《气相色谱培训》PPT课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,为什么用气相色谱,If you can do it by GC,You should do it by GC.,,-,,,,如果你能用气相色谱完成，你就应该用气相色谱完成。,,,,气相色谱可分析的有机物占目前发现总有机物的,15,～,20,％。,,应用范围： 挥发温度＜,500℃,,热稳定性好,,相对分子量 ＜,400,,,,气相色谱系统,检测器,进样器,色谱柱,GAS,气源,,柱温箱,数据

2、处理,,一、,气相色谱,基础,色谱原理,,气相色谱系统,,色谱基本理论,,载气,,进样口,,色谱柱,,检测器,,定量分析方法,,,1. 色谱,原理,根据样品各组分在流动相和固定相中的分配情况不同来进行分离。,,一些组分与固定相作用较强，故较慢流出色谱柱，从而得以分离。,,样品组分分离示意图,,2. 气相色谱系统,,色谱图,检测信号和时间的关系图,,不同的色谱峰对应相应的组分,,可以得到相应组分的保留时间和峰面积信息。,,保留时间,–,定性分析,,峰面积,–,定量分析,3. 气相色谱理论,,CH4,,基本术语,,保留时间（,Retention time)：,,组份从进样到出现最大值所需要的时间,

3、，,t,R,,死时间(,dead time):,,,不被固定相滞留的组份，从进样到出峰最大值所需要的时间,，,t,0,,峰高（,Peak Heigh),,从峰最大值到峰底的距离,,,峰面积（,Peak Area),,峰与峰底之间的面积,,,,分离度（,Resolution),,,两个相邻峰的分离程度。以两个组份保留值之差与其平均半峰宽值的比来表示：,,当,R=1,时，有5％的重叠；,,当,R=1.5,时，分离程度为99.7%，可视为基线分离,,,毛细管,色谱柱,比填充,柱,有更高的分辨率,.,,例如，图示中塔板数为,3.,塔板理论,柱,效能（,Column Efficiency,),峰展宽的度

4、量,.,,以塔板数来表示,,类似蒸馏中的气液平衡,,柱效的大小直接反应,,色谱柱的分离能力,,,峰的形状,理想的峰型是高斯曲线,.,,分子的理论统计学分布,,A.,,涡流扩散,,(,不同路径的影响,).,•,,取决于,色谱柱,大小、形状和填充的好坏,,•,毛细管,柱,可忽略该项,影响,色谱柱,效率的因素,,B.,,纵向扩散,.,气相中分子的扩散,,,主要决定于气体流速,,C.,传质阻力,.,•,,样品组分从气相到液相容易,.,,•,主要取决于气体的流速和固定相量的多少。,,,综合上述三个峰展宽的因数,,,HEPT,:,理论塔板高度,,(,Height,equicalent,to a theor

5、etical Plate),：,,HETP = A + B /,,,,+ C,,这里：,,A =,涡流扩散,B =,纵向扩散,C =,传质阻力,,,,,,=,,载气的线流量,,,低的,HETP=,高的,色谱柱,效率,,,•,,如果已知有效塔板数，则可计算：,N,eff,= L,col,/ HETP,著名的范德母特（,Van Deemter,）,方程,,,•,,由该图可以得到最佳的线速度,,•,对于毛细管柱可忽略,A,项（涡流扩散），一般对于毛细管线速度为30-60,cm/sec。,Van Deemter,图,,•,,N2,,变化最大,,,可得到最低的,HETP.,,• H2,和,,He,

6、曲线较平坦，即使较高的流速下也能得到较低的,HETP,,所以即使在较高的分析速度时，也可以得到较好的分离度,.,4.,,载气对,Van Deemter,图的影响,,常用毛细管柱的最佳载气流量,,,气体,作用：,,1）载气：作为色谱的流动相,,2）检测器的工作气体。,,载气：,,惰性：,He, Ar, N2, H2.,,根据,检测器,,价格及方便程度来决定,,采用压力调节器以获得恒定的仪器输入压力,,控制流量来得到恒定的流速,,,气体的类型由,检测器,决定,.,,气体要求色谱级的高纯气体，99.999 %,,过滤系统,:,,,除氧,.,,活性炭除碳氢化合物。,,分子筛除水,气体的供应和控制,载气

7、推荐采用,H2、He:,,分离度好,,对,TCD,灵敏度最高，而且可保护,W,丝,,注意安全问题,,,,两级的气体压力调节器,.,,,低压端可从0到,100 psig.,,,注意：不要用不干净的管路,气体进口及连接,如果管线太长，应适当增加输出压力,,,All gases connect to 1/8” Swagelok,®,fittings on rear of instrument,气体进口及连接 （续）,,5,、,进样口,作用：样品进样和汽化,.,,要求：精度和重现性,,根据样品的性质选择进样技术,,,填充柱进样口,,柱上进样(,On Column),,快速气化（,Flash-vapor

8、ization）,,,毛细管柱进样口,,分流/不分流进样,,分流,,分流进样规则,,不分流进样的规则,,填充柱进样口,柱上进样(,On Column),,快速气化（,Flash-vaporization）,,柱上进样(,On column),,液体样品直接注射进柱头上,,消除了气化时样品损失。,,消除了传输过程中从进样口到色谱柱之间的样品损失。,,可用于热不稳定物质的分析。,,定量分析精度好。,,最好用于干净稀释的样品。,,,Model 1041,可用于填充柱和0.53毛细管柱,,标准配制如右图，用于0.53,mm,的毛细管柱,,如用于填充柱，则将右图中的“530,micron insert”

9、,拆下，将填充柱装到顶,标准工具包里带两个柱螺母，一个闷头,,1041的进样垫为10.5,mm，,与1079（11.4,mm）、1177 (9mm),不一样。,,快速气化（,Flash-vaporization）,对于浓度较高或较脏的样品,。,,色谱柱连接在进样口底部。,,色谱柱完全填充,。,,样品在玻璃内衬中气化,,进样口至少高于柱温箱,50,,C。,,能够用于大口径的毛细管。,,毛细管进样,只需要少的进样量,,需要特别的进样技术－分流/不分流/柱上进样,,载气流量小,,但检测器需要尾吹,,需要特别的硬件,,隔垫吹扫,,分流装置,,压力、流量调节,,毛细管柱进样口,要求不同的硬件和技术,

