定结果较为准确，因为在一定程度上消除了操作条件等的变化所引起的误差。 缺点 操作程序较为麻烦，每次分析时内标物和试样都要准确称量。 寻找合适的内标物也较困难。,4.气相色谱仪器构造,4.1 现代色谱发展趋势 4.2 气路系统 4.3 进样系统 4.4 分离系统 4.5 检测系统 4.6 数据采集与处理系统 4.7 辅助系统,4.1 现代色谱发展趋势,SP-2020型气相色谱仪,SP-2020型气相色谱仪是在引进国外高端气相色谱仪的基础上，消化、吸收了国外的先进色谱技术，自主创新研发的新一代高端色谱仪。在保持高灵敏度检测水平的同时，具有可靠性的全微机反控和网络远程控制功能，并且配备了

7、精准的电子压力、流量气路控制系统,SP-2120型车载矿井气专用色谱仪,解决了目前国内市场上矿井气色谱仪不能用于车载的问题。目前国内市场上的矿井气气相色谱仪多为实验性仪器，不能拿去现场检测，而目前煤矿开采多在山区，山路崎岖，这样给用户的使用带来了极大的不方便。车载矿井气气相色谱仪设计了独特的减震系统，耐冷热和潮湿气候，能适应各种公路和野外工作，这将给用户带来极大的方便，降低用户的使用成本和时间。,色谱柱,流量 控制器,稳压器,空气,氢气,载气,分子筛,活性炭,固定,进样口,检测器,色谱采集单元,PC,限流器,典型的气相色谱,SP-3420A型气相色谱仪,技术指标： TCD灵敏度10000 mV

8、mL/mg FID检测限3.110-12g/s(n-C16) ECD检测限1.610-14 (-666) FPD检测限 P1.1 10-12g/s（甲基对硫磷） S6.0 10-11g/s（甲基对硫磷） TSD检测限 N2 10-13g/s（偶氮苯） P1 10-13g/s（马拉硫磷） 温度范围： COL、INJ、DET：室温400,作用：为仪器提供纯净、稳定的载气和检测器所需的辅助气。 载气：携带分析试样通过色谱柱，提供其在柱内运行的动力。 辅助气：提供检测器燃烧或吹扫用。 要求：连续、洁净而密闭。 常用的载气有氮气和氢气，也有用氦气、氩气。,4.2 气路系统,气源 a.气瓶： 使用时应注意

9、要在指定部门购买，气瓶不要放在房间内，远离明火、忌日晒、高温，要用铜或镀铜的扳手，氢气瓶用反扣螺母， 注意密封。 b.气体发生器（H2、N2）： 在仪器工作时，一定要经常观察一些现象，例如：数字显示、输出压力表、液位、硅胶变色情况等。 注意纯度，别返碱液，损坏仪器。 c.空气泵： 要求无油，如果出口压力不稳，可加一稳压阀。,过滤净化系统,a. 大过滤器（活性炭、5A分子筛） ：除载气中的杂质. b. 小过滤器（活性炭、13X分子筛） ：进一步去除载气中杂质. c. 脱氧过滤器（活性铜）：ECD专用，脱掉载气中O2、少量H2O d. 预柱（硅胶、碱石棉）：硅胶除水、碱石棉除CO2 过滤器寿命：4

10、0升气瓶，4瓶,气路控制系统 a. 双级减压阀：减压/稳压，使仪器入口压力稳定 b. 稳压阀/稳流阀：保证载气压力、流量稳定 c. 压力表：指示柱前压 d.针阀：调节H2、Air流量大小；外圈调开关，里圈调 流量大小，顺时针减小，逆时针增加 黑色：（Air，Air2） 450ml/min 红色：（H2、补充气） 60ml/min 蓝色： （Air1） 130 ml/min 银色： 开关阀,作用： 将样品送入仪器，并使之气化。 常用进样方式： 1、注射器进样 2、阀进样 3、顶空进样 4、热解析进样 5、自动进样,4.3 进样系统,由于气体的含量和气压直接有关，为保证每次进样的重复性，取样后要使

