气相色谱资料Word文件下载.docx

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液体

气体

气固色谱

气液色谱

液固色谱

液液色谱

当流动相为气体时便为气相色谱，当流动相为液体时既为液相色谱，当然液相色谱范畴的色谱也比较多正相液相色谱、反相液相色谱、离子色谱、离子对色谱、疏水作用色谱等等。

自从茨维特开创了色谱法以来，色谱有了很大的发展，以气相色谱为例，经过一个世纪的不断创新，在自动化程度上也有了很大的提高，应用也越来越广泛，下面介绍一下现代气相色谱的原理，结构等相关技术。

当然现代的气相色谱是在茨维特的色谱法的基础上发展起来的，因此也遵循了它的分离这一原理。

就是说气相色谱仍然是一种分离的技术，通过一定的技术,将有多种化合物组成的混合物进行分离，经过分离后按照不同的时间顺序进入检测器，然后转变成我们可以识别的信号，最后根据时间的先后顺序进行定性，根据信号的强弱进行定量。

一个完整的气相色谱系统包括以下几个组成部分：

1，气路系统

2，进样系统

3，分离系统

4，检测系统

5，控制系统

6，数据的采集及处理系统

一、气路系统：

前面已经说过，气相色谱就是以气体作为流动相的色谱，所以它必定需要一定的气体作为流动相。

因此气路系统的作用就是为整个色谱系统提供所需的气体，并进行控制。

主要包括载气（流动相）、以及辅助气的控制。

所以在这一部分中就有气源、管路以及各种控制阀。

1，气源：

既然气相的工作需要一定的气体，那么又是什么气体，并且又是有谁来提供呢？

气相色谱需要的气体包括载气和辅助气，对载气的要求是化学稳定性好；

纯度高；

价格便宜并易取得；

能适合于所用的检测器。

常用的载气有氢气、氮气、氩气、氦气、二氧化碳气等等。

其中最为常用的就是氢气与氮气以及氦气了，而且也是要达到高纯指标99.9999%以上。

不同的检测器在不同的检测任务的时候，所选择的载气是不同的，但是常规来讲对于TCD选择氢气做载气，FID、ECD、FPD、NPD四种检测器选择氮气做载气。

对于辅助气，就要看检测器的要求了，一般来讲需要辅助气的都是一些具有燃烧特性的检测器，如FID、FPD、NPD等，它们一般选择氢气作为燃烧气，氧气（空气）作为助燃气。

