气相色谱的原理

色谱法的介绍

色谱分析法的特点是他具有高超的分离能力，而各种分析对象又大都是混合物，为了分析鉴定他们是由什么物质组成和含量是什么，必须进行分离，所以色谱法成为许多分析方法的先决条件和必需的步骤。色谱法在近年来各类分析化学方法中占有十分重要的地位。

色谱法有许多优点：分离效率高：例如毛细管气相色谱柱（0.1~0.25um i.d,）30~50m其理论塔板数可以到7万~12万。应用范围广：几乎可用于所有化合物的分离和测定。分析速度快：一般在几分钟到几十分钟就可以完成一次复杂的样品的分离和分析。样品用量少，用极少的样品就可以完成一次分离和测定。灵敏度高，GC可以分析几纳克的样品，FID可达10-12 g/s, CD达10-13g/s。分离和测定一次完成，可以和多种波谱分析器联用。易于自动化，可在工业流程中使用。色谱法的基本原理：

使用外力使含有样品的流动相（气体、液体或超临界流体）通过一固定于柱或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。样品中各组份在两相中进行不同程度的作用。与固定相作用强的组份随流动相流出的速度慢，反之，与固定相作用弱的组份随流动相流出的速度快，由于流出的速度的差异，使得混合组份最终形成各个单组份的带或区，对依次流出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。

气相色谱的介绍。

气相色谱仪主要由气流系统、色谱分离系统、温度控制系统、检测系统、数据处理及其它辅助部件等构成。

气相色谱过程：待测物样品被蒸发为气体并注入到色谱分离柱柱顶，以惰性气体（指不与待测物反应的气体，只起运载蒸汽样品的作用，也称载气）将待测物样品蒸汽带入柱内分离。其分离原理是基于待测物在气相和固定相之间的吸附-脱附（气固色谱）和分配（气液色谱）来实现的。

气液色谱通常直接称之为气相色谱，它是利用待测物在气体流动相和固定在惰性固体表面的液体固定相之间的分配原理实现分离。

气相色谱系统

气流系统为氮气、氢气及空气等的流路。用氮气做载气，氢气与空气作燃烧气。载气由高压气钢瓶经减压阀流出，进入净化干燥气，然后经稳压阀与稳流阀，以一定的气流通过进样室（汽化室）、色谱柱及检测气，最后放空。

气路系统：为了获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计，流量计及气体净化装置。净化器多为分子筛和活性碳管的串联，可除去水、氧气以及其它杂质。分离系统：由进样室与色谱柱组成。

进样系统：常以微量注射器（穿过隔膜垫）或六通阀将液体样品注入汽化室。柱分离系统是色谱分析的心脏部分，分离柱包括填充柱和开管柱（或称毛细管柱）。填充柱内径2-4mm，长1-3m，内填固定相；毛细管柱：分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。内径0.1-0.5mm，长达几十至100m，毛细管柱因渗透性好、传质快，因而分离效率高（n可达106）、分析速度快、样品用量小。

温度控制系统：由一些温度控制器和指示器组成，用于控制和指示进样室、色谱柱、检测器的温度。进样室和检测器通常要求在恒定的温度下操作，控温方式：恒温和程序升温（实际是柱温的操作）。温度控制是否准确、升、降温速度是否快速是色谱仪器的最重要指标之一。

气相色谱检测器

检测器是气相色谱仪的重要部件，它能感知到载气性质不同的组分，并能指示出载气中各分离组分及其浓度的变化。

TCD原由于不同气态物质所具有的热传导系数不同，在只有载气通过时，四个臂的温度都保持不变，电阻值也不变，此时，调节电路电阻使电桥平衡，色谱仪输出基线信号。当进样的时候，样品被分离后，由载气携带进入测量池，此时热到系数发生变化，或则说，测量臂的温度发生变化，其电阻亦发生变化，电桥失去平衡,色谱仪输出谱峰信号，当载气和样品的混合气体与纯载气的热导系数相差越大，则输出信号越强。

