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棒状薄层色谱讲座
色谱分析技术在我国分析行业的应用已是不可缺少的一门较复杂的分析技术,就有机化合物的组成含量分析而言,目前已普及到石油、煤炭、化工、环保、医药科研和生产检测等各个部门。

色谱仪是用于有机化合物组份分离、定量分析的工具,它是对定量、相对量、痕量分析的最佳手段。在色谱仪的通称中,根据其仪器柱层析系统类型和相应配置的检测器特性统分为液相色谱气相色谱、薄层色谱、离子色谱等类型。这些仪器随着计算机应用的普及目前已形成了样品前处理和色谱分析后处理一整套的成熟技术,如CF10仪器设计配套而言已经进入到这一阶段。

在不同程度上,不同类型色谱所具有的性能是不一样的。目前人们所用的色谱仪是根据分析对象而产生的,例如气相色谱与高压液相色谱、板薄层色谱与棒状薄层色谱的不同,在使用上相互有交叉互补,但相互很难代替。就仪器结构本身有着根本的区别,本文侧重于薄层色谱中的棒状薄层色谱给予叙述。
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第一章 相关概念
1.色谱分析方法的概念

色谱分析方法为气体或液体混合物各组分的分离方法。根据所用方法特征,主要有气相色谱法、液相色谱法、离子交换色谱法、薄层色谱法、等。就上述列出的方法中还可进一步细分。在此仅对共性的条件加以简述。

1.1色谱的分类

对气体或液体进行色谱分离必须具备流动相和固定相的条件,当选择了流动相和固定相后,共同关心的条件是检测器的选择。

流动相是指被分析物与载体混合后构成流动相。气相色谱的流动相是经过汽化的分析物在一定流速的气体中混合后通过色谱柱中的担体进行分离;

液相色谱的流动相是经过液化的分析物在一定流速的液体中混合后通过色谱柱中的担体进行分离。

一般来说根据物态分为气、液两种,进一步可按固定相的物态分为气固、气液、液固、等类型。在液固色谱中,当单体是以平面展开的形式作为固定相时,被人们称之为板薄层色谱或纸色谱。当单体涂在圆柱的表面作为固定相是称之为棒状薄层色谱。

1.2色谱分离方法

样品混合物在固定相中进行选择吸附,并与化合物本身的分子不同的特性,以不同的解吸速率经过单体表面或固定液,达到组份分离的目的。

1.3色谱流出曲线

试样经色谱柱获得分离,按先后次序经过鉴定器时,鉴定器就能将载体中的各组分浓度变化转变为相应的信号。由记录仪录下的信号-时间曲线(即色谱图),是试样经色谱柱分离结果的反映,是定性定量的依据,也是研究色谱过程机理的依据。

在色谱分离过程中,鉴测器所输出的信号形成的曲线为微分曲线。在色谱分析过程中由于不同的方法和不同的样品成份浓度所检测出的微分曲线是不一样的。

1.4微分曲线的常用名词

基线:通常为一水平直线。它表示经过鉴定器的只是纯粹的载体,即当通过
鉴定器的组成没有发生变化,或组成上的变化不能为鉴定器所检测出来时,由鉴定器所得到信号-时间的曲线为基线。

峰:当载体带有试样通过鉴定器时,鉴定器的输出信号就随试样浓度而改变,这时所得到的信号-时间曲线,称为色谱峰或简称峰。

峰底:在峰下面的基线延伸部分为峰底,峰底又称峰基线。

峰高:峰最高点至峰底的垂直距离为峰高,在使用记录仪时单位一般为毫米表示、用计算机进行谱图处理时,一般单位用微伏来表示。

峰宽:在峰两侧拐点处所作切线与峰底交于的两点,这两点间的距离为峰宽。在使用记录仪时单位一般为毫米表示,用计算机进行谱图处理时一般用时间秒来表示计量单位。

半峰宽:又称半宽度,即取峰高的中点,再从中点作基线的平行线,此平行线与峰交的两点,的距离即为峰宽。在使用记录仪时单位一般为毫米表示,用计算机进行谱图处理时一般用时间秒来表示计量单位。

峰面积:指峰与峰基线所包围的面积成为峰面积。

2.色谱检出限

检出限是指能产生一个确认在样品中存在被测组分的分析信号所需要的最小含量或最小浓度。在测定误差符合正态分布的情况下,检出限的定义是指能用该分析方法以适当置信度(通常取99.7%)检出被测组分的最小量或最小浓度。

