岛津气相色谱仪教材

岛津气相色谱仪基础知识岛津企业管理（中国）有限公司分析中心第一部分气相色谱仪基本构成3载气控制：手动、数字进样口：分流/不分流进样口、填充柱进样口、程序升温进样口色谱柱：填充柱、毛细柱检测器：FID、TCD、ECD、FPD、FTD数据处理：GCsolution、Labsolution进样口色谱柱检测器温度控制区气相色谱主机钢瓶He,N2载气控制数据处理气相色谱构成示意图4气相色谱基本流路图隔垫吹扫出口分流出口载气玻璃衬管F2F1空气400-600mL/min氢气40-60mL/min石英棉FID检测器分流/不分流进样口毛细柱尾吹气约35mL/min5温度压力（流量）温度、压力（流量）的时间程序气相色谱基本控制参数6保证载气纯度在99.999%以上加装载气净化装置10%的钢瓶气保有量保证载气纯度的措施第二部分进样口部分8分流/不分流进样填充柱进样冷柱头进样程序升温进样分流/不分流进样是GC最为常用的进样方式GC进样方式分流/不分流进样口结构F1F2进样方式：分流进样（Split）不分流进样（Splitless）导针器载气O型圈石墨垫圈螺母玻璃衬管色谱柱隔垫隔垫吹扫分流出口什么是分流进样?46mL/min0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min50mL/min47mL/minP分流3mL/min隔垫吹扫分流比分流流量和色谱柱流量之比当柱流量为1mL/min、分流流量为46mL/min--分流比＝46:1载气为什么要分流进样?(Ⅰ)防止色谱柱过载柱内径.(mm)膜厚(μm)承受样品量(ng)0.100.05-0.255-250.250.10-0.5020-1000.320.25-5.080-15000.531.0-8.0530-4200Dr.P.SANDRASampleIntroductioninCGC前沿峰12减小色谱峰展宽为什么要分流进样?(Ⅱ)0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min4mL/min1mL/min载气Ｐ分流3mL/min隔垫吹扫e.g．SPL-2010(Split)25mm石英棉5-10mm(10mg)34mm分流进样注意点_石英棉的装填避免分流歧视，提高重现性14不适合微量组分的分析（μg/mL以下）未知样品分析时，初始分流比采用50:1或者100:1使用分流衬管正确装填石英棉定期更换分流出口的捕集阱分流进样操作要点什么是不分流进样？（Ⅰ）0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min50mL/min47mL/min载气Ｐ46mL/min分流初始柱温：溶剂沸点-10℃待机状态和进样后1min内1mL/min0mL/min分流流路关闭后总流量变为4mL/min3mL/min（进样时间设为1min时）隔垫吹扫0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min进样时的4mL/min1mL/minCarrierGasP0mL/min分流50mL/min47mL/min46mL/min什么是不分流进样？（Ⅱ）进样1min后打开分流流路3mL/min隔垫吹扫分流流路1min后打开电磁阀的作用n-C11n-C13n-C15n-C17n-C18n-C11n-C13n-C15n-C17n-C18进样后1min打开电磁阀未打开电磁阀进样时间内色谱峰展宽的影响0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min4mL/min载气Ｐ初始柱温：溶剂沸点-10度1mL/min0mL/min3mL/min如何减小色谱峰展宽：1）溶剂聚焦效应2）高压进样分流隔垫吹扫溶剂聚焦效应进样口初始柱温：溶剂沸点-10℃溶剂在柱头重新冷凝200.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min9mL/min载气分流初始柱温：溶剂沸点-10℃6mL/min0mL/min3mL/min隔垫吹扫高压进样待机状态和进样后1min内（高压时间设为1min时）1mL/min6mL/min100Kpa250Kpa进样1min后，柱压回到100Kpa，柱流量恢复为1mL/min主要用于分析微量组分（数十µg/mL或更低）使用不分流衬管或去活性不分流衬管衬管中可装填少量石英棉以提高重现性如样品有强吸附性，最好不加石英棉必须使用程序升温方式，初始温度低于溶剂沸点10～20℃建议使用高压进样方式不适合气体样品和低沸点溶剂类样品的分析不适合分析在溶剂峰之前出峰的组分不分流进样操作要点22填充柱进样口宽口径进样口GC进样方式23冷柱头进样口程序升温进样口GC进样方式第三部分色谱柱25毛细柱柱材：熔融石英、不锈钢内径：0.1mm--0.53mm长度：10--100m固定相种类：OV-1，PEG-20M，OV-17等固定相膜厚：0.1--5μm填充柱柱材：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)等色谱柱类型26固体：活性炭、氧化铝、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%聚甲基液体：硅氧烷、聚乙二醇、聚脂等，用于液体样品及高沸点化合物分析应用比例占90%以上气相色谱的固定相27熔融石英–合成高纯石英外表面涂覆聚酰亚胺内表面经化学处理不锈钢用于高温分析最不易断裂内表面经特殊处理毛细管柱管材28大多数固定相为聚合物毛细管柱:聚甲基硅氧烷（Polysiloxanes,silicones）聚乙二醇（Polyethyleneglycols,PEG）毛细管柱固定相29CH3CH2CH2CH2CNCH2CH2CF3R=methylcyanopropyltrifluoropropylphenylsiloxanebackboneOSiOSiORRRR固定相—聚甲基硅氧烷30苯基基团键入硅氧烷聚合物主链Rtx-5msDB-5msBPX-5e.g.SiOSiRRRRSiOSiRRRR温度稳定性更好固定相—“ms”或低流失柱31HOCH2CH2OHn“WAX”or“FFAP”类固定液e.g.Rtx-WAX，Stabilwax-DA，DB-FFAP温度稳定性比聚硅氧烷类差，最高使用温度低于聚硅氧烷类固定液固定相—聚乙二醇32固定液类型RestekJ&WSGEAlltechMacherey－Nagel100%dimethylpolysiloxaneRtx-1Rtx-1msDB-1DB-1MSBP1AT-1AT-1MSOptima195%dimethyl/5%diphenylpolysiloxaneRtx-5Rtx-5msRxi-5msDB-5DB-5MSBP5BPX5AT-5AT-5MSSE-54Optima565%dimethyl/35%diphenylpolysiloxaneRtx-35Rtx-35msDB-35DB-35MSBPX35BPX608AT-35-50%dimethyl/50%diphenylpolysiloxaneRxi-17Rtx-50DB-17DB-608BPX50AT-50Optima176%cyanopropylphenyl/94%dimethylpolysiloxaneRtx-1301Rtx-624DB-1301DB-624BP624AT-1301AT-624Optima1301Optima62414%cyanopropylphenyl/86%dimethylpolysiloxaneRtx-1701DB-1701BP10AT-1701Optima1701trifluoropropylmethylpolysiloxaneRtx-200DB-200DB-210AT-210Optima21050%cyanopropylmethyl/50%phenylmethylpolysiloxaneRtx-225DB-225BP225AT-225Optima225polyethyleneglycol(PEG)Rtx-WAXDB-WaxBP-20AT-WAXCarbonWAXOptimaWAXpolyethyleneglycol2-nitroterephthalateStabiwax-DADB-FFAPBP21AT-1000OptimaFFAP常用商品化毛细柱对照表33序号名称固定液名称应用领域（RestekGC应用数据集）1Rtx-1100%dimethylpolysiloxane空气样品、芳香族化合物、氯氟烃类化合物、香精油类、脂肪酸、香味挥发物、香味化合物、烃类、有机磷农药、氧化物（醚、醇等）、臭氧前体、溶剂、含硫化物、挥发物2Rtx-55%dimethyl/95%diphenylpolysiloxane醇类、联苯胺类、丁基锡类、消毒副产物、氯代烃类、有机氯农药、柴油中有机物、成瘾药物、香精油类、汽油中有机物、卤代乙酸、卤代醚类、烃类（易燃物）、亚硝胺类、硝基芳香烃类、PCBs、基本药物、酚类、多环芳烃、邻苯二甲酸酯类、硅氧烷、溶剂、类固醇类3Rtx-6246%cyanopropylphenyl/94%dimethylpolysiloxane挥发性化合物4Rtx-170114%cyanopropylphenyl/86%dimethylpolysiloxane丙烯酸酯、甲醛、有机氯农药、香味化合物、有机磷农药、药物（酸性/中性）、基本药物、溶剂5Rtx-WAXpolyethyleneglycol(PEG)醛类、芳香族化合物BTEX、香精油、FAMEs（酸酯顺反化合物）、二醇类、溶剂6Stabiwax-DACarboWAXpolyethyleneglycol脂肪酸（游离）、香味挥发物、有机酸、溶剂色谱柱固定相典型应用34柱内径流量(推荐)0.25mm1~2mL/min0.32mm2~4mL/min0.53mm5~8mL/min毛细管柱流量设定35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。新柱老化时，不要连接检测器。每天都要进行老化吗？视仪器基线情况，确定是否需要老化及老化时间。色谱柱的老化第四部分检测器37检测器载气种类测定浓度应用氢火焰离子化（FID）氦气、氮气数ppm以上有机化合物电子捕获（ECD）氮气数ppb以上有机卤素等化合物火焰光度（FPD）氦气、氮气约0.1ppm硫、磷化合物火焰热离子（FTD）氦气、氮气数ppb以上氮、磷化合物热导（TCD）氦气、氢气、氮气、氩气50ppm以上无机气体、有机化合物常用检测器38FID检测器39FID检测器进样过程40氢气、空气的比例1:10。检测器温度设置高于色谱柱实际工作的温度，建议使用温度≥250℃。在未接上色谱柱时，不要打开氢气阀门。必须在温度升高后再点火，关闭时，应先熄火再降温。因故障导致火焰熄灭，应尽量关闭氢气阀门，排除了故障重新点火时，再打开氢气阀门。FID检测器使用事项41ECD检测器42ECD检测器进样过程43气路要安装气体过滤器和氧气捕集器。ECD使用温度为250～350℃，否则检测器很难平衡，建议使用温度为300℃。ECD升温前通载气约10min，先升检测器温度再升进样口、柱温。ECD电流最大为2nA，通常为0.5～1nA。ECD检测器使用事项44FPD检测器45FPD检测器进样过程46建议FPD使用温度≥250℃。FPD的氢气、空气流量与FID不同。必须在温度升高后再点火，关闭时，应先熄火再降温。滤光片表面应清洁无污物，勿用手触摸其表面。FPD检测器使用事项第六部分数据分析48保留时间允许误差：时间窗(%)：相对允差一般设为5%时间带：绝对允差一般设为0.05~0.25min绝对保留时间、相对保留时间定性参数49面积归一法校准面积归一法外标法内标法定量方法501、面积归一法各组分浓度以面积百分比表示，该结果可以确认大概的浓度，但有误差。2、校准面积归