10、。,,直接进样,.,,分流/不分流进样,.,,柱上进样,,直接进样,,----(,柱上进样或快速气化,),,只用于大口径 (,,0.53,mm,内径,).,,将注射器中的样品全部送入到色谱柱.,,允许缓慢注入较大体积的稀释样品,(,,2 µL)。,,相对低的进样口温度。,,分流/不分流进样,用于毛细管柱,0.1 mm to 0.53 mm ID.,,可选用分流/不分流进样,(split/splitless.),,分流(,split),,允许样品中的代表部分进入到色谱柱中。,,当被测物浓度较高时。,,不分流(,splitless),,类似于直接进样.,,样品中绝大部分进入到色谱柱中。,,分流

11、,均匀气化的样品通过分流点,(,柱尖端,Colomn tip).,,样品在玻璃衬管气化,,要求：,,将样品中具有代表性的样品注入到色谱柱中。,,可重现的分流比,,缺点,,可能会有进样歧视现象。对宽沸程的样品易产生非线性分流，使样品失真,,不适于高纯度物质和痕量组分(<50,ppm),的分析,,分流比,排气口流量 + 色谱柱流量,,,色谱柱 流量,,分流比的设定根据样品的浓度和复杂程度来决定。总流量一定要大于20,ml/min,,隔垫吹扫：,,用途：赶走残留样品和溶剂。,,2-5,mL,/min,的载气直径吹扫隔垫底部。,,可用烧结的限制器和针型阀来控制。,,在特有的毛细管柱进样口上使用。,分流

12、比,S.R,. =,,Model 1079,,1079,进样口气路图,(,a) Split,,(b) Splitless,,Septum nut,Septum purge,Carrier gas in,,Split out,Insert*,,Split point,Septum support,,Sealing ferrule,Injection point,1079的进样垫直径为11.4,mm,,,Splitter vent to filter, then to solenoid valve,,Septum purge,Gas in,,分流进样规则,进样口温度比样品中最高沸点的温度至少高,

13、20,,C，,以便高效且得到好的重现性。,,针头不用预热，快速进样，并迅速拔出针头。自动进样器一般为1,µL,或更少。对高沸点的样品应在进样口停留1-2,s.,,如果程序升温，柱温箱的温度应该高于溶剂的沸点，进样后应快速升温。,,以确保隔垫吹扫打开，设定为,2-5 mL/min.,,不分流进样的规则,将软件置于不分流模式（,splitless,）。,所有进样口的流量应经过色谱柱和隔垫吹扫,.,,将进样口温度设置为沸点最高物质的沸点上。,,用“三明治”技术慢慢进样,。,在进样口预热针头0.05,min.,以,1.0 µL/sec,的速度进样。让注射器停在进样口几秒钟以确保样品完全气化。,,开始

14、时，柱温箱温度设定为比溶剂的沸点低,20ºC，,保持1分钟，然后以,30ºC/min,的速度升到比溶剂沸点高,40-60ºC,的温度，然后再根据样品需要程序升温。,,进样时间为,分钟后，进样口切换到分流模式,。,排气流量至少应设为,50,mL,/min.,,保证隔垫吹扫打开，并设为,2-5,mL,/min.,,6. 色谱柱,,色谱柱材料和结构,填充柱,,-,短,(2-3,米), 管内径较粗,.,,,毛细管柱,,-,长(> 60 米,),,内径较细.,,,所有材料均要求化学及热性质稳定.,,,热稳定性,,-,分析时所使用的温度不应致使色谱柱材质受到破坏,,,化学稳定性,,-,在一定温度下，色谱柱

15、材质不受分析物的影响,,注意：用色谱级、干净的材料,。,,填充柱,,玻璃、特氟珑及不锈钢材质,(,惰性).,填充柱中填有固态载体，上面涂有液态固定相，用于气液色谱（,GLC）,或直接填充多孔固体，用于气固色谱（,GSC）.,填充柱尺寸,,固态载体,是液态固定相附着的载体,,增加与样品接触的表面积,。,,细小、均匀、多孔,。,,大部分采用硅土.,,标准大小颗粒.,直径大小与目号的关系,例如,:,,80/100,目表明所有的颗粒将通过,80,目筛但不通过 1,00,目筛,.,,80,目筛是指筛网每英寸有80根标准直径的网线,。,,毛细管柱,不锈钢,玻璃,,熔融硅,.,,柔韧性及机械强度均较好,

16、,惰性,,内径：0.05 - 0.80,mm .,,长度：可大于,100 m ,,普通一般为30,m。,,外层为聚酰亚胺，可修补柱子缺陷并且增加强度,。,,柱子内表面进行硅烷化处理,。,,内壁涂有固定相.,,毛细管柱截面图,毛细管柱,,WCOT -,内表面涂有很薄的固定相.,,PLOT –,内表面涂有多孔的固体层或吸附剂,,SCOT –,内表面先涂固态载体，然后再涂上固定相,。,,色谱柱,参数,柱长,、,内径,、,涂膜厚度,,色谱柱长度,,,柱长度只有大的变化才会影响分辨率,。,,,填充柱一般为,2-3,米,.,,,毛细管柱可以根据需要进行裁剪,。,,色谱柱内径,,填充柱固定为,2 mm。,,

17、毛细管柱的内径可从,0.10 - 0.8 mm.,,内径的大小将影响到色谱柱的效率、保留时间和柱容量,.,,较小的内径有较小的流失和较小的柱容量,,毛细管柱内径,0.25,mm：,用于分流/不分流进样，或柱上进样，前提是被测物不会过载,。,,0.32mm：,用于分流/不分流进样，或柱上进样，允许较高浓度的分析物。,,0.53mm：,如果想取代填充柱，并且被测物少于30种。,典型的毛细管柱特点,,涂膜厚度,固定相的总量.,,影响保留时间和容量,。,,较厚的涂层会延长保留时间和增加柱容量,。,,薄的涂层用于高沸点的分析物,。,,标准的毛细管柱一般为,0.25 µm.,,0.53 mm,内径的毛细管