对于气源的提供可以购买气体厂的商品气，都是装在高压钢瓶里，然后通过减压阀输出。

另外就是通过专门的气体发生器来提供，如氮气发生器、氢气发生器、空气压缩机等。

但是不论是采用何种方式来提供，前提是保证气体要具有足够的纯度，不含水分以及碳氢化合物等其他杂质，对于载气有时还要脱氧处理（如：

ECD）。

所以在气体进气相之前还要加装净化器进行脱氧、脱水及去除有机物等处理，常用的净化装置有：

分子筛、硅胶、脱氧管。

2，控制阀及压力表：

有稳压阀、稳流阀、背压阀、针形阀等，所有这些阀的作用就是通过不同的组合，保证色谱系统具有稳定的，合理的气体流量。

而进口的色谱仪则最多的是采用电子流量控制，能更好的保证流量的精度、稳定性以及重复性。

3，管路：

要保证干净，能够承受一定的压力，有时还需要一定的惰性等等。

二、进样系统：

1，气相色谱仪的功用就是分离样品，然后进行检测。

所以必须将样品传送到气相色谱里面参与分离，这就是进样部分所实现的功能。

前面已经说过气相色谱仪的其中一个优点就是可以使用较小的样品量来达到检测的目的，从而可以节省大量的样品。

同时采用较小的样品量也是气相色谱的一个要求，气相色谱所适合的样品量往往也就是几个微升（对于液体样品）或毫升（对于气体样品）。

那么我们采用什么工具才能将这样小的样品量进入气相色谱仪呢，这就需要微量进样器（1ul、5ul、10ul）,或气体进样阀。

微量进样器就是微量的注射器不必多说，至于气体进样阀，则是以四通阀、六通阀、十通阀为主，而最为常用的就是六通阀。

进口气相色谱仪多采用自动进样器，但是也需要微量进样器。

2，气相色谱采用的流动相是气体，同时气相色谱仪也只能分离气态的物质。

但是我们的样品多种多样，有气态，也有液态，同时还有固态。

就是说我们首先必须把样品转变成能够被仪器所能分离的气态，这就是进样系统所要做的。

主要有两种：

汽化室和裂解器，前者用于液态的样品，后者用于大分子和固态的样品。

对于汽化室就是我们俗称的进样口，它可以分为填充柱进样口和毛细管柱进样口。

A，填充柱进样口：

就是说是专门应用于填充柱的进样口，这种进样口内径比较粗，可以接不锈钢填充柱和玻璃填充柱以及大口径毛细管柱。

根据情况可以进行带玻璃内衬管的进样方式和不带内衬管的柱上进样方式两种。

B，毛细管分流/不分流进样口：

应用于毛细管柱的进样口，该种进样口内径较小，以适应零点几毫米外经的毛细管柱。

根据毛细管柱分析的要求，该进样口需要具有分流功能和隔垫吹扫功能。

同时该进样口可以进行分流进样、不分流进样、分流/不分流进样3种进样方式。

C，裂解器：

是将固态的样品或者大分子沸点较高不容易汽化的化工或生物样品，经过高温瞬时汽化的一种配件，然后在载气的作用下，将汽化的样品导入色谱柱。

主要应用于地质勘测、化工等领域。

三、分离系统：

1，气相色谱仪本身就是以分离为前提的仪器，完成样品分离功能的是在气相色谱仪的柱室中完成的，而完成此项功能是有安装在柱室中的色谱柱来实现的。

可以这样作一个比喻气相色谱柱就是整个气相色谱系统的心脏，气相色谱系统的功能的实现必须是以良好的样品分离为前提的。

为什么这么说呢，因为我们的样品中往往不是只有一种物质或是组分，而是有很多种，这是就需要我们把它们分离开来，只有这样我们才能准确的知道它们都是什么物质，还有就是它们在样品中各含有多少量，也就是说只有将多种物质分离开来了，才能对其进行定性和定量。

而对样品进行定性和定量恰恰就是我们做分析所要做的工作。

为什么色谱柱能够完成如此重要的工作呢？

色谱柱之所以能够将样品组分分离就是借助于柱子内部所填充的物质，通俗的说，样品就像是一个要进行赛跑的队伍，其中样品中的每一种物质就是一个运动员，而色谱柱则就是长跑路线，柱子里的物质就是长跑线路上的障碍物，运动员就在充满了障碍物的线路上进行赛跑，因为每个运动员的身体素质的不同有的跑的快，有的就慢从而到达终点的顺序是不一样的，于是我们就可以知道先到终点的是谁后到终点的是谁了，知道是谁以后进而我们便可以对其进行定量了。

由此可以看出色谱柱的重要性。

因此选择一个好的气相色谱柱在气相色谱分析中的重要性是非常大的，它决定了我们整个分析工作的质量和成败。

2，分离原理：

我们说了，色谱柱的作用就是分离样品组分，那么它是通过什么样的原理呢,早在茨维特提出“色谱法”的时候也提出了两个概念：

流动相和固定相。

流动相在气相色谱中就是载气，而固定相就是色谱柱中的填料了。

不同化学性质和特性的化合物组成的组分在两相间的分配系数不同（K=CG/CL），就是说有的物质在流动相的溶解度大于在固定相内的溶解度，而有的物质在流动相的溶解度则小于在固定相内的溶解度。

当K值大时从色谱柱走出来的时间就慢，相反当K值小时从色谱柱走出来的时间就快，这样样品中不同的组分就以不同的时间先后从色谱柱中流出，从而样品被分离开来，分离出来的组分然后以不同的先后顺序进入检测器进行检测。

固定液的选择应遵循“相似相容”的基本原理：

1.极性溶剂（如水）易溶解极性物质（离子晶体、分子晶体中的极性物质如强酸等）；

2．非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（大多数有机物、Br2、I2等）3．含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（—OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。

