仪器分析气相色谱条件选择课件.ppt

1、气相色谱法分析条件选择涂莎莎一、仪器选择1气相色谱仪2检测器1气路系统2进样系统3分离和温控系统4检测系统气相色谱LOREMLOREM5数据记录和处理系统 气相色谱主要构造气相色谱主要构造1火焰离子化检测器2电子捕获检测器3火焰光度检测器4氮磷检测器检测器LOREMLOREM5热导池检测器 常用检测器常用检测器常用检测器检测器检测器特点特点火焰离子化检测器对绝大多数有机物都有很高的灵敏度，适用于痕量有机物分析。电子捕获检测器对含有较强电负性元素的化合物，适用于痕量药物、农药及含有电负性基团环境污染物的分析。火焰光度检测器对磷，硫具有高选择性和高灵敏度，多用于痕量含硫，磷的环境污染物的分析。氮磷

2、检测器对磷，氮具有高选择性和高灵敏度，多用于痕量含氮，磷的环境污染物的分析。热导池检测器通用型，灵敏度较低。1色谱柱种类2固定相3柱长和内径二、色谱柱的选择二、色谱柱的选择1.色谱柱种类色谱柱有填充柱和毛细管柱。填充柱内径34mm，长度13m。毛细管柱内径0.10.5mm，长度通常为1050m。填充柱填充柱毛细管柱毛细管柱多用于气体的分离、分析几乎所有的有机物都可以用毛细管柱来分离适合简单成分不多的样品，柱效低但快速。适合分析多组分复杂样品，柱效高，但分析时间长容量大，填料选择范围广，易于自行制备。容量小，分离效能高。2.1固定相 气相色谱固定相分气液色谱固定相和气固色谱固定相。 气固色谱固定

3、相常用固体吸附剂做固定相。吸附剂吸附剂特点特点活性炭（非极性）有较大的比表面积,吸附性较强.氧化铝气（弱极性）有较大的极性.适用于常温下O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的相互分离。不能分离二氧化碳。硅胶（强极性）与氧化铝分离效能大致相同，还可以分离二氧化碳，臭氧等气体。分子筛可用于H2，02，N2，CH4，CO，He,Ne,NO等测定。2.2颗粒直径 载体粒度越小，柱效越高。 但粒度太小，则阻力及柱压增加。 通常，对填充柱而言，粒度大小为内径的1/201/25为宜。2.3气液色谱固定相的选择 液体固定相有载体和固定液两部分组成。 载体是一种多孔性的惰性颗粒物质，具有较大的比表

4、面积。2.4固定液的要求 1、挥发性小，操作温度下有较低蒸气压，以免流失。 2、热稳定性好，操作温度下不发生分解和聚合反应，并且液体状态，保持固定液原来的特性。 3、对试样有一定的溶解能力，以免被测组分被带走起不到分配作用。 4、具有良好的选择性，即操作条件下，对沸点相近或者性质相似的不同物质有尽可能高的分离能力。 5、化学稳定性好，不与被测组分， 担体，载气发生 化学反应。2.5固定液的选择相似相溶原理分离物质分离物质固定液极性固定液极性分配行为分配行为非极性物质非极性固定液非极性大的后出峰，小的先出峰极性物质极性固定液极性大的后流出，小的先流出极性与非极性混合液极性固定液极性大的后出峰，小

5、的先出峰氢键型的物质极性或者氢键型固定液不易形成氢键的先流出色谱柱复杂的难分离物质选用两种或两种以上的混合固定液2.4固定液的配比 配比即固定液与担体的质量之比，一般在5到25之间。 低固定液配比，柱效能高，分析速度快，但允许的进样量低。 高沸点样品用低固定液配比（载体和固定液配比,即固定液涂渍量较少,1%到3%）,以防保留时间过长,峰扩散严重,导致柱效降低. 使用低固定液配比时,固定液在载体表面必须涂渍良好,以防色谱峰拖尾；低沸点样品宜用高固定液配比（5%到25）从而增大k,以达到良好分离.样品沸点样品沸点固定液配比固定液配比高沸点样品低固定液配比低沸点样品高固定液配比2.5固定液最高使用温

6、度 1.温度能够影响到色谱柱的柱效、分离选择性、检测灵敏度和稳定性。柱温改变，能影响分离效率和分析速率。提高柱温，可以改善传质阻力，有利于提高柱效，缩短分析时间，但降低了选择性，不利于分离。从分离角度上考虑，一般选用较低的柱温。 2.若柱温高于高于固定液最高温度会不利于分配或易造成固定液流失。 3.故温度要适宜，不得过低也不得超过固定相最高使用温度。3.1柱长的选择 分辨率与柱长的平方根成正比。在其他条件不变的情况下,为取得加倍的分辨率需有4倍的柱长。较短的柱子适于较简单的样品,尤其是由那些在结构、极性和挥发性上相差较大的组分组成的样品。 柱长增加可以提高塔板数，使分离度提高。柱长柱长特点特点