18、柱一般为,1.0 - 1.5 µm.,,填充柱一般,> 10 µm.,,柱容量,柱容量是指色谱峰没有明显变形，样品能够进入到色谱柱中的最大允许量。,,以下因素可增加柱容量,:,,,膜厚 (,d,f,).,,,温度,.,,,内径,(ID).,,,固定相的选择性,.,,如果过载，可导致 :,,,峰变宽,.,,,不对称.,,,拖尾或前伸峰.,,色谱柱中固定相流失,柱流失可以从检测器的背景信号中观察到：,,,柱流失是由于固定相遭到破坏而导致的,。,,柱流失随着膜厚、柱内径、长度和温度的增加而增加,。,,极性柱有较高的柱流失,。,,柱子损坏或退化，柱流失可能会增加,。,,避免使用强酸或强碱,,按照制造商

19、推荐的温度限制使用,,确保载气流过毛细管柱,15-30,分钟,.,,缓慢程序升温(5º/,min),到老化温度。,,最初老化温度,,,4 hours.,,如果柱子受到污染, 可在推荐的最高色谱柱温度低,20 ºC,的条件下，老化柱子。,,一般推荐的老化温度为：,,,Tcond,,= Tmax/2 - Tapp/2 + Tapp,,这里:,,Tcond,,=,老化温度,,Tmax,,=,色谱柱推荐采用的最高温度,,Tapp =,应用中使用的最高温度,,在老化柱子时，一定不要将毛细管接在检测器上。应将那一端放空，同时将检测器用闷头堵上。如果是,FID,,容许接在上面，但应该将检测器温度

20、升上去。,色谱柱老化,,温度限制,恒温最高允许温度 :恒温操作的最高允许温度,,,程序升温最高允许温度：短期允许的最高温度，一般比恒温允许的最高温度高,20ºC。,,,当柱子遭受热破坏，可以看到严重的峰拖尾和柱流失,。,,固态固定相,气固色谱（,GSC）,最常用于气体样品的分析。,,采用的固定相可以是分子筛和氧化铝,,固态吸附点少，不会导致拖尾。,,无液态固定相导致的柱拖尾。,,液体固定相,固定相决定了色谱柱的选择性。,,有数百种固定相，尤其是填充柱,.,,许多固定相有多种商品名,。,,毛细管柱的固定相选择较简单。,,“,相似相溶原理”,,-,用极性固定相分析极性物质,。,,-,用非极性固定相

21、分析非极性物质,.,,极性表明了分子中电荷的分配情况,。,,,硅氧烷结构,,,,,,,,,,,,固定相取代,,液态固定相的选择,根据极性选择固定相。,,非极性柱分离弱极性物质能得到较好的分离,。,,对于普通的,GC,使用, 常用到如,VA-5,这样的弱极性柱。,,避免固定相中带有检测器能够检测的成分。,,用聚乙二烯乙二醇固定相来分析带氢键的样品,,气体分析可能要求固态的固定相。,,,表,3,,常用固定相与相应色谱柱,,固定相,极性,相应色谱柱,应用,使用温度,100,％二甲基聚硅氧烷,非极性,OV-1,OV-101,SE-30,DB-1,HP-1,BP1,常规使用，碳氢化合物，芳香化合物，农药

22、，酚类，除草剂，胺，脂肪酸甲酯,0.1-1.0,μ,m,,-60,℃,-340/360,℃,,>1.0μm,,-60,℃,-280/300,℃,5,％苯基,-95,％二甲基聚硅氧烷,非极性,SE-54,DB-5,HP-5,BP5,芳香化合物，农药，杀虫剂，药物，碳氢化合物,0.1-1.0,μ,m,,-60,℃,-340/360,℃,,>1.0μm,,-60,℃,-280/300,℃,14,％氰丙苯基,-86,％二甲基聚硅氧烷,中等极性,HP-1701,DB-1701,OV-1701,BP-10,农药，杀虫剂，药物,0.25-1.0,μ,m,,-20,℃,-280/300,℃,50,％苯基,-5

23、0,％二甲基聚硅氧烷,中等极性,HP-50,DB-17,OV-17,药物，杀虫剂，乙二醇,40,℃,-280/300,℃,聚乙二醇,极性,HP-20M (HP-Wax),DB-Wax,BP20,溶剂，醇类，游离酸，芳香化合物,0.25-1.0,μ,m,,20,℃,-260/300,℃,,>1.0μm,,20,℃,-240/260,℃,FFAP,,聚乙二醇（,TPA,处理）,极性,HP-FFAP,DB-FFAP,BP21,溶剂，醇类，游离酸，芳香化合物,0.25-1.0,μ,m,,20,℃,-260/300,℃,,>1.0μm,,20,℃,-240/260,℃,,,7,.,检测器,通用型,检测器

24、,（,Universal Detector),,热导检测器（,TCD,）,,氢火焰检测器（,FID,）,,,选择性检测器,,电子捕获（,ECD）,,脉冲火焰光度检测器,,（,PFPD,）,,氮磷检测器（,TSD),,,通用型,检测器(,Universal Detector),热导检测器（,TCD,）,,气相色谱最早的检测器,, 1946.,,测量样品气流导热性能的变化。,,热导,-,热量从高温物体到低温物体的传导。,,TCD,热导池,两个平行的气流，样品和参考。,,惠斯通电桥用来比较两个气流的阻抗。,,气流的速度、压力及电的变化影响被最小化。,,气体的热导,分子越小，运动速度越快，导热性能越好

25、。,,H,2,,和,He,是最小的分子，它们的热导性能比绝大部分有机物和无机气体高6到10倍。,,H,2,,和,He,是最普通的载气；,N,2,,和,Ar,也可采用。,,TCD,温度的设定：,,T,fil,-,T,det,的值越大，灵敏度越高，但太高会使样品分解，且减少灯丝寿命,,检测器的温度,T,det,：,比最高的柱温高30~50,C,,灯丝温度,T,fil:,：,一般，比,T,det,高的柱温高50,C,,,,TCD,操作注意事項,,,1. 打開气体钢瓶 (,He, Ar,或,N,2,),,並須确认钢瓶无,误,,,,输出压 为 80,PSI（5.5kg/cm,2,),,2. 确定流速,C

26、arrier Gas（,柱流量＋,Make up,流量） =,Reference Gas,,3. 等待,COL/ INJ / DET,溫度到達設定值,,4. 設定,Electronics, On,( |T,FIL,- T,DET,|,=,T,,,T,,,灵敏度, ),,5. 等待,TCD,穩定至少約 30,min,左右,,6. 開始分析样品,,7. 結束分析時設定,Electronics,,Off,,8. 降溫,COL / INJ / DET = 50,℃(,含,Filament),,9. 關閉气体钢瓶,,氢火焰检测器（,FID,）,最常用的,GC,检测器.,,-,是有机物的通用型检测

