GC培训

GC培训综述：1955年第一台商品GC出现，要使用GC 分析，化合物必须具有足够的挥发性和热稳定性。

如果化合物的全部或部分在400 –450 ºC 或以下处于气相或汽相，且在这些温度下并没有分解，那么这些化合物有可能能进行GC 分析。

GC 分析过程的第一步是向GC 通入一种或多种高纯度气体。

其中一种气体（称为载气）流入进样器，通过色谱柱并进入检测器。

然后，将样品引入通常加热到150 ºC 到250 ºC的进样器，使挥发性样品溶质汽化。

随后通过载气将这些汽化的溶质运送到色谱柱中，流动相（通常叫载气）是不与被测试样作用的惰性气体（如氢、氮、氦等），仅用于载送试样。

载气带着欲分离的被测试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分在固定相中得到分离，然后在检测器中依次被检测，可分为气路系统，进样系统，分离系统，检测系统，数据处理系统。

气路系统FID和TCD做物质的常量分析，载气的纯度4个9以上就可以了，不过最好在5个9以上。

碳氢化合物含量必须很低,载气中的大量氧杂质只要不对色谱柱造成影响,就不影响FID的性能（1）载气流量一般用氮气作载气。

因载气流量影响分离效能，故对给定的色谱柱和试样，需经实验来选定最佳的流速，使柱的分离效率尽可能提高。

（2）氢气流量氢气流量的大小将直接影响氢火焰的温度及火焰中的电离过程。

若氢气流量太小，火焰温度太低，则被测组分分子电离的数太少，产生的电流信号小，检测灵敏度低，且易熄火。

但若氢气流量太大，会使噪声变大，故必须控制氢气的流量。

当用N2作载气时，一般控制H2和N2的流量比为1:1~1.5最佳氢氮比时，检测器不仅灵敏度高，而且稳定性好。

（3）空气流量空气是助燃气体，并为组分电离成正离子提供氧气。

空气流量在一定范围内，对响应值有影响。

当空气流量较小时，灵敏度也较低。

但当空气流量达到某一值后，对响应值几乎不产生影响。

一般氢气与空气的流量比为1:10。

比较：若选用氢气为载气，可获得较高的检测灵敏度，而且不出倒峰，但不安全，并且有一定的还原性做有些物质时要特别的注意。

氦气惰性较好各方面比较都很理想，但价格较贵现国内很难买到。

综合来说在小型实验室来说氮气为载气还是不错的选择，如果要求苛刻、不计成本那必选氦气。

如做痕量分析并所做物质性质稳定的话选氢气较为理想。

气体净化除水分：1）原因：水分子侵袭Si-O键生成硅醇基，（色谱柱的外涂层一般为聚酰亚胺，如果管壁有划伤，会破坏保护层，而易造成断裂。

）2）方法：分子筛（效果不错，但不变色），硅胶（能变色）。

可重复使用，活化。

除有机物：1）原因：会使本底提高，增加噪音2）方法：活性碳除氧: 1）原因：是色谱柱的杀手2）方法，脱氧剂为什么用铜线：用量大，考虑成本、易得、惰性、易弯曲、有一定的延展性。

进样系统隔垫一般由耐高温、低流失的硅橡胶制成。

如果在高于所推荐的温度下使用隔垫，隔垫会泄漏或分解。

这会导致样品损失、色谱柱流量下降、色谱柱寿命降低以及出现鬼峰。

作用：隔垫将样品流路与外部隔开。

它可以提供屏障，进样针可随时穿过该屏障以保持系统内压而不会污染分析样品。

更换原因：防止• 泄漏• 分解• 样品损失• 柱流量或分流流量下降• 鬼峰• 柱降解。

为避免问题出现，需要：• 要将温度控制在推荐的温度范围以内• 定期更换• 安装固定螺母（“用手拧紧”）• 如果可行，则使用隔垫吹扫• 使用自动进样器• 使用针尖锋利的注射器。

