氣相色譜基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)

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1、一、氣相色譜法有哪些特點(diǎn)？ 答：氣相色譜是色譜中的一種，就是用氣體做為流動(dòng)相的色譜法，在分離分析方面，具有如下一些特點(diǎn)： 1、高靈敏度：可檢出10-10 克的物質(zhì)，可作超純氣體、高分子單體的痕跡量雜質(zhì)分析和空氣中微量毒物的分析。 2、高選擇性：可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種同分異構(gòu)體和各種同位素。 3、高效能：可把組分復(fù)雜的樣品分離成單組分。 4、速度快：一般分析、只需幾分鐘即可完成，有利于指導(dǎo)和控制生產(chǎn)。 5、應(yīng)用范圍廣：即可分析低含量的氣、液體，亦可分析高含量的氣、液體，可不受組分含量的限制。 6、所需試樣量少：一般氣體樣用幾毫升，液體樣用幾微升或幾十微升。 7、設(shè)備和操作

2、比較簡(jiǎn)單儀器價(jià)格便宜。 氣相色譜法 1.氣相色譜法(GC)： 是以氣體為流動(dòng)相的色譜分析法。 2.氣相色譜要求樣品： 氣化，不適用于大部分沸點(diǎn)高和熱不穩(wěn)定的化合物，對(duì)于腐蝕性能和反應(yīng)性能較強(qiáng)的物質(zhì)更難于分析。 大約有15%～20%的有機(jī)物能用氣相色譜法進(jìn)行分析。 3.氣相色譜儀的組成： 氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)。 4.氣路系統(tǒng)： 包括氣源、凈化器和載氣流速控制； 常用的載氣有： 氫氣、氮?dú)?、氦氣? 5.進(jìn)樣系統(tǒng)： 包括： 進(jìn)樣裝置和氣化室，氣體進(jìn)樣器(六通閥)： 試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的

3、試樣氣體進(jìn)入分離柱； 液體進(jìn)樣器： 不同規(guī)格的微量注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細(xì)管色譜常用1μL；新型儀器帶有全自動(dòng)液體進(jìn)樣器，清洗、潤(rùn)沖、取樣、進(jìn)樣、換樣等過程自動(dòng)完成，一次可放置數(shù)十個(gè)試樣。 6.進(jìn)樣方式： 分流進(jìn)樣： 樣品在汽化室內(nèi)氣化，蒸氣大部分經(jīng)分流管道放空，只有極小一部分被載氣導(dǎo)入色譜柱； 不分流進(jìn)樣： 樣品直接注入色譜的汽化室，經(jīng)過揮發(fā)后全部引入色譜柱。 7.分離系統(tǒng)： 色譜柱： 填充柱(2～6mm直徑，1～5m長(zhǎng))，毛細(xì)管柱(0.1～0.5mm直徑,幾十米長(zhǎng))。 8.溫控系統(tǒng)的作用： 溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)； 氣化室、色譜柱

4、恒溫箱、檢測(cè)器三部分在色譜儀操作時(shí)均需控制溫度； 氣化室：保證液體試樣瞬間氣化； 檢測(cè)器：保證被分離后的組分通過時(shí)不在此冷凝； 色譜柱恒溫箱：準(zhǔn)確控制分離需要的溫度。 9.檢測(cè)系統(tǒng)： 作用：將色譜分離后的各組分的量轉(zhuǎn)變成可測(cè)量的電信號(hào)； 指標(biāo)：靈敏度、線性范圍、響應(yīng)速度、結(jié)構(gòu)、通用性，通用型——對(duì)所有物質(zhì)均有響應(yīng)；專屬型——對(duì)特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)； 檢測(cè)器類型： 濃度型檢測(cè)器： 熱導(dǎo)檢測(cè)器、電子捕獲檢測(cè)器； 質(zhì)量型檢測(cè)器： 氫火焰離子化檢測(cè)器、火焰光度檢測(cè)器。 10.熱導(dǎo)檢測(cè)器的主要特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好； 對(duì)無機(jī)物和有機(jī)物都有響應(yīng)，不破壞樣品； 靈敏

5、度不高。 11.氫火焰離子化檢測(cè)器的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： (1)典型的質(zhì)量型檢測(cè)器； (2)通用型檢測(cè)器(測(cè)含C有機(jī)物)； (3)氫焰檢測(cè)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速、死體積小、線性范圍寬等特點(diǎn)； (4)比熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度高出近3個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)下限可達(dá)10-12g·g-1； 缺點(diǎn)： (1)對(duì)載氣要求高； (2)檢測(cè)時(shí)要破壞樣品，無法回收樣品； (3)不能檢測(cè)永久性氣體、水及四氯化碳等。。。 12.電子俘獲檢測(cè)器的特點(diǎn)： 對(duì)鹵素、硫、磷、氮、氧有很強(qiáng)的響應(yīng)； 靈敏度高，可用于痕量農(nóng)藥殘留物的分析； 線性范圍較窄。 13.火焰光度檢測(cè)器(FPD