27、器。,,-,检出限,< 10 pg.,,-,线性范围可达7个数量级,.,,-,容易操作,,破坏型检测器－－样品燃烧,,信号值大小取决于碳原子数目及替代物的数量。,,FID,结构图,H,2,a,n,d,m,a,k,e,-,u,p,a,i,r,f,p,a,l,a,m,e,t,i,s,s,e,m,b,l,y,s,i,g,n,a,l,p,r,o,b,e,i,g,n,i,t,o,r,p,r,o,b,e,collector,,,FID,工作原理,理论:,,在火焰头和收集极（电极）上加一电压。,,有机物都在火焰中燃烧,(2000ºF)。,,在电极之间产生离子化介质和电子。,,带电粒子被收集极吸引和捕获。,,

28、离子流被放大和记录。,,响应,离子数目正比于碳原子数目,(C-H,键,).,,一些官能团如羰基(,CO=)、,羟基(－,OH）、,卤素（－,X）、,胺（,NH4+）,则很少或根本不会离子化。,,对无机气体如,H,2,O, CO,2,, SO,2,,,和,No,x,不灵敏。,,火焰,,以氢气和空气作为燃气,。,,在控制的流速下进行电子点火。,,火焰无色－除非受到污染,。,,燃烧气,H,2,与载气（或载气＋尾吹气）的流速一般为,1:1 。,,空气一般为氢气的,10,倍。。,,大的空气流速和热检测器可以赶走大量的水蒸气。,FID,燃烧气流速对信号的影响,,FID,注意事项,正确设置,H2、,空气和尾

29、吹气的流量,,检测器温度应比柱温箱设定的最高温度高30,,C，,且大于150,,C,以防止水凝结在检测器上,,FID,在电路打开后，会自动点火。在3800报告熄火以前，最多会连续点火三次,,如果报告了熄火，要查找熄火的原因。然后再按,GC3800,上的“,Ignite”,功能键，或在工作站上关闭,FID,的电路，再打开,,当色谱柱拆下或不使用检测器时，一点要关闭氢气。以防止氢气积累。,,选择性检测器,电子捕获,检测器,（ECD）,,,非破坏性。,,对卤素、过氧化物、醌类金属有机物及硝基化合物非常灵敏。,,而对胺类、醇类及碳氢化合物不灵敏。,,线性窄，－,10,3,.,,电子捕获检测器,EC

30、D,c,e,l,l,-,p,u,l,s,e,r,p,r,o,b,e,s,i,g,n,a,l,p,r,o,b,e,N,2,m,a,k,e,-,u,p,c,o,l,u,m,n,c,o,l,l,e,c,t,o,r,e,l,e,c,t,r,o,d,e,c,e,l,l,a,s,s,e,m,b,l,y,e,l,e,c,t,r,o,n,c,l,o,u,d,6,3,N,i,f,o,i,l,i,n,s,u,l,a,t,i,o,n,c,e,r,a,m,i,c,i,n,s,u,l,a,t,o,r,s,主要用于食品、制药、环保等领域，检测痕量含卤素等的样品,,一定不要试图去拆卸该检测器,,电子捕获,检测器,ECD,操

31、作,原理, 射线粒子使载气离子化:,,N,2,+   N,2,+ e,-,,在,电场中生成的正离子和电子向两极移动形成基流。,,,当,电负性样品进入后即捕获慢速低能量,电子,使基流下降形成信号。,,e,-,+ sample  current loss,,ECD,的调节,可在,GC-3800,上进行，按,Adjustment,键进行,,池电流：,,Ar/CH4；CAP；N2STD；N2HIGH,,以及,Zero,,零电流是为了进行接触电位的设置,,,一般，当,Range,设为1时，基线信号不应超过25,mV。,否则，说明可能是载气不纯、柱流失严重或检测器受污染等,,25,mV,之上的基线

32、信号会减少,ECD,检测器的可用线性范围,,,设置接触电位,仪器准备完成：打开载气，设置到正确的输出压力；色谱柱已经老化完成,,在3800面板上，选择,Detector－ECD;,设置,,Tempture,：300,C,,Electron: on;,,Range:1.0;,,,Autozero:NO,,等达到设定温度后，平衡若干小时，最好过夜,,设置接触电位（续）,在,ECD,屏幕上，按,Adjustment:,,将,Cell Current,设为零；,,将,Contact potential,设为-760,mv,,注意屏幕显示的信号强度应在 -12.7— -13.0,mv,,如-12.8,m

33、v,,再将接触电位设定为+760,mv，,信号应该增加几,mv,,逐渐降低接触电位的,,设定值，直到信号强度为,,开始的显示值加0.5,mv,,,如-12.8+0.5=-12.3,mv;,,这时的接触电位就是我,,们需要的接触电压，接,,触电位也就设好,,了。,,,,氮磷检测器(,TSD）,只对氮、磷有很高的选择性,,氮的灵敏度：<0.1,pg/sec；,磷为：<0.05,pg/sec,,主要应用于：药物、燃料、香料、农药残留,,,TSD,的结构类似,FID，,主要差别是,TSD,在喷嘴上方有铷珠，氢气流量较小,,TSD,的结构图,H,2,a,n,d,m,a,k,e,-,u,p,a,i,r,f

34、,l,a,m,e,t,i,p,a,s,s,e,m,b,l,y,s,i,g,n,a,l,p,r,o,b,e,b,e,a,d,p,r,o,b,e,c,o,l,l,e,c,t,o,r,c,e,r,a,m,i,c,b,e,a,d,c,o,l,u,m,n,c,e,r,a,m,i,c,i,n,s,u,l,a,t,o,r,化学反应原理,,燃烧产生,CN·,和,HPO·,,Rb,· + CN·,®,,Rb,+,+ CN,-,(detected),,Rb,· + HPO·,®,,Rb,+,+ HPO,-,(detected),,TSD,的信号对,H2,的流速和铷珠的电路非常敏感,,减少,H2,流量可以提高,N

