1、氣相色譜分析基本知識氣相色譜分析基本知識 一、氣相色譜(GC)概述 色譜的起源是俄國植物學家茨維特(MSTswett)在1901 年首先發現的，在他的碩士論文中寫到：“當我把葉子的石 油醵浸泡液加入到層析紙上時，可以確切地看到色素排列”。 在1903年，茨維特在華沙大學的一次學術會議上所做的報 告中正式提出wchromatographyw(即色譜)一詞，標志著色譜 的誕生。他因此被提名為1917年諾貝爾化學獎的候選人。 當然，我們知道茨維特當時研究的是液相色譜(LC)分離 技術，氣相色譜的出現則是后來的事。20世紀40年代，英 國人馬丁和辛格在研究色譜理論的過程中，證實了氣體作外 色譜流動相的

2、可行性，并預言GC的誕生。雖然GC的出現 較LC晚了 50年，但其在此后20多年的發展卻是LC所望塵莫及的，從1955年第一臺商品GC儀器的推出，到1958 年毛細管GC柱的問世，從毛細管GC理論的研究，到各種 檢測技術的應用，GC很快從實驗室的研究技術變成常規分 析手段。二、氣相與液相色譜的比較共同特點是能夠對復雜樣品同時進行分離和分析，但是又有 著很大的區分。1.流動相GC用氣體作流動相，又叫載氣。通常用的載氣有氮氣、氮氣和氫氣。GC流動相相對與LC來說要少得 多，而且載氣對分離效果的影響很有限。LC流動相種類多, 而且對分離結果的貢獻很大。GC的操作參 數優化相對LC要簡單些，此外，GC

3、載氣的成本要低于LC 流動相的成本。2.固定相GC分離選擇性主要是通過不同的固定相來改變，尤其在填充柱GC中，固定相由載體和涂敷在其表面的固定液組成, 這對分離有決定性的影響。目前有數百種GC固定相可供選 擇。LC常用的固定相也就十幾種，故LC在很大程度上要 依靠選用不同的流動相來改變分離選擇性o3.分析對象GC所能直接分離的樣品應是可揮發、且是熱穩定的，沸點一般不超過5009。在目前已知的化合物中，有20%25%可用GC直接分析，其余原則上均可用LC分析。4.檢測技術GC常用的檢測技術有多種，如熱導檢測器（TCD）、火焰離子化檢測器（FID）、電子俘獲監測器（ECD）、氮磷監測器（NPD）,

4、其中FID對大部分有機物均有響應，且靈敏度相當高。而LC儀器中尚無通用性這么好的高靈敏度檢測器。5#gpwrx 回復于：2010-7-28 11:10:17三、基本理論與術語1. 分離原理GC主要是利用物質的沸點、極性、以及吸附性質的差異來實現混合物的分離。混合物進入色譜柱后，柱 內含有液體或固體固定相，由于混合物中各組分的沸點、極性活吸附性不同，各種組分都傾向 于在流動相和固定相之間形成分配或吸附平衡。但是由于載 氣的持續流動，這種平衡很難建立起來，也正是由于載氣的 流動，使混合物組分在運動中進行反復多次的分配或吸附/ 解吸，結果是在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而 在固定相中分配濃度

5、大的組分后流出。2. 色譜峰分離后的各組分按流出的先后次序立即進入檢測器，檢測器能夠經樣品組分的存在與否轉變為電信號，而信 號的大小與被測組分的量或濃度成正比4.峰底色譜峰的下面基線的延伸部分，即峰的起點與終點之間。6.峰高峰頂至基線的垂直距離半峰寬在半峰高處做一與基線平行線所截出的峰的寬度7.峰面積色譜峰第一文庫網與峰底所包圍的面積8.保留時間被測組分從進樣開始到記錄譜峰最高點的時間6#gpwrx 回復于：2010-7-28 11:16:04四、氣相色譜儀載氣系統鋼瓶（氮氣發生器）+壓力調節器作用攜帶被測樣品通過色譜柱，在柱內形成壓力梯度。2-氣化系統加熱器+玻璃襯管+石英棉作用對被引入的被

6、測樣品進行瞬間氣化。3. 柱溫箱系統加熱溫箱+色譜柱作用溫箱提供檢測所需的恒定噪度溫度，色譜柱分離被測樣品組分色譜柱4檢測器作用對柱后已被分離的組分進行檢測5.記錄儀作用記錄由檢測器產生的信號，對樣品各組分進行積分，以 便進行定性、定量分析7#gpwrx 回復于：2010-7-28 11:29:12五、檢測一般過程1.進樣氣化室氣相色譜分析法是把樣品轉換為氣體再進行分析的方法，把 樣品氣化的是樣品氣化室（Injectionport）,也稱為樣品注入 口。氣化室溫度通常可以升到400-C, 一般根據樣品的沸點 設定溫度。對于未知樣品，一般設在300C作為第一嘗試值。分流進樣/不分流進樣口最常用的