7、15m的短柱用于快速分离较简单的样品，也适于扫描分析 30m的色谱柱（最常用的柱长）大多数分析50m、60m或更长的色谱柱用于分离比较复杂的样品。3.2内径的选择 柱径直接影响柱子的效率、保留特性和样品容量。小口径柱比大口径柱有更高柱效，但柱容量更小。内径内径特点特点0.25mm具有较高的柱效，柱容量较低。分离复杂样品较好。 0.32mm柱效稍低于0.25mm的色谱柱，但柱容量约高60%。0.53mm具有类似于填充柱的柱容量，可用于分流进样，也可用于不分流进样当柱容量是主要考虑因素时（如痕量分析），选择大口径毛细管柱较为合适。三、温度的选择1柱温2气化室温度3检测器温度1.1柱温 在气相色谱分

8、离分析中，柱温是一个重要的操作变数，直接影响分离效能和分析速度，是条件选择的关键。 一般选择的基本原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离高度的前提下，尽可能采取较低温度，但以保留时间适宜及不拖尾为度。 柱箱温度越高，峰高越高，峰宽越窄，但是峰与峰之间的间距会越小。反之温度越低，峰高越低，峰宽越宽，峰之间的间距越大。 柱温一般选择接近或略低于组分平均沸点时的温度。 选择柱温的根据是混合物的沸点范围，固定液的配比和鉴定器的灵敏度。提高柱温可缩短分析时间； 降低柱温可使色谱柱选择性增大，有利于组分的分离和色谱柱稳定性提高，柱寿命延长。 对易挥发样用低柱温，不易挥发的样品采用高柱温。柱温控制方式柱

9、温控制方式特点特点恒温适用于样品组分少，各组分沸点相近程序升温适用于复杂，沸程宽的情况1.2气化室温度 一般控制在等于或稍高于待测组分的沸点，以保证迅速气化。 一般气化室温度比柱温高20到50度左右。 既能保证样品全部组分瞬间完全气化，又不引起样品分解。温度温度出峰出峰温度过低气化速度慢，使样品峰扩展，峰形不规则，出现平头峰或伸舌头宽峰。温度过高产生裂解峰，而使样品分解。出峰数目变化，重复进样时很难重现温度是否合适，可通过实验检查；若温度合适则峰形正常，峰数不变，并能多次重复。1.3检测室温度 检测器温度一般等于或者高于进样器30到50左右或气化室温度。四、载气及流速的选择 常用载气包括氦气、

10、氮气、氩气、氢气和空气。 除了载气，有些需要助燃气。气体气体特点特点氢气由于它具有分子量小，分子半径大，热导系数大，粘度小等特点，因此在使用TCD时常采用它作载气。在FID中它是必用的燃气。氢气的来源目前除氢气高压钢瓶外，还可以采用电解水的氢气发生器，氢气易燃易爆，使用时，应特别注意安全。 氮气由于它的扩散系数小，柱效比较高，致使除TCD外，在其他形式的检测器中，多采用氮气作载气。它之所以在TCD中用的较少，主要因为氮气热导系统小，灵敏度低，但在分析H2时，必须采用N2作载气，否则无法用TCD解决H2的分析问题。氦气从色谱载气性能上看，与氢气性质接近，且具有安全性高的优秀特点。但由于价格较高，

11、使用较少。4.1载气选择 选择何种气体作载气，首先要考虑使用何种检测器。 载气选择还与流速有关。检测器检测器载气载气热导池检测器氢气或氦气氢火焰检测器氮气或氢气电子捕获检测器氮气火焰光度检测器氮气和氢气流速流速载气载气低线速选用摩尔质量大的高线速选用摩尔量小的4.2载气流速 根据范氏方程可知： 涡流扩散项与载气流速无关; 当载气流速u小时，分子扩散项对柱效的影响是主要的，因此选用分子量较大的载气，如N2、Ar，可使组分的扩散系数Dm(g)较小，从而减小分子扩散的影响，提高柱效; 当载气流速u较大时，传质阻力项对柱效的影响起主导作用，因此选用分子量较小的气体，如H2、He作载气可以减小气相传质阻

