【正文】 為什么用氣相色譜 ? If you can do it by GC,You should do it by GC. 如果你能用氣相色譜完成，你就應(yīng)該用氣相色譜完成。 ? 氣相色譜可分析的有機(jī)物占目前發(fā)現(xiàn)總有機(jī)物的 15～ 20％。 ? 應(yīng)用范圍： 揮發(fā)溫度＜ 500℃ 熱穩(wěn)定性好 相對(duì)分子量 ＜ 400 氣相色譜系統(tǒng) 檢測(cè)器 進(jìn)樣器 色譜柱 GAS 氣源 柱溫箱 數(shù)據(jù)處理 一、 氣相色譜 基礎(chǔ) 1. 色譜原理 2. 氣相色譜系統(tǒng) 3. 色譜基本理論 4. 載氣 5. 進(jìn)樣口 6. 色譜柱 7. 檢測(cè)器 8. 定量分析方法 1. 色譜 原理 ? 根據(jù)樣品各組分在流動(dòng)相和固定相中的分配情況不同來進(jìn)行分離。 ? 一些組分與固定相作用較強(qiáng)，故較慢流出色譜柱，從而得以分離。 樣品組分分離示意圖 2. 氣相色譜系統(tǒng) ? 色譜圖 ? 檢測(cè)信號(hào)和時(shí)間的關(guān)系圖 ? 不同的色譜峰對(duì)應(yīng)相應(yīng)的組分 ? 可以得到相應(yīng)組分的保留時(shí)間和峰面積信息。 ? 保留時(shí)間 – 定性分析 峰面積 – 定量分析 3. 氣相色譜理論 CH4 基本術(shù)語 保留時(shí)間（ Retention time)： 組份從進(jìn)樣到出現(xiàn)最大值所需要的時(shí)間 ， tR 死時(shí)間 (dead time): 不被固定相滯留的組份，從進(jìn)樣到出峰最大值所需要的時(shí)間 ， t0 峰高（ Peak Heigh) 從峰最大值到峰底的距離 , 峰面積（ Peak Area) 峰與峰底之間的面積 分離度（ Resolution) 兩個(gè)相鄰峰的分離程度。以兩個(gè)組份保留值之差與其平均半峰寬值的比來表示： ?當(dāng) R=1 時(shí)，有 5％的重疊； ?當(dāng) R=，分離程度為 %，可視為基線分離 ? 毛細(xì)管 色譜柱 比填充 柱 有更高的分辨率 . 1212 )(2WWtt RRR???例如，圖示中塔板數(shù)為 3. 塔板理論 柱 效能（ Column Efficiency) ? 峰展寬的度量 . ? 以塔板數(shù)來表示 ? 類似蒸餾中的氣液平衡 ? 柱效的大小直接反應(yīng) 色譜柱的分離能力 峰的形狀 ? 理想的峰型是高斯曲線 . ? 分子的理論統(tǒng)計(jì)學(xué)分布 A. 渦流擴(kuò)散 (不同路徑的影響 ). ? 取決于 色譜柱 大小、形狀和填充的好壞 ? 毛細(xì)管 柱 可忽略該項(xiàng) 影響 色譜柱 效率的因素 B. 縱向擴(kuò)散 . ?氣相中分子的擴(kuò)散 ? 主要決定于氣體流速 C. 傳質(zhì)阻力 . ? 樣品組分從氣相到液相容易 . ? 主要取決于氣體的流速和固定相量的多少。 ? 綜合上述三個(gè)峰展寬的因數(shù) ? HEPT : 理論塔板高度 (Height equicalent to a theoretical Plate)： HETP = A + B / ? + C ? 這里： A = 渦流擴(kuò)散 B = 縱向擴(kuò)散 C = 傳質(zhì)阻力 ? = 載氣的線流量 低的 HETP= 高的 色譜柱 效率 ? 如果已知有效塔板數(shù)，則可計(jì)算： Neff = Lcol / HETP 著名的范德母特（ Van Deemter） 方程 ? 由該圖可以得到最佳的線速度 ? 對(duì)于毛細(xì)管柱可忽略 A項(xiàng)（渦流擴(kuò)散），一般對(duì)于毛細(xì)管線速度為 3060 cm/sec。 Van Deemter 圖 ? N2, 變化最大 , 可得到最低的 HETP. ? H2 和 He 曲線較平坦，即使較高的流速下也能得到較低的 HETP 所以即使在較高的分析速度時(shí)，也可以得到較好的分離度 . 4. 載氣對(duì) Van Deemter圖的影響 毛細(xì)管 內(nèi)徑 （ 微米 ） 250 320 530 載 氣 m l/ min c m/ sec m l/ min c m/ sec m l/ min c m/ sec He 1 .3 45 35 21 H2 55 43 26 N2 14 11 7 常用毛細(xì)管柱的最佳載氣流量 ? 氣體 作用： – 1）載氣：作為色譜的流動(dòng)相 – 2）檢測(cè)器的工作氣體。 