气相色谱知识问答.docx
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气相色谱知识问答
气象色谱知识问答
一、气相色谱法有哪些特点?
答:
气相色谱是色谱中的一种,就是用气体做为流动相的色谱法,在
分离分析方面,具有如下一些特点:
1、高灵敏度:
可检出10"°克的物质,可作超纯气体、高分于
单体的痕迹量杂质分析和空气中微量毒物的分析。
2、髙选择性:
可有效地分离性质极为相近的各类同分异构体和各类同位素。
3、高效能:
可把组分复杂的样品分离成单组分。
4、速度快:
一般分析、只需几分钟即可完成,有利于指导和控制生产。
5、应用范围广:
既可分析低含量的气、液体,亦可分析高含量的气、液体,可不受组分含量的限制。
6、所需试样量少:
一般气体样用几毫升,液体样用几微升或几十
微升。
7、设备和操作比较简单仪器价钱廉价。
二、气相色谱的分离原理为何?
答:
气相色谱是一种物理的分离方式。
利用被测物质各组分在不同两相间分派系数(溶解度)的微小不同,当两相作相对运动时,这些物质在两相间迸行反复多次的分派,使原来只有微小的性质不同产生很大的效果,而使不同组分取得分离。
三、何谓气相色谱?
它分几类?
答:
凡是以气相作为流动相的色谱技术,通称为气相色谱。
一般可按以下几方面分类:
1、按固定相聚集态分类:
(1)气固色谱:
固定相是固体吸附剂,
(2)气液色谱:
固定相是涂在担体表面的液体。
2、按进程物理化学原理分类:
(1)吸附色谱:
利用固体吸附表面对不同组分物理吸附性
能的不同达到分离的色谱。
(2)分派色谱:
利用不同的组分在两相中有不同的分派系
数以达到分离的色谱。
(3)其它:
利用离于互换原理的离于互换色谱:
利用胶体的电动效应成立的电色谱;利用温度转变发展而来的热色谱等等。
3、按固定相类型分类:
(1)柱色谱:
固定相装于色谱柱内,填充柱、空心柱、毛细管柱均属此类。
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薄膜色谱:
固定相为粉末压成的薄漠。
4、按动力学进程原理分类:
可分为冲洗法,取代法及迎头法三种。
四、气相色谱法简单分析装置流程是什么?
答:
气相色谱法简单分析装置流程大体由四个部份组成:
1、气源部份,2、进样装置,3、色谱柱,4、鉴定器和
记录器.
五、气相色谱法的一些常常利用术语及大体概念解释?
答:
1、相、固定相和流动相:
一个体系中的某一均匀部份称为相;在色谱分离进程中,固定不动的一相称为固定相;通过或沿着固定相移动的流体称为流动相。
2、色谱峰:
物质通过色谱柱进到鉴定器后,记录器上出现的一个个曲线称为色谱峰。
3、基线:
在色谱操作条件下,没有被测组分通过鉴定器时,记录器所记录的检测器噪言随时间转变图线称为基线。
4、峰高与半峰宽:
由色谱峰的浓度极大点向时间座标引垂线与基线相交点间的高度称为峰高,一般以h表示。
色谱峰高一半处的宽为半峰宽,一般以xl/2表示。
5、峰面积:
流出曲线(色谱峰)与基线组成之面积称峰
面积,用A表示。
6、死时间、保留时间及校正保留时间:
从迸样到惰性气体峰出现极大值的时间称为死时间,以记表示。
从进样到出现色谱峰最高值所需的时间称保留时间,以IT表示。
保留时间与死时间之差称校正保留时间。
以Vd表示。
7、死体积,保留体积与校正保留体积:
死时间与载气平均流速的乘积称为死体积,以Vd表示,载气平均流速以Fc表示,VdndxFc。
保留时间与载气平均流速的乘积称保留体积,以Vr表示,Vr^trxFco
3、保留值与相对保留值:
保留值是表示试样中各组分在色谱柱中的停留时间的数值,通常常使历时间或用将组分带超卓谱柱所需载气的体积来表示。
以一种物质作为标准,而求出其他物质的保留值对此标准物的比值,称为相对保留值。
9、仪器噪音:
基线的不稳定程度称噪音。
10、基流:
氢焰色谱,在没有进样时,仪器本身存在的基始电流(底电流),简称基流/
六、一般选择载气的依据是什么?
气相色谱常常利用的载气有
哪些?
