气相色谱仪介绍分析讲课稿

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1、Page 1气相色谱仪介绍分析Page 21. 1. 简介、功能及组简介、功能及组成成 气相色谱法是指用气体作为流动相的色谱法，这是一种新的分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。气相色谱可分为气固色谱和气液色谱，由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。另外加上可选作固定相的物质很多，因此气相色谱法是一个分析速度快和分离效率高的分离分析方法。近年来采用高灵敏选择性检测器，使得它又具有分析灵敏度高、应用范围广等优点。Page 3 气相色谱仪，将分析样品在进样口中气化后，由载气带入色谱柱，通过对欲检测混合物中组分有不同保留性能

2、的色谱柱，使各组分分离，依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。通常采用的检测器有：热导检测器，火焰离子化检测器，氦离子化检测器，超声波检测器，光离子化检测器，电子捕获检测器，火焰光度检测器，电化学检测器，质谱检测器等。Page 4.载气系统： 1.高压钢瓶 2.减气阀 3.载气净化干燥管 4.稳流阀 5.流量计 6.压力表.进样系统： 7.进样器.色谱柱和柱箱： 8.色谱柱.检测系统： 9.检测器.记录及数据处理系统： 10.色谱工作站气相色谱流程图Page 52. 基本原理基本原理 GC主要是

3、利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离，其过程如左图所示。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体（即载气，也叫流动相）带入色谱柱，柱内含有液体或固体固定相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立起来。也正是由于载气的流动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸附，结果是在载气中浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器。检测器能够将样品组分转变为电信号，而电信号的大小与被测组分的量或浓度成正比。当将这些信号放大并记录

4、下来时，就绘成气相色谱图。Page 6 气相色谱仪利用色谱柱先将混合物分离，然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。色谱柱的直径为数毫米，其中填充有固体吸附剂或液体溶剂，所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。与固定相相对应的还有一个流动相。流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体，一般为氮或氢气。待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相，流动相带着样品进入色谱柱，故流动相又称为载气。 载气在分析过程中是连续地以一定流速流过色谱柱的；而样品则只是一次一次地注入，每注入一次得到一次分析结果。样品在色谱柱中得以分离是基于热力学性质的差异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力（对气固色谱仪是吸附力不同，对气

5、液分配色谱仪是溶解度不同）。当载气带着样品连续地通过色谱柱时，亲合力大的组分在色谱柱中移动速度慢，因为亲合力大意味着固定相拉住它的力量大，亲合力小的则移动快。 将从样品注入载气为计时起点，到各组分经分离后依次进入检测器，检测器给出对应于各组分的最大信号（常称峰值）所经历的时间称为各组分的保留时间tr。实践证明，在条件（包括载气流速、固定相的材料和性质、色谱柱的长度和温度等）一定时，不同组分的保留时间tr也是一定的。因此，反过来可以从保留时间推断出该组分是何种物质。故保留时间就可以作为色谱仪器实现定性分析的依据。Page 7 检测器对每个组分所给出的信号，在记录仪上表现为一个峰，称为色谱峰。色谱

6、峰上的极大值是定性分析的依据，而色谱峰所包罗的面积则取决于对应组分的含量，故峰面积是定量分析的依据。一个混合物样品注入后，由记录仪记录得到的曲线，称为色谱图。分析色谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。 气相色谱仪是一种多组份混合物的分离、分析工具，它是以气体为流动相，采用冲洗法的柱色谱技术。当多组份的分析物质进入到色谱柱时，由于各组分在色谱柱中的气相和固定液液相间的分配系数不同，因此各组份在色谱柱的运行速度也就不同，经过一定的柱长后，顺序离开色谱柱进入检测器，经检测后转换为电信号送至数据处理工作站，从而完成了对被测物质的定性定量分析。Page 83. 定性和定量方法定性和定量方法 3.1 3

7、.1 气相色谱定性方法：气相色谱定性方法：1）根据色谱保留值进行定性分析： 各种物质在一定的色谱条件（固定相、操作条件）下均有确定不变的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。 对于较简单的多组分混合物，如果其中所有待测组分均为已知，它们的色谱峰也能一一分离，为了确定各色谱峰所代表的物质，可将色谱峰的保留值与相应的标准试样在同一条件下所测得保留值进行对照比较。 若为对未知峰的鉴定，首先应根据已知信息估计为哪几种化合物，在查阅相关化合物的保留值进行比较对照，保留少数可能。然后与每一种可能的化合物在相同的色谱条件下进行验证。若两者的保留值相同，但峰形不同时仍然不能认为是同一种物质。进一步的检验方法是