6、)： 是一種對(duì)含硫、磷化合物具有高選擇性的檢測(cè)器。含硫、磷化合物在富氫火焰中燃燒被打成有機(jī)碎片，發(fā)出不同波長(zhǎng)的特征光譜。 14.固定相： 固體固定相：固體吸附劑； 液體固定相：由載體和固定液組成；聚合物固定相。 15.固體固定相： 一般為固體吸附劑，常用的有活性炭，硅膠，氧化鋁和分子篩。 優(yōu)點(diǎn)： 吸附容量大、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜； 缺點(diǎn)： 柱效低、吸附活性中心易中毒，使用前要進(jìn)行活化。 應(yīng)用： 主要用于惰性氣體、H2、O2、N2、CO、CO2和CH4等一般氣體和低沸點(diǎn)物質(zhì)。 16.作為載體使用的物質(zhì)應(yīng)滿足的條件： 表面有微孔結(jié)構(gòu)，孔徑均勻，比表面積大；

7、 化學(xué)和物理惰性，即，與樣品組分不起化學(xué)反應(yīng)，無吸附作用或吸附很弱； 熱穩(wěn)定性好； 有一定的機(jī)械強(qiáng)度和浸潤(rùn)性，不易破碎； 具有一定的粒度和規(guī)則的形狀，最好是球形。 17.對(duì)固定液的要求： 在使用溫度下是液體，具有較低的揮發(fā)性；具有良好的熱穩(wěn)定性；對(duì)要分離的各組分應(yīng)具有合適的分配系數(shù)；化學(xué)穩(wěn)定性好，不與樣品組分、載氣、載體發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。 18.固定液的分類： 非極性固定液、中等極性固定液、強(qiáng)極性固定液、氫鍵型固定液。 19.非極性固定液： 主要是一些飽和烷烴和甲基硅油，它們與待測(cè)物質(zhì)分子之間的作用力以色散力為主。組分按沸點(diǎn)由低到高順序流出，若樣品中兼有極性和非極

8、性組分，則同沸點(diǎn)的極性組分先出峰。 常用的固定液有角鯊?fù)?異三十烷)、阿皮松等。。。適用于非極性和弱極性化合物的分析。 20.中等極性固定液： 由較大的烷基和少量的極性基團(tuán)或可以誘導(dǎo)極化的基團(tuán)組成，它們與待測(cè)物質(zhì)分子間的作用力以色散力和誘導(dǎo)力為主，組分基本上按沸點(diǎn)順序出峰，同沸點(diǎn)的非極性組分先出峰。常用的固定液有鄰苯二甲酸二壬酯、聚酯等，適用于弱極性和中等極性化合物的分析。 21.強(qiáng)極性固定液： 含有較強(qiáng)的極性基團(tuán)，它們與待測(cè)物質(zhì)分子間作用力以靜電力和誘導(dǎo)力為主，組分按極性由小到大的順序出峰。常用的固定液有氧二丙腈等，適用于極性化合物的分析。 22.氫鍵型固定液： 是

9、強(qiáng)極性固定液中特殊的一類，與待測(cè)物質(zhì)分子間作用力以氫鍵力為主，組分依形成氫鍵的難易程度出峰，不易形成氫鍵的組分先出峰。常用的固定液有聚乙二醇、三乙醇胺等，適用于分析含F(xiàn)、N、O等的化合物。 23.固定液的選擇： ①按極性相似原則選擇： 極性相似，溶解度大，分配系數(shù)大，保留時(shí)間長(zhǎng)； ②按官能團(tuán)相似選擇： 酯類——酯或聚酯類固定液； 醇類——聚乙二醇固定液。 ③按主要差別選擇： 各組分間沸點(diǎn)是主要差別——非極性固定液；極性為主要差別——極性固定液。 ④選擇混合固定液： 對(duì)于難分離的復(fù)雜樣品，可選用兩種或兩種以上固定液。 24.聚合物固定相： 既可作為固體固定相，也可

10、作為載體，又稱高分子多孔微球。物質(zhì)在其表面既存在吸附作用，又存在溶解作用。 (1)具有較大的比表面積，表面孔徑均勻； (2)對(duì)非極性及極性物質(zhì)無有害的吸附活性，拖尾現(xiàn)象小，極性組分也能出對(duì)稱峰； (3)由于不存在液膜，無流失現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性好； (4)機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性較好，系均勻球形，在填充柱色譜中均勻性、重現(xiàn)性好，有助于減少渦流擴(kuò)散。 25.載氣種類的選擇： 檢測(cè)器的適應(yīng)性，載氣流速的大小。 26.柱溫的選擇： (1)首先應(yīng)使柱溫控制在固定液的最高使用溫度(超過該溫度固定液易流失)和最低使用溫度(低于此溫度固定液以固體形式存在)范圍之內(nèi)。 (2)提高柱溫，可以改善傳

