北京化工大學(xué)儀器分析第三章 氣相色譜(1).ppt

1 氣相色譜法 GasChromatography GC 色譜流程色譜檢測器色譜分離操作條件的選擇定性和定量分析 定義 以氣體作為流動(dòng)相的色譜法 2 氣相色譜儀 3 氣相色譜儀 4 氣相色譜儀 GC 3800氣相色譜儀 美國VARIAN公司 5 氣相色譜儀 GC MS 美國Finnigan MAT 氣相色譜儀框圖 氣相色譜儀主要包括四部分 1 載氣系統(tǒng)2 進(jìn)樣系統(tǒng)3 分離系統(tǒng)4 檢測系統(tǒng) 1 載氣系統(tǒng)載氣由壓縮氣體鋼瓶供給 經(jīng)減壓閥 穩(wěn)壓閥控制壓強(qiáng)和流速 由壓強(qiáng)計(jì)指示氣體壓強(qiáng) 繼而進(jìn)入色譜柱 最后通過熱導(dǎo)池 流量計(jì)而放入大氣 氣相色譜對(duì)載氣的基本要求 1 純凈 通過活性炭或分子篩凈化器 除去載氣中的水分 氧等有害雜質(zhì) 2 穩(wěn)定 采用穩(wěn)壓閥或雙氣路方式 常用的載氣 氮?dú)鈿錃夂?9 載氣 進(jìn)樣系統(tǒng) 包括進(jìn)樣裝置和汽化室 進(jìn)樣通常用微量注射器和進(jìn)樣閥將樣品引入 液體樣品引入后需要瞬間汽化 汽化在汽化室進(jìn)行 對(duì)汽化室的要求是 1 體積小 2 熱容量大 3 對(duì)樣品無催化作用 載氣入口 接色譜柱 散熱片 加熱塊 汽化室示意圖 對(duì)高分子樣品 采用裂解裝置 管式爐裂解器熱絲裂解器居里點(diǎn)裂解器 13 六通閥 分離系統(tǒng) 色譜柱箱要求 溫度范圍寬 控溫精度高 熱容小 升溫和降溫速度快 保溫效果好 15 氣相色譜固定相 氣固色譜 固定相是固體吸附劑 流動(dòng)相是氣體 固定相種類 活性炭 有較大的比表面積 吸附性較強(qiáng) 活性氧化鋁 有較大的極性 適用于常溫下O2 N2 CO CH4 C2H6 C2H4等氣體的相互分離 CO2能被活性氧化鋁強(qiáng)烈吸附而不能用這種固定相進(jìn)行分析 硅膠 與活性氧化鋁大致相同的分離性能 除能分析上述物質(zhì)外 還能分析CO2 N2O NO NO2等 且能夠分離臭氧 分子篩 堿及堿土金屬的硅鋁酸鹽 沸石 高分子多孔微球 新型的有機(jī)合成固定相 苯乙烯與二乙烯苯共聚 16 氣固色譜固定相的特點(diǎn) 1 性能與制備和活化條件有很大關(guān)系 2 同一種固定相 不同廠家或不同活化條件 分離效果差異較大 3 種類有限 能分離的對(duì)象不多 4 使用方便 17 氣液色譜固定相 氣液色譜固定相 固定液 擔(dān)體 支持體 固定液在常溫下不一定為液體 但在使用溫度下一定呈液體狀態(tài) 固定液的種類繁多 選擇余地大 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大 擔(dān)體 化學(xué)惰性的多孔性固體顆粒 具有較大的比表面積 可以作為擔(dān)體使用的物質(zhì)應(yīng)滿足以下條件 比表面積大 孔徑分布均勻 化學(xué)惰性 表面無吸附性或吸附性很弱 與被分離組份不起反應(yīng) 具有較高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度 不易破碎 顆粒大小均勻 適度 一般常用60 80目 80 100目 18 擔(dān)體 硅藻土 紅色擔(dān)體 孔徑較小 表孔密集 比表面積較大 機(jī)械強(qiáng)度好 適宜分離非極性或弱極性組分的試樣 缺點(diǎn)是表面存有活性吸附中心點(diǎn) 白色擔(dān)體 煅燒前原料中加入了少量助溶劑 碳酸鈉 顆粒疏松 孔徑較大 表面積較小 機(jī)械強(qiáng)度較差 但吸附性顯著減小 適宜分離極性組分的試樣 19 硅藻土的顯微圖象 20 填充柱氣液色譜擔(dān)體一覽表 21 固定液 高沸點(diǎn)難揮發(fā)的有機(jī)化合物 種類繁多 1 對(duì)固定液的要求應(yīng)對(duì)被分離試樣中的各組分具有不同的溶解能力 