35、、P,对,C,的选择性，而增加,H2,流量可以使信号增大；而从铷珠的角度出发，降低,H2,流量可以延长铷珠寿命，所以要选择一个最佳流量,,铷珠出厂是都有,H2,的流量值，可采用该数值进行设定，一般不用修改,,铷珠的电路需要精确调节，电路太低不产生氮磷的信号；电流太高，选择性迅速下降，且降低铷珠的寿命。,,铷珠出厂时都有铷珠电流的参考电流，但这个值会随事件慢慢增加，应调节获得适当的电流值,,铷珠的,P/N:03-906074-00,,载气要求99.999%；过滤器应及时更换,,铷珠的老化－铷珠电流的调节,打开各钢瓶气,,正确设置气相色谱各参数：,,气体流量,Air:175ml/min；H2:,采

36、用铷珠出厂时推荐的流量（一般为4.0,ml/min,左右）；载气＋尾吹：30,ml/min,,设定温度：进样口；柱温；检测器：300,C,,TSD,设定：,Temperature－300 C、Oven－on、Bead Power－Off、Range－12、Autozero－Off,,打开铷珠电源前，使检测器和铷珠温度达到设定的温度，保持15分钟。,,然后设定,TSD,最低电流是2.4,A，,将,Bead power,置为,On，,保持至少15分钟,,每次增加0.100,A，,至少等候15分钟，使铷珠在增加电流后达到平衡状态。当增加电流后信号出现明显增加时，即获得了我们所需要的电流值。也完成了铷

37、珠的电流调节,,铷珠保持这个电流至少12小时，最好过夜。检测器即可以使用。,,脉冲火焰光度检测器,PFPD,新型的脉冲,火焰光度检测器,,对,P, S, N,和25种其它元素,选择性,,其应用包括水和空气中污染物的检测、农药和石油天然气的分析。,,不能分析,Hg, Zn, Cl, F, I, H, O,,PFPD,结构图,,Pulsed-Flame Photometric Detector,Ignitor,Vent,C,o,l,u,m,n,E,f,f,l,u,e,n,t,Ignitor,,Chamber,P,M,T,Filter,Window,Combustor,,Chamber,Light

38、Pipe,H,2,+ Air 1&2,,,PFPD,的工作原理－－,火焰脉冲步骤,,,PFPD,的火焰脉冲是因为氢气和空气的流速不能承受火焰的连续燃烧。火焰脉冲包含四个步骤：,,■,充满,：空气和氢气混合并在两处进入燃烧室。部分燃烧气与柱馏出物向上移动进入燃烧室，另一气流经过石英室外围进入点火室。,,■,点火,：点火室含有一个连续加热的点火线圈，当混合燃烧气到达点火室时，点火开始。,,■,延烧,：燃烧的火焰自点火室向下延烧至燃烧室，当延烧至底部时火焰熄灭。值此延烧阶段，自色谱柱进入燃烧室的待测分子在火焰中被分解为简单的分子或原子。,,■,光激发,：从延烧过程至结束，感兴趣的样品原子经过反应形成

39、电子激发态，此时火焰熄灭，火焰背景发射在延烧后约0.3毫秒时完成，而硫磷分子碎片的发射要经历较长时间。这种籍发射,时间的不同而分离讯号的做法增强了,PFPD,的选择性与灵敏度。,,,Stages of Pulsed-Flame Operation,IgnitorCoil,Ignition,,Chamber,CombustionChamber,Vent,Column Effluent,H,2,+ Air,FILL,IGNITE,PROPAGATE,EMIT,PMT,,PFPD,的波长选择性,P: HPO* => green light,,S: S,2,* => blue light,,

40、N: HNO* => NIR,,,根据所测量的元素来选择滤光片和/或光电倍增管,,发光的事件差与元素的选择性,不同的元素发射特征光的时间不一样,,如下图：碳氢化合物和硫的发光强度与时间的关系,S,在点火后6,ms,时开始发光，持续20,ms，,而,HC,的发光则在4,ms,内完成,,下表列出的是常规分析条件下操作,PFPD,时用到的几种载气的流速。,,当优化,PFPD,的性能时使用这些流速作为起点。,,建议下列调节设定值用于,PFPD,的设置和常规操作。这些调节可以通过在,3800,方法的,PFPD,检测器部分按调节键进入,,,PFPD,操作,在分析磷或硫时，需要变化滤光片,。,,推荐采用,H

41、e,或,N,2,,作为载气,。,,检测器的温度应保持恒定为,220ºC，,以获得最大灵敏度。,,必须控制好燃烧气的流量，以保证火焰不会波动。,( H,2,:13, Air#1:20, Air#2:10 mL/min),,HPO*,发射的绿光于火焰中磷的流速呈线性相关。,,S,2,*,发出的蓝光则与火焰中硫的流速的平方线性相关。,,,8. 定量分析,方法,校正因子,,校正因子是定量计算公式中的比例常数，其物理意义是单位面积所代表的被测组分的量。,,可用下式表示：,,,,,Mi– I,组分的量；,fi– I,组分的校正因子；,Ai–I,组分的峰面积,,,定量分析的依据是被测组分的量与响应信号成正比

42、，但相同含量的物质由于物理、化学性质的差别，即使在同一检测器上产生的信号也不同，直接用响应信号定量，必然导致较大误差。故引入校正因子。,,归一化法(,Normalized %),将样品中所有组份的含量之和定为100%。计算其中某一组份百分含量的定量方法：,,,,,其中：,xi－,试样中组份,I,的百分含量,,,fi－,组份,I,的校正因子,,,Ai－,组份,I,的峰面积或峰高,,,优点：方法简便，进样量与载气流速的影响不大,,缺点：样品中所有组份必须都能出峰，并且必须知道各自组份的校正因子。,,,当样品中各组份的校正因子近似相等，可不用校正因子，将面积直接归一化，按下式计算：,,,,即,% (

43、,NO Calibration),,,,,,外标法（,External Standard),,又称校正曲线法,在相同分析条件下，比较标准物质与样品的色谱峰面积或峰高,,,1. 用已知的标准品配成不同浓度的标准样，测量各种浓度的峰高或峰面积，绘制响应信号与百分含量的关系曲线；,,2. 测量样品的峰面积或峰高，在校正曲线上查出其对应的百分含量。,,要求：进样量、色谱分析条件严格不变；,,,样品中加入内标物，利用被测物与内标物校正因子的比值不变来进行定量的。,,首先用被测物标准品和内标物配制标准溶液，求得校正因子比值：,,,,,然后，再由它和样品的峰面积来计算：,,,,fis,＝,fi/fs －,内

