岛津气相色谱培训资料

载气
隔垫吹扫出口
载气
玻璃衬管
加热 -250℃/min
隔垫吹扫出口
分流出口
F1
玻璃衬管
0.53mm内径 宽孔毛细柱
F2
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隔垫吹扫的作用
• 吹扫掉进样垫高温脱落的组分 ，一般为橡胶中的增塑剂或低聚 物，减少鬼峰 • 吹扫溢出衬管的溶剂气体，减 少溶剂拖尾 • 常用流量范围：3-5ml/min
进样量毛细柱分离的影响
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膜厚对毛细柱分离的影响
CBP1-W25-100 膜厚 1um
CBP1-W25-500 膜厚 5um
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毛细柱的内径、膜厚及柱容量
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一般进样量范围
1. 填充柱
50 ml
1ml 2. 毛细柱
1 ml
气体 : 0.5液体 : 0.1-
• 冷进样 (OCI, PTV)
– 进样是在较低温度下进行 – 定量精度高 歧视效应和热解效应的影响小
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歧视效应的产生
• 歧视:
蒸溜现象 形成气溶胶
分溜现象
高沸点组分残留
低沸点组分百分比偏高
进针
退针
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歧视效应
• 进样体积越小，歧视现象越严重。
(%)
n-C9
52 51 50 49 48
• ECD是高选择性、高灵敏度的检测器，用于检测微量或 痕量的卤素化合物及硝基化合物。
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Leabharlann Baidu
ECD
• 对电负性集团有高选择性和高灵敏度 (如卤
素)
N2 ray N2+ + e -
PCB + e - PCB -
PCB + N2+
(neutral compound)
reverse
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固定相
对策：选择极性相当的
• 峰的对称性：吸附现象
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常用检测器及工作原理
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气相色谱的检测器
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FID的检测原理
• 在氢火焰中，有机化合物燃烧产生CHO+离子 ，该离子强度与含量成正比。 • 该检测器检出的是有机化合物。 • 无机气体及氧化物在该检测器无响应。
检测器
数据 处理
进样口：DRI、SPL/Splitless、OCI、PTV
色谱柱：填充柱、毛细柱
检测器：FID、TCD、ECD、FPD、FTD
数据处理：C-R6A 、C-R7A、 C-R8A、 CLASS-GC10、 Gcsolution
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进样口、色谱柱、检测器的温度设定
• 进样口温度 考虑样品中各组分的沸点，设定温度使样
10uL 50uL 大于 1000uL
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好好学习 进样口的结构（1）
• 填充柱进样 • WBI进样口 口
• 毛细柱进样口
载 气
隔垫吹扫 载
出口
气
隔垫吹扫
载
出口
气
隔垫吹扫 出口
分流
F出1 口
玻璃衬 管
玻璃衬 管
玻璃 衬管
宽孔径
填充柱
毛细柱
F
2
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进样口的结构（2）
冷柱头进样口(OCI) PTV进样口
n-C4
0.5 1.0 2.0 3.0
4.0 (uL)
进样体积和峰面积比
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减小热进样歧视现象的方法
• 快速进样法 • 溶剂冲洗法 • 热针法
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溶剂冲洗法
溶剂
(%)
空气 样品 空气
n-C4
52 51 50 49 48
蒸溜和分溜 减少
n-C9
0.5 1.0 2.0 3.0
尾吹气约35ml/min
F2
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气相色谱仪的流动相----载气
• 氦气（纯度99.99%以上） • 氮气（纯度99.99%以上） • 氩气（纯度99.99%以上）特殊分析使用 • 氢气（纯度99.99%以上）注意安全
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载气控制方式
• 针形阀控制（手动） GC-14C/B, GC-17AP系列
新柱老化时，最好不要连接检测器。
• 每天都要进行老化吗？
视仪器基线情况，确定是否需要老化以 及老化时间。
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出现鬼峰的原因
1. 进样口污染 2. 载气含水分及其它不纯物 3. 不锈钢管及阀污染 4. 进样垫及橡胶垫圈污染 5. 填料老化不足 6. 填充剂劣化
励好志 好人学生习恒温分析和升温分析的比较
• 电子方式（数字式）AFC & APC GC-17AA, & GC-2010