答:
作为气相色谱载气的气体,要求要化学稳定性好;纯
度高;价钱廉价并易取得;能适合于所用的检测器。
常常利用的载气有氢气、氮气、氮气、氮气、二氧化碳气等等。
七、载气为何要净化?
应如何净化?
答:
所谓净化,就是除去载气中的一些有机物、微量氧,
水分等杂质,以提高载气的纯度。
不纯净的气体作载气,可致使柱失效,样品转变,氢焰色谱可致使基流噪音増大,热导色谱可致使鉴定器线性变劣等,所以载气必需通过净化。
一般均采用化学处置的方式除氧,如用活性铜除氧;采用分于筛、活性碳等吸附剂除有机杂质;采用矽胶,分于筛等吸附剂除水分。
八、试样的进样方式有哪些?
答:
色谱分离要求在最短的时间内,以“塞于”形式打进
必然量的试样,进样方式可分为:
1、气体试样:
大致迸样方式有四种:
(1)注射器进样,
(2)量管进样,(3)定体积迸
样,(4)气体自动进样。
一般常常利用注射器进样及气体自动迸样。
注射器进样
的长处是利用灵活,方式简便,但进样量重复性较差。
气体自动进样是用定量阀进样,重复性好,且可自动操作。
2、液体试样:
一般用微量注射器进样,方式简便,进样迅速。
也可采用定量自动进样,此法进行重复性良好。
3、固体试样:
通常常利用溶剂将试样溶解,然后采用和液体进样一样方式进样。
也有效固体进样器进样的。
九、简述在气相色谱分析中柱长、柱内径、柱温、载气流速、固定相、进样等操作条件对分离的影响?
答:
操作条件对于色谱分离有很大影响。
1、柱长,柱内径:
一般讲,柱管增加,可改善分离能力,短则组分憎出的快些;柱内径小分离效果好,柱内径大处置量大,但柱内径过大,将致使担体不能均匀地散布在色谱柱中。
分析用柱管一般内径为3—6毫
米,柱长为1一4米。
2、柱温:
是一个重要的操作变数,直接影响分离效能
和分析速度。
选择柱温的按照是混合物的沸点范围,固定液的配比和鉴定器的灵敏度。
提高柱温可缩短分析时间;降低柱温可使色谱柱选择性增大,有利于组分的分离和色谱柱稳定性提高,柱寿命延长。
一般采用等于或高于数十度于样品的平均沸点的柱温为较适合,对易挥发样用低柱温,不易挥发的样品采用高柱温。
3、载气流速:
载气流速是决定色谱分离的重要原因之
一。
一般讲流速高色谱峰狭,反之则宽些,但流速太高或太低对分离都有不利的影响。
流速要求要平稳,常常利用的流速范围每分钟在10—100亳升之间。
4、固定相:
固定相是由固体吸附剂或涂有固定液的担体组成。
(1)固体吸附剂或担体粗细:
一般采用40—60目、60—30目、30—100目。
当用同样长度的柱于,颗粒细的分离效率就要比粗的好些。
(2)固定液含量:
固定液含量对分离效率的影响很大,它与担体的重量比一般用15%—25%。
比例过大有损于分离,比例过小会使
色谱峰拖尾。
5、迸样:
一般讲迸样快,迸样量小,进样温度高其分
离效杲好。
对进液体样,速度要快,汽化温度要高于样品中高沸点组分的沸点值,一次汽化,保证色谱峰形不致展宽、使柱效高。
当迸样量在必然限度时,色谱峰的半峰宽是不变的。
若进样量过量就会造成色谱柱超载。
一般讲柱长增加四倍,样品的许可量增加一倍。
对于常规分析,液体进样量为1—20微升;气体进样量为0、1—5毫升。
十、色谱柱管材料应按照什么原则选择?
常常利用的柱管是由什么材质制成的?
答:
对色谱柱管材质,应按如下要求选择:
1、应与固定相、试样、载气不起化学反映。
2、要易于加工成型。
3、管内壁应滑腻,横截面应均匀呈圆形。
一般色谱柱管形状呈U型或螺旋形,大多由铜、不锈钢,玻璃等材质制成。
卜一、新的色谱柱管(铜或不锈钢管)应如何处置后方能利
用?
答:
新柱管应先用稀酸或稀碱(1:
1盐酸或氢氧化钠)洗涤,以除去油污等脏垢,而后用自来水冲洗,继而用蒸惚水冲洗至中性,再用干净的空气吹洗并烘干后,即可利用了。
十二、什么叫担体?