衬管作用：是进样口系统的中心部分，样品将在此汽化变成气相。

更换原因：如果不定期更换衬管或未使用正确的衬管，将出现下列问题：• 峰形变差• 溶质歧视• 重现性差• 样品分解• 出现鬼峰• 色谱柱寿命缩短如何使问题最小化：根据以下情况定期更换衬管：• 以前使用的方式• 样品的清洁度• 色谱异常性，例如：- 峰形变化- 峰歧视- 重现性差- 样品热分解- 活性分析物反应损失或分解衬管体积：进样口的作用是将样品准确、重复地引入到气相色谱中。

汽化的样品应当与液体样品的组成成分完全一致，并且除非特殊要求，否则在注射时样品应不发生化学变化。

升高进样口中的温度可以将液体样品汽化为气体，以传输到色谱柱柱头。

样品从液体变成气体，其体积变化很大。

产生的蒸汽体积必须足够小，以适应衬管的体积。

如果对衬管来说体积过大，则可能会导致反冲或样品损失（由于蒸汽膨胀而进入隔垫吹扫或分流出口管线引起）。

两种情况都会降低重现性和灵敏度。

反冲还会经常导致样品交叉污染。

衬管脱活：进样口衬管上的活性点可以吸附样品组分并导致出现拖尾峰，并可能损失灵敏度和重现性。

用脱活制剂用来覆盖衬管玻璃表面的活性点或与之发生反应。

安捷伦衬管使用脱活程序进行脱活，该程序可以使衬管重现性高、惰性好，且使用寿命长。

对于不分流的应用，或者在必须分析极性很弱的化合物时，应当使用脱活的衬管。

即使使用脱活的衬管开始也会表现出活性，当这种情况发生时，应当更换衬管。

可以清洁衬管以除去颗粒物或用溶剂冲洗衬管以除去挥发性较低的组分。

但是，选择合适的衬管清洗程序可能较为困难。

某些溶剂可能会除去脱活层，并且工具可能会划伤衬管的玻璃表面，从而导致出现多余的活性点。

新的衬管几乎总比已清洁过并且重新脱活的衬管表现优异- 尤其对于痕量分析。

衬管设计特点：做成锥形或缩小衬管内径(ID) 的目的包括：• 底部做成锥形可以使样品聚集在色谱柱头• 底部做成锥形可以使样品与进样口金属部件的接触降到最小• 中间做成锥形可以准确定位玻璃毛• 顶部做成锥形可以使样品反冲降到最低。

正确操作：必须将色谱柱正确安装于进样口，理想情况是将色谱柱末端大约定位于锥形口衬管的中间，或色谱柱末端距离密封垫圈约4-6 mm。

对于某些应用情况，使用不同的色谱柱安装深度效果会更好。

因此，应查看仪器手册，以获得合适的安装距离信息并确定哪一种距离适合自己的应用情况。

重现性好的定位对于重复的定量结果是很重要的。

玻璃毛：许多衬管使用脱活的玻璃毛填充。

玻璃毛定位或固定在衬管的中心附近，以：• 为使热歧视效应降到最低，提供了额外的表面积以使样品完全挥发• 在非挥发性组分和隔垫颗粒到达色谱柱之前，对其进行捕集• 擦净注射器针头上的样品，从而提高重现性，并避免样品残余堆积于隔垫。

带玻璃毛的衬管（其中玻璃毛位于衬管中心附近），推荐用于自动进样。

如果玻璃毛定位于衬管底部，其主要目的只是捕集非挥发性组分。

通常，带玻璃毛的的衬管不推荐用于以下分析物：• 酚类• 有机酸类• 农药类• 胺类• 滥用药物• 反应性极性化合物• 热不稳定化合物分离系统GC 毛细管色谱柱最基本的毛细管柱由两部分组成：管线和固定相（图1）。

熔融石英（管外涂渍了聚酰亚胺）和不锈钢是管线的主要材料。

有各种各样的固定相。

大多数是高分子量、热稳定性好的聚合物，这些聚合物是液体或胶。

这一类固定相中最常用的是聚硅氧烷（有时错误地称为硅橡胶）和聚乙二醇。

次常用的固定相是小的多孔颗粒，由聚合物和沸石（例如：氧化铝、分子筛）组成。

色谱柱安装在可控温度的柱温箱中。

选择固定液时可遵循“相似相溶”的原理，由于被测组分与固定液具有某些相似性，如官能团、化学键、极性等，则相互间存在较强的作用力，被测组分在固定液中的溶解度也较大，分离效果较好。