设被测组分在检出限水平时,测得其信号均值为AL,在同样的条件下对“空白”样品进行足够次测定(比如20次),测得“空白”样品信号的平均值为Ab,标准差为Sb,则与相应的最小检出量qmin可表示为:

qmin= AL-Ab/b ……………………………… 式4-1

式4-1中b是在检出限水平附近低浓度区校正曲线的斜率,它表示被测组分量或浓度改变一个单位时分析信号的变化量,即灵敏度。

灵敏度与被测组分量或浓度有关且直接依赖于检测测器的灵敏度与放大倍数。在许多情况下,随着灵敏度的提高,噪声也随之增大,但信噪比S/N则未必增大,不一定能改善分析方法的检出能力。检出限与测定噪声直接联系,而且有明显的统计意义。因此,用检出限来衡量一个分析方法的最大检测能力。

但是,用检出限作为一种分析方法最大检测能力的评价参数,也有其不足之处,它只考虑“空白”噪声的影响,而未考虑“空白”值水平的影响。一个分析信号能否被清晰分辨与检出,除了受噪声的影响外,还要受“空白”值水平的影响。若令AL/A b=K,代入式4-1便得到:

qmin= (K-1)AL/b ………………………………式4-2

由式4-2可知道,当K一定时,AL越大,则qmin越大。

注意:高的“空白”值(背景)水平会恶化分析方法的检出限,这在痕量分析中是要特别重要的。

对于气相色谱法来说,其最小检出量是指气相色谱法所能检出样品的最小量qmin用g表示。对于气体样品用ml表示,它定义为:

qmin=1.065×hmin×Wh×1S ………………式4-3

式4-3中:hmin-可检测的最小峰高;Wh-色谱峰的半峰高宽度;S-检测器的灵敏度

如果取基线的2倍噪声2N为可检测的最小峰高hmin则式4-3变为:

qmin=1.065×2N×Wh×1S ………………………式4-4

而检测器的敏感度M为:

M=2N/S …………………………………式4-5

则    qmin=1.065×M×Wh ………………………式4-6

对于质量型检测器如氢火焰检测器,其敏感度的单位为g/s, Wh的单位为s时,qmin的单位为g;而对于浓度型检测器如热导池检测器,由于其敏感度的单位为mg/ml。Wh的单位为ml,故其qmin的单位mg或ml。检测器的敏感度越小,或者色谱柱的柱效越高(Wh越小),就越有利于满足痕量分析的要求。

在实际工作中,需要测定的并不是某一痕量物质的绝对量,而是它在样品中的相对含量,即浓度。所以,相对于最小检知量便引出最小检出浓度cmin,它是色谱分析的最小检出量和进样量V之比值:

cmin= qmin/V ………………………………… 式4-7

进样量可以用质量m(g)计,也可以用体积V(ml)计。

从式4-7可知,对于某一分析方法,即使最小检知量相同,但若允许的进样量不同,则其所代表的实际样品中的含量或浓度是完全不同的。

色谱分析的最小检出浓度cmin 与最小检出量qmin成正比,和最小检知量相应的样品量m或V成反比。

3.色谱分析的灵敏度

分析检测灵敏度是进行痕量分析的主要条件之一。在诸多分析方法中,如色谱法、质谱法、红外光谱法、发射光谱法、电化学法等都可以用于痕量分析,但色谱法除了具有分离效率高,选择性、分析速度快,样品用量少,可以同时分析多种组分等突出优点外,它还具有高灵敏度的突出特点。

当然,色谱法要准确可靠地检测出纯物质或混合物中的痕量组分,并不是一件容易的事情,它既在色谱分析一般物质所遇到的共性问题,更有它分析痕量物质时所碰到的特殊性问题。

例如,要测定的组分浓度很低,需要高灵敏度的检测方法;

主组分与欲测组分浓度相差很大,要解决分离问题,标样的制取及载体的净化等问题。而色谱法由于配置有离子化等高灵敏度检测器FID,可直接检测1.0×10-6到1.0×10-12级的物质。其次,由于谱法又是一种分离方法,混合物通过高选择性、高效率的分离手段,可基本消除其余组分的干扰。