对担体有哪些要求?
答:
担体是一种多孔性化学惰性固体,在气相色谱顶用来支樺固定液。
对担体有如下几点要求:
1、表面积较大,一般应在0、5—2米/克之间;
2、具有化学惰性和热稳定性;
3、有必然的机械强度,使涂渍和填充进程不引发粉碎;
4、有适当的孔隙结构,利于两相间快速传质;
5、能制成均匀的球状颗粒,利于气相渗透和填充均
匀性好;
6、有很好的浸润性,便于固定液的均匀散布。
完全知足上述要求的担体是困难的,人们在实践中只能找出性能比较优良的担体。
十三、担体分几类?
其特点如何?
答:
通常分为硅藻土和非硅藻土两大类,每一类又有各种小类。
1、硅藻土类型:
(1)白色的:
表面积小,疏松,质脆,吸附性能小,经适当处置,可分析强极性组分;
(2)红色的:
有较大的表面积和较好的机械强度,但吸附性较大。
二、非硅藻土类型:
(1)氟担体:
表面惰性好,可用来分析髙极性和侵蚀性物质,但装柱不易,柱效率低些。
(2)玻璃微球:
表面积小,用它做担体柱温可以大大
降低,而分离完全且快速。
但涂渍困难,柱效低。
(3)多孔性高聚物小球:
机械强度高,热稳定性好,
吸附性低,耐侵蚀,分离效率高,是一种性能优良的新型色谱固定相。
(4)炭分于筛:
中性,表面积大,强度高,祛寿命长,在微量分析上有超级的优越性。
(5)活性炭:
可以单独做为固定相。
(6)沙:
主要用于分离金属。
十四、一般常常利用的担体有哪几种?
各属哪类?
答:
101担体:
为白色硅藻土担体;102担体:
为白色硅藻土担体;celite545:
为白色硅藻土担体;201担体:
为红色硅藻土担体;6201担体:
为红色硅藻土担体;C-22保温砖:
为红色硅藻土担体;chromosorb:
为红色硅藻土担体。
十五、利用担体为何要进行处置?
一般处置的方式有哪些?
答:
常常利用的担体表面并非惰性,它具有不同程度的催化作用和吸附性(特别是固定液含量低时和分离极性物质时)造成峰拖尾和柱效下降,保留值改变等影响,因此需要预处置。
现将一般处置方式简述如下:
1、酸洗法:
用浓盐酸加热处置担体20-30分钟,然后用自来水冲洗至中性,再用甲醇漂洗,烘干备用。
此法主要除去担体表面的铁等无机物杂质。
2、碱洗法:
用10%的氢氧化钠或5%的氢氧化钾一甲醇溶液浸泡或回流担体,然后用水冲洗至中性,再用甲醇漂洗,烘干备用。
碱洗的目的是除去表面的三氧化二铝等酸性作用点,但往往在表面上残留微量的游离碱,它能分解或吸附一些非碱性物质,使历时要注意。
3、硅烷化:
用硅烷化试剂和担体表面的硅醇、硅醛基团起反映,除去表面的氢键结合能力,可以改良担体的性能。
常常利用的硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷和六甲基二硅胺。
4、釉化:
把欲处置的担体在2、3%的碳酸钠一碳酸钾(1:
1)水溶液中浸泡一天,烘干后先在370度下锻烧3、5小时,然后升温到930度最烧约40分钟。
通过这样处置,担体表面形成一层玻璃化的釉
质,故称“釉化担体”。
这种担体的吸附性能小,强度大,当固定液中加入少量的去尾剂后,能分析如醇、酸等极性较强的物质。
但对非极性物质柱效能则稍有下降。
另外甲醇和甲酸等物质在釉化担体上有必然的不可逆化学吸附,在定量分析时应予以注意。
5、其他纯化方式:
凡是用化学反映来除去活性作用点或用物理复盖以达到纯化担体表面性质的方式都可利用。
十六、常常利用的担体目数为多少?
答:
常常利用的4—6毫米内径的色谱柱:
对于较长色谱柱,选用担体目数一般为40—30目;对于较短色谱柱选用担体目数一般为30-100目(每英寸内的筛孔数量为目)。
十七、常常利用的担体如何选择?
