氣相色譜法的應用

1、氣相色譜法的原理及應用摘要：色譜法利用不同物質在不同相態(tài)的選擇性分配，以固定相對流動相中的混合物進行洗脫，混合物中不同的物質會以不同的速度沿固定相移動，最終達到分離的效果。氣相色譜法是指用氣體作為流動相的色譜法。由于樣品在氣相中傳遞速度快，因此樣品組分在流動相和固定相之間可以瞬間地達到平衡。另外加上可選作固定相的物質很多，因此氣相色譜法是一個分析速度快和分離效率高的分離分析方法。近年來采用高靈敏選擇性檢測器，使得它又具有分析靈敏度高、應用范圍廣等特點。它在分析方面的應用領域已經(jīng)涉及食品行業(yè)的農(nóng)藥殘留分析，香精香料分析、添加劑分析等。關鍵詞：氣象色譜法 原理 應用引言：氣相色譜是二十世紀五十年代

2、出現(xiàn)的一項重大科學技術成就。這是一種新的分離、分析技術，它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、建設、科學研究中都得到了廣泛應用。氣相色譜可分為氣固色譜和氣液色譜。氣固色譜的“氣”指流動相是氣體，“固”指固定相是固體物質。例如活性炭、硅膠等。氣液色譜的“氣”字指流動相是氣體，“液”指固定相是液體。例如在惰性材料硅藻土涂上一層角鯊烷，可以分離、測定純乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烯、丙烷等雜質。一、氣相色譜的發(fā)展氣相色譜的發(fā)展與下面兩個方面的發(fā)展是密不可分的。一是氣相色譜分離技術的發(fā)展，二是其他學科和技術的發(fā)展。1952年James和Martin提出氣液相色譜法，同時也發(fā)明了第一個氣相色譜檢測器。這是一個接在填充柱出

3、口的滴定裝置，用來檢測脂肪酸的分離。用滴定溶液體積對時間做圖，得到積分色譜圖。以后，他們又發(fā)明了氣體密度天平。1954年Ray提出熱導計，開創(chuàng)了現(xiàn)代氣相色譜檢測器的時代。此后至1957年，是填充柱、TCD年代。1958年Gloay首次提出毛細管，同年，Mcwillian和Harley同時發(fā)明了FID，Lovelock發(fā)明了氬電離檢測器（AID）使檢測方法的靈敏度提高了23個數(shù)量級。20世紀60和70年代，由于氣相色譜技術的發(fā)展，柱效大為提高，環(huán)境科學等學科的發(fā)展，提出了痕量分析的要求，又陸續(xù)出現(xiàn)了一些高靈敏度、高選擇性的檢測器。如1960年Lovelock提出電子俘獲檢測器（ECD）；1966

4、年Brody等發(fā)明了FPD；1974年Kolb和Bischoff提出了電加熱的NPD；1976年美國HNU公司推出了實用的窗式光電離檢測器（PID）等。同時，由于電子技術的發(fā)展，原有的檢測器在結構和電路上又作了重大的改進。如TCD出現(xiàn)了衡電流、橫熱絲溫度及衡熱絲溫度檢測電路；ECD出現(xiàn)衡頻率變電流、衡電流脈沖調(diào)制檢測電路等，從而使性能又有所提高。20世紀80年代，由于彈性石英毛細管柱的快速廣泛應用，對檢測器提出了體積小、響應快、靈敏度高、選擇性好的要求，特別是計算機和軟件的發(fā)展，使TCD、FID、ECD、和NPD的靈敏度和穩(wěn)定性均有很大提高，TCD和ECD的池體積大大縮小。進入20世紀90年代

5、，由于電子技術、計算機和軟件的飛速發(fā)展使MSD生產(chǎn)成本和復雜性下降，以及穩(wěn)定性和耐用性增加，從而成為最通用的氣相色譜檢測器之一。其間出現(xiàn)了非放射性的脈沖放電電子俘獲檢測器（PDECD）、脈沖放電氦電離檢測器（PDHID）和脈沖放電光電離檢測器（PDECD）以及集次三者為一體的脈沖放電檢測器（PDD），4年后，美國Varian公司推出了商品儀器，它比通常FPD靈敏度高100倍。另外，快速GC和全二維GC等快速分離技術的迅猛發(fā)展，促使快速GC檢測方法逐漸成熟。二、氣相色譜的原理GC主要是利用物質的沸點、極性及吸附性質的差異來實現(xiàn)混合物的分離。待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體（即載氣，也叫流動相）

6、帶入色譜柱，柱內(nèi)含有液體或固體固定相，由于樣品中各組分的沸點、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動相和固定相之間形成分配或吸附平衡。但由于載氣是流動的，這種平衡實際上很難建立起來。也正是由于載氣的流動，使樣品組分在運動中進行反復多次的分配或吸附/解吸附，結果是在載氣中濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出。當組分流出色譜柱后，立即進入檢測器。檢測器能夠將樣品組分的與否轉變?yōu)殡娦盘枺娦盘柕拇笮∨c被測組分的量或濃度成正比。當將這些信號放大并記錄下來時，就是氣相色譜圖了。氣相色譜儀由以下五大系統(tǒng)組成：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測記錄系統(tǒng)。組分能否分開，

