气相色谱法的应用

气相色谱法的原理及应用摘要：色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配，以固定相对流动相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。气相色谱法是指用气体作为流动相的色谱法。由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。另外加上可选作固定相的物质很多，因此气相色谱法是一个分析速度快和分离效率高的分离分析方法。近年来采用高灵敏选择性检测器，使得它又具有分析灵敏度高、应用范围广等特点。它在分析方面的应用领域已经涉及食品行业的农药残留分析，香精香料分析、添加剂分析等。关键词：气象色谱法原理应用引言：气相色谱是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。这是一种新的分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。气固色谱的“气”指流动相是气体，“固”指固定相是固体物质。例如活性炭、硅胶等。气液色谱的“气”字指流动相是气体，“液”指固定相是液体。例如在惰性材料硅藻土涂上一层角鲨烷，可以分离、测定纯乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烯、丙烷等杂质。一、气相色谱的发展气相色谱的发展与下面两个方面的发展是密不可分的。一是气相色谱分离技术的发展，二是其他学科和技术的发展。1952年James和Martin提出气液相色谱法，同时也发明了第一个气相色谱检测器。这是一个接在填充柱出口的滴定装置，用来检测脂肪酸的分离。用滴定溶液体积对时间做图，得到积分色谱图。以后，他们又发明了气体密度天平。1954年Ray提出热导计，开创了现代气相色谱检测器的时代。此后至1957年，是填充柱、TCD年代。1958年Gloay首次提出毛细管，同年，Mcwillian和Harley同时发明了FID，Lovelock发明了氩电离检测器（AID）使检测方法的灵敏度提高了2～3个数量级。20世纪60和70年代，由于气相色谱技术的发展，柱效大为提高，环境科学等学科的发展，提出了痕量分析的要求，又陆续出现了一些高灵敏度、高选择性的检测器。如1960年Lovelock提出电子俘获检测器（ECD）；1966年Brody等发明了FPD；1974年Kolb和Bischoff提出了电加热的NPD；1976年美国HNU公司推出了实用的窗式光电离检测器（PID）等。同时，由于电子技术的发展，原有的检测器在结构和电路上又作了重大的改进。如TCD出现了衡电流、横热丝温度及衡热丝温度检测电路；ECD出现衡频率变电流、衡电流脉冲调制检测电路等，从而使性能又有所提高。20世纪80年代，由于弹性石英毛细管柱的快速广泛应用，对检测器提出了体积小、响应快、灵敏度高、选择性好的要求，特别是计算机和软件的发展，使TCD、FID、ECD、和NPD的灵敏度和稳定性均有很大提高，TCD和ECD的池体积大大缩小。进入20世纪90年代，由于电子技术、计算机和软件的飞速发展使MSD生产成本和复杂性下降，以及稳定性和耐用性增加，从而成为最通用的气相色谱检测器之一。其间出现了非放射性的脉冲放电电子俘获检测器（PDECD）、脉冲放电氦电离检测器（PDHID）和脉冲放电光电离检测器（PDECD）以及集次三者为一体的脉冲放电检测器（PDD），4年后，美国Varian公司推出了商品仪器，它比通常FPD灵敏度高100倍。另外，快速GC和全二维GC等快速分离技术的迅猛发展，促使快速GC检测方法逐渐成熟。二、气相色谱的原理GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体（即载气，也叫流动相）带入色谱柱，柱内含有液体或固体固定相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立起来。也正是由于载气的流动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸附，结果是在载气中浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器。检测器能够将样品组分的与否转变为电信号，而电信号的大小与被测组分的量或浓度成正比。