气相色谱法在分析中的应用(精)

－科苑论谈

气相色谱法在分析中的应用

王颖石

（黑化集团有限公司，黑龙江齐齐哈尔１６１０４１）

摘要：简述气相色谱法近年来的发展及在分析中所起到的重要作用，详细阐述气相色谱法的工作原理、方法特点、操作流程及气相色谱曲线的特点。

关键词：气相色谱；色谱柱；色谱峰；载气

前言：气相色谱法是近五十年来迅速发展起来的一种新型分离，分析技术，在石油炼制、基本有机原料、高分子、医药、原子能、冶金工业中得到了广泛的应用。对保证工业生产的正常进行和提高产品质量起到了重要的作用。在许多生产部门，气相色谱分析法逐步代替了化学分析法。当前随着我国石油化学工业的迅速发展，气相色谱法在石油、化工生产中已成为中间控制分析中的一种不可缺少的分析方法了。

近年来电子计算机和专用的微型电子计算机已和气相色谱仪联用，可自动对分析结果进行数据处理，对于提高分析速度、改善分析结果的准确性及实现生产过程高自动化起到了重要的作用。现就气相色谱法的原理、特点及流程作以详细阐述。

１气相色谱法工作原理

气相色谱的工作原理是利用试样中各组份在色谱柱中的气相和固定液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载体带入色谱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次的分配（吸附－脱附或溶解－放出），由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，（即保留作用不同），各组份在色谱柱中的运行速度也就不同，经过一定柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱，进入检测器，产生的离子流经讯号放大后，在记录仪上就描绘各组份的曲线图，称为色谱峰。根据色谱峰的峰高或峰面积就可定量测定出样品中各级份的含量。

２气相色谱法的主要特点

气相色谱法在应用中的主要特点是选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快。

２．１选择性高

选择性高是指气相色谱法对性质极为接近的物质，具有很强的分离能力。如在石油化工生产中比较难解决的碳四烯烃异构体的分离；原子能工业中氢的三种同位素：氢、氘、氚的分离；医药和生物化学中结构复杂的旋光异构体的分离。现都可采用气相色谱法来解决。

２．２分离效率高

分离效率高是指气相色谱法能分离分配系数很接近的组份一根１～２ｍ的色谱柱，柱效率可达几千块理论塔板数，因而对组成复杂的或难以分离的物质，经过色谱柱进行反复多次的分配平衡（或吸附平衡），最终均可达到分离的目的。

２．３灵敏度高

灵敏度高是指气相色谱法可分析极微量组份的含量。它可鉴定高分子单体、纯有机物质、超纯气体中含有１ＰＰｍ（表示百万分之一，即１０～６），甚至０．１ＰＰｂ（表示百亿分之

一，即１０～１０）的杂质，在环境保护中，它可

用来直接分析大气中或污水中１ＰＰｍ至几十个ＰＰｂ的微量毒物。

２．４分析速度快

分析速度快是相对于化学分析而言的，通常完成一个样品的气相色谱分析，仅需几分钟或几十分钟，并用所有样品量很少，对液样仅需１ｕｌ左右，对气样约需１ｍｌ左右。

３气相色谱法的操作流程

气相色谱法是色谱法中的一种，它是一种采用气体作为流动相的分离分析方法，操作时所用仪器为气相色谱仪。载气是气相色谱的流动相，其作用是把样品输送到色谱柱和检测器。对载气性质的要求是不与被测物作用惰性气体。常用的载气有Ｈ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ２和空气等。这些气体一般都由高压气瓶供给，初始压力为１００～１５０ｋｇ／ｃｍ２。通常规定上述气体高压气瓶的颜色如下表。

图１气相色谱流程图１－载气钢瓶２－减压阀３－净化干燥

４－针形阀５－流量表６－压力表７－预热管

８－检测器９－进样器和气化室１０－色谱柱

１１－恒温箱１２－测量电桥１３－记录仪

下面就用热导池作检测器的气相色谱流程（如图１）操作的详述。载气由高压瓶１供给，经减压阀２减压后，进入载气净化干燥管３，以除去载气中的水份和杂

质，由针形阀４控制载气的压力和流量。用流量计４和压力表６指示载气的柱前压力和流量，再经过预热管７和进样器（包括气化室）９，试样就由进样器注入，由载气携带进入色谱术１０，将各组份分离后依次序进入检测器８，检测器通过测量电桥１２将各组份的变化转换成电讯号，由记录仪１３记录下来，就可得到如图２所示的色谱峰图。根据色谱峰的峰高或峰面积就可定量测定出样品中各组份的含量。

４气相色谱曲线的特点

据图２，简述一下气相色谱流出曲线的特点。色谱峰图以组份流出的时间（ｔ）为横坐标，以检测器对各组份电讯号响应值（毫伏）为纵坐标。在色谱图上可得到一组色谱峰，每个峰代表样品中的一个组份，对每个色谱峰，可用三项参数表示其特征。

图２

４．１色谱峰的公位置

从进样开始至每个组份流出曲线达极大值（峰顶）所需的时间（图２中所示ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３），称为保留时间，其可作为气相色谱定性分析的依据。４．２色谱峰的峰高或峰面积色谱峰的峰高是指由基线（即无组份流出时流出曲线，通常为一条平行于横坐标的直

线）至峰顶间的距离，用ｈ表示。色谱峰的峰

面积，可看成是一个近似三角形的面积，可由峰高乘以半峰宽（即峰高一半处的峰宽）来计

算。峰高和峰面积可作为气相色谱定量分析的依据。

４．３色谱峰的宽窄

每个色谱峰的宽窄可由三个特征位置的峰高所对应的峰宽来表示，一是位于０．６０７（纵坐标）峰高处峰宽的两端点与色谱流出曲

线的交点，称为拐点，两拐点间的距离。另一

个是峰高一半处的峰高，即半峰宽。最后一个是基线宽度，是从色谱流出曲线的左右两个拐点作切线，在基线上得到的截距，此处峰高为零。上述三种特征宽度称为区域宽度，可表明色谱柱效率的高低，色谱峰形愈窄，说明柱效率愈高。结语：基于以上对气相色谱特点的详细阐述，基本上能满足当前各种工业对分析方法提出的要求。气相色谱法的应用范围很广，不仅可以分析气体，也可以分析液体、固体、及包含在固体中的气体。分析操作的温度一般为－１９６℃～４５０℃，只要在上述温度范围内，有不小于０．２～１０ｍｍ汞柱的蒸汽压力，并且热稳定性能良好的气、液、固体物质，都可采用气相色谱法进行分析。另外气相色谱法在原子能工业、医药工业、食品工业、农业化学、生物

化学、物理化学领域中也有着广泛的应用。责任编辑：宋义