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载气控制方式
• 恒压控制
– 填充柱恒温分析
– 毛细柱分析
•
总流量=柱流量+分流流量+隔膜吹扫流量
• 恒流控制
– 填充柱的恒温或程序升温分析
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气相色谱进样方式简介
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气相色谱的进样方式
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好好学习分流比的设定范围
• 分流比=柱流量/（分流流量+柱流量）
分流流量>>柱流量时 分流比=柱流量/分流流量
• 分流比的设定要依据样品浓度
（浓度越高分流比越大）
• 分流比的设定要依据毛细柱容量
（柱容量越低，分流比越大）
• 常用的分流比范围为1:20—1:200,
根据具体情况可用范围很宽，比如：0.1mm毛 细柱快速分析可用1：500以上的分流比
• 填充柱进样口 • 毛细柱分流/无分流进样口 • 冷柱头进样 • PTV进样口
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热进样和冷进样
• 热进样
– 分流/无分流进样
– 直接进样（全量注入）
•
宽口毛细柱和填充柱
• 冷进样
• PTV进样
•
冷柱头进样
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歧视效应和热分解
• 热进样 (SPL, WBI) – 存在歧视现象和样品热分解
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FID的检测原理
组分在氢火焰中氧化
e CH Oxidation CHO+ + -
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ECD检测原理
• 载气（氮气） ECD检测器中电离成正离子和自由电子 • 亲电子化合物与自由电子结合生成负离子，在检测池 中移动速度比自由电子慢 • 生成的负离子与正离子结合 • ECD中自由电子减少（离子流减小） • 自由电子减少与亲电子化合物的浓度成正比
火焰光度检测器（FPD）原理
• S、P在还原火焰中燃烧，产生特征波 长的光线（S=394nm,P=526nm)。这些光 线通过滤光片，经光电倍增器放大并转 化为电信号被检测。 • 该检测器对有机磷和有机硫化合物具 有高选择性和高灵敏度。
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FPD
对含 P 或 S 的化合物 具有高选择性
热分解效应比较结果
OCI优于PTV优于热进样方 式
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进样体积上限
• 无分流进样 (SPL,PTV) 2uL
• 高压进样 (SPL,PTV) 5uL
• 直接进样（全量进样） 3uL
用宽口径毛细柱
• 冷柱头进样（OCI）
2uL
• LVI-PTV 进样
– 空衬管 – 衬管 + 石英棉 – 衬管 + 填料
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目录 2
• 数据评价 • 色谱图评价 • 数据评价
• 检测器及工作原理 • 样品前处理方法简介 • 峰处理参数及参数优化 • 定量方法及方法选择 • 工作曲线的选择 • 实际样品分析（酒中异戊醇的定量分析）
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色 谱起 源
色素 玻璃柱
4.0 (uL)
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减小热歧视的最好方法是
冷进样方式 PTV、OCI
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冷进样
• 概念
• 进样
•
样品是在冷状态--低于样品沸点的温度下
(依据溶剂) 气化室快速升温使样品气化
• PTV进样方式
•
分流进样(高浓度样)
•
无分流进样 (低浓度样)
• OCI柱•头进样大体积进样—LVI (痕量分析)
应用比例占90%以上
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好好学习 色谱柱的选择
• 固定液极性的选择（按相似相溶原则 ）
非极性固定液------有按沸点顺序溶出倾向
极性固定液------沸点相同时，按极性由小
到大
的顺序溶出
• 固定液的浓度或毛细管柱的膜厚
对低沸点化合物 30%)
高浓度（10%～
(1～5μm)
高膜厚
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0 （非极性）
SE30 340
15
FFAP
OV101(DB1)
17
PEG1000
347
SE54(DB5) 372
33 （弱极性） EGA
DC550 484
74
DEGS
OV17 593 （超强极性）
119（中极性） TCEP
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内径对毛细柱分离的影响
0.22mm x 25m
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• 只适用于0.53内径的柱子
• 没有分流流路，不能分析高浓度样品（污染柱子），进 样量一般小于2ul
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SPL-无分流进样和 OCI以及PTV-无分流进样 的比较(热分解现象)
氨基甲酸盐农药的热解现象
SplitlessSPL
Cool-oncolumn
SplitlessPTV