11、質(zhì)阻力，有利于提高柱效，縮短分析時(shí)間，但降低了容量因子和選擇性，不利于分離。一般的原則是：在使最難分離的組分盡可能分離的前提下，盡量采用較低的柱溫，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。 (3)柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點(diǎn)時(shí)的溫度。 (4)組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。 27.載體和固定液含量的選擇： 配比： 固定液在載體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，填充柱的配比通常在5%～25%之間。 配比越低，擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比較低時(shí)，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。

12、28.進(jìn)樣條件的選擇： 進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測(cè)器線性檢測(cè)范圍之內(nèi)，進(jìn)樣要求動(dòng)作快、時(shí)間短，汽化室一般較柱溫高30~70°C。 29.提高色譜分離能力的途徑： (1)塔板理論： 增加柱長(zhǎng)，減小柱徑，即增加柱子塔板數(shù)； (2)速率理論： 減小組分在柱中的渦流擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力，可降低塔板高度。 30.毛細(xì)管色譜柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (1) 不裝填料阻力小，長(zhǎng)度可達(dá)百米的毛細(xì)管柱，管徑0.2mm； (2)氣流單途徑通過柱子，消除了組分在柱中的渦流擴(kuò)散； (3)固定液直接涂在管壁上，總柱內(nèi)壁面積較大,涂層很薄，則氣相和液相傳質(zhì)阻力大大降低。 (4)毛細(xì)管色譜柱柱效高達(dá)每

13、米3000～4000塊理論塔板，一支長(zhǎng)度100米的毛細(xì)管柱，總的理論塔板數(shù)可達(dá)104～106。 31.毛細(xì)管色譜具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)分離效率高： 比填充柱高10～100倍； (2)分析速度快： 用毛細(xì)管色譜分析比用填充柱色譜速度； (3)色譜峰窄、峰形對(duì)稱，較多采用程序升溫方式； (4)靈敏度高，一般采用氫焰檢測(cè)器。 (5)渦流擴(kuò)散為零。 32.毛細(xì)管色譜的類型： (1)涂壁毛細(xì)管柱： 將固定液直接涂敷在管內(nèi)壁上。柱制作相對(duì)簡(jiǎn)單，但柱制備的重現(xiàn)性差、壽命短。 (2)多孔層毛細(xì)管柱： 在管壁上涂敷一層多孔性吸附劑固體微粒，構(gòu)成毛細(xì)管氣固色譜。 (3)載體涂漬

14、毛細(xì)管柱： 將非常細(xì)的擔(dān)體微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效較涂壁毛細(xì)管柱高。 (4)化學(xué)鍵合或交聯(lián)毛細(xì)管柱： 將固定液通過化學(xué)反應(yīng)鍵合在管壁上或交聯(lián)在一起。使柱效和柱壽命進(jìn)一步提高。 二、氣相色譜的分離原理為何？ 答：氣相色譜是一種物理的分離方法。利用被測(cè)物質(zhì)各組分在不同兩相間分配系數(shù)（溶解度）的微小差異，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，使原來只有微小的性質(zhì)差異產(chǎn)生很大的效果，而使不同組分得到分離。 三、何謂氣相色譜？它分幾類？ 答：凡是以氣相作為流動(dòng)相的色譜技術(shù)，通稱為氣相色譜。一般可按以下幾方面分類： 1、按固定相聚集態(tài)分類： ①氣固色譜：固

15、定相是固體吸附劑， ②氣液色譜：固定相是涂在擔(dān)體表面的液體。 2、按過程物理化學(xué)原理分類： ①吸附色譜：利用固體吸附表面對(duì)不同組分物理吸附性能的差異達(dá)到分離的色譜。 ②分配色譜：利用不同的組分在兩相中有不同的分配系數(shù)以達(dá)到分離的色譜。? ③其它：利用離子交換原理的離子交換色譜：利用膠體的電動(dòng)效應(yīng)建立的電色譜；利用溫度變化發(fā)展而來的熱色譜等等。 3、按固定相類型分類： ①柱色譜：固定相裝于色譜柱內(nèi)，填充柱、空心柱、毛細(xì)管柱均屬此類。 ②紙色譜：以濾紙為載體， ③薄膜色譜：固定相為粉末壓成的薄漠。 4、按動(dòng)力學(xué)過程原理分類：可分為沖洗法，取代法及迎頭法三種。 四、氣相色譜法簡(jiǎn)單分析裝置流程是什么？? 答：氣相色譜法簡(jiǎn)單分析裝置流程基本由四個(gè)部份組成： 1、氣源部分 ? 2、進(jìn)樣裝置 ? 3、色譜柱 ? 4、鑒定器和記錄器