主题:气相色谱基本知识(个人认为比较全,认为好的顶下!!)

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不好意思,第一次发贴,附件没上传,就贴在这了,汗!!!
气相色谱知识讲座
第一节 概述
一、什么是气相色谱
气相色谱法(gas chromatography, GC)是一种以气体为流动相采用冲洗法的柱色谱分离技术。气相色谱法的流动相是气体,称为载气(carrier gas),一般为化学惰性气体,如氮气、氦气等。固定相可用固体吸附剂,称为气—固色谱法(gas—solid chromatography, GSC);也可用吸附于固体载体(solid support)上的液体,或结合于管柱壁上的液体,称为气—液色谱法(gas—liquid chromatography,GLC)。
GC能分离气体及在操作温度下能成为气体,但又不分解的物质。GC可与质谱法(MS)或红外光谱法(IR)结合使用,应用广泛。
二、气相色谱法的特点
1、高效率(high performance)
GC可以极短时间同时分离及测定多成分的混合物。一般使用毛细管柱可以一次同时测定及分离100多种的烃类混合物。
2、高选择性(high selectivity)
GC能分离及分析性质极相近的成分,如同分异构体、同位素等。
3、高灵敏度(high sensitivity)
GC所需的样品量很少( 少于10-2μL );经过高灵敏度的检测器,可检测出10-11~10-13g之微量成分。
4、高分析速度(high speed of analysis)
GC完成一个分析周期只需几分钟,如果结合电脑则不但快速并且可以自动化操作。
5、应用广泛(wide application)
GC不仅可分析气体样品,也可分析液体及固体样品;可分析无机物及有机物,并可用来制备各种纯组分。在-196℃~450℃的操作温度范围内,只要含有27~1.3×103
Pa之蒸气压者均可使用GC来分离及分析。应用十分广泛。
第二节 气相色谱仪
气相色谱仪由六个基本系统组成:
一、载气系统
载气系统一般由气源钢瓶、减压装置、净化器、稳压恒流装置、压力表和流量计以及供载气连续运行的密闭管路组成。
1、气源钢瓶
气相色谱中的载气(carrier
gas)为化学惰性气体,常用的有氢气、氮气和氩气,一般由相应的高压钢瓶供给。选用何种载气,通常由所使用的检测器来决定。
载气的作用,一是作为动力,它驱动样品在色谱柱中流动,并把分离后的各组分推进检测器;二是为样品的分配提供一个相空间。
2、减压装置
由于载气供应源为高压钢瓶,故需要使用减压装置(如减压阀)来减压。
3、净化器
由于钢瓶中含有微量杂质,如水、氧、烃类气体及一些无机杂质。这些微量杂质对色谱图会有影响,在进入色谱柱分离之前,必须经过净化器来除掉杂质。净化器内含有硅胶、活性碳、分子筛等净化器,可将这些微量杂质吸附。
4、稳压恒流装置
由于载气的流速是影响色谱分离及定性分析的重要参数之一,因此要求载气流速稳定。在恒温色谱柱中,于一定操作条件下,使用稳压阀使进入管柱之压力稳定,则可保持流速稳定。但在程序升温(temperature
programming)的色谱柱中,由于管柱内阻随温度而不断增加,致使流速逐渐减缓,因此必须在稳压阀之后加一个稳流阀。
5、流量计
流速测量可使用转子流量计、毛细管流量计(示差流量计)、皂子流量计。通常使用皂子流量计,系一橡胶球内含肥皂液或清洁剂溶液,被挤压时会在气体通路上形成一肥皂泡沫,量测此肥皂泡沫在滴定管刻度间移动所需时间,换算成体积流速。一般接于管柱出口末端
气路结构
二、进样系统
进样就是把样品快速而定量地加到色谱柱上端,以便进行分离。进样系统包括进样器和气化室两部分。
1、进样器
 2、气化室
三、分离系统
1、色谱柱
色谱柱是色谱仪的心脏,色谱分离过程就是在色谱柱内进行的。色谱柱可分为填充柱和毛细管柱两类,都是由固定相和柱管构成。柱管可用不锈钢、铜、玻璃或聚四氟乙烯等材料制成,可根据样品有无腐蚀性、反应性及柱温的要求,选用适当材料制作的色谱柱。
