仪器分析基础知识

2.1 气相色谱（GC）
最常见的分离分析仪器主要用于可挥发性组分的分 析，或衍生化后可挥发组分的分析，应用范围非常 广。化合物中约20%的样品可用GC分离
色谱法理论基础
色谱法的基本原理
俄国植物学家茨维特（Tsweett）最早创造了色谱，并于 1906年他将吸附原理分离植物色素的方法命名为色谱法
➢ 高压输液系统 ➢ 进样系统 ➢ 色谱柱 ➢ 检测系统
➢ 附属系统
➢工作过程
高压泵将贮液罐的溶剂经进样器送入色谱柱中，然后从 检测器的出口流出。当欲分离样品从进样器进入时，流经进 样器的流动相将其带入色谱柱中进行分离，然后依先后顺序 进入检测器。记录仪将进入检测器的信号记录下来，得到液 相色谱图。
在待测样品中不存在； 与被测组分性质比较接近； 不与试样发生化学反应； 出峰位置（保留值）应位于被测组分附近； 浓度（响应值）与待测组分相当； 其色谱峰与其他色谱峰分离好。
内标法
校正因子∶RF(Xi )
内标样响应值R( I .S ) 标样响应值R(Xi )
标样浓度C ( X i
)
未知组分的浓度∶Ci
0.20 0.00
2.00
1 0
MethylParaben
EthylParaben
ButylParaben
PropylParaben
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Minutes
0 05 01 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0
样 品 浓 度 标准曲线
内标物的要求
离子色谱仪是以液体为流动相，固体填料为固定相， 是分析离子的液相色谱。
作用：多组分痕量离子的快速分析 10-9-10-6 特别对不同价态和形态元素的分析有优势； 30多种水溶性有机酸，乳酸等GC难分析； 分析单糖和低聚糖以阴离子形式分析；
其核心为分离拄：填料为磺酸或羧酸聚苯乙烯树脂 或季胺盐化聚苯乙烯树脂（阴）
水果、蔬菜中17种有机氯，用毛细管气相色谱法测定农药的残 留量用丙酮—正己烷混合液, 提取样品中的有机氯农药，将提
取液浓缩后，经过弗罗里硅土层析柱净化分析。
组成：气路系统、电路系统、分离系统、检测系统等部分组成 （结构示意图如下）：
气相色谱常用检测器
氢火焰离子化检测器(FID) 电子捕获检测器(ECD) 火焰光度检测器(FPD) 氮磷检测器（NPD） 质谱检测器（MSD）
可以用于环境中多环芳烃、酞酸酯等的监 测，特别是近期蓝藻爆发后，在藻毒素的 监测方面发挥了很大的作用
气、液色谱与质谱的联用
质谱（MS）
原理：将分子或原子转变成带电荷的粒 子，并按质量大小顺序排列的图谱。
气相色谱和液相色谱负责物质分离，而质 谱仪充当检测器的作用，有很好的定性定 量的作用。
气质
2.3 离子色谱（IC）
过程：ms m（含mi） 混匀进样 测Ai和As
mi ms
Ai fi As fs
Ci %
mi m
100%
Ai fi As fs
ms 100% m
内标法
1.80
实际色谱图 1.60
1.40
1.20
5 0 4 0
1.00
volts
0.80
0.60
0.40
标 样 峰 面 积 3 0 内 标 样 峰 面 积 2 0
Байду номын сангаас
定量
峰面积百分比法（归一化法）
由于检测技术的影响，在色谱中不常用
外标法
在色谱中用的较多
内标法
准确，但是麻烦 在标准方法中用的最多
归一化法
ci %
m1
mi m2
mn
100
fi' Ai
n
( fi' Ai )
100
i1
特点及要求：
归一化法简便、准确； 进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大； 仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。
外标法
外标法：以待测组分纯品为对照物，与试样中待测 组分的响应信号相比较进行定量的方法
配制一系列已 知浓度的标样
✓ 外标法特点：
1）不需要校正因子，不需要所有组分出峰 2）结果受进样量、进样重复性和操作条件影响大
→每次进样量应一致，否则产生误差
C．内标法：无待测物纯品，加入样品中不含的对照 物，以待测组分和对照物的响应信号对比定量
环境仪器分析
1 现代仪器的类系
1) 分离分析仪器与技术 2) 鉴定原子的仪器与技术 3) 鉴定分子的仪器与技术 4) 表面界面分析仪器与技术 5) 分析仪器联用技术 6) 核分析仪器与技术 7) 生物化学与医学专用分析仪器
2 分离分析仪器与技术
2.1 气相色谱（GC） 2.2 液相色谱（HPLC） 2.3 超临界流体色谱（SFC） 2.4 尺寸排阻色谱（SEC） 2.5 薄层色谱（TLC） 2.6 毛细管电泳（CE） 2.7 离子色谱（IC）
（chromatography)。
Tsweett色谱分离的基本原理是：
使混合物中各组分在两相（固定相和流动相）间进行分配， 当流动相中所含混合物(A、B)经过固定相时，就会与固定相 发生相互作用，由于各组分在性质和结构上的差异，不同组 分(A、B)在固定相中滞留时间有长有短，从而按先后不同的 次序从固定相中流出。
7、苯酚类（酸性化合物） 8、醛酮类化合物
9、酞酸酯类化合物
10、拟除虫菊酯类农药
11、有机氮类农药 12、有机金属化合物 13、其它类化合物
2.2 高效液相色谱分析法
➢特点：高压、高速、高效、高灵敏度、高自动 化。 ➢分析对象：
溶解后能制成溶液的样品，不受样 品挥发性和热稳定性的限制.分子量 大、难气化、热稳定性差及分子和 离子型样品均可检测 用途广泛，占 有机物的80%
流动相： 常用的流动相 是甲醇－水，乙腈－水
检测系统
有两种基本类型的检测器：一类是溶质性检 测器。它仅对被分离组分的物理或物理化学 特性有响应，如紫外荧光，电化学检测器等。 另一类是总体检测器，它对试样和洗脱液总 的物理或物理化学特性有响应，如示差析光， 介电常数检测器等 。
液相色谱在环境中的应用
RF( Xi )
样品峰面积Ai 内标峰面积Ai.s.
特点：
无需各组份都被检出、洗脱
内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定
量结果的影响不大。
每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样
的快速分析。
气相色谱在环境监测中的应用
1、有机氯农药和多氯联苯
2、有机磷农药 3、多环芳烃 4、苯系物 5、硝基苯 6、苯胺类（碱性化合物）