另外,通过各种预浓缩技术,可提高杂质浓度近百倍、千倍甚至万倍。色谱法成功地取代了其它经典的测定痕量组分含量的物理方法和化学方法,得到了广泛的应用。在此棒状薄层色谱的诞生,就是将万能型高灵敏度的FID检测器,成功的结合到薄层分离技术的新生产物。该类型的仪器的产生解决了其它色谱不能解决的难题,同时又保持了检测灵敏度的水平。

4.痕量

痕量分析是指物质或混合物中低含量物质的测定,这类低含量物质通常被称为痕量组分。需要指出的是,痕量分析的样品量(用样量)可以很多。但是微量分析 ,其样品量少(一般1~10mg)即是从微量的样品中测定各个组分的含量,它们的含量可以是常量,也可以是微量,这量它与痕量分析的主要区别。

分析是否属于痕量分析的范畴,一般来说,很难确定。所谓痕量分析的定义是相当随意的,是随着科学技术的发展而变化的。在上世纪40年代前的标准教科书中,将10-1,10-2,偶而也将10-3数量级称为痕量,到1965年,主要以的浓度在10-6~10-8。气相色谱法,在30年前,能测定到10-110-2浓度范围已被认为是很成功的方法而现在,甚至在常规分析中,测定到10-7已不是难事,一般来说,把痕量浓度表示为10-6~10-9,棒状薄层色谱的测试范围是在10-6~10-9范围内。不同非烃析类型有不同的分析范围,见表1-1所示。

分析方法类型和浓度范围
表1-1

分析方法类型 组分浓度 范围 主组分浓度
痕量 10-9~100×10-6 105 99.99%
较小组分 100×10-6~5% 500 >95%
主组分或纯度检验 5%~100% 20 0~95%


各种方法能达到的精度如表1-2所示
各类分析方法达到的精度
表1-2

分析方法类型 精密度
痕量 ±(10%~30%)
较小组分 ±(3%~10%)
主组分或纯度检验 ±(0.1%~5%)
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第二章 棒状薄层色谱
1.棒状薄层色谱原理

1.1仪器构成原理

棒状薄层色谱仪的基本构成原理,是将以往的板薄层变成棒薄层,即将担体按一定厚度涂在圆柱体表面上,形成薄层棒(见图1)作为组份分离工具,与气相色谱常用的氢火焰离子化检测(见图2)技术相组合。





1.2分析原理

将常温下不挥发,在火焰中燃烧可溶性的有机样品,用溶剂稀释后点到涂有硅胶氧化铝吸附的薄层棒上,除去溶剂后放入相应的展开槽中,在一定的饱和蒸气压的环境条件下进行展开分离。经过样品展开后的薄层棒按顺序进入到氢火焰检测器中,选择一定的扫描速度,进行燃烧离化后得到对应的组份离子流图(色谱图)。参见图3














2.仪器结构和分析条件配套

2.1 棒扫描部分

棒扫描部分主要是以机械部分和驱动源部分组成。其原理是将展开的棒架水平置入棒架托盘中,托盘由电机驱动,按设定速度在水平轨道上前后移动;氢焰离子化检测器是由电机选定棒位置后,托盘和检测器统一由控制源进行XY形式驱动控制。

2.2 FID检测器的结构

LD-CF10型火焰离子化检测器,由极化极、喷嘴、收集极、底座、自动点火装置以及高压电源所组成的开放式检测器。

2.3 气路系统

本仪器所用的氢焰离子化检测器,用高纯氢为燃烧气,空气为助燃气。并根据分析环境要求设置了自动熄火;以防突然断电造成薄层棒的损坏。

2.4 分析控制操作平台

由计算机系统操作平台完成人机对话,设定分析条件和输入数据处理系统等相关参数。进行谱图处理、建立分析数据库、报告形成和输出打印。

2.5 薄层棒

LD-CF10型所采用的薄层棒直径1mm,吸附剂涂层厚度0.05mm,涂层长度130mm吸附剂为硅胶/氧化铝。

2.6样品展开操作台

该操作台的目的是将样品稀释、浓缩、点样、展开、试剂烘干等集合
为一体的综合设备。
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第三章 棒状薄层色谱应用
1.应用领域