当将这些信号放大并记录下来时，就是气相色谱图了。气相色谱仪由以下五大系统组成：气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统。组分能否分开，关键在于色谱柱；分离后组分能否鉴定出来则在于检测器，所以分离系统和检测系统是仪器的核心。三．气象色谱的应用1.气象色谱在药物分析中的应用气相色谱在药物分析中的应用主要体现在顶空气相色谱法、气质联用技术、气相一红外联用技术、全二维气相色谱等技术在药物分析中的应用。2.气相色谱法在食品中的应用分析现在在市场中存在着很多不安全的食品，由于其所含的成分或者是添加剂具有一定的危险性，尤其是随着油炸食品或者是烧烤食品中，淀粉类食品在一定的温度上非常容易产生丙烯酰胺。这是一类具有致癌的物质，属于一种有毒的物质，人类可以通过多种途径接触到这一物质，以消化道最快。经过流通，其可以进入到胎盘中或者是婴幼儿的体内，经过反应后，其更容易与DNA结合，导致基因突变，致癌，影响人的健康。因此，有必要在进行食物的选择中提高警惕性，气象色谱分析恰好提供了相对成本较低而且效果很好的方法。以炸土豆片中丙烯酰胺的分析来看，Elite—waxETR毛细柱显示出对分析复杂基体，像食品类中的丙烯酰胺有出色的选择性，提高了食品的安全性。气象色谱在食品方面的应用表现在一：提高食品的筛选速度;二：分析水中是否含有卤化物;三：增强食品的安全检验水准;四:分析食品中的农药残留;五:对食品中的防腐剂含量进行测定。3.气相色谱仪在农业生产中的应用在农业生产中常用气相色谱仪检测蔬菜中有机磷、有机氯、菊酯类及氨基甲酸酯类等农残。在检测时要注意的一些技术要点包括有采样、制样以及上机检测等。在前处理操作中,必须要注意以下几点:取样时,不能只取单株样品,应取混合样,打碎所有样品后用四分法,各取对角两部分样品，混匀后称样。前处理过程中需要使用多种实验器具,必须要保正这些器具的清洁,如玻璃器皿必须经溶剂浸泡清洗风干后才能使用,而且是一次使用,不能混用,这样才能确保实验器具不被污染。前处理过程中需要使用多种化学试剂,如丙酮、正已烷等,最好使用农残级化学试剂。提取和盐析的时间要按照标准进行,时间太短溶液扩散不充分,容易引起水溶性农药如甲胺磷等损失过大,影响回收率。浓缩时水浴锅的温度不能过高,氮吹不能过快,不能将样品吹干,应在近干时取出自然晾干,否则对甲拌磷等蒸气压高、沸点低、易分解的农药回收率影响大。样品净化时,活化、上样及洗脱过程必须确保小柱的吸附剂处于溶剂中,不能让吸附干涸,也不能净化过快,造成净化不彻底,从而影响回收率,应以液滴连续下滴但不成线为宜;洗脱完成后可在小柱上方用洗耳球加正压,使其中目标物全部流出。五、小结气相色谱经过了半个多世纪的发展，已经成为世界上应用最广泛的分析技术之一。近几年气相色谱的发展主要集中在高性能毛细管气相色谱柱、全二维气相色谱、快速气相色谱、便携式气相色谱仪和微型仪几个方面。毛细管气相色谱柱的开发和研制主要由厂家进行，以开发高惰性低流失细内径柱为主。展望未来，气相色谱技术将主要朝着仪器小型化、简单化、精密化、高效化等方面发展，气相色谱的灵敏度、选择性、方便快捷性、自动化程度将会得到显著提高。此外，气相色谱仪和其他仪器的联用技术将会得到更加充分的发展。参考文献[1]刘虎威．气相色谱方法及应用．第2版．北京：化学工业出版社．2007[2]傅若农．色谱分析概论．第2版．北京：化学工业出版社，2005[3]肖泽文王燕杰胡小刚.气相色谱技术及其发展.广东广州华南师范大学化学与环境学院.V01．27No.3[4]傅若农.气相色谱近年的发展.北京.北京理工大学化学系.2009.V01．27No.584～591[5]MondenoL。LewisAC．BarneK．MuJtidime瑚i彻alchromatogmphy．Hoboken，USA：JohnWney＆Sons．2003[6]AdahchourM，BeensJ，BrinkmanUATh．JChromatogrA，2008．1186：[7]张义.气相色谱法及其在药物分析中的应用.河北石家庄.华北制药股份有限公司新药分厂.2012.Vo1．35.No．8[8]薛锦坤.气相色谱法在食品中的应用分析.黑龙江哈尔滨.黑龙江省安卫职业卫生评价检测有限公司.2012[9]闫兵.气相色谱仪在农业生产中的应用前景分析.辽宁石油化工大学职业技术学院.2009.1003-188X(2009)11-0209-03