8、将两者混合起来进行色谱实验。如果发现有新峰或未知峰上有不规则的形状（峰略有分叉）出现，则表示两者并非同一物质，若混合后峰增高而半峰宽并不相应增加，则表示两者很可能是同一种物质。（应注意，在一根色谱柱上用保留值鉴定组份有时不一定可靠，因为不同物质有可能在同一色谱柱上有相同的保留值，所以应采用双柱或多柱法进行定性分析。） Page 92）与其它方法结合的定性分析方法）与其它方法结合的定性分析方法与质谱、红外光谱等仪器连用：与质谱、红外光谱等仪器连用： 较复杂的混合物经色谱柱分离为单组分，再利用质谱、红外光谱或核磁共振等仪器进行定性鉴定。其中特别是气相色谱和质谱的联用，是目前解决复杂未知物定性问题的

9、最有效工具之一。与化学方法配合进行定性分析：与化学方法配合进行定性分析： 带有某些官能团的化合物，经一些特殊试剂处理，发生物理或化学变化后，其色谱峰将会消失、提前或移后，比较处理前后色谱图的差异，就可初步辨认试样含有哪些官能团。使用这种方法可直接在色谱系统中装上预处理柱。如果反应过程进行较慢或进行复杂的试探性分析，也可使试样与试剂在注射器内或者其它小容器内反应，在将反映后的试样注入色谱柱。Page 103）利用检测器的选择性进行定性分析）利用检测器的选择性进行定性分析 不同类型的监测器对各种各组分的选择性和灵敏度是不相同的，例如热导检测器对无机物和有机物都有响应，但灵敏度较低；氢火焰离子化检测

10、器对有机物灵敏度高，而对无机气体、水分、二硫化碳等响应很小，甚至无响应；电子捕获检测器只对含有卤素、氧、氮等电负性强的组分有高的灵敏度；火焰火度检测器只对含硫、磷的物质有信号；氮磷检测器对含卤素、硫、磷、氮等杂原子的有机物特别灵敏。利用不同检测器具有不同的选择性和灵敏度，可以对未知物大致分类定性。Page 113.2 3.2 气相色谱定量方法气相色谱定量方法 在一定操作条件下，分析组分i的质量（Mi）或其在载气中的浓度与检测器的响应信号（色谱图上表现为峰面积Ai或峰高Hi）成正比，可写作Mi=Fi*Ai，这就是色谱定量分析的依据。由此式可见，在定量分析中需要：准确测量峰的面积；准确求出比例常数

11、Fi（成为定量校正因子）；根据上式正确选用定量计算方法，将测得组分的峰面积换算为质量分数。1）峰面积测量法： 当采用记录仪记录色谱图时，需手工测量峰面积，而采用积分仪和色谱工作站时，峰面积可由仪器自动给出。2）定量校正因子： 由于同一检测器对不同的物质具有不同的响应值，所以两个相等量的物质出的峰面积往往不相等，这样就不能用峰面积来直接计算物质的含量。为了使检测器产生的响应信号能真实地反映出物质的含量，就要对响应值进行校正，因此引入“定量校正因子”。 校正因子的测量方法是，准确称量被测组分和标准物质（苯、正庚烷等），混合后在实验条件下进行分析，分别测量相应的峰面积，后将峰面积和质量乘积的比值作为

12、校正因子。Page 123）几种常用的定量计算方法）几种常用的定量计算方法1）归一化法： 当试样中各组分都能流出色谱柱，并在色谱图上显示色谱峰时，可用此法进行定量计算。该法优点是简单、准确，当操作条件、如进样量、流量等变化时，对结果影响小。2）内标法： 当只需测定试样中某几个组分，而且试样中所有组分不能全部出峰时，可采用此法。此法优点是定量较准确，但每次分析都要准确称取试样和内标物质的质量，因此不宜于作快速控制分析。3）内标准曲线法： 将欲测组分的纯物质配成不同浓度标准溶液，制标准曲线，取固定量的标准溶液和内标物混合后进行分析。分析时，取和制作标准曲线时等量的试样和内标物，测出其峰面积比，从标