目前该类仪器已广泛用于医药卫生、环境化学、石油化工、石油地质、煤炭化学、精细化工等方面。该仪器具有操作简单、分析速度快、分析周期短、分析数据准确等特点。

该仪器主要是对气相色谱不易分离,液相色谱难以分析的有机化合物进行分析检测,尤其对药物中大分子化合物分析是最佳手段。

棒状薄层色谱仪的应用在石油化工行业已进入到普及应用阶段,并在1997建立了石油天然气行业标准(SY/T6338-1997)在该标准中给定了分析误差范围内(表3-1,表3-2)。

样品平行分析允许双差D表

(%)表3-1

质量分数范围 双差D值
<5 <2
>5~20 <3
>20~50 <5
>50 <8
双差D=A-B,其中A为第一次测定值,B为第二次测定值。

部分样品双差分析表

表3-2

样品编号 化合物A(%) 化合物B(%) 化合物C(%) 化合物D(%)
17 结果 1.318 46.306 27.336 25.039
3.359 43.766 25.080 27.795
双差 2.041 2.540 2.256 2.756
45 结果 8.619 53.407 18.412 19.562
6.483 51.969 21.527 20.020
双差 2.136 1.438 3.115 0.458
61 结果 7.435 54.086 8.436 30.044
8.859 52.079 10.091 28.971
双差 1.424 2.007 1.655 1.073
69 结果 11.333 42.303 19.059 27.305
12.167 39.657 19.029 29.147
双差 0.834 2.646 0.03 1.842
98 结果 1.621 16.225 10.449 71.705
1.706 19.036 11.278 67.980
双差 0.085 2.811 0.829 3.725

该项分析工作包括样品前处理、样品展开分离、仪器扫描、数据采集、谱图处理和数据统计等步骤,以达到快速、经济、准确提供分析数据,为今后开展工作创造有利条件,为有关研究工作提供了更好的分析手段。

2.与板薄层色谱的比较

由于棒状薄层色谱仪(CF10-TLC/FID),的色谱分离(展开)原理类同于板薄层色谱,其固定相为硅胶、氧化铝,流动相选择自由度等同于板薄层的流动相;从色谱分离角度它对有机物如蛋白质、氨基酸、糖类、甾类、萜类、醇类、酸类、脂类、胺类、醛类以及生物化学中的黄曲霉素、生物碱等方面的色谱分离响应能力,展开方法基本等同于板薄层(TLC);TLC/LC与GC常用FID检测器的结合,极大的克服了板薄层的紫外、荧光检测器等检测化合物检测的局限性,提高了检测灵敏度和分析精度及分析范围。(见表3-3)

检测器对比表

表3-3

检测器 适用范围 灵敏度 应答时间
氢火焰离子化检测器(FID) 有机化合物 S=0.015
安培·秒/克(碳)
Ns=10-10~-12克/秒  0.01秒
荧光光度 荧光物质 De=10-9克  
紫外光度 低分子量有机化合物吸收紫外光物质 Ns=10-11
(毫克分子量/毫克)
De=10-9克  
参考文献:陈为通等.气相色谱手册.科学出版社.1980.

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3.与液相色谱的比较

3.1分离原理

液相色谱是采用柱层分析法的分离原理,而棒状薄层色谱采用的是薄层分离原理。在组份分离方面柱层分析比薄层柱效高,流动相选择范围不能以单一组份类型选择,而薄层可方便的根据分离组份选择流动相。

3.2检测器

液相色谱一般主要采用的检测器类型(见表3-3)

3.3适应性

液相色谱分析组份主要受检测器的局限,也就是说在柱层析中能得到分离后能够流出的同时,但还需考虑到检测器的检测灵敏度和化合物的相关显性特点的应答。

由于棒状薄层色谱采用的氢焰离子化检测器,只要一定量的化合物存在于薄层棒上,在火焰中燃烧,在电场中能离化就有应答。

4.实际应用

由于各行业的研究检测部门应用侧重点不同、在此仅简略介绍棒薄层色谱仪在石油勘探、石油化工等分析领域的应用有关的内容仅供参考。

4.1分析条件

4.1.1 实验条件

仪器:一台套LD-CF10棒薄层仪(详见仪器简介);

分离:采用二氧化硅棒、氧化铝棒作为组分分离手段。

分析:扫描和算量分析;

