氣相色譜基礎

關于氣相色譜基礎第1頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三一、色譜起源石油醚碳酸鈣顆粒色素色譜組分第2頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三二、定義色譜法：利用組分在兩相間分配系數(shù)不同而進行分離的技術移動相：攜帶樣品流過整個系統(tǒng)的流體固定相：靜止不動的一相，色譜柱第3頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三三、分類第4頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三氣相色譜流程圖載氣進樣口柱溫箱檢測器數(shù)據(jù)處理流量控制器第5頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三載氣作為流動相使用的氣體：－惰性－氣體擴散性小－純凈－便宜－與檢測器相匹配常用氣體：N2，He，H2，Ar等返回第6頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三流量控制器（CFC）流量控制器前視圖AirH2PMP表：恒壓控制，用于毛細柱分析M表：恒流控制用于填充柱分析流量控制器頂視圖第7頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三載氣控制方式的選擇填充柱分析采用恒流方式（質(zhì)量流量）毛細柱分析采用恒壓方式6kgf/cm2SPL/SplessINJ1INJ2毛細柱

填充柱1填充柱2第8頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三流量控制器（CFC）返回阻尼管Air1Air2H21H22P1M1M2PrimaryFID1FID2ECDFPDSPLINJ1INJ2載氣（6～8kgf/cm2）氫氣空氣FTD第9頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三進樣口填充柱進樣口（WBI）毛細管柱進樣口（SPL）冷柱頭進樣口（OCI）只適用于0.53mm

ID的寬孔徑毛細柱程序升溫進樣口（PTV）

可實現(xiàn)大體積進樣（數(shù)十～數(shù)百微升）進樣口類型第10頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三熱進樣和冷進樣熱進樣：WBI，SPL

存在歧視效應和樣品熱分解冷進樣：OCI，PTV

進樣是在較低溫度下進行有助于克服樣品熱分解和歧視效應定量精度高NEXT第11頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三歧視效應的產(chǎn)生歧視:蒸餾現(xiàn)象

進針退針低沸點組分百分比偏高高沸點組分殘留返回第12頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三冷進樣概念樣品是在溶液狀態(tài)--低于樣品沸點的溫度下進樣氣化室快速升溫使樣品氣化PTV進樣方式分流進樣(高濃度樣)無分流進樣(低濃度樣)大體積進樣—LVI(痕量分析)OCI柱頭進樣只適用于0.53內(nèi)徑的柱子無分流流路，不能分析高濃度樣品（污染柱子），進樣量一般小于2ul第13頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三SPLESS、OCI及PTV-SPLESS比較N-甲基氨基甲酸酯農(nóng)藥的熱分解現(xiàn)象SplitlessCool-on-ColumnSpless-PTV第14頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三進樣技術的改進溶劑空氣樣品空氣溶劑沖洗法優(yōu)點：減少熱進樣時的樣品歧視效應第15頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三進樣口填充柱進樣口示意圖第16頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三進樣口分流/不分流進樣口示意圖分流比：SPL.R＝F1:F2F1F2第17頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三冷柱頭進樣口(OCI)

程序升溫進樣口PTV載氣隔墊吹掃出口分流出口載氣玻璃襯管F2F1加熱-250℃/min隔墊吹掃出口襯管0.53mmID寬口毛細柱進樣口返回第18頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱類型柱材：熔融石英、鋁內(nèi)徑：0.2mm--0.53mm長度：10--100m固定相種類：OV-1，PEG- 20M，OV-17等固定相膜厚：0.2--5μm填充柱柱材：不銹鋼，玻璃內(nèi)徑：2.6--3mm長度：0.5--6m填料：擔體和固定液的種類 固定液的濃度1-30%

擔體有硅藻土、玻璃、 石英塑料擔體（TPA） 等。

毛細管柱第19頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三毛細管柱主要類型PorousLayerOpenTubularWallCoatedOpenTubularPackedCapillary多孔層開口柱管壁涂漬開口柱第20頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三毛細管柱管材熔融石英–合成高純石英外表面涂覆聚酰亞胺內(nèi)表面經(jīng)化學處理不銹鋼用于高溫分析最不易斷裂內(nèi)表面經(jīng)特殊處理第21頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三固定相大多數(shù)固定相為聚合物WCOT毛細管柱:聚甲基硅氧烷（Polysiloxanes,silicones）聚乙二醇（Polyethyleneglycols,PEG）第22頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三固定相－聚硅氧烷siloxanebackbone第23頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三固定液流失021868101214164202224100°C270°C300°C300°Cfor12minBleed第24頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三固定相－聚乙二醇“WAX”or“FFAP”類固定液e.g.DB-WAX,DB-FFAP溫度穩(wěn)定性比聚硅氧烷類差，最高使用溫度低于聚硅氧烷類固定液第25頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱柱性能指標：柱效、分離度第26頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱柱效通常以理論塔板數(shù)（n）或理論塔板高度（H）表示

H=L/nL為柱長

hh/2Wh/2開始tR第27頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱載氣流速與柱效關系HETPVanDeemter方程HETP=A+B/u+Cuucm/suoptHmin第28頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三載氣種類對柱效的影響HETP曲線（Rtx-1，30m，0.25mmi.d.，0.25μm）線速度（cm/sec）柱箱130℃，樣品n-C15H320.0200.0400.0600.0800.01000.01200.01400.0010203040506070HETP(μm)HeN2H2柱箱130℃，樣品n-C15H32，k=7.6第29頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱使用內(nèi)徑較小的柱減小固定相液膜厚度減小進樣量使用更長的色譜柱使用程序升溫/升壓影響柱效的因素第30頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱線速度：柱長：L＝πdk