7、毛細管柱進樣口，分流進樣 最為普遍，操作簡單；不分流進樣操作稍微復雜，但分析靈 敏度高，常用于痕量分析頂空進樣靜態頂空：取頂空瓶上部 的平衡氣體進樣分析。動態頂空（吹掃一捕集）冷柱頭進樣r 1 inI 二口樣品以液體形態直接進入色譜柱，分析精度高，尤其適用 于沸點范圍寬或熱不穩定的樣品，也常用于痕量分析。對色1111譜柱影響大。程序升溫進樣將分流/不分流進樣和冷柱頭進樣結合起來，功能多，適用范圍廣。分流進樣：進樣體積lpL, 分流比20:1200:1,高濃度組分加大分流比，低濃度組分減小分流比,隔墊吹掃23ml/min,柱流量052ml/min,_般lml/mino不分流進樣:進樣體積lpL,

8、初溫比溶劑沸點低2030C；分流口打開時間：052min, 般是0.75min,隔墊吹掃23ml/min,柱流量052ml/min, 般lml/min。如何確定分流閥打開時間首先設定一較長時間（90120s）做第一次分析，選取一個組分的峰面積作為測定指標。然后逐步縮短不分流時間（70、50、30s）分別進行分析，計算同一組分在不同時間下面積比，當該面積比小 于095是，此時的不分流時間為最短時間。最后再進一步微 調不分流時間，使該面積比處于95%99%時，該不分流時 間為最佳時間。2.分離柱溫系統，柱箱能精確控制在0.01C 之內，否則保留時間的重現性不好。恒溫分離以某一固定的 溫度分析檢測。

9、適用于樣品各組分沸點沒有太大的差別，沸 點差在50lOOC時。程序升溫分離在一個分析周期內，柱 溫以一定的速度上升，從低溫變成高溫。最后一個組分出來 后，再升到一個較高的溫度，使雜質全部出來。運行一個空 白。別，沸點差在5010(TC時。程序升溫分離在一個分析 周期內，柱溫以一定的速度上升，從低溫變成高溫。最后一 個組分出來后，再升到一個較高的溫度，使雜質全部出來。運行一個空白o程序升溫毛細色譜柱內徑0205mm,膜厚O.lS.Opm,長度10100m色譜柱的選擇極性相近原則JqZ XiC極性SGE常用的不同廠商毛細色譜柱牌號對照固定液體 HP J&W Supelco Alltech適用以51

10、0oC/min的速率程序升溫到色譜柱的最高使用溫度以 下30C,或者實際分析操作溫度以上30C,并在最高溫度 時恒溫 30 到 120mino 建議：100C 150C 200C250C30(TC分別維持20mino 3.檢測器|=,作用把化學量轉換成電子量，即把化學物質的重量，濃度轉換成電流量。電壓等電子量的部分。監測器可檢測的化合物最小檢測尾吹ml/min熱導檢測器除載氣以外的所有化合物lOppm (10ng)2530(TCD)氫焰離子化監測器有機化合物O.lppm(O.lng)2530(FID)電子捕獲監測器有機鹵素化合物O.lppb(O.lpg)30 60(ECD)有機金屬化合物氮磷監

11、測器有機氮/磷化合物lOppb(lOpg)2530(NPD) (FTD)火焰光度檢測器有機磷/硫化合物lOppb(lOpg)20 25(FPD)主要注意事項：FID安全性（使用氫氣）接上分析柱后才能 打開氫氣開關，避免氫氣進入柱箱，高檔儀器有自我保護裝 置；污染性溫度設置不應低于色譜柱的實際工作溫度，也不 低于150C防止水霧在噴嘴上凝結。ECD放射性Ni63尾氣 用管子排出室外；污染性使用高純氮氣，溫度設置250300C,原則上不低于250-C,樣品提取干凈，絕對避免含氧物質進入。NPD安全性（使用氫氣）；靈敏度變化溫度高, 靈敏度高，但是降低腳珠壽命，增加腳珠電壓.加大氫氣流 量可提高靈敏

12、度，增加空氣、載氣、尾吹氣流量則降低靈敏 度，氫氣流量過大也影響鎖珠壽命。氣體流量一般設定：氫4ml/min，空氣 100120ml/min,尾吹 30ml/min o 鎖1珠壽命在 調節鎖珠電壓時，切記關閉監測器電源，以免燒毀鎖珠；在 關閉載氣前，切記關閉釧珠電壓，調為0；在滿足分析要求 下，盡可能的低電壓使用腳珠；色譜柱應很好的老化，避免 殘留的sio2 五、檢測一般過程4. 數據分析色譜工作站標準曲線法（外標法）用已知濃度的標準品，做成表示成分的絕對量和峰面積或者峰高的關系，接著 在同等條件下，注入未知濃度的樣品，由峰面積或峰高的測 定值求出目標成分絕對量的定量法。要點標準溶液濃度準 確，進樣準確，r0.995,使用單點曲線時，樣品平行測定有 必要。測定樣品量比較大時（一般大于10個），每測定完十 個樣品，進一次標準溶液作為校正。內標法樣品中添加一與 目標組分不一同的標準物質，再從已求出的目標成分標準物 質和加入的內標物的相對靈敏度來測定目標成分。要點內標 物、目標成分標準濃度準確；內標物的峰與目標成分的峰完 全分離，且位置臨近；內標物的化學性質與目標成分相類似。檢出限計算最小檢測量是某