2 顶空进样气相色谱的基本原理和类型 顶空
气相色谱(
gc headspace Analysis,
gc-HS analysis ) 是指对液体或固体中的挥发性成分进行
气相色谱分析的一种间接测定法,它是在热力学平衡的蒸
气相与被分析样品同时存在于一个密闭系统中进行的。例如测定血液中的乙醇,把血样置于一个密闭恒温的样品瓶中,测定恒温后样品瓶蒸
气相中的乙醇浓度,通过校准曲线计算血样中的乙醇含量。这一方法从
气相色谱仪角度讲,是一种进样系统,即“顶空进样系统”。有不少仪器公司有商品的顶空进样系统。有关顶空
气相色谱分析的名称,美国称为:
gc headspace Analysis,前苏联的文献称为: Equilibrium Vapour Analysis,德国叫做 Dampfraumanalyse ( 英文为:Vapour Volume Analysis ) 。我国一般称为:顶空
气相色谱分析,但早期有人称为: “液上
气相色谱分析”,这样的名称不全面,因为有不少样品是固体。所以现在统一名称还是用“顶空
气相色谱分析”。
有关顶空进样
气相色谱原理详细的描述由于篇幅的关系这里就不讲解了,需要了解的读者可以读读早期出版的书,在国内全面介绍顶空进样
气相色谱分析的书有 Hachenberg等1977年出版的 Gas chromatographic headspace Analysis(
气相色谱顶空分析),翻译本为“液上
气相色谱分析”(见下图3)。图4是1984年出版的原苏联列宁格勒国立大学(现名圣彼得堡大学)的 Ioffe 撰写的“
气相色谱中的顶空分析及相关方法”和1997年出版(修订版是2006年)的Kolb 等撰写的“静态顶空
气相色谱分析”封面,。
图3 1977年(中译本1981年)出版的顶空气相色谱书
图4气相色谱中的顶空分析及相关方法(Ioffe等)和 静态顶空气相色谱(B. Kolb 等)
顶空进样
气相色谱的类型有:
(1)静态顶空
气相色谱:所谓静态顶空
气相色谱是在一个密闭恒温体系中,液汽或固汽达到平衡时用
气相色谱法分析蒸
气相中的被测组分 。如下图5
图5 静态顶空气相色谱示意图
1—注射器; 2—密封隔垫;3—螺帽;4—容器;5—样品;6—恒温浴;7—温度计
(2)动态顶空
气相色谱:也叫做吹扫-捕集(Purge-Tranp)分析法,这一方法是用惰性气体通入液体样品(或固体表面),把要分析的组分吹扫出来,使之通过一个吸附剂进行富集,然后再把吸附剂加热,使被吸附的组分脱附,用载气带到
气相色谱仪中进行分析。如图6的示意图。
图 6 动态顶空气相色谱示意图
1—捕集管;2—冷却水;3—样品管;4—水浴;5—洗气瓶
(3)固相微萃取(SPME)顶空
气相色谱:这种方法是在静态顶空瓶顶空蒸汽中装一支固相微萃取头,在一定温度下吸附顶空重的蒸汽分子一定时间,然后把固相微萃取头取出,插入
气相色谱仪的进样口中,进行
气相色谱分析。如下图7所示:
图7 固相微萃取(SPME)顶空气相色谱示意图
(Forensic Sci Intern 2000,107:129)
左图4ml 顶空瓶,内装10mg头发,内标和1mL 4%的NaOH,0.5gNa2SO4,使头发消化预热30min。
中间图:顶空吸附30min。右图:在气相色谱仪进样口脱附。
固相微萃取(SPME)装置如下图8所示:
图8 固相微萃取装置示意图
(4)一滴溶剂顶空进样
气相色谱:这种进样方式类似于SPME顶空进样,只是把固相微萃取进样装置换成一支注射器,在注射器针头处悬一滴萃取用溶剂液滴,如下图9所示:
图 9 一滴溶剂顶空萃取示意图
(J Chromatgr A 2007,1152:184)