不锈钢制成的管柱,其机械强度佳、耐腐蚀、耐温,在高温下操作对大部分物质无催化作用,但对某些物质如生物链则会催化促进分解。玻璃管柱对管内填充物是否均匀、是否变质可以容易检查,并且玻璃对样品成分不具催化作用。但玻璃管柱之机械强度较差,其导热性也较差为其缺点。聚四氟乙烯对样品不具催化作用,对于某些含硫的有机物,其分离效果良好。钢制管柱因具有催化作用,较少被使用。管柱外形有直线形、U形、螺旋形等。
常用的填充柱内径为2~4
mm,长1~3m。填充料可以是具有吸附性的吸附剂或覆盖在载体上的均匀固定液膜。填充柱可供选择的填料种类很多,因而具有广泛的选择性,应用很广。但由于填充管柱的渗透性较小,质量传送阻力大,且管柱不能太长而使其分离效率不甚高。
毛细管柱又叫空心柱,柱内径0.1~0.5mm,柱长30~300m。空心毛细管柱是将固定液直接涂在毛细管的内壁表面。由于毛细管柱的质量传送阻力小且管柱长,因此其渗透性好,分离效率高,分析速度快。但柱容量低,进样量小,要求检测器灵敏度高,操作条件严格,所以多数情况下都用填充柱。
2、色谱炉
色谱炉的作用是为样品各组分在柱内的分离提供适宜的温度。
四、温控系统
温度控制系统用来设定、控制和测量色谱炉、气化室和检测器的温度。
1、色谱炉温度
色谱炉温度从300~500℃连续可调,可在任意给定温度保持恒温,也可按一定的速率程序升温。
程序升温
对于宽沸程的多组分混合物,可采用程序升温法,即在分析过程中按一定速度提高柱温,在程序开始时,柱温较低,低沸点的组分得到分离,中等沸点的组分移动很慢,高沸点的组分还停留于柱口附近;随着温度上升,组分由低沸点到高沸点依次分离出来。
 采用程序升温后不仅改善分离,而且可以 缩短分析时间,得到的峰形也很理想。
2、气化室温度
气化室温度应使试样立即瞬间气化而又不分解,一般,气化室温度比柱温高30~50℃。
3、检测器的温度
除氢焰离子检测器外,所有检测器对温度变化都较敏感,尤其是热导检测器,温度的微小变化,都直接影响检测器的灵敏度和稳定性,所以检测器的控温精度要优于±0.1℃。
五、检测系统
检测系统主要为检测器(detector)是一种能把进入其中各组分的量转换成易于测量的电信号的装置
(一)检测器的分类
1、根据对信号的记录方式不同
主要分为积分型及微分型。
积分型系连续测量管柱流出物的流量,得到一阶梯形的曲线,如图所示。每一阶梯代表一种组分,而阶梯的垂直高度与该成分的总量成正比。此类检测器目前较少用。
微分型是测量管柱流出物及其浓度的瞬间变化,得到一峰形的曲线(如图所示),每一峰代表一组分,每一峰的面积(或峰高)与每一组分的含量成正比。目前广泛使用此类型检测器。
2、根据检测原理的不同
可分为浓度型和质量型两类。
浓度型检测器测量的是载气中组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值正比于载气中组分的浓度。例如热导检测器和电子捕获检测器。
质量型检测器测量的是载气中所携带的样品进入检测器的速度变化,即检测器的响应信号正比于单位时间内组分进入检测器的质量。例如氢焰离子化检测器和火焰光度检测器。
(二)气相色谱的检测器
1、理想检测器的特性
(1)适当的灵敏度:一般检测器的灵敏度范 围在克分析物/秒之间。
(2)具有良好的稳定性及再现性;
(3)温度范围由室温至800℃;
(4)对样品无破坏性;
(5)反应时间短且与流速无关;
(6)可信度高且容易使用;
(7)对所有分析物有相似的反应,对某些分 析物具选择性反应;
(8)对分析物的校准曲线呈线性。
2、热导检测器(TCD)
热导检测器(thermal conductivity
detector,TCD)是最早被使用且广泛使用的一种检测器。它具有结构简单、性能稳定、灵敏度适宜(约克/秒)、应用范围广(可检测有机物及无机物)、不破坏样品等优点,多用于常量到10μg/mL以上组分的测定。
(1)热导池的结构和工作原理

