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气相色谱基本知识
气相色谱基本原理
一、概 述
１.起源：色谱分析法是一种分离技术.它是由俄国
物理学家茨维特(Tswett)在1906年创立的,他在研 究植物叶中的色素时,先用石油醚浸提植物中的色 素,然后将浸提液注入到一根填充CaCO3的直立玻 璃管的顶端(图a),再加入纯石油醚进行淋洗,淋洗结 果使玻璃管内植物色素被分离成具有不同颜色的谱 带(图b),他把这种分离方法称为色谱法;玻璃管称为 色谱柱;管内填充物(CaCO3)是固定不动的,称为固 定相;淋洗剂(石油醚)是携带混合物流过固定相的流 体,称为流动相.
气相色谱基本原理
２.进样系统
组成：进样系统包括进样装置和汽化室两部分。 作用：是将液体或固体试样，在进入色谱柱之前瞬间气化，
然后快速定量地转入到色谱柱中。进样的多少，进样时间的 长短，试样的气化速度等都会影响色谱的分离效果和分析结 果的准确性和重现性。
气相色谱基本原理
1）进样器
液体样品的进样一般采用微量注射器。 气体样品的进样常用色谱仪本身配置的推拉式六通阀或旋 转式六通阀定量进样,也可采用气密性针进样(手动进样)
减少歧视效应的方法:
1)采用分流/不分流技术 2)采用溶剂效应(即利用冷柱头进样技术/冷柱箱进样技术):把进样
口的温度设高,柱的起始温度设低(温度的设定依据所用的溶剂而 言,如丙酮的沸点56度,设定的温度应 低于丙酮的沸点),这样丙酮 到达柱头时,会凝结下来,样品会被丙酮溶解凝聚在柱头,然后瞬时 升温,温度要能够保证所有的样品成分及溶剂都挥发,使其在同一 起跑线上,同时被载气带动,这样可以将歧视效应降到最低.
气相色谱基本原理
3.进样的速度
1)对于有的样品,进样速度要快 2)留针:对于粘滞的样品,先刺入隔垫,进针2/3,推针不马上进
行,待升温使其溶解后再推针.
4. 泄漏：
进样垫和柱泄漏会改变保留时间和峰面积。样品可能从泄 漏处跑掉，空气会扩散入进样口造成柱损伤。定期更换进 样垫并在第一次发生问题时检查柱连接。
气相色谱基本原理
进样口类型：
1)分流/不分流进样口 (SSI) 2)隔垫吹扫填充柱进样口 (PPI) 3)冷柱头进样口 4)程序升温汽化进样口 (PTV):进样口的加热丝可程序升温，
适合多组分难分离的物质分离 5)顶空进样 6)微相固萃取进样
气相色谱基本原理
SSI 分流模式流路图
气相色谱基本原理
气相色谱基本原理
典型的进样口问题
１.污染：
重复使用同一根针进样，会产生残留与污染，上一次进样 的物质会影响下一次进样，形成“记忆效应”。 用洗针的方法来消除“记忆效应”。 洗针：首先要根据化合物的性质选用不同的溶剂洗针，并 需要洗20次以上，再用样品液洗针，以免带来稀释效应
２.针歧视 ：
气相色谱进样针的针头为斜面，造成液体滑坡，从而产 生蒸馏效应，低沸点的更容易出来，从而带来的歧视效应 对低沸点的影响更大。通过快速自动进样(进样针头为锥 型)、增大进样量和/或使用沸点更高的溶剂来减少针歧视。
气相色谱法用于分离分析样品的基本过程如下图：
气相色谱过程示意图 由高压钢瓶1供给的流动相载气。经减压阀2、净化器3、 流量调节器4和转子流速计5后，以稳定的压力恒定的流速 连续流过气化室6、色谱柱7、检测器8，最后放空。
气相色谱基本原理
三、气相色谱仪的结构
气相色谱仪由五大系统组成：气路系统、进样系统、分离 系统、控温系统以及检测和记录系统。
５.进样口温度、分流比等设置不正确
气相色谱基本原理
#1 #2 #3 #4 #5
#6 #7 #8
#9
分流比设置问题
气相色谱基本原理
进样口的日常维护
❖ 更换隔垫 ❖ 清洗或更换进样针 ❖ 进行泄漏测试和维修 ❖ 清洗或更换衬管/内插件 ❖ 更换O-形环 ❖ 清洗或更换分流平板和金属垫片(SSI)
பைடு நூலகம்
SSI 不分流模式流路图
气相色谱基本原理
ＳＳＩ分流流量计算
气相色谱基本原理
隔垫吹扫填充进样口
气相色谱基本原理
对于毛细管柱:
1.增加了隔垫吹扫的功能
隔垫吹扫的作用:由于要让进去的液体或固体样品在汽化室汽化, 这里必然 有高温,高温会使隔垫上的一些易挥发的物质出来,同时 由于进样针的插入,有可能会使垫圈上的物质脱落,若没有隔垫吹 扫,则会使色谱图上出现鬼峰,采用隔垫吹扫,这些物质可以从隔垫 吹扫气路吹走.
