气相色谱技术

气相色谱技术一：分离原理二：固定相三：气相色谱检测器四：定性与定量分析五：气相色谱在食品中的应用目录定义：气相色谱法是以惰性气体为流动相的柱色谱分离技术，其应用于化学分析领域，并与适当的检测手段相结合，就构成了气相色谱分析法。适用于分析气体试样或易挥发（气化）或可转化为易挥发的液体或固体既适合有机物也适合无机物。一特点及分类：高效能、高选择性、高灵敏度、分析速度快、应用范围广、根据固定相不同，可分为气-固色谱（GSC），气-液色谱（GLC）。根据分离的原理不同，可分为吸附色谱，分配色谱。根据色谱柱不同，可分为填充柱色谱，毛细管柱色谱。定量根据色谱峰的位置可以定性，根据峰高或峰面积可以定量，峰宽可用来衡量色谱柱性能。书p119表示峰宽的三种方法:（1）.标准偏差即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半，如上图6-1JK的一半。（2）.半峰宽度即峰高一半处的色谱峰宽度，如上图中EF。（3）.基线宽度即通过色谱峰两侧的转折点所作的切线在基线上的截距，如上图中GH。基线宽度与标准偏差的关系为：Wb=4δ（1）死时间指不被固定相吸附或溶解的气体通过色谱柱后的出峰时间。（2）死体积指惰性物质通过色谱柱后出峰时所需的载气体积。（3）保留时间为样品通过色谱柱后的出峰时间，表示组分通过色谱柱时分配于气相和液相中时间的总和。（4）保留体积为使样品通过色谱柱后出峰时所需载气体积。（5）调整保留时间表示样品通过色谱柱时为固定相所滞留的时间，即从保留时间中减去死时间。（6）调整保留体积为样品通过色谱柱，由于固定相作用所耗费的载气的体积，即保体积减去死体积。分离参数:1.相对保留值α，即在一定的分离条件下，保留时间大的组分B与保留时间小的组分A的调整保留值之比。2.分配系数K，K为在平衡状态时，某一组分在固定液与流动相中的浓度之比。3.分离度R，R表示相邻两个色谱峰分离程度的优劣。气相色谱分离原理（一）塔板理论——柱分离效能指标表达式为：H=L/NH：虚拟塔板间距离L：柱长N：理论塔板数（二）速率理论——影响柱效的因素表达式为：H=Au^（1/3）+B/u+CuH:塔板理论高度B/u:分子扩散项A:涡流扩散项u:载气的线速度Cu:传质阻力项气相色谱分离原理：是利用不同物质在流动相和固定相两相间分配系数的不同，当两相作相对运动时，试样中各组分就在两相中经过反复多次的分配，从而使原来分配系数仅有微小差异的各组分能够彼此分离。气相色谱仪的基本配置：1.气路系统（净化器的目的：除去载气中的水分并提高载气纯度；载气系统的目的：得到纯净流速稳定的载气。）2.进样系统（气化室的作用：使样品瞬间气化而不分解的装置。）3.柱系统（目的：保证样品组分的有效分离。）4.检测系统5.数据处理系统6.控制系统其中起分离作用的柱系统和起检测作用的检测系统是仪器的主要部分。柱温的选择原则：柱温不能高于固定液的最高使用温度；在确保最难分离的组分有尽可能的好的分离前提下，采取适当低的柱温，以保留时间适宜，峰形不拖尾为度；对于宽沸程的多组分混合物，可采取程序升温法。气相色谱系统：二气相色谱的固定相可分为气-固色谱固定相和气-液色谱固定相。相比之下，气-液色谱固定相因固定液种类众多、选择余地大而应用更广泛。气相色谱固定相：固定液的分类：1.非极性固定液2.中等极性固定液3.强极性固定液4.氢键型固定液固定液的基本要求：1.在使用条件下蒸气压要低，否则由于固定液流失引起噪声。固定液的最高使用温度是固定液的重要性能指标。2.热稳定性和化学稳定性好3.操作温度下呈液态，黏度高4.对载体表面有一定的浸润能力5.组分于固定液之间具有一定作用力固定液的选择：（根据相似相溶原则）1.按极性相似选择(1)对于非极性物质的分离，一般用非极性固定液(2)对于中等极性物质的分离，一般选择强极性固定液(3)对于能形成氢键的样品的分离，一般选用极性或氢键型固定液2.