13、线上查出被测物的含量。此法不必测出校正因子，也不需严格定量进样，适合于液体试样的常规分析。4）外标法（又称标准曲线法）： 将纯物质稀释后配成不同质量分数的标液，进样分析后得出响应信号对质量分数的标准曲线。分析时，取等量的试样测响应信号，由标线查出相应的质量分数。此法优点是操作简单，计算方便，但结果准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性。 Page 134.1 气象色谱仪的分析对象气象色谱仪的分析对象1）石化分析： 油气田勘探中的地球化学分析；原油分析；炼厂气分析；模拟蒸馏；油品分析；单质烃分析；含硫和含氮化合物分析；汽油添加剂分析；脂肪烃分析；芳烃分析；工艺过程色谱分析。2）环境分析：

14、大气污染分析（有毒有害气体，气体硫化物，氮氧化物等）；饮用水分析（多环芳烃、农药残留、有机溶剂等）；水资源（包括淡水、海水和废水中的有机污染物）；土壤分析（有机污染物）；固体废弃物分析。3）食品分析： 脂肪酸甲酯分析；农药残留分析；香精香料分析；食品添加剂分析；食品包装材料中挥发物的分析。4）医药分析： 雌三醇测定；尿中孕二醇和孕三醇测定；尿中胆甾醇测定；儿茶酚胺代谢产物的分析；血液中乙醇、麻醉剂以及氨基酸衍生物的分析；血液中睾丸激素的分析；某些挥发性药物的分析。 Page 145）物理化学研究： 比表面和吸附性能研究；溶液热力学研究；蒸气压的测定；络合常数测定；反应动力学研究；维里系数测定。

15、6）聚合物分析： 单体分析；添加剂分析；共聚物组成分析；聚合物结构表征；聚合物中的杂质分析；热稳定性研究。Page 154.2 气相色谱仪的使用要点气相色谱仪的使用要点1）进样时注意问题： 手不要拿注射器的针头和有样品部位、不要有气泡，进样速度要（但不易特快），每次进样保持相同速度，针尖到汽化室中部开始注射样品。2）安装色谱柱： 安装拆卸色谱柱必须在常温下；检查色谱柱两头是否用玻璃棉塞好，防止玻璃棉和填料被载气吹到检测器中；毛细管色谱柱安装插入的长度要根据仪器的说明书而定，不同的色谱汽 化室结构不同，所以插进的长度也不同。（需要说明的如果你用毛细管色谱柱采用不分流，汽化室采用填充柱接口这时与汽

16、化室连接毛细管柱不能探进太多，略超出卡套即可。）3）氢气和空气的比例对FID检测器的影响： 氢气和空气的比例应1：10，当氢气比例过大时FID检测器的灵敏度急剧下降，在使用色谱时别的条件不变的情况下，灵敏度下降要检查一下氢气和空气流速。氢气和空气有一种气体不足点火时发出“砰”的一声，随后就灭火，一般当你点火电着就灭，再点还着随后又灭是氢气量不足。Page 164）使用TCD检测器： 氢气做载气时尾气一定要排到室外；氮气做载气桥流不能设大，比用氢气时要小的多；没通载气不能给桥流，桥流要在仪器温度稳定后开始做样前在给。5）如何判断FID检测器是否点着火： 不同的仪器判断方法不同，有基流显示的看基流

17、大小，没有基流显示的用带抛光面的扳手凑近检测器出口，观察其表面有无水汽凝结 。6）如何判断进样口密封垫是否该换： 进样时感觉特别容易，用TCD检测器不进样时记录仪上有规则小峰出现，说明密封垫漏气该更换。更换密封垫不要拧的太紧，一般更换时都是在常温，温度升高后会更紧，密封垫拧的太紧会造成进样困难，常常会把注射器针头弄弯。 7）如何选择合适的密封垫 ： 密封垫分一般密封垫和耐高温密封垫，汽化室温度超过300时用耐高温密封垫，耐高温密封垫的一面有一层膜，使用时带膜的面朝下。Page 18此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