气相色谱仪原理、结构及操作

气相色谱仪原理、结构及操作

1、基本原理

气相色谱(GC)就是一种分离技术。实际工作中要分析得样品往往就是复杂基体中得多组分混合物,对含有未知组分得样品,首先必须将其分离,然后才能对有关组分进行进一步得分析。混合物得分离就是基于组分得物理化学性质得差异,GC主要就是利用物质得沸点、极性及吸附性质得差异来实现混合物得分离。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体(即载气,一般就是N2、He等)带入色谱柱,柱内含有液体或固体固定相,由于样品中各组分得沸点、极性或吸附性能不同,每种组分都倾向于在流动相与固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气就是流动得,这种平衡实际上很难建立起来,也正就是由于载气得流动,使样品组分在运动中进行反复多次得分配或吸附/解附,结果在载气中分配浓度大得组分先流出色谱柱,而在固定相中分配浓度大得组分后流出。当组分流出色谱柱后,立即进入检测器,检测器能够将样品组分得存在与否转变为电信号,而电信号得大小与被测组分得量或浓度成比例,当将这些信号放大并记录下来时,就就是如图2所示得色谱图(假设样品分离出三个组分),它包含了色谱得全部原始信息。在没有组分流出时,色谱图得记录就是检测器得本底信号,即色谱图得基线。

2、气相色谱结构及维护

2、1 进样隔垫

进样隔垫一般为硅橡胶材料制成,一般可分普通型、优质型与高温型三种,普通型为米黄色,不耐高温,一般在200℃以下使用;优质型可耐温到300℃;高温型为绿色,使用温度可高于350℃,至色谱柱最高使用温度得400℃。正因为进样隔垫多为硅橡胶材料制成,其中不可避免地含有一些残留溶剂与/或低分子齐聚物,另外由于汽化室高温得影响,硅橡胶会发生部分降解,这些残留得溶剂与降解产物如果进入色谱柱,就可能出现“鬼峰”(即不就是样品本身得峰),从而影响分析。解决得办法有:一就是进行“隔垫吹扫”,二就是更换进样隔垫。

一般更换进样隔垫得周期以下面三个条件为准:(1)出现“鬼峰”;(2)保留时间与峰面积重现性差;(3)手动进样次数70次,或自动进样次数50次以后。

2、2 玻璃衬管

气相色谱得衬管多为玻璃或石英材料制成,主要分成分流衬管、不分流衬管、填充柱玻璃衬管三种类型。衬管能起到保护色谱柱得作用,在分流/不分流进样时,不挥发得样品组分会滞留在衬管中而不进入色谱柱。如果这些污染物在衬管内积存一定量后,就会对分析产生直接影响。比如,它会吸附极性样品组分而造成峰拖尾,甚至峰分裂,还会出现“鬼峰”,因此一定要保持衬管干净,注意及时清洗与更换。

玻璃衬管清洗得原则与方法

当以下现象:(1)出现“鬼峰”;(2)保留时间与峰面积重现性差出现时,应考虑对衬管进行清洗。清洗得方法与步骤如下:(1)拆下玻璃衬管;(2)取出石英玻璃棉;(3)用浸过溶剂(比如丙酮)得纱布清洗衬管内壁。玻璃衬管更换时要注意玻璃棉得装填:装填量3～6mg,高度5～10mm。要求填充均匀、平整。

2、3 气体过滤器

变色硅胶可根据颜色变化来判断其性能,但分子筛等吸附有机物得过滤器就不能用肉眼判断了,所以必须定期更换,一般3个月更换或再生一次。

由于分流气路中得分子筛过滤器饱与或受污严重,就会出现基线漂移大得现象,

这个时候就必须更换或再生过滤器了。再生得方法就是:(1)卸下过滤器,反方向连接于原色谱柱位置。(2)再生条件:载气流速40～50ml/min,温度340℃,时间5h。

2、4 检测器

如果说色谱柱就是色谱分离得心脏,那么,检测器就就是色谱仪得眼睛。无论色谱分离得效果多么好,若没有好得检测器就会“瞧”不出分离效果。因此,高灵敏度、高选择性得检测器一直就是色谱仪发展得关键技术。目前,GC所使用得检测器有多种,其中常用得检测器主要有火焰离子化检测器(FID)、火焰热离子检测器(FTD)、火焰光度检测器(FPD)、热导检测器(TCD)、电子俘获检测器(ECD)等。下面对检测器得日常维护作简单讨论:

2.4.1火焰离子化检测器(FID)

(1) FID虽然就是准通用型检测器,但有些物质在检测器上得响应值很小或无响应,这些物质包括永久气体、卤代硅烷、H2O、NH3、CO、CO2、CS2、CCl4,等等。所以检测这些物质时不应使用FID。

(2)FID得灵敏度与氢气、空气、氮气得比例有直接关系,因此要注意优化,一般三者得比例应接近或等于1∶10∶1。

(3)FID就是用氢气在空气燃烧所产生得火焰使被测物质离子化得,故应注意安全问题。在未接上色谱柱时,不要打开氢气阀门,以免氢气进入柱箱。测定流量时,一定不能让氢气与空气混合,即测氢气时,要关闭空气,反之亦然。无论什么原因导致火焰熄灭时,应尽量关闭氢气阀门,直到排除了故障重新点火时,再打开氢气阀门。

(4)为防止检测器被污染,检测器温度设置不应低于色谱柱实际工作得最高温度。检测器被污染得影响轻则灵敏度明显下降或噪音增大,重则点不着火。消除污染得办法就是对喷嘴与气路管道得清洗。具体方法就是:断开色谱柱,拔出信号收集极;用一细钢丝插入喷嘴进行疏通,并用丙酮、乙醇等溶剂浸泡。

2.4.2 火焰热离子检测器(FTD)

FTD使用注意事项:

(1) 铷珠:避免样品中带水,使用寿命大约600～700h;

(2) 载气:N2或He,要求纯度99、999%。一般He得灵敏度高;

(3) 空气:最好就是选钢瓶空气,无油;

(4) 氢气:要求纯度99、999%。

另外需要注意得就是使用FTD时,不能使用含氰基固定液得色谱柱,比如OV-1701。

2.4.3火焰光度检测器(FPD)

FPD使用注意事项:

(1) FPD也就是使用氢火焰,故安全问题与FID相同;

(2) 顶部温度开关常开(250℃);

(3) FPD得氢气、空气与尾吹气流量与FID不同,一般氢气为60～80ml/min,空气为 100～120ml/min,而尾吹气与柱流量之与为20～25ml/min。分析强吸附性样品如农药等,中部温度应高于底部温度约20℃;

(4) 更换滤光片或点火时,应先关闭光电倍增管电源;

(5) 火焰检测器,包括FID、FPD,必须在温度升高后再点火;关闭时,应先熄火再降温。

2.4.4热导检测器(TCD)