11、定量管的压力与大气压平衡，即出口管不再冒气泡。切勿带压进样。,六通阀进样技术,F-502型顶空进样器,F-502型顶空进样器是专为色谱分析中需要样品制备而特制的一种进样装置, 它利用了顶空技术（气体萃取），免除了繁杂的样品前处理过程，可用于气体、液体或者固体样品中挥发性组分的定性、定量分析。 技术指标： 各加热区温度：室温150 样品瓶体积：7ml、20ml、75ml 样品瓶数量：12只 自动进样、自动吹洗,F509 热解析仪,作用： 保持色谱系统处于密封状态,防止漏气。 寿命： 取决于进样的频率、针的质量和隔垫的成分，毛刺、锐边或粗糙的表面会降低隔垫的寿命。当有隔垫的碎屑被进样针打入样品瓶或

12、进样口就会造成隔垫的污染。 隔垫漏气的征兆： 保留时间增长、响应值降低、柱前压力减小并伴随检测器信号噪音加大。,隔 垫,主要指色谱柱，是色谱仪的核心部件。 作用：将混合物分离成单一组分。 常用色谱柱类型： 填充柱（玻璃6、不锈钢柱管3 ） 熔融石英毛细管柱（长度m内径mm膜厚m） 柱箱温度设定方式： 恒温（窄沸程简单样品） 程序升温（宽沸程多组分混合物） 初温（保持）升温速率终温（保持）,4.4 分离系统,一、固定液 名称 非极性：SE-30, DB-1 ，DB-5 ，SE-54 ，OV-1701 中等极性：XE-60 ，OV-17 极性：FFAP ，WAX 二 、毛细管柱长度 512m 短柱

13、：分离少于10个组份（不包含难分离物质对）的简单样品。 2530m 中长柱：分离1050个组份的样品。 50m 长柱：分离大于50个组份或含有难分离物质对的复杂样品。 三、毛细管柱内径 0.53mm 具有近似填充柱的负荷量，分析时间快, 可采用柱上进样或直接进样技术，适合于分析不太复杂的样品，是填充柱理想的替代柱。,毛细管柱的规格,0.32mm 柱效稍低于0.25mm常规柱，负荷量大于常规柱的60%，用特制注射针可做柱上进样。 0.25mm 最常用的内径规格。有较高的柱效，负荷量较低，必须分流进样或无分流进样。用于复杂多组份样品分析. 0.20mm 柱效高,负荷量低，流失较小，适合与质谱等检测

14、器联用。 四、膜 厚 0. 10. 2um 薄液膜 低负荷量，高温下流失较小，适合于高沸点化合物的分析，适于配高灵敏检测器。 0.250.33um 标准液厚 一般商品柱的标准液膜。 0.55.0um 厚液膜 较高的样品负荷量，在高温下流失较大，适于分析低沸点样品。,须老化的色谱柱： 新柱 出现峰形变化，基线不稳定，出现异常鼓包等现象 长时间未使用 色谱柱标牌内容 固定相名称、长度、内径、老化温度、最高使用温度 色谱柱的保存 填充柱用胶帽将其两端封住； 毛细柱用进样垫将其两端封住，放入原包装内。,色谱柱的老化,注意事项,载气：用氮气，不能用氢气 老化温度：比最高使用温度低20-30度（色谱柱标牌

15、上有相应的老化温度） 老化时间：根据柱子长度，大约在4-8小时 新色谱柱老化时必须将色谱柱与检测器断开； 老化时注意柱箱中的其他色谱柱，如果老化温度高于某根色谱柱的最高使用温度，则必须把这根色谱柱拆掉。 毛细管柱推荐使用程序升温。,4.5 检测系统,作用： 对柱后已分离组分进行检测，将组分的浓度或质量用电信号的形式输出。 要求： 通用性强，响应线性范围宽，稳定性好，响应时间快。 常用检测器： 热导检测器 TCD 氢火焰离子化检测器 FID 火焰光度检测器 FPD 热离子氮磷检测器 TSD（NPD） 电子捕获检测器 ECD,我公司检测器,TCD检测器,结构 池体 形状：六方形 材料：不锈钢 气流方式：直通式 池体积：140l,敏感元件 热丝：铼钨丝，抗氧化能力强，寿命长， 200很安全，400 时性能损坏 气路 双气路，参考、测量臂不固定,TCD原理,气体具有热传导作用，不同的物质具有不同的热导系数，热导检测器是根据不同物质热传导系数的差别设计的。 工作原理：当只有载气通过敏感元件时， 保持热平衡状态，桥路平衡； 载气携带样品进入检测室，热 导率发生变化，热平衡被破 坏，电桥不平横，有信号输 出，信号经放大器放大后由数 据处理记录。 R1=R2=R3=R4= 32 R1*R3=R2*R4,操作注意事项,开机时，先通气，