气相色谱基本知识

气相色谱基本知识

气相色谱是色谱中的一种，就是用气体做为流动相的色谱法，在分离分析方面，具有如下一些特点：

1、高灵敏度：可检出10-10克的物质，可作超纯气体、高分子单体的痕迹量杂质分析和空气中微量毒物的分析。

2、高选择性：可有效地分离性质极为相近的各种同分异构体和各种同位素。

3、高效能：可把组分复杂的样品分离成单组分。

4、速度快：一般分析、只需几分钟即可完成，有利于指导和控制生产。

5、应用范围广：即可分析低含量的气、液体，亦可分析高含量的气、液体，可不受组分含量的限制。

6、所需试样量少：一般气体样用几毫升，液体样用几微升或几十微升。

7、设备和操作比较简单。

气相色谱法的一些常用术语及基本概念解释：

1、相、固定相和流动相：一个体系中的某一均匀部分称为相；在色谱分离过程中，固定不动的一相称为固定相；通过或沿着固定相移动的流体称为流动相。

2、色谱峰：物质通过色谱柱进到鉴定器后，记录器上出现的一个个曲线称为色谱峰。

3、基线：在色谱操作条件下，没有被测组分通过鉴定器时，记录器所记录的检测器噪声随时间变化图线称为基线。

4、峰高与半峰宽：由色谱峰的浓度极大点向时间座标引垂线与基线相交点间的高度称为峰高，一般以h表示。色谱峰高一半处的宽为半峰宽，一般以x1／2表示。

5、峰面积：流出曲线（色谱峰）与基线构成之面积称峰面积，用A表示。

6、死时间、保留时间及校正保留时间：从进样到惰性气体峰出现极大值的时间称为死时间，以td表示。从进样到出现色谱峰最高值所需的时间称保留时间，以tr表示。保留时间与死时间之差称校正保留时间。以Vd表示。

7、死体积，保留体积与校正保留体积：死时间与载气平均流速的乘积称为死体积，以Vd 表示，载气平均流速以Fc表示，Vd=tdxFc。保留时间与载气平均流速的乘积称保留体积，以Vr表示，Vr=trxFc。

8、保留值与相对保留值：保留值是表示试样中各组分在色谱柱中的停留时间的数值，通常用时间或用将组分带出色谱柱所需载气的体积来表示。以一种物质作为标准，而求出其他物质的保留值对此标准物的比值，称为相对保留值。

9、仪器噪音：基线的不稳定程度称噪音。

气相色谱仪

气相色谱仪一般由气路系统、进(取)样系统、色谱柱、检测器、信号放大处理系统和记录系统等部分组成。样品分析流程：N2或H2等载气（用来载送试样而不与待测组分作用的惰性气体）由高压载气瓶供给，经减压阀（表头a指示瓶压，表头b指示输出压力）减压后进入净化干燥器，以除去载气中杂质和水分，再由针形阀控制载气流量（由流量计指示）和压力（由压力表指示），然后通过汽化室进入色谱柱。待载气流量，汽化室、色谱柱、检测器的温度以及基线稳定后，试样可由进样器进入汽化室，则液体试样立即汽化为气体并被载气带入色谱柱。因色谱柱中的固定相对试样中不同组分的吸附能力或溶解能力也不同，从

而使试样中各种组分彼此分离而先后流出色谱柱。并进入检测器，检测器得到不同组分的浓度（或质量）变化转变为电信号，并经放大器放大后，通过记录仪即可得到其色谱图。

下面分别简述各部分的构造及其原理。

1 气路系统

气路系统一般由氢气发生器(或高压载气瓶)、减压阀、气流调节阀和有关连接气路组成。它提供载气和气体通路，所用的载气是由氢气发生器(或高压载气瓶)提供。载气常用氢气、氮气、氦气、氩气和二氧化碳等，有时也用洁净的空气，但一般使用氢气和氮气为多。

对气体纯度选择的一般原则

1. 从分析角度讲，微量分析比常量分析要求高。也就是说，气体中的杂质含量必须低于被分析组分的含量，如果用TCD分析10ppm的CO，则载气中的杂质总含量不得超过10ppm，因为99.999%纯度的气体则含0.001%的杂质，相当于10ppm所以对于10ppm的痕量分析，载气的纯度应高于99.999%；对于FID使用气体，碳氢化合物含量必须很低，载气中的大量氧杂质只要不对色谱柱造成影响，就不影响FID的性能。

2. 毛细管柱分析比填充柱分析要求高;

3. 程序升温分析比恒定温度分析要求高;

4. 浓度型检测器比质量型检测器要求高;

5. 从仪器寿命和保持仪器的高灵敏度讲,中高档仪器比低当仪器要求高;

TCD：氦做载气：至少纯度为99.995%。杂质含量分别为：氖＜10ppm; 氮＜10ppm；氧＜2.5 ppm; 氩＜0.1 ppm; 二氧化碳＜0.25 ppm。

氢做载气：至少纯度为99.995%。杂质含量分别为：氮＜1 ppm; 氧＜5 ppm; 二氧化碳＜1 ppm; 水＜5 ppm; 总烃＜1 ppm;。

FID：氮做载气：至少纯度为99.998%。杂质含量分别为：氢＜1 ppm; 氧＜1 ppm; 氩＜10ppm; 二氧化碳＜1 ppm; 水＜5 ppm; 甲烷＜1 ppm。

氢气：同TCD

空气：呼吸级杂质：氩，氪，水，氦，氖均小于1%；二氧化碳＜500 ppm; 一氧化碳＜10ppm; 总烃＜0.02 ppm; 甲烷＜20 ppm。

载气流速一般要求：填充柱：10～60mL/min，毛细管：0.5～5 mL/min

检测器气体流速一般要求：氢气24～60mL/min，空气200～600mL/min，柱+尾吹气10～60mL/min

2 进样系统

进样器：液体采用微量注射器进样，进样量0.5～10μL，气体采用气体定量管（六通阀）、特种气相注射器进样，进样量0.5～3mL。

气化室温度要求：

a、气化室温度控制在使样品瞬间气化而不造成样品分解为最佳。

b、气化温度取决于样品的挥发性、沸点、稳定性以及进样量，一般选择稍高于样品沸点，但不要超过沸点50%以上，以防分解。一般比柱温高10～50℃

3 色谱柱

色谱柱是气相色谱仪的核心部件，柱子一般采用不锈钢或玻璃管制成U 形或螺旋形。它又可分为填充柱和空心毛细管柱。

填充柱一般内径为2～6mm，长为1～6m，管内装有颗粒担体或吸附剂，主要用于一般混合物的分析，其分离效能较低，但柱容量较大。

毛细管柱一般内径为0.1～O.5mm，长3O～300m，空心管壁涂有固定液，主要用于复杂混合物的分析。其分离效能高，但柱容量较低，允许进样量小。

柱温不能高于色谱柱的最高使用温度（色谱柱标明最高使用温度）。