气相色谱基础学习

气相色谱基础学习

第一章气相色谱简介

1 气相色谱仪的组成

2 气相色谱仪的原理

3 基本术语

4 常用概念

5 气相色谱应用的领域

气相色谱仪的组成

1. 气体

载气：用于传送样品通过整个系统的气体。

检测器气体：某些检测器所需要的支持气体。

2. 进样系统

将样品蒸汽引入载气

3. 色谱柱

实现样品组分的分离

4. 检测器

对流出柱的样品组分进行识别和响应

5. 数据系统

将检测器的信号转换为色谱图，并进行定性、

6. 气相色谱的原理

在色谱法中存在. 两相，一相是固定不动的，我们把它叫做固定相；另一相则不断流过固定相，我们把它叫做流动相。

7. 气相色谱的原理

色谱法的分离原理：. 就是利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。使用外力使含有样品的流动相(气体、液体)通过与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的混合物流经固定相时，混合物中的各组分与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中先后流出。按顺序离开色谱柱进入检测器，产生离子流信号经放大后，在工作站中描绘出各组分的色谱峰。

8. 基本术语

保留时间（Retention time）：. 组分从进样到出现最大值所需要的时间；

峰面积（Peak Area）：从峰的最大值到峰底的距离；

峰高（Peak Heigh）：峰与峰底之间包围的面积；

9. 基本术语

分离度（resolution）：又称分辨率，两个相邻峰的分离程度，两个组分保留时间之差与其平均半峰宽值比值。R＝2(tR2－tR1)/(W1＋W2)

固定相、柱温及载气的选择是气相色谱分离条件选择的三个主要方面，用于提高相邻两组分的分离度，在作定量分析时，为了能获得较好的精密度与准确度，应使R≥1.5。

10. 常用概念

噪声：由于各种原. 因引起的基线波动，称为基线噪声。无论在无组分流出还是有组分流出时，这种波动均存在。它是一种背景信号。噪声分短期和长期噪声二类。

漂移：基线随时间单方向的缓慢变化，称基线漂移。

响应值：组分通过检测器产生的信号。该值取决于组分的性质和浓度。气相色谱分析是用各组分的响应值（峰面积或峰高）来定量的。为此，必须掌握各组分在不同检测器上的响应特征。