載氣： ? 惰性： He, Ar, N2, H2. ? 根據(jù) 檢測(cè)器 , 價(jià)格及方便程度來決定 ? 采用壓力調(diào)節(jié)器以獲得恒定的儀器輸入壓力 ? 控制流量來得到恒定的流速 ?氣體的類型由 檢測(cè)器 決定 . ?氣體要求色譜級(jí)的高純氣體， % ? 過濾系統(tǒng) : ? 除氧 . ? 活性炭除碳?xì)浠衔铩? ? 分子篩除水 De te c tor T CD E CD FID PFPD T SD Car r i e r G ase s He N 2 H 2 Ar N 2 CH 4 + Ar r He N 2 H 2 N 2 He H 2 He N 2 F uel G ase s H 2 Air H 2 Air H 2 Air 氣體的供應(yīng)和控制 載氣推薦采用 H He: 1) 分離度好 2) 對(duì) TCD靈敏度最高，而且可保護(hù) W絲 3) 注意安全問題 ? 兩級(jí)的氣體壓力調(diào)節(jié)器 . ? 低壓端可從 0到 100 psig. ? 注意：不要用不干凈的管路 載氣的進(jìn)口壓力 H 2 , He, N 2 , Ar 一般 80 psi ( kg/cm2) 燃燒氣的進(jìn)口壓力 H 2 一般 40 psi ( 2 .8 kg/cm2) Air 一般 60 psi ( 4 kg/cm2) 氣體進(jìn)口及連接 如果管線太長(zhǎng)，應(yīng)適當(dāng)增加輸出壓力 All gases connect to 1/8” Swagelok174。 fittings on rear of instrument 氣體進(jìn)口及連接 （續(xù)） 進(jìn)樣口 ? 作用：樣品進(jìn)樣和汽化 . ? 要求：精度和重現(xiàn)性 ? 根據(jù)樣品的性質(zhì)選擇進(jìn)樣技術(shù) ? 填充柱進(jìn)樣口 –柱上進(jìn)樣 (On Column) –快速氣化（ Flashvaporization） ? 毛細(xì)管柱進(jìn)樣口 –分流 /不分流進(jìn)樣 –分流 –分流進(jìn)樣規(guī)則 –不分流進(jìn)樣的規(guī)則 填充柱進(jìn)樣口 ? 柱上進(jìn)樣 (On Column) ? 快速氣化（ Flashvaporization） 柱上進(jìn)樣 (On column) ? 液體樣品直接注射進(jìn)柱頭上 ? 消除了氣化時(shí)樣品損失。 ? 消除了傳輸過程中從進(jìn)樣口到色譜柱之間的樣品損失。 ? 可用于熱不穩(wěn)定物質(zhì)的分析。 ? 定量分析精度好。 ? 最好用于干凈稀釋的樣品。 Model 1041 可用于填充柱和 柱 標(biāo)準(zhǔn)配制如右圖，用于 如用于填充柱，則將右圖中的“ 530 micron insert”拆下，將填充柱裝到頂 標(biāo)準(zhǔn)工具包里帶兩個(gè)柱螺母，一個(gè)悶頭 1041的進(jìn)樣墊為， 與 1079 （ ）、 1177 (9mm) 不一樣。 快速氣化（ Flashvaporization） ? 對(duì)于濃度較高或較臟的樣品 。 ? 色譜柱連接在進(jìn)樣口底部。 ? 色譜柱完全填充 。 ? 樣品在玻璃內(nèi)襯中氣化 ? 進(jìn)樣口至少高于柱溫箱 50?C。 ? 能夠用于大口徑的毛細(xì)管。 毛細(xì)管進(jìn)樣 ? 只需要少的進(jìn)樣量 –需要特別的進(jìn)樣技術(shù)－分流 /不分流 /柱上進(jìn)樣 ? 載氣流量小 –但檢測(cè)器需要尾吹 ? 需要特別的硬件 –隔墊吹掃 –分流裝置 –壓力、流量調(diào)節(jié) 毛細(xì)管柱進(jìn)樣口 要求不同的硬件和技術(shù) 。 –直接進(jìn)樣 . –分流 /不分流進(jìn)樣 . –柱上進(jìn)樣 直接進(jìn)樣 (柱上進(jìn)樣或快速氣化 ) ? 只用于大口徑 (? mm 內(nèi)徑 ). ? 將注射器中的樣品全部送入到色譜柱 . ? 允許緩慢注入較大體積的稀釋樣品 (? 2 181。L)。 ? 相對(duì)低的進(jìn)樣口溫度。 分流 /不分流進(jìn)樣 ?用于毛細(xì)管柱 mm to mm ID. ?可選用分流 /不分流進(jìn)樣 (split/splitless.) 分流 (split) ? 允許樣品中的代表部分進(jìn)入到色譜柱中。 ? 當(dāng)被測(cè)物濃度較高時(shí)。 