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气相色谱法 第一节概述 GC 气体为流动相的分离分析方法 特点: 1 ,分离效能好 异构体,同位素都能分离 2 ,灵敏度高 10 -11 ~10 -13 g 3 ,分析速度比较快 4 ,选择性能好 5 ,可以用于 20~30% 的有机物质 第二节色谱仪器 一,一般流程 进样口 柱 检测器 记录仪 气路装置和恒温装置 二,色谱仪器结构
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气相色谱法 第一节概述 GC 气体为流动相的分离分析方法 特点:1,分离效能好 异构体,同位素都能分离 2,灵敏度高 10-11 ~10-13 g 3,分析速度比较快 4,选择性能好 5,可以用于20~30%的有机物质 第二节色谱仪器 一,一般流程 进样口 柱 检测器 记录仪 气路装置和恒温装置 二,色谱仪器结构 1,气路系统 载气:氢,氮,氩和氦气。
还要有净化器去除水分和烃化物。保持流速恒定。还要有净化器去除水分和烃化物。保持流速恒定。 2,进样系统 人工和自动进样 气化系统和恒温装置。毛细管柱需要分流设备。 吹扫系统;顶空进样和冷柱头进样系统。 3,分离系统 填充柱和毛细管柱,毛细管柱的尾吹系统。 4,检测系统 5,温度控制系统 6,记录放大系统 第三节检测器 一,分类 1,浓度敏感型 TCD ECD 2,质量敏感型 FID FPD NPD 二,几种常用的检测器
1,TCD 以前需要双柱,现在可以只用一根柱。通用但灵敏度低。 2,FID 灵敏度比TCD高2~4个数量级,毛细管柱使用尤其好。比较通用,但检测的是含有C,H的有机物。在火焰中难电离或不电离的物质无响应 3,TCD 对X,S,P,N,O有高响应值。灵敏度可以达到10-14 g/ml。 4,FPD 火焰光度计,测定的是S,P的发射光谱 S 394nm P 526nm 5,NPD 铷珠RbCI 可以使N,P电离
三,检测器的性能指标 1,灵敏度 浓度型检测器 A:C1为记录仪灵敏度mv/cm;C2走纸速度倒数min/cm;Fc为流速;m是以mg为单位的试样量 。 例如 C1 =5mv/25cm,Fc=30ml/min,纸速倒数是min/10mm,试样量 m=0.880×10-6 g,A =334mm2 ,衰减为4.
质量型检测器 2,检出限 检测器的响应信号相当噪声3倍时,单位时间需要进入检测器的组分质量 3,最小检出量 检测器产生的响应信号相当噪声3倍时进入色谱柱的最小组分量。检出限只和检测器性能有关最小检出量 和检测器 ,柱效和操作条件有关。 4,线性范围 TCD:104;FID:107;ECD:500;FPD:103。 第四节气相色谱柱和固定相 一,固体固定相
包括强极性的硅胶;中等极性的氧化铝和非极性的活性碳。还有特殊作用的分子筛。主要应用于永久性气体和低沸点物质,特别可以分离烃类异构体。不适宜高沸点物质和试样量比较高的情况。包括强极性的硅胶;中等极性的氧化铝和非极性的活性碳。还有特殊作用的分子筛。主要应用于永久性气体和低沸点物质,特别可以分离烃类异构体。不适宜高沸点物质和试样量比较高的情况。 二液体固定相 由载体和固定液两部分组成。 1,固定液 特点,要求,作用和分类 2,固定液选择 (1)分离中等极性和非极性物质,按相似者相溶选择,各组分一般按沸点从低到高顺序流出色谱柱。 (2)分离强极性物质,选择强极性固定液,各组分一般按极性从小到大顺序流出色谱柱 (3)能形成氢键的试样,选择氢键型固定液各组分一般按分子间形成氢键能力大小顺序流出色谱柱(水,胺,酚等)
(4)对于高沸点试样(尤其极性强时)应该选择极性比较低的固定液,以加快分析速度。(4)对于高沸点试样(尤其极性强时)应该选择极性比较低的固定液,以加快分析速度。 (5)对于含异构体试样,主要是芳香异构组分,应该选择有特殊保留作用的有机皂土或液晶固定液。 3,载体 要求 (1)硅藻土类 红色硅藻土和非极性固定液使用。机械强度好,但表面有活性中心。白色硅藻土活性中心少有利用在高温下使用,常和极性固定液使用,机械强度差。 (2)其他 三,液晶固定相 根据组分的几何形状,组分和固定相间的极性相互作用,偶极和偶极之间相互作用而分离的。 四,填充柱 固定液的涂渍;色谱柱的填充;色谱柱的老化