特点：对任何气体均可产生响应，因而通用性好，而且线性范围宽，价格便宜，应用范围广，但是灵敏度低。

FID被测样品在氢火焰中燃烧，产生离子流（化学电离）在外加电场的作用下正负离子定向的移动，从而产生了微弱的电流信号（是由稳定的H3O+ 与e形成的微电流），这些信号由收集极收集，经过微电流放大器放大后，在输送到色谱数据处理系统。

特点：灵敏度高，比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级；线形范围宽，噪声低；对无机物、永久性气体和水基本无响应，因此特别适合于水中和大气中痕量有机物分析或受水、N、S的氧化物污染的有机物分析。对含羰基、羟基、卤代基和胺基的有机物灵敏度很低或基本无响应；样品受到破坏。

气相色谱定性分析

用已知物对照定性：基于在一定操作条件下，各组分保留时间是一个定值的原理，也可通过在样品中加入标准物，看试样中哪个峰增加来确定。

气相色谱定量分析：

根据被测组分的量与其峰面积成正比。但是当两个质量相同的不同组分在相同条件下使用同一检测器进行测定时，所得的峰面积也不同。这就需要对峰面积进行校正。有归一化法，外标法，内标法。

一些经验

1汽化室温度的设置一般比样品中最易蒸发的物质的沸点高约50摄氏度，进样体积在十分之几至20ul，体积过大或进样过慢（样品浓度高不易汽化完），将导致分离变差。

2 柱温：影响分离的最重要的因素，选择柱温主要是考虑样品待测物沸点和对分离的要求，柱温通常要等于或略高于样品的平均沸点。对宽沸程的样品，应使用程序升温方法。

3 组分和固定液分子间的作用力：在气液色谱分析中，组分的分离微观上是由于不同的组分与固定液分子间相互作用力不同引起的。所以一般根据“相似相溶”原理选择固定相：非极性组分—非极性固定液，沸点低的物质先流出；氢键性物质—氢键型固定液，不易形成氢键的物质先流出。

4 GC9190气相色谱仪：我们采用毛细管色谱分析，用FID检测器。毛细管色谱仪是在填充柱色谱仪基础上，根据毛细管柱特点，第一因为毛细管柱体积小，柱容量小，柱承载的样品两很小，因此柱前必须加分流装置，保证很少部分样品

进入色谱柱。第二在柱后加装尾吹装置，因为毛细管柱中，体积流速很小，为了使在毛细管柱中分离很好的组分不在检测器中发生混合，在毛细管柱出口加尾吹气，防止组分扩散，保证柱效。尾吹调大，可以减少峰拖尾，但是如果尾吹太大，有可能影响点火，一般控制压力表为0.05mp左右。

5 进样进样前先检查垫圈是否漏气，一定要将针洗干净，尽可能深地将注射器插入隔垫，并立即按下针蕊。

6 影响FID灵敏度的因素：载气和氢气的流速：N2 :H2=1:1~1:1.5; H2:Air=1:10;操作温度比柱的最高允许使用温度低约50摄氏度（防止固定液的流失及基线漂移）。

7当峰形分不开时：可以将柱温调小，或将调节压力表（载气流速太高或太低）让其慢慢出峰，更换层析柱或老化色谱柱（固定液流失），还可以程序升温。

8为了方便点火，在点火时氢气流量可以适当开大一些或空气流量开小一些。待火焰稳定后再减低氢气流量或增加空气流量，以防止基线噪声过大。

9 拖尾峰：进样管污染，柱温太低，进样温度太低。

10 伸舌峰样品量太大，样品凝聚在系统中（先提高柱温，在选择适当的进样器，色谱柱，检测器温度）

11进样不出峰：最有可能是没有点着火，注射器漏气或堵塞，硅橡胶漏气。

用DB-1非极性柱或者弱极性DB-5（5%苯基聚硅氧烷）相当于SE-54的毛细管柱应该都可以，这两种柱子都挺常用，而且应用很广的，

12 操作：氢气最后开，最先关。

2008-6-16

柱子的价格取决于填料、膜的厚度、进口的5000￥，国产1000￥

非极性SE-30、OV-101、

弱极性 HP-5(惠普安捷伦)、SE-54（比较常用）

极性PEG-20000

载气（约30ml/min）在柱前压显示（0.04Mpa）然后分流（1/30）进入柱内。载气:氢气：空气（1：1：10）——经验值。