44、标物与被测组份校正因子的比值；,,,mi－,被测组份,i,的含量；,ms－,加入内标物的量,,As－,内标物的峰面积；,,Ai－,组份,I,的峰面积；,,,内标法(,Internal Standard),,内标物的要求：不能与样品或固定相反应；能与样品完全互溶；与被测组份很好分离，又比较接近；加入内标的量要接近被测组份。,,,内标法可以补偿色谱条件和样品组成或平衡温度的细小变化而带来的影响，定量较准确。缺点：每次需要准确称量内标物和样品。,,,也可采用内标校正曲线法。公式可改为：,,食品与香料,分析实例,,食品中的天然香精香料,,人工香精香料,,饮料中的醇类,0,10,20,30,40,Tim

45、e (min.),奶酪,,胆固醇,pepperoni,,多肽,蘑菇,,醛,酸消化物,样品: 比萨,色谱分析领域(1),,生命科学,,奥运会,医药工业,FBI,法医，法检,0,1,2,3,(,minutes),气相色谱分析实例,,体液和组织中的药品,,血醇水平,,药品纯度,色谱分析领域(2),,石化,,DB-1, 15 m x 0.25 mm I.D. 0.25 µm film,,Stegosaurus-o-gram,航天,汽油,空气质量标准,,Pew!!,分析实例,,燃料油定级,,汽车排放的废气,色谱分析领域(3),,环境,,DB-502.2,,105m x 0.53mm I.D., 30

46、µm,气相分析实例,,水和土壤中的农残,,饮用水中的溶解物,,(,MTBE),,工业污染物,色谱分析领域(4),,,GC-,气相色谱柱及消耗品,,,GC-,气相色谱柱及消耗品,气源,进样口,色谱柱,检测器,数据处理系统,,,,,,,,,,,,GC,消耗品,,,每6-12个月或当指示型捕集阱颜色改变时,,更换时间取决于捕集阱的容量与气体纯度,每1-2年校准一次,样品瓶及隔垫应当一次性使用,,重复使用通常导致定量误差较大, 活性待测组份易被吸附, 导致峰形拖尾或峰高变小,每3个月,,当发现注射器中有明显的清洗不掉的污染物, 或推杆难以抽动, 或当推杆粘连时, 或进样口隔垫穿刺出现异常, 或当针头

47、被堵塞时,每60针样品,,裂口, 进样口衬管内有碎屑, 保留时间偏移, 柱压降低等等,每月,,与衬管一起更换, 或视磨损情况更换,每周,,经常检查, 当衬管内有可见的污染物或色谱性能下降时更换,每月,,经常检查, 当有划痕, 腐蚀或非挥发性组分造成堵塞, 污染时更换,每次更换色谱柱, 进样口/检测器部件时更换,GC,消耗品更换时间表,,内容,,气体纯化系统,,流量计,,样品瓶,,进样针,,进样口隔垫，,O,型圈,,石英衬管，密封垫,,石墨垫圈，柱螺母,,气相色谱柱选择, 使用与维护,,GC,方法移植软件,,样品前处理新方法-固相萃取,SPE,,气体纯化系统,,气源,气源,气源,压力表,在线

48、气体净化剂,气体净化系统,组合捕集阱,放空,水分捕集阱,,烃类捕集阱,,氧气指示捕集阱,,气体净化系统,,除水分, 氧气和烃类的组合捕集阱,,部件号：5060-9096,部件号：5060-9096,部件号：,OT3-2,部件号：,RMSH-2,气体纯化系统,,部件号：,OT3-2,部件号：,IOT-2-HP,,,,FID,尾吹, 空气和氢气需,烃类捕集阱,, 载气需,氧/水分捕集阱,,,,,ECD,尾吹需,氧/水分捕集阱,,,,,ELCD,反应气需,烃类捕集阱,,,,,,MS,载气需,水分, 氧气和烃类的组合捕集阱,,+,可指示氧气捕集阱,,气体捕集阱实例,2,4,6,

49、8,10,12,50,75,100,125,150,175,200,225,250,0,2,4,6,8,10,12,50,75,100,125,150,175,200,225,250,0,2,4,6,8,10,12,50,75,100,125,150,175,200,225,250,基线不佳,取下色谱柱,,,用空色谱柱,,连接进样口,,与检测口,使用在线气体,,捕集阱,-- 30,分钟后,基线不佳,基线大幅度改善,样品峰,,内容,,气体纯化系统,,流量计,,样品瓶,,进样针,,进样口隔垫，,O,型圈,,石英衬管，密封垫,,石墨垫圈，柱螺母,,气相色谱柱选择, 使用与维护,,GC,方法移植软件,

50、,样品前处理新方法-固相萃取,SPE,,流量计,,安捷伦提供气体和液体流量计产品,,流量计分为两类,:,,体积流量计,,质量流量计,,,体积流量计,- 测量一个时间段内已知气体通过的体积量,,质量流量计,- 测量一个时间段内已知气体通过的质量或分子数（通过密度换算成为体积）,,各有所长...,,,流量计,,体积流量计,:,,可测量混合气体, 例如,GC,中常用气体,,标准温度和压力下测试数据接近质量流量计的数值, 但可能由于温度与压力造成偏差,,尤其适合于在标准温度和压力下的色谱应用,ADM 1000, 220-1170,,流量计,,质量流量计,:,,测量特殊气体格外准确（校准）,,不受温度

51、与压力影响（有内置式温度和压力传感器）,,测量一个时间段内已知气体通过的质量或分子数（通过密度换算成为体积）,,经过校正的标准温度和压力下的体积流速等于质量流速,,尤其适合于特定温度压力条件下测流量,Veri-Flow 500, HVF-500,,流量计,,安捷伦数字式皂膜流量计:,,比带刻度的量筒更准确, 准确度达,(±3%),而带刻度的量筒的偏差度,5%,,数字式皂膜流量计更容易读数,,通过皂液, 电子传感器和电脑芯片计算流量,,便携式, 电池供电,,玻璃流路 – 适用于所有气体,,低流速(0.1-50,mL/min),,中等流速,(0.5-700mL/min),和高流速 (5-50