按官能团相似选择3.同沸点或沸点相近化合物的分离4.同沸点，极性相差较大的组分分离5.其他选择方式担体：是一种具有化学惰性的多孔固定颗粒，其作用是承担固定液。担体分类及性能：红色担体：涂渍非极性固定液，分析非极性或弱极性的混合物。白色担体：涂渍极性固定液，分析强极性或氢键型化合物。担体的预处理：酸洗法：用于分析酸类和脂类合物碱洗法：用于分析胺类等碱性化合物硅烷法：只能有效地涂布非极性或弱极性的固定液，并只能在270℃以下使用。载体（担体）的选择:由两方面考虑：一是载体本身的物理性质，二是考虑试样的化学性质。1.载体的颗粒小而均匀，柱效较高。2.载体的密度要大致相同。3.试样的化学性质。固定相的制备：P126一：固定液的涂渍二：色谱柱的装填三：老化加热老化，以除去残余的溶剂以及某些易挥发性杂质，并使固定液能均匀牢固地分布在担体表面三检测器性能评价指标：一、灵敏度：当一定浓度或一定质量的物质进入检测器后，就产生一定大小的信号，即响应值。二、检测限：指检测器恰能产生二倍于噪声（2RN）的信号时，单位体积载气中进入检测器的物质量，或单位时间内进入检测器的物质量，以Q0表示。三、噪声：在色谱图中基线的无规则的波动成为噪声。四、基线漂移：基线长期的向上或向下单方向波动成为基线漂移。五、响应时间六、线性和线性范围一个好的检测器需要具备的条件：一、灵敏度高二、稳定性和重现性好三、对样品无损检测四、通用性好，对所有样品都有响应五、线性响应范围宽常用的微分型检测器中，按照不同的检测原理可分为两类：P130（1）浓度型检测器检测器测量的是载气组分浓度的瞬间变化，检测器信号大小与组分在载气中的浓度成正比，与组分质量流速（单位时间内进入检测器的组分量）无关。例如热导检测器（TCD）、电子捕获检测器（ECD）等。（2）质量型检测器检测器测量的是载气中组分进入检测器的速度变化，检测器信号大小与单位时间内组分进入检测器的质量成正比，与组分在载气中浓度无关。例如氢焰离子化检测器（FID）、火焰光度检测器（FPD）、氮磷检测器（NPD）、质谱检测器（MSD）等。常用检测器：一、热导检测器（TCD），TCD灵敏度较低，但对所以物质都有响应，结构简单，性能可靠，定量准确，价格低廉，经久耐用，又是非破坏性检测器。影响热导检测器灵敏度的因素：桥路电流、池体温度、载气种类、热敏元件阻值、热导池死体积、二、氢焰离子化检测器（FID）原理：被测组分被载气携带，从色谱柱流出后，与氢气混合一起进入离子室，由毛细血管喷嘴喷出。氢气在空气的助燃下经引燃后进行燃烧，以产生的高温为能源，使被测有机物组分电离成正离子与电子。产生的离子在收集极和极化极的外电场作用下定向运动而形成微弱电流。经放大器放大后，在记录仪上得到相应的色谱峰。FID氢火焰由外向内分为4层区域分别为：反应区（温度最高）、热裂解区（正离子+电子）、点燃火焰、预热区。特点：灵敏度高、比热导池高10^3倍、检出限低、只适用于有机化合物。影响氢焰离子化检测器灵敏度的因素：载气和氢气流速、空气流速、极化电压、操作温度。三、电子捕获检测器（ECD):灵敏度最高，仅对能俘获电子的化合物响应，如卤代烃，含氮、氧和硫的化合物。物质电负性越强，检测灵敏度越高。四、火焰光度检测器(FPD):工作原理：当含有P或S的有机物质在富氢（并含有氧气）中燃烧时，P或S都会变为激发态的元素而发出其特征光波。四气相色谱定性分析方法：P131一、用纯物质对照定性二、采用文献数据定性三、与其他方法结合定性定量分析方法：P133一、峰面积的测量方法二、校正因子（f）选定一个物质做标准，被测物质的峰面积用校正因子校正到相当于这个标准物质的峰面积，再以校正后的峰面积来计算组分的含量。三、计算方法（1）归一化法（2）外标法（3）内标法（具体方法在第五章已有介绍）五气相色谱在食品检测中的应用：P133一、食品中脂肪酸含量的测定。二、食品中有机氯农药残留量的测定。