岛津气相色谱培训资料

目录1•气相色谱的起源和发展•色谱法分类•气相色谱的构成•载气及载气控制方式•气相色谱进样方式•色谱柱的选择–固定液的种类和浓度–单体的选择–色谱柱的老化–分离条件的选择（进样量、温度、流量）目录2•数据评价•色谱图评价•数据评价•检测器及工作原理•样品前处理方法简介•峰处理参数及参数优化•定量方法及方法选择•工作曲线的选择•实际样品分析（酒中异戊醇的定量分析）石油醚碳酸钙颗粒色素玻璃柱色谱起源色谱方法的分类1.色谱是通过组分在流动相和固定相之间分配比的差异进行分离的。2.根据流动相和固定相的状态，色谱法分类气相色谱仪的基本结构钢瓶He,N2载气控制数据处理载气控制：手动、数字(AFC)/恒压、恒流进样口：DRI、SPL/Splitless、OCI、PTV色谱柱：填充柱、毛细柱检测器：FID、TCD、ECD、FPD、FTD数据处理：C-R6A、C-R7A、C-R8A、CLASS-GC10、Gcsolution进样口色谱柱检测器温度控制区气相色谱主机进样口、色谱柱、检测器的温度设定•进样口温度考虑样品中各组分的沸点，设定温度使样品瞬间汽化。•色谱柱温度考虑样品中各组分的沸点，及希望的分析周期，宽沸程样品应使用程序升温。•检测器温度防止检测器污染，一般比色谱柱温度高20-30℃。DET.T≥INJ.T≥COL.T+20℃气相色谱仪的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尾吹气约35ml/minFID气相色谱仪的流动相----载气•氦气（纯度99.99%以上）•氮气（纯度99.99%以上）•氩气（纯度99.99%以上）特殊分析使用•氢气（纯度99.99%以上）注意安全•针形阀控制（手动）GC-14C/B,GC-17AP系列•电子方式（数字式）AFC&APCGC-17AA,&GC-2010载气控制方式载气控制方式•恒压控制–填充柱恒温分析–毛细柱分析•总流量=柱流量+分流流量+隔膜吹扫流量•恒流控制–填充柱的恒温或程序升温分析气相色谱进样方式简介气相色谱的进样方式•填充柱进样口•毛细柱分流/无分流进样口•冷柱头进样•PTV进样口热进样和冷进样•热进样–分流/无分流进样–直接进样（全量注入）•宽口毛细柱和填充柱•冷进样•PTV进样•冷柱头进样歧视效应和热分解•热进样(SPL,WBI)–存在歧视现象和样品热分解•冷进样(OCI,PTV)–进样是在较低温度下进行–定量精度高歧视效应和热解效应的影响小歧视效应的产生•歧视:蒸溜现象形成气溶胶分溜现象低沸点组分百分比偏高进针退针高沸点组分残留歧视效应•进样体积越小，歧视现象越严重。进样体积和峰面积比(%)0.51.02.03.04.0(uL)5251504948n-C9n-C4减小热进样歧视现象的方法•快速进样法•溶剂冲洗法•热针法溶剂冲洗法蒸溜和分溜减少溶剂空气样品空气(%)0.51.02.03.04.0(uL)5251504948n-C4n-C9减小热歧视的最好方法是冷进样方式PTV、OCI冷进样•概念•样品是在冷状态--低于样品沸点的温度下进样(依据溶剂)•气化室快速升温使样品气化•PTV进样方式•分流进样(高浓度样)•无分流进样(低浓度样)•大体积进样—LVI(痕量分析)•OCI柱头进样•只适用于0.53内径的柱子•没有分流流路，不能分析高浓度样品（污染柱子），进样量一般小于2ulSPL-无分流进样和OCI以及PTV-无分流进样的比较(热分解现象)氨基甲酸盐农药的热解现象Splitless-SPLCool-on-columnSplitless-PTV热分解效应比较结果OCI优于PTV优于热进样方式进样体积上限•无分流进样(SPL,PTV)2uL•高压进样(SPL,PTV)5uL•直接进样（全量进样）3uL用宽口径毛细柱•冷柱头进样（OCI）2uL•LVI-PTV进样–空衬管10uL–衬管+石英棉50uL–衬管+填料大于1000uL进样口的结构（1）•填充柱进