具体选择固定液的原则如下（a）非极性组分间的分离，一般选用非极性固定液。

试样中各组分按沸点由低至高的顺序依次流出色谱柱。

（b）极性组分间的分离，一般选用极性固定液。

试样中各组分按极性顺序被分离，极性小的先流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。

（c）非极性和极性组分混合物的分离，一般选用极性固定液。

此时，非极性组分先出峰，极性组分后出峰。

（d）对于能形成氢键的组分（如醇、酚、胺和水等）的分离，一般选择极性或氢键型的固定液。

试样中各组分根据与固定液形成氢键的能力不同，先后流出色谱柱。

不易形成氢键的组分先流出，易形成氢键的组分后流出。

（e）对于复杂混合物的分离，常采用特殊的固定液或混合固定液。

出峰的顺序由具体试样而定。

在实际工作中，固定液的选择往往根据实践经验或参考文献资料，并通过实验最后确定。

分离机理：溶质以不同速度通过色谱柱，溶质的移动速度主要取决于其物理性质及色谱柱本身的温度和组成。

移动最快的溶质首先离开（流出）色谱柱，然后其它溶质以相应顺序流出。

每种溶质流出后，进入已加热的检测器，在那里根据溶质与检测器的相互作用而产生一个电子信号。

溶质进入色谱柱后，在固定相和流动相之间分配。

在流动相中的分子被带到色谱柱；有些分子在固定相中暂时保留，随着流动相中一些分子通过色谱柱，他们互相碰撞并会重新进入固定相，在这同一过程中，一些溶质分子也将离开固定相并进入流动相。

每个溶质分子在其经过色谱柱时，这种过程会发生数千次。

对特定化合物的所有分子几乎以相同的速率通过色谱柱，并且显示为分子谱带（称为样品谱带）。

每个样品谱带穿过色谱柱的速率取决于化合物的结构、固定相的化学结构以及色谱柱温度。

样品谱带的宽度取决于操作条件和色谱柱的尺寸。

（色散力是所有聚硅氧烷和聚乙二醇固定相最主要的相互作用力。

色散力可以简化为挥发性的概念。

简单来说，溶质的挥发性越好，从色谱柱中流出的速度就越快（即，保留时间更短）。

但是，这个出峰顺序也可能因溶质和固定相极性的相互作用力的影响而改变。

有时将溶质沸点用作测量化合物挥发性的方法。

也就是说，化合物按照沸点增高的顺序流出。

然而，沸点不能普遍应用于色散力相互作用。

处理具有简单结构、官能团或同系物的化合物）时，沸点相当有效。

但处理具有混合官能团的化合物时，沸点简化方法经常会失败。

如果化合物沸点相差大于30 ºC，则通常能被大部分固定相分离（有例外）。

如果化合物沸点相差小于10 ºC，则沸点简化方法变得不确定并且更加容易出错（同系物中的化合物除外）。

烃类同系物溶质按它们逐渐增高的沸点被依次顺序洗脱；但是，峰间距与其各自沸点不成正比。

固定相选择机理：如果固定相可以靠偶极力相互作用，则偶极矩不同的溶质具有更好的分离能力。

只有某些固定相能够充分利用这种相互作用。

聚乙烯乙二醇类和氰丙基与三氟丙基取代聚硅氧烷具有偶极相互作用；甲基或苯基取代基团不进行偶极相互作用。

如果使用相互作用不同的固定相，则偶极不同的溶质的峰分离程度也常常改变（图3）。

如果化合物之间的偶极作用相差较小，则需要更大量适当的基团（例如，50%的氰丙基–甲基聚硅氧烷，而非14%的氰丙基–甲基聚硅氧烷）。

很难预测所有组分分离程度的变化。

经验结果显示偶极相互作用固定相非常适合以下化合物的样品，化合物的基本结构或中心结构的不同位置连接有不同的基团。

例如取代芳香化合物、卤烃、杀虫剂和药物。

如果溶质分子和固定相之间有氢键，则会有氢键作用力。

这就是氢键强度的差别，非常重要。

进行偶极相互作用的相同固定相也进行着氢键相互作用。