五,毛细管色谱柱 涂壁空心柱;涂载体空心柱;填充毛细管柱(先填载体后拉毛细管);微填充毛细管柱;多孔层空心柱。 第五节色谱法的理论基础 包括各组分在两相之间分配情况以及各组分在色谱柱中运动情况。 一,塔板理论 假定:1,在柱的一小段长度内,组分可以瞬间在两相中平衡;2,载气分段通过色谱柱;3,试样开始都加在0号板上,不考虑纵向扩散;4,所有塔板上,分配系数相同,即和组分量无关。 塔板高度H=L/n
有效塔板数 二,速率理论 H=A+B/u+Cu 1,A:涡流扩散项 气流碰到填充柱中颗粒时不断改变方向。 2,B/u:分子扩散项 纵向扩散,载气流速越小,分子扩散越严重。 载气分子质量大,流速高,柱温低则分子扩散项 小 3,Cu:传质阻力项
固定液含量大,液膜比较厚,中等流速时,H主要受液相传质阻力影响;固定液含量小,高流速时,H主要受气相传质阻力影响。固定液含量大,液膜比较厚,中等流速时,H主要受液相传质阻力影响;固定液含量小,高流速时,H主要受气相传质阻力影响。 4,HPLC的范第姆特方程 由图可以看见GC和 HPLC的H-u曲线明 显不同。原因是HPLC 流动相是液相。在HPLC中 液相中扩散系数Dm比气相的小4~5个数量级 所以HPLC中这项对于谱带扩张影响很小,曲线没有最小值。Cd是常数。
传质阻力项 Cu =Hs +Hm +Hsm (1)固定相传质阻力项 (2)移动流动相的传质阻力项 (3)滞留流动相的传质阻力项 由于分子扩散项可以忽略所以方程可以表示为 H=A+Cu 第六节气相色谱分离条件选择 一,载气流速的选择
对范第姆特方程进行微分得到: 载气流速比较小时,分子扩散项是峰扩散的主要因素,此时用分子质量大的载气;载气流速比较大时,传质阻力项是控制柱效率的主要因素,此时用分子质量小的载气。 二,柱温的选择 是最重要的色谱条件。直接影响分离效率和分析速度。 柱温高,可以改善气,液相的传质阻力提高柱效;但使分子扩散增加,柱效下降。降低柱温,提高选择性但常常使峰形变宽,柱效率下降。此外柱温还与固定液使用温度有关。
分析对象 柱温 固定液含量 永久气体低沸点烃 500 C以下 15~25% 沸点在100~2000 C 比平均沸点低 10~15% 50~1000 C 沸点在200~3000 C 比平均沸点低 5~10% 50~1000 C 沸点在300~4000C 低于沸点 小于3% 100~2000 C 多组分混合物 程序升温技术 三,色谱柱长度和形状 达到分离度的条件小尽可能短,内径小。 四,载体颗粒度选择 小而且均匀 五,其他条件选择 汽化温度,检测温度以及进样量和时间
第七节定性方法 一,利用色谱保留指数定性 1,对于简单样品,可以用已知纯净物质直接比较 保留值和相对保留值。 2,保留指数法 只要柱温和固定液相同,就可以用文献上发表的保留指数进行定性鉴定。 例如阿皮松L柱,1000 C时,某物质保留时间310.0mm 正庚烷保留时间174.0mm 正辛烷保留时间373.4mm Z=7
从文献上可以查到此物质是乙酸正丁酯 3,用多根色谱柱比较保留时间定性 二,利用不同检测器大致定性 三,利用特定软件定性 四,与其他方法互相结合定性 1,化学方法 发生反应后原来的峰会消失或移动 2,与质谱,红外和核磁共振仪器连用 第七节定量分析 一,定量校正因子
1,相对校正因子(校正因子) 相对校正因子对于TCD检测器是以苯为标准物;FID以正庚烷为标准物。对于这两种检测器的校正因子数值还可以从气相色谱手册等文献查到。 2,相对响应值 指某组分与其等量标准物响应值之比.它和相对校正因子互为倒数. 二,常用定量方法 1,归一化法 2,内标法
对内标物的要求是:试样中不存在;必须完全溶解在试样中;内标物的峰和试样峰相近但不相联;内标物的和量试样的相近。对内标物的要求是:试样中不存在;必须完全溶解在试样中;内标物的峰和试样峰相近但不相联;内标物的和量试样的相近。 3,内标标准曲线法(不需要校正因子) 先用被测物配制成一系列不同浓度标准溶液,加入相同质量的内标物后进行测定。以hi /hs对标准溶液浓度作图 4,外标法(不需要校正因子)