样口•毛细柱进样口隔垫吹扫出口载气玻璃衬管填充柱隔垫吹扫出口分流出口载气玻璃衬管F2F1隔垫吹扫出口载气玻璃衬管宽孔径毛细柱•WBI进样口进样口的结构（2）•冷柱头进样口(OCI)•PTV进样口隔垫吹扫出口分流出口载气玻璃衬管F2F1加热-250℃/min隔垫吹扫出口载气玻璃衬管0.53mm内径宽孔毛细柱隔垫吹扫的作用•吹扫掉进样垫高温脱落的组分，一般为橡胶中的增塑剂或低聚物，减少鬼峰•吹扫溢出衬管的溶剂气体，减少溶剂拖尾•常用流量范围：3-5ml/min分流比的设定范围•分流比=柱流量/（分流流量+柱流量）分流流量柱流量时分流比=柱流量/分流流量•分流比的设定要依据样品浓度（浓度越高分流比越大）•分流比的设定要依据毛细柱容量（柱容量越低，分流比越大）•常用的分流比范围为1:20—1:200,根据具体情况可用范围很宽，比如：0.1mm毛细柱快速分析可用1：500以上的分流比气体阀进样样品入口样品出口载气入口连接色谱柱定量环色谱柱的选择•毛细柱柱材：熔融石英、铝内径：0.2mm--0.53mm长度：10--100m固定相种类：OV-1，PEG-20M，OV-17等固定相膜厚：0.2--5μm色谱柱的类型•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。气相色谱的固定相•固体--活性炭、活性铝、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%•液体--硅酮、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%以上色谱柱的选择•固定液极性的选择（按相似相溶原则）非极性固定液------有按沸点顺序溶出倾向极性固定液------沸点相同时，按极性由小到大的顺序溶出•固定液的浓度或毛细管柱的膜厚对低沸点化合物高浓度（10%～30%)高膜厚(1～5μm)对高沸点化合物低浓度（1%～5%)低膜厚(0.25～0.5μm)色谱柱的选择•担体的选择应从担体的比表面积及惰性方面考虑•根据待测样品的性质，进行过适当处理的担体，如：酸洗、碱洗、甲基硅烷化等几种代表性固定液的极性(McReynolds常数)Squalane0（非极性）PEG20M(DBWAX)322（强极性）SE3015FFAP340OV101(DB1)17PEG1000347SE54(DB5)33（弱极性）EGA372DC55074DEGS484OV17119（中极性）TCEP593（超强极性）BCEF690名称△IBenzene名称△IBenzene内径对毛细柱分离的影响0.22mmx25m进样量毛细柱分离的影响膜厚对毛细柱分离的影响CBP1-W25-100膜厚1umCBP1-W25-500膜厚5um毛细柱的内径、膜厚及柱容量I.D.流速He(ml/min)柱容量(ng)0.10.2-0.610-1500.250.6-1.340-2500.321.4-2.260-4000.534-2080-600一般进样量范围1.填充柱气体:0.5-50ml液体:0.1-1ml2.毛细柱气体:0.1-1ml液体:0.004-2.0ul各公司常用毛细柱商品名及固定液对照表固定相岛津J&WSGE信和化工FrontierLABRESTECSUPELCOCHROMPACK聚甲基硅氧烷OV-1CBP1DB-1BP-1HR-1Rtx-1SPB-1CPSil5CB聚苯基甲基硅氧烷（5%苯基）SE-52CBP5DB-5BP-5HR-52Rtx-1,MXT-5SPB-1,PTE-5SAC-5CPSil8CB聚苯基甲基硅氧烷（20%苯基）OV-7Rtx-20聚苯基甲基硅氧烷（50%苯基）OV-17,DB-17DB-17thRtx-50SP-22506%腈乙基甲基硅酮Rtx-1301OVI-G4314%腈乙基甲基硅酮OV-1701CBP10DB-1701BP-10HR-10Rtx-1701SPB-1701CPSil19CB50%三氟丙基甲基硅氧烷OV-210DB-210Rtx-200CPSil43CB50%腈乙苯基甲基硅酮DB-225HR-225Rtx-22550%腈乙基甲基硅酮DB-23聚乙二醇（硝苯二酸修饰）FFAPDB-FFAPStabilwax-DANukolCPWax58CB,FFAP-CB聚乙二醇PEG-20MCBP20DB-WAXBP-20HR-20MALLOY-CWStabilwaxSupecolwax-10Carbowax20MCPWax52CB,联苯基聚甲基硅氧烷（14%联苯基）DB-XLB聚苯基甲基硅氧烷（65%苯基）ALLOY-TRGRtx-65TAP-CB90%二丙腈基10%腈乙苯基甲基硅酮Rtx-2330SP-2380色谱柱的老化•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，最好不要连接检测器。•每天都要进行老化吗？视仪器基线情况，确定是否需要老化以及老化时间。出现鬼峰的原因1.进样口污染2.载气含水分及其它不纯物3.不锈钢管及阀污染4.进样垫及橡胶垫圈污染5.填料老化不足6.填充剂劣化恒温分析和升温分析的比较恒温分析升温分析•沸程窄时采用恒温分析•恒温分析时，保留时间和碳数程指数关系C8C9C10C11C8C9C10C11•沸程宽时采用升温分析•升温分析时，碳数和保留时间程比例关系•基线调整困难，应确认空白是否有鬼峰出现。载气流速与分离能力的关系HETPBCA载气线速度VanDeemter方程HETP=A+B/u+CuA涡流扩散（横向）B分子扩散C传质阻抗（纵向）HETP:理论塔板高度色谱柱的分离效率--理论塔板数•理论塔板数N=5.54(Tr/WH/2)2=L/HETPHH/2WH/2开始Tr塔板理论的特点和不足：（1）当色谱柱长度一定时，塔板数N越大（塔板高度H越小），被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。（2）不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。（3）柱效不能表示本分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。（4）塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。色谱柱分离效率评价•色谱柱效率：峰尖评价：理论板高(HETP)、理论塔板数(N)对策：将VanDeemter各因素优化•选择性：峰的分离度评价：分离因子或分离度对策：选择极性相当的固定相•峰的对称性：吸附现象评价：拖尾因子对策：色谱柱进一步老化常用检测器及工作原理气相色谱的检测器检测器载气种类测定浓度应用热导（TCD）氦、氢、氩、氮50ppm以上无机气体、有机化合物氢火焰离子化（FID）氦、氮数ppm以上有机化合物电子捕获（ECD）氮数ppb以上有机卤素等化合物火焰热离子（FTD）氦、(氮)数ppb以上氮、磷化合物火焰光度（FPD）氦、氮约0.1ppm硫、磷化合物FID的检测原理•在氢火焰中，有机化合物燃烧产生CHO+离子，该离子强度与含量成正比。•该检测器检出的是有机化合物。•无机气体及氧化物在该检测器无响应。FID的检测原理CHOxidationCHO++e-组分在氢火焰中氧化ECD检测原理•载气（氮气）ECD检测器中电离成正离子和自由电子•亲电子化合物与自由电子结合生成负离子，在检测池中移动速度比自由电子慢•生成的负离子与正离子结合•ECD中自由电子减少（离子流减小）•自由电子减少与亲电子化合物的浓度成正比•ECD是高选择性、高灵敏度的检测器，用于检测微量或痕量的卤素化合物及硝基化合物。ECD•对电负性集团有高选择性和高灵敏度(如卤素)N2N2++e-PCB+e-PCB-PCB+N2+(neutralcompound)rayreverse火焰光度检测器（FPD）