相对响应因子：又称相对响应值（s）就是表明组分响应特征的指标。它是指某一组分与相同量参比物质，两者响应值之比。

灵敏度：指通过检测器物质的量变化时，该物质响应值的变化率。

. 检测限：将产生两倍噪声信号时，单位体积的载气或单位时间内进入检测器的组分量

称为检测限。

线性：不同类型检测器的响应值与进入检测器组分浓度、质量或质量流量之间的关系。

线性范围：进入检测器的组分量与其响应值保持线性关系，或是灵敏度保持恒定所覆

盖的区间。

11. 气相色谱应用的领域

GC是一种极为广泛. 和重要的分析方法，范围从石油化工、环境保护，到食品分析、医疗卫生等

第二章气相色谱仪的主要组成部分

1 气路部分

2 进样口

3 色谱柱

4 检测器

1. 气路

气体：载气（用于. 传送样品通过整个系统的气体）和检测器气体（部分检测器所需要的支持气体）。

载气纯度要求99.999%以上

气体的选择

根据检测器类型而选择. （不同检测器使用载气不同效果不同，FPD 和ECD 可以选择氮气、氦气及氩气做载气，但是氮气效果更好）

惰性（所使用的气体不能和样品发生反应）

纯净（气体的纯度可避免背景因素的影响）

干燥

捕集阱

脱水管：用来脱去气体中微量的水分。

烃类捕集阱：用于捕集气源中少量烃类。起源中的烃类会提高检测器本底输出，增大噪声。

脱氧管：用来脱去气体中微量的氧气。微量的氧气会破坏色谱柱，特别是毛细管柱，同时，氧气也会降低电子捕获检测器的性能。

捕集阱的安装

安装捕集阱尽量靠近仪器位置。

安装之前先将管路吹扫干净防止没必要的消耗。

安装顺序先脱水再脱烃后脱氧（脱烃和脱氧管可以捕集水份，成本比脱水管高，且难再生），定期更换

减压阀压力：推荐0.4MPa

1kPa=0.145psi=0.01bar

管路的选择

使用铜管和不锈钢管连接管路。

管路使用前应用溶剂冲洗并使用载气干燥。

定期对外加接头检漏。

塑料管不能用于管路连接（会渗透氧气及其他污染物，同时会对检测组分有干扰）

2. 进样口

进样口类型

进样口：使样品以一种可重复的方式注入的装置

填充进样口

分流/不分流进样口

程序升温气化进样口

挥发进样口

冷柱头进样

2.1 分流/不分流进样口——分流模式

分流模式用于含量较高组分分析

载气进入进样口后经总流量阀控制分两部分，一部分通过隔垫表面吹扫流出，另一部分经进样口进入衬管，在衬管中与样品气体混合后小部分进入色谱柱，大部分经分流出口放空，分流是通过分流平板的凹槽流出的。分流比为分流流量与柱流量的比值。

优点

防止柱污染

适用范围广

灵活性大

分流比可调

分流歧视

在分流比一定条件下，不同样品组分实际的分流比是不同的，这样就会造成进入色谱柱的样品组成不同于原来的样品组成，从而影响定量分析的准确度。造成分流歧视的原因有：

. 不均匀汽化

. 不同样品组分在载气中的扩散速度不同

. 分流比的大小

. 注意色谱柱的初始温度，防止样品发生部分冷凝

. 还要保证色谱柱安装时柱入口端超过分流点。

分流进样口参数设置

. 温度：接近或等于组分中最重组分的沸点，保证组分快速汽化

. 载气流速：氮气20-40cm/s

. 分流比：20:1-200:1

分流比小分流歧视效应小，溶剂峰变宽，分流比大溶剂峰窄分流歧视效应大

衬管的选择

分流进样口可采用多种衬管，用于分流进样的衬管大都不是直通的，常见的管内都填充玻璃毛。

填充玻璃毛主要为了:

. 增大与样品接触的比表面积，保证样品完全汽化。

. 减小分流歧视。

. 防止固体颗粒和不挥发组分进入色谱柱。

2.2 分流/不分流进样口——不分流模式

不分流模式用于痕量组分分析

不分流进样和分流进样采用同一个进样口，将分流气路的电磁阀关闭，使样品全部进入色谱柱。不分流进样不仅可以提高分析灵敏度，而且可以消除分流歧视。然而，在实际工作中，不分流进样应用远没有分流进样普遍，只有在分流进样不能满足分析要求时（主要是灵敏度要求），才考虑使用不分流进样。这就要引入溶剂效应的概念。

溶剂效应

样品汽化后的体积相对于柱内载气流量太大，汽化的样品中溶剂是大量的，不可能瞬间进入色谱柱，结果溶剂峰就会严重拖尾，使早流出组分的峰被掩盖在溶剂溶剂拖尾峰中，加大分析难度，这一现象被称为溶剂效应。

为了消除溶剂效应，可以采用瞬间不分流技术，在进样开始时关闭分流阀，使系统处于不分流状态，待大部分样品在衬管中汽化进入色谱柱后，在某指定时间开启分流阀，使系统处于分流状态，这样，将衬管中剩余的蒸汽吹扫出衬管。就可以很大程度消除进样体积大和柱流量小引起的溶剂拖尾。所以说不分流进样不是绝对的不分流，而是分流与不分流的结合。

瞬间不分流时间的确定

这里，确定一个从进样到开启分流阀的时间是很关键的。这一时间（称瞬间不分流时间或分流延迟时间、溶剂吹扫时间）应足够长，以保证绝大部分样