7、關鍵在于色譜柱；分離后組分能否鑒定出來則在于檢測器，所以分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)是儀器的核心。三氣象色譜的應用1. 氣象色譜在藥物分析中的應用氣相色譜在藥物分析中的應用主要體現(xiàn)在頂空氣相色譜法、氣質聯(lián)用技術、氣相一紅外聯(lián)用技術、全二維氣相色譜等技術在藥物分析中的應用。2. 氣相色譜法在食品中的應用分析現(xiàn)在在市場中存在著很多不安全的食品，由于其所含的成分或者是添加劑具有一定的危險性，尤其是隨著油炸食品或者是燒烤食品中，淀粉類食品在一定的溫度上非常容易產(chǎn)生丙烯酰胺。這是一類具有致癌的物質，屬于一種有毒的物質，人類可以通過多種途徑接觸到這一物質，以消化道最快。經(jīng)過流通，其可以進入到胎盤中或者是嬰幼兒的體內(nèi)

8、，經(jīng)過反應后，其更容易與DNA結合，導致基因突變，致癌，影響人的健康。因此，有必要在進行食物的選擇中提高警惕性，氣象色譜分析恰好提供了相對成本較低而且效果很好的方法。以炸土豆片中丙烯酰胺的分析來看，Elitewax ETR毛細柱顯示出對分析復雜基體，像食品類中的丙烯酰胺有出色的選擇性，提高了食品的安全性。氣象色譜在食品方面的應用表現(xiàn)在一：提高食品的篩選速度;二：分析水中是否含有鹵化物;三：增強食品的安全檢驗水準;四:分析食品中的農(nóng)藥殘留;五:對食品中的防腐劑含量進行測定。3.氣相色譜儀在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用氣相色譜儀檢測蔬菜中有機磷、有機氯、菊酯類及氨基甲酸酯類等農(nóng)殘。在檢測時要注

9、意的一些技術要點包括有采樣、制樣以及上機檢測等。在前處理操作中,必須要注意以下幾點:取樣時,不能只取單株樣品,應取混合樣,打碎所有樣品后用四分法,各取對角兩部分樣品，混勻后稱樣。前處理過程中需要使用多種實驗器具,必須要保正這些器具的清潔,如玻璃器皿必須經(jīng)溶劑浸泡清洗風干后才能使用,而且是一次使用,不能混用,這樣才能確保實驗器具不被污染。前處理過程中需要使用多種化學試劑,如丙酮、正已烷等,最好使用農(nóng)殘級化學試劑。提取和鹽析的時間要按照標準進行,時間太短溶液擴散不充分, 容易引起水溶性農(nóng)藥如甲胺磷等損失過大,影響回收率。濃縮時水浴鍋的溫度不能過高,氮吹不能過快,不能將樣品吹干,應在近干時取出自然晾

10、干,否則對甲拌磷等蒸氣壓高、沸點低、易分解的農(nóng)藥回收率影響大。樣品凈化時,活化、上樣及洗脫過程必須確保小柱的吸附劑處于溶劑中,不能讓吸附干涸,也不能凈化過快,造成凈化不徹底,從而影響回收率,應以液滴連續(xù)下滴但不成線為宜;洗脫完成后可在小柱上方用洗耳球加正壓,使其中目標物全部流出。五、小結氣相色譜經(jīng)過了半個多世紀的發(fā)展，已經(jīng)成為世界上應用最廣泛的分析技術之一。近幾年氣相色譜的發(fā)展主要集中在高性能毛細管氣相色譜柱、全二維氣相色譜、快速氣相色譜、便攜式氣相色譜儀和微型儀幾個方面。毛細管氣相色譜柱的開發(fā)和研制主要由廠家進行，以開發(fā)高惰性低流失細內(nèi)徑柱為主。展望未來，氣相色譜技術將主要朝著儀器小型化、簡

11、單化、精密化、高效化等方面發(fā)展，氣相色譜的靈敏度、選擇性、方便快捷性、自動化程度將會得到顯著提高。此外，氣相色譜儀和其他儀器的聯(lián)用技術將會得到更加充分的發(fā)展。參考文獻1劉虎威氣相色譜方法及應用第2版北京：化學工業(yè)出版社20072傅若農(nóng)色譜分析概論第2版北京：化學工業(yè)出版社，20053肖澤文 王燕杰 胡小剛. 氣相色譜技術及其發(fā)展.廣東廣州 華南師范大學化學與環(huán)境學院.V0127 No.34傅若農(nóng).氣相色譜近年的發(fā)展.北京.北京理工大學化學系.2009.V0127 No.5845915Mondeno L。Lewis A CBarne KMuJtidime瑚i徹al chromatogmphyHoboken，USA：John WneySons20036Adahchour M，Beens J，BrinkmanU A ThJ Chromatogr A，20081186：