所以在分析极性样品时，首选极性固定液。

这类固定液分子中含有极性基团，各组分的流出顺序按极性排列，极性小的先流出，极性大的后流出。

如果样品是极性和非极性的混合物时，则非极性的物质先流出，固定液的极性越强，非极性物质流出越快，而保留时间就越小。

对于非极性样品，非极性固定液是首选，各组分基本上按沸点顺序彼此分离，沸点低的先流出。

如果是极性与非极性物质的混合物，则同沸点的极性物质先流出。

3，固定相：

可以分为：

A,吸附活性的无机吸附剂，如：

硅胶、氧化铝、活性炭、碳分子筛（TDX01\TDX02）、分子筛（4A\5A\13X）等；

B,高分子多孔微球（二乙烯苯、苯乙烯等共聚物：

GDX系列、PORAPAK系列）；

C,表面被化学键合的固体物质（如：

硅氧烷型）。

当然固定相也分固态和液态，既气固色谱和气液色谱，对于固态固定相可以直接填装于色谱柱中即可。

而液态的固定相既固定液需要一定的支撑才能填装在色谱柱中，这种支撑物就是载体（又称为担体，大部分是一种多孔的固体颗粒）最为常用的是硅藻土型和玻璃微球载体，就是说需要将固定液均匀的涂布在具有均匀颗粒的载体上，然后再装填在色谱柱中。

对于固定液常用固定液有很多种，实际上有许多固定液分离性能相同或者近似，最为常用的主要是SE-30（非极性）、SE-54（弱极性）、OV-17（中等极性）、PEG-20M或FFAP（极性）、DEGS等等。

4，色谱柱：

色谱柱主要分为填充柱和毛细管柱。

填充柱的材质主要为不锈钢和玻璃两种，内径为2～4mm，柱长为2～4m，内装吸附剂、高分子多孔小球或涂渍固定液的载体，常用载体为经酸洗并硅烷化处理的硅藻土或高分子多孔小球，常用固定液有甲基聚硅氧烷、聚乙二醇等。

毛细管柱的材质为玻璃或石英，内壁涂渍或交联固定液，内径一般为0.25mm、0.32mm和0.53mm，柱长5～60m，固定液膜厚0.1～5.0μm，常用的固定液有甲基聚硅氧烷、不同比例组成的苯基甲基聚硅氧烷、聚乙二醇等。

新填充柱和毛细管柱在使用前需老化以除去残留溶剂及低分子量的聚合物，色谱柱如长期未用，使用前应老化处理，使基线稳定。

四、关于气相色谱常用的几个术语的解释：

1，分配系数：

样品组分在固定相和流动相中浓度的比值，K=CG/CL。

2，基线：

当气相色谱系统（检测器）没有任何样品组分进入时（或当只有载气进入检测器时），检测器所产生的信号随时间变化的曲线。

在理想状态下基线应该是一条平直的直线，但是并非如此，由于系统本身的稳定情况如：

气体流量、温度、电气、色谱柱等和环境条件的影响，基线则是伴随这噪声和漂移在内的一条曲线。

3，噪声：

由于各种因素引起的基线的波动。

4，漂移：

基线长时间朝一个方向缓慢的偏移的现象。

5，色谱峰：

当有组分流出时，信号随时间变化的曲线。

6，峰高：

色谱峰最高点到峰底的垂直距离。

7，峰宽：

在峰的拐点处做峰的切线与基线相交的两点间的距离。

8，半峰宽：

在峰的一半高度时的峰的宽度。

9，峰面积：

峰的起点、顶点、终点与基线所围成的图形的面积。

10，保留时间：

从样品注入气相到色谱峰出到最大值时的时间长度。

11，分离度：

用于衡量在一定的条件下色谱柱的综合分离能力，R=2（T1-T2）/（W1+W2）。

12，灵敏度：

用于衡量检测器的性能，表示响应值随进入到检测器的组分的量的变化率。

S=△R/△Q。

因为检测器又可以分为浓度型和质