環(huán)境工程儀器分析第六章氣相色譜分析法(已修改)
2025-09-04 16:18 本頁面
【正文】 氣相色譜分析法 gas chromatography, GC 第一節(jié) 概 述 ? 色譜法又稱色層法或?qū)游龇?，是一種用以分離、分析 多組分混合物質(zhì) 的極有效的物理及物理化學(xué)方法。 歷史背景資料 ? 色譜法 是 1901年有 俄國植物學(xué)家茨維特 提出，最初的認(rèn)識在于它的分離價(jià)值，用于分離植物中的色素等有色物質(zhì)。現(xiàn)代的發(fā)展，不再局限于有色物質(zhì)，而且大量用于分離無色物質(zhì)。 ? 氣相色譜法（ GC）是英國 生物化學(xué)家馬丁 等人在研究液液分配色譜的基礎(chǔ)上，于 1952年創(chuàng)立的一種極為有效的分離方法，它可以 分析和分離復(fù)雜的多組分混合物 。 ? 氣相色譜與質(zhì)譜（ GCMS）聯(lián)用、氣相色譜與fourier紅外光譜（ GCFTIR）聯(lián)用。氣相色譜與原子發(fā)射光譜（ GCAES）聯(lián) 用。 ? 1903年，俄國植物學(xué)家 Mikhail Tswett最先發(fā)明 .他采用填有固體 CaCO3細(xì)粒子的玻璃柱，將植物色素的混合物（葉綠素和葉黃素）加于柱頂，然后用溶劑淋洗，被分離的組分在柱中顯示了不同的色帶，他稱之為色譜（希臘與眾 ’chroma’=color,”graphein”=write） ? 50年代，色譜發(fā)展最快（一些新型色譜技術(shù)的發(fā)展；復(fù)雜組分分析發(fā)展的要求）。 ? 19371972年： 15年中有 15個(gè) nobel獎是有關(guān)色譜研究的。 意 義 ? 色譜法是利用不同物質(zhì) 在流動相和固定相兩相中分配系數(shù) 的不同，當(dāng)兩相作 相對運(yùn)動 時(shí)，各組分在兩相中經(jīng)過 反復(fù)多次的分配 ，使原來 分配系數(shù)只有微小差異的物質(zhì) 能夠得到分離。 ? 概念 固定相：在色譜法中，將填入玻璃管或不銹鋼管內(nèi)靜止不動的一相（固體或液體）。 流動相：自上而下運(yùn)動的一相（一般是氣體或液體）。 色譜柱：裝有固定相的管子（玻璃管或不銹鋼管） ?色譜分離基本原理 當(dāng)含有樣品的流動相經(jīng)過固定相表面時(shí)，流動相中所含混合物就會與固定相發(fā)生作用。由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)（溶解度、極性、蒸氣壓、吸附能力）上的差異，使它們與固定相發(fā)生作用的大小、強(qiáng)弱也有差異（即有不同的分配系數(shù)），因此在同一推動力作用下，不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。 各組分被分離后，可進(jìn)一步進(jìn)行定性和定量分析 經(jīng)典：分離過程和其含量測定過程是離線的 ， 既不能連續(xù)進(jìn)行 現(xiàn)代：分離過程和其含量測定過程是在線的， 既能連續(xù)進(jìn)行 經(jīng)典色譜法：將潮濕的碳酸鈣擠出玻璃管，用刀將各色帶切下，用適宜的方法分析 現(xiàn)代色譜法：當(dāng)一個(gè)兩組分（ A和 B）的混合物樣品在時(shí)間 t1從柱頭加入，隨著流動相的不斷加入，洗脫作用連續(xù)進(jìn)行，直至 A和 B組分先后流出柱子進(jìn)入檢測器，從而是各組分濃度轉(zhuǎn)換成電信號后在熒光屏上顯示出來。 ? 根據(jù)峰的位置 （出峰時(shí)間 t）：定性 ? 根據(jù)峰的面積 A（或峰高 h） ：定量 GC專長：同系物（其他方法無法測定） GC 主要用于分離和定量，可廣泛用在環(huán)保、臨床、藥物、農(nóng)藥、食品、污染物等方面的測定。 對不易汽化的高分子，熱穩(wěn)定性差、化學(xué)性質(zhì)極為活潑或者強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)不能用 GC測定。應(yīng)用范圍受到限制，在所有的有機(jī)物分析中只有 1520%能用 GC進(jìn)行分離分析。 色譜法的分類 ? 一）按兩相狀態(tài)分 ?氣相色譜（ GC）：用 氣相 做流動相的色譜法。 氣－固色譜：固定相為 固體吸附劑 氣－液色譜：固定相 為液體 （涂在擔(dān)體上或毛細(xì)管壁上） ?液相色譜（ LC）：用 液相 做流動相的色譜法。 液－固 色譜： 固定相為 固體吸附劑 液－液 色譜： 固定相為 液體 （涂在擔(dān)體上） （ SFC） 用超臨界狀態(tài)的流體做流動相的色譜法。 超臨界狀態(tài)流體不是一般的氣體或流體，而是臨界壓力臨界溫度以上高度壓縮的氣體，其密度比一般氣體大得多兒與液體相似，故稱為“高密度氣相色譜法” ?超臨界流體（ SCF）是指在臨界溫度和臨界壓力以上的流體。 ?通常有二氧化碳（ CO2 ）、氮?dú)? （ N2 ）、氧化二氮 （ N2 O）、乙烯 （ C2 H4）、三氟甲烷 （ CHF3 ）等。 ?高于臨界溫度和臨界壓力而接近 臨界點(diǎn) 的狀態(tài)稱為 超臨界狀態(tài) 。處于超臨界狀態(tài)時(shí)，氣液兩相性質(zhì)非常接近，以至于無法分辨，故稱之為 SCF。 超臨界流體相 ?超臨界狀態(tài)是物質(zhì)的一種特殊流體狀態(tài)，當(dāng)氣液平衡的物質(zhì)升溫升壓時(shí)，熱膨脹引起液體密度減小，而壓力升高引起的氣相密度變大，當(dāng)溫度和壓力達(dá)到某一點(diǎn)時(shí)，氣液兩相界面消失成為一均相體系，這一點(diǎn)就是臨界點(diǎn)。 ?超臨界流體的物理性質(zhì)特殊，具有和液體相近的密度，與氣體相近的粘度，但擴(kuò)散系數(shù)為液體的 10~100倍，有較好的流動、傳質(zhì)、傳熱性能，對許多物質(zhì)有較好的滲透行和較強(qiáng)的溶解能力 。 ? 二）按分離原理分 （ adsorption chromatography） 【 定義 】 根據(jù)吸附劑表面對不同組分物理吸附能力的強(qiáng)弱差異進(jìn)行分離的方法。 如：氣 固色譜法、液 固色譜法 —吸附色譜法 2. 分配色譜法（ partition chromatography） 根據(jù)不同組分在固定相中的溶解能力和在兩相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行分離的方法。 氣 液色譜法、
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