燃气、助燃气:氢气流速190ml/min;空气流速为2100 ml/min。

流动相(展开剂):(根据分析化合物的极性不同,选择不同的溶剂)

4.1.2 样品的基本准备过程

石油储层的分析方法包括下列步骤:
1)用二氯甲烷:甲醇93:7voL%抽提粉碎的样品;
2)点少量(2至3μl)抽提样于薄层棒的下端上(10根棒);
3)薄层棒在极性不断增加的溶剂中进行展开,以使烃类与胶质/沥青质得到分离;
4)采用FID进行定量。

在甲苯洗提过程中必须严格控制洗脱剖时间/长度,以确保早期洗提出的单、双芳烃与多环芳烃的分离有较好的重现性。沥青质和胶质的分离是由两种化合物组成的流动相决定的。也就是说不同极性的化合物的保留指数是不同的(见表4),这样就要根据其极性的变化选择不同极性的流动相,是唯一的选择。

表4

化合物 保留指数 组分
n-C16 330 饱和烃
n-C19 330
n-C23 330
n-C26 330
角鲨烷 330
全氢化物 330
1,4-二环已基苯 188 单、双芳烃
2,3-二甲基苯 171
二苯并噻吩 158

在点样、洗提和蒸发溶剂的过程中,沸点低于240℃的烃类的损失通常较大,可是对于含官能团化合物的损失则不太明显。作为标准加入的全氢化物(沸点253℃)完全损失,而1-葵醇(沸点229℃)的损失则可忽略不计。约50%的n-C14(沸点253.5℃)保留在分析过程中。n-C16和n-C17(沸点分别为286.8和302.2℃)在分析过程中的损失可忽略不计。其实,此处描述的分析程序大致表征C15+原油/抽提物镏分。Ula油田(北海中央地堑)- 中途测试轻质油(AP142.8℃)样品分析表明,低沸点成分(<C15)的重量损失为点样量54%;同一区域稍重的中测油样在其蒸发损失与API之间有如下关系:40%/36.6℃;45%/39.4℃和48%/41℃。Ula油田岩芯抽提物在分析过程中常显现出的确良0%的损失,绝大部分的低沸点轻化合物早在样品保存过程中就已损失了。重质原油(API<20℃)表现出低(约8~24%)的损失,且与API具有明确的相关性。

4.1.3 峰的定性和检测极限

饱和烃、单/双芳烃、多环芳烃和胶质/沥青质的四个峰的特征及定性,是基于标样的应用,以及Rad-ke等(1980)关于原油液相色谱馏份的应用,约为0.03Oμg(Obucni等,1984,旧仪器)的检测极限和浓缩样品溶液的能力确保其灵敏度不成问题。储层砂岩(比如20%孔隙度)中的烃类可定量至0.05mg烃/g岩的水平而无需抽提物溶液之浓缩。

4.1.4 精密度和准确度

分析精密度(10根棒,三次实验,对于二十三烷和1,4-二环已基苯为±3%,对于极性化合物(DSTDP,DNPD和1-葵醇,)为±5%。样品量常为1至30μg。极性化合物较高的标准差主要是由于色层棒在支架上旋转所致,下面将对此作出讨论。原油饱和烃和芳烃镏分的标准差常高于纯烃标样的2.5%。不同原油样品标准差的变化与其组成的不同相关。标准烃类的分离良好,可以做为各种原油分离情况的比照。极性馏份的标准差常高于标样的2至5%,可能是由于烷基含硫芳烃和含氮化合物在洗提习性上有微小变化所致。低硫的北海原油与Monterey组原油(“多环芳烃”峰展宽)相比较,显见其精密度的降低。
为一系列北海岩芯抽提物和原油饱和烃馏份通过MPLC分离定量结果与相同馏份用TLC-FID定量结果,TLC-FID定量的响应因子由Ula油田MPLC分析的馏份得出来。相关系数为0.96,由于MPLC柱中极性化合物定量回率不同,会影响标准偏差。TLC-FID对饱和烃和芳烃馏份需要重新校正。采用标准操作控制方法可降低标准差,其准确度的重量测定的8%。