12、力，提高柱效。 载气流速(u)对柱效的影响从速率方程可知，分子扩散项与流速成反比，传质阻力项与流速成正比，所以要使理论塔板高度H最小，柱效最高，必有一最佳流速。4.2载气流速实际工作中，实际工作中，为了缩短分析时间，为了缩短分析时间，常使载气流速稍高于最佳常使载气流速稍高于最佳流速。流速。五、进样的选择 进样迅速(塞子状)以防止色谱峰扩张。 进样量要适当：在检测器灵敏度允许下，尽可能少的进样量，以获得较好的分离度和峰形。 液体样0.110ul，气体试样为0.110ml。 进样方式：手动进样和自动进样器。3与其他方法结合2加入已知物增加峰高法定性LOREMLOREM1相对保留值定性六、分析方法的

13、选择六、分析方法的选择6.1定量方法的选择方法方法特点特点归一化法不需要标准品，样品组分必须全部出峰外标法需要标准品，简便、快速。外标法不使用校正因子，准确性较高，但色谱操作条件的变化对结果的准备性影响较大。它对进样量的准确性控制要求较高，需操作熟练才能掌握，适用于大批量试样的快速分析。内标法需要标准品，需准确称量两次。当样品中所有组分不能全部出峰或只要求测试样中某个或某几个组分，检测器不能对某个组分产生响应。6.2定量方法的选择 (1)归一化法：当试样中有n个组分，各组分的量分别为m1, m2 ,m3- mn ，全部组分都显示出色谱峰，可用归一化法也称为面积归一化法。归一化法简便、准备。进样

14、量的准备性和操作条件的变动对测定结果影响不大，但仅适用于试样中所有组分全部出峰的情况。 (2)内标法：取标准被测成分，按依次增加或减少的已知阶段量，各自分别加入各单体所规定的定量内标准物质中，调制标准溶液。分别取此标准液的一定量注入色谱柱，根据色谱图取标准被测成分的峰面积、峰高和内标物质的峰面积、峰高的比例为纵坐标，取标准被测成分量和内标物质量之比，或标准被测成分量为横坐标，制成标准曲线。 然后按单体中所规定的方法调制试样液。在调制试样液时，预先加入与调制标准液时等量的内标物质。然后按制作标准曲线时的同样条件下得出的色谱，求出被测成分的峰面积或峰高和内标物质的峰积或峰高之比，再按标准曲线求出被

15、测成分的含量。 所用的内标物质，应采用其峰面积的位置与被测成分的峰的位置尽可能接近并与被测成分以外的峰位置完全分离的稳定的物质。 (3)标准曲线法也称为外标法：取标准被测成分按依次增加或减少阶段法，各自调制成标准液，注入一定量后，按色谱图取标准被测成分的峰面积或峰高为纵坐标，而以标准被测成分的含量为横坐标，制成标准曲线。然后按单体中所规定的方法制备试样液。取试样液按制标准曲线时相同的条件作出色谱图，求出被测成分的峰面积和峰高，在相应组分的标准曲线上查出对应的浓度。气相色谱法同时测定白酒中的8种物质仪器：气相色谱仪（配备FID），DB-624UI(毛细管色谱柱）条件：柱温程序升温白酒沸点78.4

16、以上，100以下。试验考察了不同的初始温度(35、40 、50 、60、 80 、100)与不同分流比组合色谱条件对被测成分分离度的影响，得到最佳色谱条件。即柱温：初始温度为80，以3 min升至110，再以45min升至200 ，保持8 min；以保证白酒中各组分在相应的温度下得到良好的分离。最终温度不能太高，一般不超过250 ，防止色谱柱温过高，引起固定液挥发流失，分离效能变差，出现基线漂移，或导致色谱柱失效。条件：进样口温度为220 ，（一般气化室温度比柱温高20到50度左右。）检测器温度为220 ，（检测器温度一般等于或者高于进样器30到50左右或气化室温度。）FID 检测器的温度通常

17、控制在150250 ，避免水蒸汽在检测器中凝结，增大噪声而降低检测器的灵敏度，也可以避免出现检测器点火困难的问题。条件：采用毛细管色谱柱时，柱容量小，进样量通常在0.12 L。氢气(H2)：空气(O2：)：尾吹气(N2)=40：400：30：载气流速为25 mLmin。一般FID用高纯 N2 做载气，H2 做燃烧气，空气作助燃气。H2 的流速与载气N2 流速相当（毛细管色谱柱载气流量+载气分流的流量），实验证明H2 流量 空气流量= 1 10 时，FID 检测器最灵敏。载气流量在12 mL/min。流速太快会降低色谱柱的分离效能，一般高于最佳流速10 %左右即可。每次进样时，应将微量注射器用被测酒样抽洗5 次以上并排净气泡，保证待测试样浓度不发生变化，减少进样带来的误差。分析方法分析方法内标法