52、00,mL/min),,Optiflow 420, HFM-420,,,流量计,,安捷伦数字式电子流量计:,,完全的电子流量计 (无皂液),,可测量体积流量, 质量流量或两者同时测量,,便携式, 电池供电, 有的带电源线,AC/DC 110/220V,,大部分有,RS232,接口可连接电脑数据口,,比数字式皂膜流量计更有优势,,用于非腐蚀性气体,,连续实时流量读数,ADM 1000,,and 2000,Veri-Flow 500,Flow Tracker,,1000 and 2000,Reference,,流量计,,ADM,流量计,,ADM 1000 -,综合应用, 经济型,,体积流量

53、计,0.5 - 1000 mL/min,,电池供电, ±3 %准确度,,ADM 2000 –,与,ADM-1000,相同, 具有,RS232,接口, 电池和,AC/DC 110/220V,电源线, 不但可测量体积流量还可测量质量流量,ADM 1000, 220-1170,ADM 2000, 220-1171-U (110V),,ADM 2000, 220-1171-E (220V),,流量计,,流程跟踪流量计,,适用面最宽的,GC,气体流量计,,多功能, 体积和质量流量显示（同时显示测试时的温度和压力,,FT 2000,独具检漏功能,),,适用范围0-500,mL/min, ±2

54、 %,准确度(>,5 mL/min),,可校准测量七种气体 (,N,2,, H,2,, He, Air, CO,2,, CH,4,和95%,Ar/5% CH,4,),,配有,RS232,接头,,6 AA,电池和,AC/DC 110/220V,电源线,,可进行在线监测,Flow Tracker 1000, 5183-4779,Flow Tracker 2000, 5183-4780,测漏探头,,流量计,,,内容,,气体纯化系统,,流量计,,样品瓶,,进样针,,进样口隔垫，,O,型圈,,石英衬管，密封垫,,石墨垫圈，柱螺母,,气相色谱柱选择, 使用与维护,,GC,方法移植软件,,样品

55、前处理新方法-固相萃取,SPE,,样品瓶设计指标,,为确保样品瓶能与自动进样器相匹配, 安捷伦样品瓶,,生产工艺中至少有,18,个重要尺寸指标,,,高度与宽度,,内外直径,,肩高与半径,,颈长,,平底(可使用内衬管),,样品瓶选择,,玻璃 –通用型和耐酸型,,棕色瓶- 用于光敏感样品,,硅烷化/去活 – 用于会与玻璃瓶壁粘合的样品或痕量分析,,聚丙烯 – 用于醇类样品或水溶性溶剂,,微量内衬管 – 用于极少进样量,,高收率 – 用于有限的样品量,,广口螺纹瓶,,瓶垫直径 9,mm,广口钳口瓶,,瓶垫直径 11,mm,广口卡口瓶,广口瓶内衬管,,用于 2,mL, 12 X 32 mm,小口螺纹

56、瓶,小口螺纹瓶内衬管,,用于 2,mL, 12 X 32 mm,顶空钳口瓶,,平底与圆底,安捷伦,LC,仪器,,专用钳口瓶,,样品瓶垫类型与选择,,氟聚膜,Teflon/,红色天然橡胶,,适用于常规分析,,重复使用的密闭性和化学惰性适中,,最经济实惠,,氟聚膜,Teflon/,硅树脂或氟聚膜,Teflon/,红色硅树脂橡胶,,重复使用的密闭性卓越,,不易脱落碎屑,,特别适用于多次进样,,氟聚膜,Teflon/,硅树脂/氟聚膜,Teflon,,适用于痕量分析,,重复使用的密闭性适中,,最不易脱落碎屑,,蒸发最小,,氟聚膜,Teflon,,适用于单次进样, 重复使用密闭性差,,耐化学腐蚀,

57、 无污染,,维通橡胶,Viton,,适用于含氯试剂和有机酸,,样品瓶垫类型与选择,,,电子盖瓶器与电子启盖器,,改良后的弹簧锁环和金属齿轮,(,非塑料材质),,,操作噪音小, 可靠性高, 避免费力的手工封盖与启盖过程,,内容,,气体纯化系统,,流量计,,样品瓶,,进样针,,进样口隔垫，,O,型圈,,石英衬管，密封垫,,石墨垫圈，柱螺母,,气相色谱柱选择, 使用与维护,,GC,方法移植软件,,样品前处理新方法-固相萃取,SPE,,手动进样针,,自动进样针,,劣质进样针可能损伤自动进样器, GC进样口, 进样口隔垫, 甚至导致程序出错, 数据丢失!,,进样针,,,自动进样器,熔刻刻度, 宽背

58、衬条带,起保护作用的金属帽,锥形针 23-26,gauge,,,HP,圆锥针尖,进样针,,防粘连活塞,活塞位置可调,特殊设计的高压点,手动进样针,,内容,,气体纯化系统,,流量计,,样品瓶,,进样针,,进样口隔垫，,O,型圈,,石英衬管，密封垫,,石墨垫圈，柱螺母,,气相色谱柱选择, 使用与维护,,GC,方法移植软件,,样品前处理新方法-固相萃取,SPE,,石墨垫,镀金密封垫,石英衬管,O,型环,进样口隔垫,进样口示意图,,,进样口隔垫的作用：,,保持色谱系统处于密封状态, 防止空气进入系统,,,,优化温度和流失隔垫(,BTO,隔垫)：较高使用温度400,0,C,,流失最小, 可用于,GC/

59、MS.,,,,,长使用寿命隔垫： 适用于进样隔垫使用寿命长的要求, 特别适合自动进样,.,,,高级绿色隔垫：适用于进样隔垫使用寿命长的要求, 粘连最少.,进样口隔垫,,,,隔垫碎屑脱落,,BTO,隔垫,无,中央引导孔,有,中央引导孔,1,100,700,1,100,700,# 扎刺次数,#扎刺次数,有中央引导孔的隔垫几乎没有碎屑脱落!,放大30倍,,隔垫碎屑脱落,,脱落的隔垫材质会进样口衬管,厂商,A,生产的红色隔垫,,<100次,进样已经有大块的隔垫碎屑脱落,厂商,B,生产的绿色隔垫,,<400次,进样已经有明显的隔垫碎屑脱落,,BTO,隔垫,,<1, 000次,进样前无明显的隔垫碎屑脱落