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S: ( S-S )* ( S-S ) + hv (394 nm)
P: (PHO)* (PHO) + hv (526 nm)
Van Deemter方程 HETP=A+B/u+Cu A涡流扩散（横向） B分子扩散 C传质阻抗（纵向） HETP:理论塔板高度
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色谱柱的分离效率--理论塔板数
• 理论塔板数N=5.54(Tr/WH/2)2=L/HETP
开始
H
WH/2
H/2
Tr
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塔板理论的特点和不足：
色谱柱的选择
• 担体的选择应从担体的比表面积及惰 性方面考虑 • 根据待测样品的性质，进行过适当处 理的担体，如：酸洗、碱洗、甲基硅烷 化等
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几种代表性固定液的极性 (Mc Reynolds 常数)
名称
△I Benzene 名称
△I Benzene
Squalane PEG20M(DBWAX) 322（强极性）
石油醚 碳酸钙颗粒
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好好学习 色谱方法的分类
1. 色谱是通过组分在流动相和固定相之间 分配比的差异进行分离的。
2. 根据流动相和固定相的状态，色谱法 分类
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好好学习 气相色谱仪的基本结构
气相色谱主机
温度控制区
载气 进样口 钢瓶 控制
色谱柱
He,N2
载气控制：手动、数字(AFC)/ 恒压、恒流
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气体阀进样
样品入口
样品出口
载气入口
定量环 连接色谱柱
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色谱柱的选择
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色谱柱的类型
• 填充柱
•毛细柱
柱材：不锈钢，玻璃
内径：2.6--3mm 长度：0.5--6m 填料：担体和固定液的种类
固定液的浓度 1-30%
担体有硅藻土、玻璃、 石英、塑料担体（TPA） 等。
C8 C9 C10
C11
C8 C9 C10 C11
恒温分析
•沸程窄时采用恒温分析 •恒温分析时，保留时间和碳 数程指数关系
升温分析
•沸程宽时采用升温分析 •升温分析时，碳数和保留时
间程比例关系 •基线调整困难，应确认空白 是否有鬼峰出现。
A
C
载 气 线 速 度
B HETP
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好好学习 载气流速与分离能力的关系
柱材：熔融石英、铝 内径：0.2mm--0.53mm 长度：10--100m 固定相种类：OV-1，PEG-
20M，OV-17等
固定相膜厚：0.2--5μm
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气相色谱的固定相
• 固体-- 活性炭、活性铝、硅胶、分子筛等，用于无机 气体及低碳烃的分析 应用比例约占10%
• 液体-- 硅酮、聚乙二醇、聚脂等，用于液体样品及高 沸点化合物分析。
气体 : 0.1-
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好好学习 各公司常用毛细柱商品名及固定液对照表
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色谱柱的老化
• 为什么必须进行色谱柱老化？
新色谱柱含有溶剂和高沸点物质，所以 基线不稳，出现鬼峰和噪声；旧柱长时间未用 ，也存在同样问题。一般 采用升温老化，即从 室温程序升温到最高温度，并在高温段保持数 小时。
（4）塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下 柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱 效的途径。
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好好学习色谱柱分离效率评价
• 色谱柱效率：峰尖
、理论塔板数(N)
评价：理论板高(HETP)
各因素优化
对策：将Van Deemter
• 选择性：峰的分离度
评价：分离因子或分离 度
品瞬间汽化。 • 色谱柱温度
考虑样品中各组分的沸点，及希望的分析 周期，
宽沸程样品应使用程序升温。 • 检测器温度
防止检测器污染，一般比色谱柱温度高 20-30℃。
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气相色谱仪的基本流路图
载气
隔垫吹扫出口
分流出口
F1
玻璃衬管
FID
空气400-600ml/min 氢气40-60ml/min
（1）当色谱柱长度一定时，塔板数N越大（塔板高度H越 小），被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高， 所得色谱峰越窄。
（2）不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效 塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测 定物质。
（3）柱效不能表示本分离组分的实际分离效果，当两组 分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无 法分离。