T C D原 理 图
热导池由池体和热敏元件构成,可分双臂和四臂热导池两种。由于四臂热导池热丝的阻值比双臂热导池增加一倍,故灵敏度也提高一倍。目前仪器中都采用四根金属丝组成的四臂热导地。其中二臂为参比臂,另二臂为测量臂,将参比臂和测量臂接入惠斯登电桥,由恒定的电流加热组成热导地测量线路。
(2)影响热导检测器灵敏度的因素
桥电流
桥电流增加,使钨丝温度提高,钨丝和热导池体的温差加大,气体就容易将热量传出去,灵敏度就提高。响应值与工作电流的三次方成正比。所以,增大电流有利于提高灵敏度,但电流太大会影响钨丝寿命。一般桥电流控制在100~200mA左右(作载气时为100~150mA,作载气时150~200mA为宜)。
池体温度
池体温度降低,可使池体和钨丝温差加大,有利于提高灵敏度。但池体温度过低,被测试样会冷凝在检测
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本人也是在收集相关资料,不全地方还请各位能见谅,那位大大能补充下,再这先谢了,有了新资料在给各位奉上!!!
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恩,各位的意见我都看到了,我也在整理和学习中,以后有了改正和补充在给各位,希望可以和大家交流,大家有好资料也传上来一起分享嘛!!~~先谢谢了哦(这几天出差在外,大家的意见没能及时回复请见凉哦。)
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第一节 概述
一、什么是气相色谱
气相色谱法(gas chromatography, GC)是一种以气体为流动相采用冲洗法的柱色谱分离技术。气相色谱法的流动相是气体,称为载气(carrier gas),一般为化学惰性气体,如氮气、氦气等。固定相可用固体吸附剂,称为气—固色谱法(gas—solid chromatography, GSC);也可用吸附于固体载体(solid support)上的液体,或结合于管柱壁上的液体,称为气—液色谱法(gas—liquid chromatography,GLC)。
GC能分离气体及在操作温度下能成为气体,但又不分解的物质。GC可与质谱法(MS)或红外光谱法(IR)结合使用,应用广泛。
二、气相色谱法的特点
1、高效率(high performance)
GC可以极短时间同时分离及测定多成分的混合物。一般使用毛细管柱可以一次同时测定及分离100多种的烃类混合物。
2、高选择性(high selectivity)
GC能分离及分析性质极相近的成分,如同分异构体、同位素等。
3、高灵敏度(high sensitivity)
GC所需的样品量很少( 少于10-2μL);经过高灵敏度的检测器,可检测出10-11~10-13g之微量成分。
4、高分析速度(high speed of analysis)
GC完成一个分析周期只需几分钟,如果结合电脑则不但快速并且可以自动化操作。
5、应用广泛(wide application)
GC不仅可分析气体样品,也可分析液体及固体样品;可分析无机物及有机物,并可用来制备各种纯组分。在-196℃~450℃的操作温度范围内,只要含有27~1.3×103Pa之蒸气压者均可使用GC来分离及分析。应用十分广泛。
第二节 气相色谱仪
气相色谱仪由六个基本系统组成:
一、载气系统
载气系统一般由气源钢瓶、减压装置、净化器、稳压恒流装置、压力表和流量计以及供载气连续运行的密闭管路组成。
1、气源钢瓶
气相色谱中的载气(carrier gas)为化学惰性气体,常用的有氢气、氮气和氩气,一般由相应的高压钢瓶供给。选用何种载气,通常由所使用的检测器来决定。
载气的作用,一是作为动力,它驱动样品在色谱柱中流动,并把分离后的各组分推进检测器;二是为样品的分配提供一个相空间。
2、减压装置
由于载气供应源为高压钢瓶,故需要使用减压装置(如减压阀)来减压。
3、净化器