60、,,中央引导孔可有效减少碎屑脱落！,放大30倍,,内容,,气体纯化系统,,流量计,,样品瓶,,进样针,,进样口隔垫，,O,型圈,,石英衬管，密封垫,,石墨垫圈，柱螺母,,气相色谱柱选择, 使用与维护,,GC,方法移植软件,,样品前处理新方法-固相萃取,SPE,,衬管,,衬管体积,,衬管处理或去活,,特殊性能 (石英棉, 石英杯, 细径锥等),,选择衬管时, 考虑此三个关键考虑因素可获得较好的谱图,.,,客户可按照,GC,选择进样口类型, 衬管类型以及进样技术,:,,,,分流,,,,,不分流,,,程序升温挥发,,(PTV),,柱上进样,,进样口模式,,分流,,,进入色谱柱的样品量较少,

61、,用于浓缩样品,,色谱峰窄而尖锐,,,主要变量,,分流比,,衬管,,温度,,进样体积,不分流,,,大部分样品都进入色谱柱,,用于低浓度样品,,色谱峰峰宽较宽,,,主要变量,,吹扫的时间,,衬管,,温度,,进样体积,,衬管是消耗品, 洁净无破损的衬管是重现性和准确定量的基本前提,,分流进样口---衬管,直管式,直管式,,带玻璃棉,内置杯式,挡板式,最通用,价格是直管式的4倍,,专用于待测组份挥发性有差异的分析,,分流衬管---色谱峰面积比,*色谱峰#1 面积/色谱峰#6 面积,色谱峰面积*,带玻璃棉直管式,0.76,内置杯式,0.82,直管式,0.75,,不分流进样口---衬管,直管式,底部,,

62、挡板,双,,挡板,最通用,,分流衬管,,色谱峰面积比,,,正,C,40,/,正,C,10,=,0.64,色谱峰面积比,,,正,C,40,/,正,C,10,=,0.37,C,10,C,40,C,10,填有玻璃棉,无玻璃棉,C,40,,衬管类型总结,,,衬管故障排除,,衬管污染常会引起谱图不佳,.,,故障症状包括:,,,峰形不佳,,,基线无规律,,,分辨率不佳,,,响应不佳,,衬管故障排除,,现象 可能原因 故障排除方法,更换新的去活衬管或清洗衬管并更换玻璃棉,,从衬管中取出部分填充物, 或使用无填充的衬管,,拆下色谱柱, 用毛细管专用割刀将色谱柱切成齐口, 重新安装色谱柱,,

63、取出色谱柱柱头部分及断裂的衬管, 调节进样口总流量40,mL/min.,以上,冲出碎屑. 重新安装色谱柱,,,,,,更换新的去活衬管或清洗衬管并更换玻璃棉或填充物,,色谱柱或衬管吸附样品组分或镀金进样口密封垫被污染,,进样针针头撞击导致衬管内填充物破碎,,色谱柱末端切口不整齐,,（样品吸附于此）,,衬管断裂,,,,,,,,,样品分解,正常 拖尾,正常 前伸,,衬管故障排除,,,现象 可能原因 故障排除方法,样品分解,,,,,,,,色谱柱末端和衬管不在同一轴线上,,,,,色谱柱或衬管污染或柱效降低,拆下衬管检查是否

64、清洁,,更换新的衬管或玻璃棉或填充物,,,,,,,检查柱端与衬管的安装, 必要时调整二者的位置于同一轴线上,,,,使用保护柱以延长色谱柱寿命,,拆下衬管检查是否清洁,,更换新的衬管或玻璃棉或填充物,,将色谱柱柱头至少切去6英寸,出峰后基线上升,大峰后基线变化,未分离峰,正常 不正常 不正常,正常 不正常 不正常,正常 不正常 不正常,,内容,,气体纯化系统,,流量计,,样品瓶,,进样针,,进样口隔垫，,O,型圈,,石英衬管，密封垫,,石墨垫圈，柱螺母,,气相色谱柱选择, 使用与维护,,GC,方法移植软件,,样品前处理新方法-固相萃取,SPE,,放置在

65、,GC,中的色谱柱连接螺母中,,需要拧紧以防氧气进入而损害色谱柱或系统,,每次进行仪器维护或更换色谱柱时都需要更换新的垫圈,,购买色谱柱时, 须考虑购买相应数量及规格的色谱柱垫圈备用,,色谱柱垫圈,,8,点注意事项:,,,确保使用新的石墨垫圈,–,重复使用的石墨垫圈可能导致漏气,,确保石墨垫圈, 柱螺母和管线尺寸匹配,–,不匹配时可能导致漏气,,适时更换石墨垫圈,–,发现不良谱图时,,正确选择石墨垫圈,–,参照安捷伦消耗品手册查找正确的尺寸和使用方法,,注意,Vespel,/,石墨混合的比率,,使用预老化的石墨垫圈改善灵敏度,–,对于,GC/MS,至关重要,,正确选用长或短的石墨垫圈,–,短

66、石墨垫圈适于常规使用,,,长石墨垫圈用于,GC/MS,,注意石墨垫圈的包装材料,–,石墨垫圈采用个体包装方式,色谱柱垫圈,,,垫圈,:,,短石墨垫圈,- 综合应用和高温应用. 最高使用温度450°,C.,,85%/15% Vespel/,短石墨垫圈,- 综合应用尤其是氧敏感检测器的应用,.,最高使用温度350°,C.,,预老化的 85%/15%,Vespel/,长石墨垫圈,– 用于,GC/MS.,最高使用温度350°,C.,,100%,短,Vespel,垫圈,– 只用于等温分析,.,最高使用温度280°,C.,,,,色谱柱垫圈,,,内容,,气体纯化系统,,流量计,,样品瓶,,进样针,,进样口隔垫，,O,型圈,,石英衬管，密封垫,,石墨垫圈，柱螺母,,气相色谱柱选择, 使用与维护,,GC,方法移植软件,,样品前处理新方法-固相萃取,SPE,,柱类型：WCOT 与 PLOT,,,样品与色谱柱极性,,低,高,极性,HP-1,,Ultra 1,,HP-101,,HP-5, HP-5MS,,HP-5 trace,,Ultra 2,,,HP-1301,,,HP-35,,HP-1701,,HP