4.1.5 标准和定量

棒状薄层色谱(FID)进行族组分的分析中建立的标准样品,概念不同于气相色谱(FID),由于棒色谱的FID所检测的是族组分,而气相色谱的FID所检测的是单组分,这里讲的饱和烃和芳烃的不同,极性化合物如胶质(非烃)、沥青质不存在这一问题,人们习惯于用气相色谱(FID)测定响应值选取标样方式来对待棒状薄层色谱(FID)响应值是不对的。

TLC-FID与MPLC所得馏份组成稍有不同,这种“差异”可通过响应因子方程来校正。纯的高沸点烃标样的响应因子与原油MPLC分析结果较吻合。相比而言,沥青质/胶质的响应因子较一致,这是因为色谱程序的选择性是按大多数杂原子化合物进入胶质/沥青质而确定的,对于烃类,偏差仅存在于正烷烃与环烷烃和支链烷比率明显不同于用作标准的“正常”油的样品中;例如角鲨烷与正烷烃比较,FID分析中每克可给出大约20%的较大响应值(表2),在常规GC模式下,FID检测器对于烃类及相关物质的响应除了取决于杂原子的量之外还取决于分子结构。相对于烃类而言,较高的氢气流应用于FID可能是获得沥青质和胶质较高响应的原因之一。我们观察到,在与湖相源岩(低硫低响应)有关的和与高硫的加得福尼亚原油(高响应)有关的沥青质响应因子之间存在着很大差别(表5)。显然,当改换到不同来源的样品时需要重新校准。

表5

样                  品 相对响应因子
C19、nC23、nC26 1
角鲨烷 0.82
Ula油田C15+饱和烃 1.01
1,4-二环已基苯 0.98
苯并[9,10]菲 0.94
菌 0.97
Ula油田C15+芳烃 0.97
1-葵醇 0.79
二苯并吡咯 0.56
二苯并噻吩 0.99
DSTDP 0.79
DNPD 0.46
Ula油田胶质/沥青质,平均值 0.57
8个加得福尼亚高硫原油沥青质,平均值 0.29
Danish盆地上侏罗统浅海相沥青质 0.44
东格陵兰下石炭统浅海相沥青质 0.55
东格陵兰上二叠统蒸发碳酸盐岩沥青质 0.51
东格陵兰下侏罗统湖泊/半咸水相沥青质 0.84
东格陵兰上二叠统海相沥青质 0.59

响应因子是一系数,该系数与面积相乘给出其质量,所有化合物的响应因子使nC23的响应因子所除,称为相对响应因子。

样点大小从1.5毫米增至7毫米将导致烃类(nC23和1,4-二环已基苯)的标准偏差增加80至90%。因而它们对精密度和准确度的影响可降低至最小程度。样品量的不同并不引起响应因子的偏差。

扫描速度的影响是重要的,因为它影响样品从棒上的蒸发;并且也可能是由于低扫描速度下棒上高温加速了离子的形成。分析物-基质-火焰复杂的相互作用是明显的。我们注意到,给一定量的二苯并噻吩分布于3cm棒表面(未洗脱)与5mm样点进行比较,其响应增加30%;若富硫沥青质则增加50%。

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4.2分析技巧讨论

棒旋转每根棒均需作出标记以便于FID扫描前进行标准化取向。这将使极性组分的标准偏差降低接近烃类的水平。

4.3棒类型对响应的影响

相对硅棒而言,烃类和原油极性镏分在铝棒上有高于8%的响应值。显然,当由棒A成棒时,重新校准是必要的。

4.4检测器中氢气流速的影响

对于10至30mg的等原油,氢气流速必须高于120ml/min以确保极性镏分的定量移除,而异常富含极性化合物的原油,象组(表2)样品则需要更高的氢气流速或减少样品的量。烃类(表1)和胶质/沥青质的响应与氢气流速(扫描速度30s/scan)的关系,油样是7/12-6DST2(表3、4)。两组数据均显示其响应随氢气流速的减小而减小,而沥青质/胶质组分减小更快。所用样品保持小量,以确保在低至约80ml/min的氢气流速时能完全燃烧。

表6

样        品 极性组分
“胶质”(%) “沥青质”(%)
北海 45 55
北海 72 28
北海 90 10
北海 12 88
北海 53 47
北海 63 37
北海 71 29
北海 88 12
北海 28 72
加利福尼亚 7 93
加利福尼亚 76 24