較好的熱穩(wěn)定性 并且不與被分離組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng) 2 選擇的基本原則 相似相溶 氣液色譜固定液 22 固定液分類 23 幾種常見的固定液的相對(duì)極性 F 24 固定液的選擇 氣 液色譜 應(yīng)根據(jù) 相似相溶 的原則 分離非極性組分時(shí) 通常選用非極性固定相 各組分按沸點(diǎn)順序出峰 低沸點(diǎn)組分先出峰 分離極性組分時(shí) 一般選用極性固定液 各組分按極性大小順序流出色譜柱 極性小的先出峰 分離非極性和極性的 或易被極化的 混合物 一般選用極性固定液 此時(shí) 非極性組分先出峰 極性的 或易被極化的 組分后出峰 醇 胺 水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵的化合物的分離 通常選擇極性或氫鍵性的固定液 組成復(fù)雜 較難分離的試樣 通常使用特殊固定液 或混合固定相 25 固定液配比 涂漬量 的選擇 配比 固定液在擔(dān)體上的涂漬量 一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比 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 26 溫度控制系統(tǒng) 色譜柱室氣化室檢測器 控溫系統(tǒng)作用K是熱力學(xué)常數(shù) 隨溫度變化 溫度越高 K值越小 因此保留時(shí)間越短 據(jù)此 可通過柱溫調(diào)節(jié)分離程度 恒溫程序升溫 在一個(gè)分析周期內(nèi) 按一定程序不斷改變柱溫 恒溫和程序升溫分析烴類化合物 檢測器作用 將色譜分離后的各組分的量轉(zhuǎn)變成可測量的電信號(hào) 然后紀(jì)錄下來 要求 靈敏度高線性范圍寬響應(yīng)速度快結(jié)構(gòu)簡單通用性強(qiáng) 常用檢測器 熱導(dǎo)檢測器氫火焰離子化檢測器電子捕獲檢測器 30 氣相色譜檢測裝置 色譜儀的關(guān)鍵部件之一 種類較多 原理和結(jié)構(gòu)各異 有的具有廣普性 如熱導(dǎo)檢測器 有的具有高選擇性 僅對(duì)某類物質(zhì)有高響應(yīng) 1 檢測器特性濃度型檢測器 測量的是載氣中通過檢測器組分濃度瞬間的變化 檢測信號(hào)值與組分的濃度成正比 質(zhì)量型檢測器 測量的是載氣中某組分進(jìn)入檢測器的速度變化 即檢測信號(hào)值與單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測器組分的質(zhì)量成正比 檢測器性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 響應(yīng)值 或靈敏度 S 在一定范圍內(nèi) 信號(hào)E與進(jìn)入檢測器的物質(zhì)質(zhì)量m呈線性關(guān)系 E SmS E m單位 m mg cm3 濃度型檢測器 m mg s 質(zhì)量型檢測器 S表示單位質(zhì)量的物質(zhì)通過檢測器時(shí) 產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)的大小 S值越大 檢測器 也即色譜儀 的靈敏度也就越高 檢測信號(hào)通常顯示為色譜峰 則響應(yīng)值也可以由色譜峰面積 A 除以試樣質(zhì)量求得 S A m R峰高mV面積A mV 2 Q質(zhì)量g s濃度mg ml ml ml SmVml mgAml mgmVs gAs g 檢測限3倍噪音所相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)的量稱為檢測限 N為噪音 單位為mV 噪聲 無樣品通過檢測器時(shí)基線的起伏 決定著能被檢測到的濃度 線性范圍指檢測器信號(hào)與樣品濃度 或量 之間成正比關(guān)系的范圍 基線漂移基