由于钢瓶中含有微量杂质,如水、氧、烃类气体及一些无机杂质。这些微量杂质对色谱图会有影响,在进入色谱柱分离之前,必须经过净化器来除掉杂质。净化器内含有硅胶、活性碳、分子筛等净化器,可将这些微量杂质吸附。
4、稳压恒流装置
由于载气的流速是影响色谱分离及定性分析的重要参数之一,因此要求载气流速稳定。在恒温色谱柱中,于一定操作条件下,使用稳压阀使进入管柱之压力稳定,则可保持流速稳定。但在程序升温(temperature programming)的色谱柱中,由于管柱内阻随温度而不断增加,致使流速逐渐减缓,因此必须在稳压阀之后加一个稳流阀。
5、流量计
流速测量可使用转子流量计、毛细管流量计(示差流量计)、皂子流量计。通常使用皂子流量计,系一橡胶球内含肥皂液或清洁剂溶液,被挤压时会在气体通路上形成一肥皂泡沫,量测此肥皂泡沫在滴定管刻度间移动所需时间,换算成体积流速。一般接于管柱出口末端气路结构。
二、进样系统
进样就是把样品快速而定量地加到色谱柱上端,以便进行分离。进样系统包括进样器和气化室两部分。
1、进样器
2、气化室
三、分离系统
1、色谱柱
色谱柱是色谱仪的心脏,色谱分离过程就是在色谱柱内进行的。色谱柱可分为填充柱和毛细管柱两类,都是由固定相和柱管构成。柱管可用不锈钢、铜、玻璃或聚四氟乙烯等材料制成,可根据样品有无腐蚀性、反应性及柱温的要求,选用适当材料制作的色谱柱。
不锈钢制成的管柱,其机械强度佳、耐腐蚀、耐温,在高温下操作对大部分物质无催化作用,但对某些物质如生物链则会催化促进分解。玻璃管柱对管内填充物是否均匀、是否变质可以容易检查,并且玻璃对样品成分不具催化作用。但玻璃管柱之机械强度较差,其导热性也较差为其缺点。聚四氟乙烯对样品不具催化作用,对于某些含硫的有机物,其分离效果良好。钢制管柱因具有催化作用,较少被使用。管柱外形有直线形、U形、螺旋形等。
常用的填充柱内径为2~4 mm,长1~3m。填充料可以是具有吸附性的吸附剂或覆盖在载体上的均匀固定液膜。填充柱可供选择的填料种类很多,因而具有广泛的选择性,应用很广。但由于填充管柱的渗透性较小,质量传送阻力大,且管柱不能太长而使其分离效率不甚高。
毛细管柱又叫空心柱,柱内径0.1~0.5mm,柱长30~300m。空心毛细管柱是将固定液直接涂在毛细管的内壁表面。由于毛细管柱的质量传送阻力小且管柱长,因此其渗透性好,分离效率高,分析速度快。但柱容量低,进样量小,要求检测器灵敏度高,操作条件严格,所以多数情况下都用填充柱。
2、色谱炉
色谱炉的作用是为样品各组分在柱内的分离提供适宜的温度。
四、温控系统
温度控制系统用来设定、控制和测量色谱炉、气化室和检测器的温度。
1、色谱炉温度
色谱炉温度从300~500℃连续可调,可在任意给定温度保持恒温,也可按一定的速率程序升温。
程序升温,对于宽沸程的多组分混合物,可采用程序升温法,即在分析过程中按一定速度提高柱温,在程序开始时,柱温较低,低沸点的组分得到分离,中等沸点的组分移动很慢,高沸点的组分还停留于柱口附近;随着温度上升,组分由低沸点到高沸点依次分离出来。
采用程序升温后不仅改善分离,而且可以缩短分析时间,得到的峰形也很理想。
2、气化室温度
气化室温度应使试样立即瞬间气化而又不分解,一般,气化室温度比柱温高30~50℃。
3、检测器的温度
除氢焰离子检测器外,所有检测器对温度变化都较敏感,尤其是热导检测器,温度的微小变化,都直接影响检测器的灵敏度和稳定性,所以检测器的控温精度要优于±0.1℃。
五、检测系统
检测系统主要为检测器(detector)是一种能把进入其中各组分的量转换成易于测量的电信号的装置。
(一)检测器的分类
1、根据对信号的记录方式不同主要分为积分型及微分型。
积分型系连续测量管柱流出物的流量,得到一阶梯形的曲线。每一阶梯代表一种组分,而阶梯的垂直高度与该成分的总量成正比。此类检测器目前较少用。
微分型是测量管柱流出物及其浓度的瞬间变化,得到一峰形的曲线,每一峰代表一组分,每一峰的面积(或峰高)与每一组分的含量成正比。目前广泛使用此类型检测器。