2.增加了排放多余样品的阀和管路
3.增加了尾吹气
由于毛细管柱载气流速低，进入检测器后发生突然减速，会引起 色谱峰展宽，为此，在色谱柱出口加一个辅助尾吹气，以加速样 品通过检测器。当检测池体积较大时，尾吹更是必要的。
气相色谱基本原理
歧视效应:
由于各种化合物的沸点不同,进入汽化室时,低沸点的完全气化,而 高沸点的未完全气化,已经气化的物质被载气带入色谱柱,从而造 成高沸点的物质回收率低,重现性差,且有拖尾,这种效应叫歧视效 应.
气相色谱基本原理
１.气路系统
气路系统是指流动相----载气连续运行的密闭系统,它 包括气源钢瓶、净化器、气体流速控制和测量装置。通过 该系统，可以获得纯净的、流速稳定的载气。它的气密性、 载气流速的稳定性以及测量流量的准确性，对色谱结果均 有很大的影响，因此必须注意控制。
常用的载气有氮气和氢气，也有用氦气、氩气。载气的 净化，需经过装有活性炭、分子筛或硅胶的净化器，以除 去载气中的水、氧、油等不利的杂质。
气相色谱基本原理
2.原理
使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动 的(固定相),另一相(流动相)携带混合物流过此固定相,与固 定相发生作用,在同一推动力下,不同组分在固定相中滞留 的时间不同,依次从固定相中流出,又称色层法,层析法
3.分类
(1)气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱(流动相) (2)柱色谱,纸(PC)色谱,薄层色谱(TLC)(固定相) (3)吸附色谱,分配色谱,离子交换色谱,排阻色谱(物理化学分离
原理)
气相色谱基本原理
气相色谱基本原理
二、气相色谱的定义与分类
定义：
气相色谱法是以惰性气体(N2、Ｈe、Ar、H2等)为流动相 的柱色谱分离技术,其应用于化学分析领域,并与适当的检 测手段相结合,就构成了气相色谱分析法。
分类：根据固定相的状态不同，可将其分为气固色谱和气
液色谱。
气相色谱基本原理
３.气相色谱流程
气相色谱基本原理
一、概 述
１.起源：色谱分析法是一种分离技术.它是由俄国
物理学家茨维特(Tswett)在1906年创立的,他在研 究植物叶中的色素时,先用石油醚浸提植物中的色 素,然后将浸提液注入到一根填充CaCO3的直立玻 璃管的顶端(图a),再加入纯石油醚进行淋洗,淋洗结 果使玻璃管内植物色素被分离成具有不同颜色的谱 带(图b),他把这种分离方法称为色谱法;玻璃管称为 色谱柱;管内填充物(CaCO3)是固定不动的,称为固 定相;淋洗剂(石油醚)是携带混合物流过固定相的流 体,称为流动相.
气相色谱基本原理
２.进样系统
组成：进样系统包括进样装置和汽化室两部分。 作用：是将液体或固体试样，在进入色谱柱之前瞬间气化，
然后快速定量地转入到色谱柱中。进样的多少，进样时间的 长短，试样的气化速度等都会影响色谱的分离效果和分析结 果的准确性和重现性。
气相色谱基本原理
1）进样器
液体样品的进样一般采用微量注射器。 气体样品的进样常用色谱仪本身配置的推拉式六通阀或旋 转式六通阀定量进样,也可采用气密性针进样(手动进样)
减少歧视效应的方法:
1)采用分流/不分流技术 2)采用溶剂效应(即利用冷柱头进样技术/冷柱箱进样技术):把进样
口的温度设高,柱的起始温度设低(温度的设定依据所用的溶剂而 言,如丙酮的沸点56度,设定的温度应 低于丙酮的沸点),这样丙酮 到达柱头时,会凝结下来,样品会被丙酮溶解凝聚在柱头,然后瞬时 升温,温度要能够保证所有的样品成分及溶剂都挥发,使其在同一 起跑线上,同时被载气带动,这样可以将歧视效应降到最低.
气相色谱基本原理
3.进样的速度
1)对于有的样品,进样速度要快 2)留针:对于粘滞的样品,先刺入隔垫,进针2/3,推针不马上进
行,待升温使其溶解后再推针.