不分流 (splitless) ? 類似于直接進(jìn)樣 . ? 樣品中絕大部分進(jìn)入到色譜柱中。 分流 ? 均勻氣化的樣品通過分流點(diǎn) (柱尖端 Colomn tip). ? 樣品在玻璃襯管氣化 ? 要求： – 將樣品中具有代表性的樣品注入到色譜柱中。 – 可重現(xiàn)的分流比 ? 缺點(diǎn) – 可能會(huì)有進(jìn)樣歧視現(xiàn)象。對(duì)寬沸程的樣品易產(chǎn)生非線性分流，使樣品失真 – 不適于高純度物質(zhì)和痕量組分 (50ppm)的分析 分流比 排氣口流量 + 色譜柱流量 色譜柱 流量 ? 分流比的設(shè)定根據(jù)樣品的濃度和復(fù)雜程度來決定?？偭髁恳欢ㄒ笥?20ml/min 隔墊吹掃： 用途：趕走殘留樣品和溶劑。 – 25 mL/min的載氣直徑吹掃隔墊底部。 – 可用燒結(jié)的限制器和針型閥來控制。 – 在特有的毛細(xì)管柱進(jìn)樣口上使用。 分流比 . = Model 1079 1079 進(jìn)樣口氣路圖 (a) Split (b) Splitless Septum nut Septum purge Carrier gas in Split out Insert* Split point Septum support Sealing ferrule Injection point 1079的進(jìn)樣墊直徑為 Splitter vent to filter, then to solenoid valve Septum purge Gas in 分流進(jìn)樣規(guī)則 ? 進(jìn)樣口溫度比樣品中最高沸點(diǎn)的溫度至少高 20?C， 以便高效且得到好的重現(xiàn)性。 ? 針頭不用預(yù)熱，快速進(jìn)樣，并迅速拔出針頭。自動(dòng)進(jìn)樣器一般為 1181。L或更少。對(duì)高沸點(diǎn)的樣品應(yīng)在進(jìn)樣口停留 12s. ? 如果程序升溫，柱溫箱的溫度應(yīng)該高于溶劑的沸點(diǎn)，進(jìn)樣后應(yīng)快速升溫。 ? 以確保隔墊吹掃打開，設(shè)定為 25 mL/min. 不分流進(jìn)樣的規(guī)則 1. 將軟件置于不分流模式（ splitless）。 所有進(jìn)樣口的流量應(yīng)經(jīng)過色譜柱和隔墊吹掃 . 2. 將進(jìn)樣口溫度設(shè)置為沸點(diǎn)最高物質(zhì)的沸點(diǎn)上。 3. 用“三明治”技術(shù)慢慢進(jìn)樣 。 在進(jìn)樣口預(yù)熱針頭 min. 以 181。L/sec的速度進(jìn)樣。讓注射器停在進(jìn)樣口幾秒鐘以確保樣品完全氣化。 4. 開始時(shí)，柱溫箱溫度設(shè)定為比溶劑的沸點(diǎn)低 20186。C， 保持 1分鐘，然后以 30186。C/min的速度升到比溶劑沸點(diǎn)高 4060186。C的溫度，然后再根據(jù)樣品需要程序升溫。 5. 進(jìn)樣時(shí)間為 ，進(jìn)樣口切換到分流模式 。 排氣流量至少應(yīng)設(shè)為 50 mL/min. 6. 保證隔墊吹掃打開，并設(shè)為 25 mL/min. 填充柱 毛細(xì)管柱 ? 長(zhǎng)： 2 3 m ? 長(zhǎng)： 10 100 m ? 內(nèi)徑： 2 4 mm ? 內(nèi)徑： mm ? 玻璃和金屬材質(zhì) ? 熔融氧化硅或不銹鋼，聚酰亞胺涂層 6. 色譜柱 色譜柱材料和結(jié)構(gòu) ? 填充柱 短 (23 米 ), 管內(nèi)徑較粗 . ? 毛細(xì)管柱 長(zhǎng) ( 60 米 ), 內(nèi)徑較細(xì) . 所有材料均要求化學(xué)及熱性質(zhì)穩(wěn)定 . – 熱穩(wěn)定性 分析時(shí)所使用的溫度不應(yīng)致使色譜柱材質(zhì)受到破壞 – 化學(xué)穩(wěn)定性 在一定溫度下，色譜柱材質(zhì)不受分析物的影響 注意：用色譜級(jí)、干凈的材料 。 填充柱 玻璃、特氟瓏及不銹鋼材質(zhì) (惰性 ). 材質(zhì) 內(nèi)徑 外經(jīng) 長(zhǎng)度 不銹鋼 2 m m 1/ 8 in ch 2 3 m et er s 玻璃 2 m m 1/ 4 in ch 2 m et er s 特氟瓏 2 m m 1/ 8 in ch 10 m et er s P a c k ?填充柱中填有固態(tài)載體，上面涂有液態(tài)固定相，用于氣液色