2、根据检测原理的不同可分为浓度型和质量型两类。
浓度型检测器测量的是载气中组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值正比于载气中组分的浓度。例如热导检测器和电子捕获检测器。
质量型检测器测量的是载气中所携带的样品进入检测器的速度变化,即检测器的响应信号正比于单位时间内组分进入检测器的质量。例如氢焰离子化检测器和火焰光度检测器。
(二)气相色谱的检测器
1、理想检测器的特性
(1)适当的灵敏度:一般检测器的灵敏度范 围在克分析物/秒之间。
(2)具有良好的稳定性及再现性;
(3)温度范围由室温至800℃;
(4)对样品无破坏性;
(5)反应时间短且与流速无关;
(6)可信度高且容易使用;
(7)对所有分析物有相似的反应,对某些分 析物具选择性反应;
(8)对分析物的校准曲线呈线性。
2、热导检测器(TCD)
热导检测器(thermal conductivity detector,TCD)是最早被使用且广泛使用的一种检测器。它具有结构简单、性能稳定、灵敏度适宜(约克/秒)、应用范围广(可检测有机物及无机物)、不破坏样品等优点,多用于常量到10μg/mL以上组分的测定。
(1)热导池的结构和工作原理
T C D原 理 图
热导池由池体和热敏元件构成,可分双臂和四臂热导池两种。由于四臂热导池热丝的阻值比双臂热导池增加一倍,故灵敏度也提高一倍。目前仪器中都采用四根金属丝组成的四臂热导地。其中二臂为参比臂,另二臂为测量臂,将参比臂和测量臂接入惠斯登电桥,由恒定的电流加热组成热导地测量线路。
(2)影响热导检测器灵敏度的因素
桥电流
桥电流增加,使钨丝温度提高,钨丝和热导池体的温差加大,气体就容易将热量传出去,灵敏度就提高。响应值与工作电流的三次方成正比。所以,增大电流有利于提高灵敏度,但电流太大会影响钨丝寿命。一般桥电流控制在100~200mA左右(作载气时为100~150mA,作载气时150~200mA为宜)。
池体温度
池体温度降低,可使池体和钨丝温差加大,有利于提高灵敏度。但池体温度过低,被测试样会冷凝在检测器中。池体温度一般不应低于柱温。
载气种类
载气与试样的热导系数相差愈大,则灵敏度愈高。故选择热导系数大的氢气或氦气作载气有利于灵敏度提高。如用氮气作载气时,有些试样(如甲烷)的热导系数比它大就会出现倒峰。
热敏元件的阻值
阻值高、温度系数较大的热敏元件,灵敏度高。钨丝是一种广泛应用的热敏元件,它的阻值随温度升高而增大,其电阻温度系数为,电阻率为5.5×Ω•cm。为防止钨丝气化,可在表面镀金或镍。
3、氢火焰离子化检测器(FID)
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只是整理了下,最近比较忙。有空再把找到的资料整理传给大家,谢谢大家的支持,谁又更好的也留下来互相学习哦~~~
ffzhm
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补充完整就更好了,
最好斑主能让你以附件形式上传,方便下载。
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原文由 lioliao 发表:
能不能搞点液相色谱的...谢谢!!!!!!!!!!!!!

液相色谱方面的资料由于我收集的不多,还请谅解.....以后有了传上来和大家共享哦
yangxia829
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我想问有没有可以 检测氢气的气相色谱,大家帮忙推荐一下吧
我是做光电池的,用光电池的转换电流电解水产生氢气和氧气,所以要用气相色谱来检测所产生的氢氧体积比和定性定量分析。
小女子第一次来论坛,请各位高手多多指教,多多帮忙!
在此谢过!
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