4. 泄漏：
进样垫和柱泄漏会改变保留时间和峰面积。样品可能从泄 漏处跑掉，空气会扩散入进样口造成柱损伤。定期更换进 样垫并在第一次发生问题时检查柱连接。
气相色谱基本原理
进样口类型：
1)分流/不分流进样口 (SSI) 2)隔垫吹扫填充柱进样口 (PPI) 3)冷柱头进样口 4)程序升温汽化进样口 (PTV):进样口的加热丝可程序升温，
适合多组分难分离的物质分离 5)顶空进样 6)微相固萃取进样
气相色谱基本原理
SSI 分流模式流路图
气相色谱基本原理
气相色谱基本原理
典型的进样口问题
１.污染：
重复使用同一根针进样，会产生残留与污染，上一次进样 的物质会影响下一次进样，形成“记忆效应”。 用洗针的方法来消除“记忆效应”。 洗针：首先要根据化合物的性质选用不同的溶剂洗针，并 需要洗20次以上，再用样品液洗针，以免带来稀释效应
２.针歧视 ：
气相色谱进样针的针头为斜面，造成液体滑坡，从而产 生蒸馏效应，低沸点的更容易出来，从而带来的歧视效应 对低沸点的影响更大。通过快速自动进样(进样针头为锥 型)、增大进样量和/或使用沸点更高的溶剂来减少针歧视。
气相色谱法用于分离分析样品的基本过程如下图：
气相色谱过程示意图 由高压钢瓶1供给的流动相载气。经减压阀2、净化器3、 流量调节器4和转子流速计5后，以稳定的压力恒定的流速 连续流过气化室6、色谱柱7、检测器8，最后放空。
气相色谱基本原理
三、气相色谱仪的结构
气相色谱仪由五大系统组成：气路系统、进样系统、分离 系统、控温系统以及检测和记录系统。
５.进样口温度、分流比等设置不正确
气相色谱基本原理
#1 #2 #3 #4 #5
#6 #7 #8
#9
分流比设置问题
气相色谱基本原理
进样口的日常维护
❖ 更换隔垫 ❖ 清洗或更换进样针 ❖ 进行泄漏测试和维修 ❖ 清洗或更换衬管/内插件 ❖ 更换O-形环 ❖ 清洗或更换分流平板和金属垫片(SSI)
பைடு நூலகம்
SSI 不分流模式流路图
气相色谱基本原理
ＳＳＩ分流流量计算
气相色谱基本原理
隔垫吹扫填充进样口
气相色谱基本原理
对于毛细管柱:
1.增加了隔垫吹扫的功能
隔垫吹扫的作用:由于要让进去的液体或固体样品在汽化室汽化, 这里必然 有高温,高温会使隔垫上的一些易挥发的物质出来,同时 由于进样针的插入,有可能会使垫圈上的物质脱落,若没有隔垫吹 扫,则会使色谱图上出现鬼峰,采用隔垫吹扫,这些物质可以从隔垫 吹扫气路吹走.
2.增加了排放多余样品的阀和管路
3.增加了尾吹气
由于毛细管柱载气流速低，进入检测器后发生突然减速，会引起 色谱峰展宽，为此，在色谱柱出口加一个辅助尾吹气，以加速样 品通过检测器。当检测池体积较大时，尾吹更是必要的。
气相色谱基本原理
歧视效应:
由于各种化合物的沸点不同,进入汽化室时,低沸点的完全气化,而 高沸点的未完全气化,已经气化的物质被载气带入色谱柱,从而造 成高沸点的物质回收率低,重现性差,且有拖尾,这种效应叫歧视效 应.
气相色谱基本原理
１.气路系统
气路系统是指流动相----载气连续运行的密闭系统,它 包括气源钢瓶、净化器、气体流速控制和测量装置。通过 该系统，可以获得纯净的、流速稳定的载气。它的气密性、 载气流速的稳定性以及测量流量的准确性，对色谱结果均 有很大的影响，因此必须注意控制。
常用的载气有氮气和氢气，也有用氦气、氩气。载气的 净化，需经过装有活性炭、分子筛或硅胶的净化器，以除 去载气中的水、氧、油等不利的杂质。
气相色谱基本原理
2.原理
使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动 的(固定相),另一相(流动相)携带混合物流过此固定相,与固 定相发生作用,在同一推动力下,不同组分在固定相中滞留 的时间不同,依次从固定相中流出,又称色层法,层析法
3.分类
(1)气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱(流动相) (2)柱色谱,纸(PC)色谱,薄层色谱(TLC)(固定相) (3)吸附色谱,分配色谱,离子交换色谱,排阻色谱(物理化学分离
原理)
气相色谱基本原理
气相色谱基本原理
二、气相色谱的定义与分类
定义：
气相色谱法是以惰性气体(N2、Ｈe、Ar、H2等)为流动相 的柱色谱分离技术,其应用于化学分析领域,并与适当的检 测手段相结合,就构成了气相色谱分析法。
分类：根据固定相的状态不同，可将其分为气固色谱和气
液色谱。
气相色谱基本原理
３.气相色谱流程