式中d為柱圈直徑；k為柱圈圈數(shù)

tm為不保留組分的保留時間，可采用低碳烴如甲烷的保留時間。柱流量：F＝πr2μ*60

式中r為柱內(nèi)半徑，cm；μ為載氣線速度，cm/s載氣線速度和流量測定第31頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱

式中：tR1，tR2分別為兩個相鄰峰的保留時間

W1，W2分別為兩個相鄰峰的峰寬當R＝1.5時，分離程度可達99.7％，認為兩峰完全分離。分離度（R）：柱將兩個相鄰峰彼此分離的程度。第32頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三分離度R=1.25R=1.0R=1.5(基線分離)R=0.8第33頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱的選擇固定液極性的選擇（按相似相溶原則） 非極性固定液------有按沸點順序溶出傾向 極性固定液------沸點相同時，按極性由小到大 的順序溶出固定液的濃度或毛細管柱的膜厚 對低沸點化合物高濃度（10%～30%)

高膜厚(1～5μm)

對高沸點化合物低濃度（1%～5%)

低膜厚(0.25～0.5μm)第34頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱各公司常用色譜柱牌號對照表固定液名稱RestexJ&WHPSupelco100%聚甲基硅氧烷OV-1OV-101Rtx-1DB1HP1SPB-195％甲基＋5％苯基SE-54Rtx-5DB5HP5SPB-550％甲基＋50％苯基OV-17Rtx-50DB17HP17SPB-50聚乙二醇PEG20MStabilwaxDBWAXHPWAXSUPELCO-WAX第35頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三色譜柱色譜柱的老化為什么必須進行色譜柱老化？ 新色譜柱含有溶劑和高沸點物質(zhì)，所以基線不穩(wěn)，出現(xiàn)鬼峰和噪聲；舊柱長時間未用，也存在同樣問題。一般采用升溫老化，即從室溫程序升溫到最高溫度，并在高溫段保持數(shù)小時。

新柱老化時，最好不要連接檢測器。每天都要進行老化嗎？

視儀器基線情況，確定是否需要老化以及老化時間。第36頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三進樣口、色譜柱、檢測器的溫度設定進樣口溫度 考慮樣品中各組分的沸點，設定溫度使樣品瞬間汽化。色譜柱溫度 考慮樣品中各組分的沸點，及希望的分析周期， 寬沸程樣品應使用程序升溫。檢測器溫度 防止檢測器污染，一般比色譜柱溫度高20-30℃。DET.T≥INJ.T≥COL.T+20℃第37頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三返回恒溫&程序升溫分析比較恒溫分析程序升溫分析

沸程窄(50-100℃)時采用恒溫分析恒溫分析時，保留時間和碳數(shù)呈指數(shù)關系C8C9C10C11C8C9C10C11

沸程寬時采用升溫分析升溫分析時，保留時間和碳數(shù)呈正比關系基線易漂移第38頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器廣譜檢測器：

FID、TCD選擇性檢測器：

FTD、FPD、ECD氣相色譜常用檢測器第39頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器原理

組分在氫火焰中燃燒電離生成各種正離子、負離子和電子，被收集轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，?jīng)放大后即為檢測器信號。應用范圍碳氫化合物對FID無響應的物質(zhì)

O2

、N2

、H2

、CO、CO2

、CS2

、NH3

、H2O、稀有氣體、氮的氧化物，HCHO,HCOOH等FID（氫火焰離子化檢測器）第40頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器FID操作流量設定氣體種類流量范圍，mL/min推薦流量，mL/min載氣（填充柱）30～60載氣（毛細管柱）1～5氫氣40～6050空氣400～600500柱流量＋尾吹氣30～6030第41頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器溫度檢測器溫度至少高于柱溫20℃極性（POL）

1，2量程（RANGE）0～3FID操作參數(shù)設定第42頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器原理當攜帶了樣品的載氣流過檢測器時，因?qū)嵯禂?shù)的差異使錸鎢絲的溫度發(fā)生變化，引起電阻值發(fā)生變化而產(chǎn)生色譜信號。應用范圍有機、無機化合物TCD（熱導檢測器）第43頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器流量參比池和樣品池流量盡量相同溫度檢測器溫度至少高于柱溫30℃電流（CURR，mA）電流設定應參考儀器所附參照表關機時，電流設為0或一小值（3～5mA）極性（POL）

1，2TCD操作參數(shù)設定第44頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器燈絲電流越大，靈敏度越高檢測器溫度越低，靈敏度越高用氫氣或氦氣作載氣比氮氣靈敏度高影響TCD檢測靈敏度的因素第45頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器原理：當電負性大的物質(zhì)通過檢測器時，將會捕獲低能熱電子，引起池電流的減小，為保持電流恒定所加上的相應脈沖數(shù)的變化即為色譜信號。應用范圍有機鹵代物，含電負性基團（如－C＝O，－NO2）的有機物ECD檢測器第46頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器

設定參數(shù)

1)溫度最高溫度<350℃2)電流（CURR，nA）

電流設定越高，靈敏度越高，噪聲大，壽命短，一般設定在1nA或1nA以下

3)量程（RANGE）

0，1ECD檢測器第47頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三檢測器原理含硫或含磷化合物在火焰中燃燒發(fā)出特征波長的光，經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵?。應用范?/p>