4.5扫描速度

氢气和氧气流速分别为180mL/min和2.1 mL/min ,棒速度从0.13cm/s增至0.42 cm/s将导致棒上温度从850℃降至少750℃(1987)。相同浓度下某些烃及其他化合物(表1)的响应与扫描速度的关系。在低扫描速度范围内,随扫描时间的增加其响应值减小,这是由于挥发作用和火焰活性部分以外的化合物的损失所致。活性带外围紧邻活性带的棒温可达200℃(1987)。扫描速度慢FID检测器所的响应离子量会增加。

在常规GC-FID过程中,柱洗脱物先与氢气混合,而后以高线性速度(例如130cm/s线速)沿中央或同轴向地进入火焰。可能是由于诱导分裂的氢原子而导致离子的形成,从而在燃烧之前产生了单碳产物。

在FID过程中色谱棒上的烃类,以水平30度角从外围横切扩散型火焰。这样,首先遇到的是一层空气,而后是氢气/空气的扩散燃烧带,最后进入火焰中心的纯氢带。
GC-FID与此颇有不同:烃类与氢气的混合是在流经喷嘴前完成的。对于FID,化合物的蒸发/燃烧离子化非常复杂,其机理尚待进一步的研究考证。

5. 沥青质和热解产物的分析

对于沥青质的热解,基本要求是沥青质必须“干净”。这一点可以很容易地被检测到。是沉淀“干净”沥青质的结果。沉淀“污染”沥青质分析结果表明有饱和烃(43%)和芳烃的吸留。生产原油与假想源岩抽提物的有水热解(350℃,72h)产物的现象发生。
如常见那样,与饱和烃馏分相比,占优势的是极性化合物(除复杂的可能含官能团的、分离欠佳的芳烃化合物之外)。因此,当热解用来模拟自然低温成熟时,我们认为研究其热解产物的族组成是重要的,不仅是某些选定的低丰度烃类。

6.原油和抽提物中“胶质”和“沥青质”

沉淀的沥青常认为与源岩干酪根具有“相似”的结构和化学特征。我们尚未观察到FID中“胶质”与 “沥青质”响应的不同。表3数据是原油和抽提物“沥青质”/ “胶质”的TLC-FID测定结果在Ula油田(1987),发现相比于同井中更深的DST1C样品,在前/12-6 DST 2( Ula组)样品有更高的“胶质” /“沥青质”比值。此外,在DST 1C带内岩芯抽提物中该参数也有显著的变化。表3可见原油和两个加利福尼亚原油的类似数据。注意,原油(北海)和墨西哥样品中“胶质” 与“沥青质”的含量是通过多次沉淀沥青质后测定的,根据定义它并不含真正的胶质(仍留于马丁烯馏分中)。这表明由TLC所确定的“胶质” 与“沥青质” 与涉及轻质正烷烃沉淀的传统定义是有所不同的,例如,一次沉淀沥青质的样品通过分析发现含有76%的“胶质” 和24%的“沥青质”,用相同的程序直接测定原油,得到相似的数值,分别为73%和蔼7%,马丁烯馏分中,色谱确定烃和极性组分含量分别为92%和(8%的极性馏分中含的“胶质” 87%;“沥青质”13%)。在沥青质沉淀之前,先体原油中含88%烃和2%极性馏分(“胶质” 占73%;“沥青质”占27%)。因此,部分由TLC所确定的“沥青质”在沥青质沉淀后保留于马丁烯馏分中其量取决于原油组成,温度和沉淀介质。虽然按照沉淀程序确定沥青质在有机地球化学研究中是相当有用的,但是或许还应该考虑根据色谱对其作出确定。

表7

组分 (%) 样              品
6DST1 6DST2 2DS T1 4DST2 A-02 A-06 A-07 A-10 A-01 A-02*
饱和烃 75 68 70 70 70 70 70 72 71 71
芳烃1 11 17 15 14 14 15 15 14 14 15
芳烃2 5 8 8 6 7 7 7 6 6 6
极性 9 7 7 10 9 9 8 8 9 9
点样总量 54 40 48 45 44 44 44 49 46 40
shuaxin
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shuaxin
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原文由 grapeberry 发表:
那个东西什么样子?

好像无法把图形给粘贴上来,抱歉!!
lianlxh
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内容很新,可惜没有图,给我发一个吧。qixiangsepu1003@yahoo.com.cn
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