答:
各类担体,名目繁多。
在常常利用硅藻土担体中:
红色担体(如6201、201),可用于非极性或弱极性物质的分离。
白色担体(如101)可用于极性物质或碱性物质。
釉化红色担体(如301)可用于中等极性物质。
硅烷化白色担体可用于强极性氢键型物质如废水测定。
分离酸性物质,如酚类,要用酸洗处置的担体。
分离碱性物质,如乙醇胺,要用碱洗处置的担体。
微量分析要用硅烷化的担体。
有些特殊的情况下要用特殊的担体,如氟担体分离异氟酸酯类。
但是在普通的常量分析中,对担体可以不必过份讲究,甚至如耐火砖粉粒,玻璃珠砂和海沙也可以使用。
十八、何谓固体固定相?
大体可分为几类?
答:
指直接装填到色谱柱中作为固定相的具有活性的多孔性固体物质。
固体固定相大体可分为三类:
第一类是吸附剂。
女口:
分于筛、硅胶、活性炭、氧化铝等;
第二类是高分于聚合物。
如国内的GDX型高分于多孔微球,国外Porapak系列等;
第三类是化学键合固定相。
在气相色谱中,一般是将固定液涂敷在载体表面上。
采用化学键合固定相分析极性或非极性物质通常都能够取得对称峰,柱效很高,固定相的热稳定性也有所改善。
十九、什么是固定液?
对固定液有哪些要求?
答:
一般是一种高沸点的有机物的液膜,通过对不同组份的不同分于间的作用,使组份在色谱柱中取得分离。
对气相色谱用的固定液,一般有如下几点要求:
1、在操作温度下蒸气压低,热稳定性好,与被分析物理或载气不产生不可逆反映;
2、在操作温度下呈液态,而且粘度愈低愈好。
物质在高粘度的固定液中传质速度慢,柱效率因此降低。
这决定固定液的最低利用温度;
3、能牢固地附着在载体上,并形成均匀和结构稳定的薄层;
4、被分离的物质必需在其中有必然的溶解度,不然就会很快地被载气带走而不能在两相之间进行分派;
5、对沸点相近而类型不同的物质有分离能力,即保留一种类型化合物的能力大于另一种类型。
这种分离能力即是固定液的选择性。
二十、固定液的选择原则有哪些?
答:
按照被分离组分和固定液分于间的彼此作用关系,
固定液的选择一般按照所谓的“相似性原则”,即固定液的性质与被分离组分之间的某些相似性,如官能团、化学键、极性、某些化学性质等,性质相似时,两种分于间的作使劲就强,被分离组分在固定液中的溶解度就大,分派系数大,因此保留时间就长;反之溶解度小,分派系数小,因此能很快流超卓谱柱。
下面就不同情况迸行讨论:
a、分离极性化合物,采用极性固定液。
这时样品各组分与固定液分于间作使劲主如果定向力和诱导力,各组分岀峰顺序按极性顺序,极性小的先出峰,极性越大,岀峰越慢;
b、分离非极性化合物,应用非极性固定液,样品各组分与固定液分于间作使劲是色散力,没有特殊选择性,这时各组分按沸点顺序出峰,沸点低的先出峰。
对于沸点相近的异构物的分离,效率很低;
c、分离非极性和极性化合物的混合物时,可用极性固定液,这时非极性组分先憎出,固定液极性越强,非极性组分越易流出;
厶对于能形成氢键的样品。
如醇、酚、胺和水的分离,一般选择极性或氢键型的固定液,这时依组分和固定液分于间形成氢键能力大小进行分离。
“相似相容性原则”是选择固定液的一般原则,有时利用现有的固定液不能达到满意的分离结杲时,往往采用“混合固定液”,应用两种或两种以上
性质各不相同的,按适合比例混合的固定液,使分离有比较满意的选择性,又不致使分析时间延长。
但是,在实际工作当选择固定液往往是参考资料或文献介绍的实例来选用固定液的。
廿一、混合固定液的处置方式有几种?
答:
混合固定液的处置方式有三种:
1、别离涂渍于担体后再混合;
2、将固定液混合后再涂渍,注意这时所用的固定液都应溶解在同一个溶剂里;
3、别离涂渍,别离填装入按比例长短的色谱柱,最后再将它们串接起来。
上述三种处置方式,结果大体相同,但对于特殊的分离,
有些也会有不同。
廿二、常常利用的固定液涂量为多少适合?
答:
由于固定液含量对分离效率的影响很大。
所以它与
担体的重量比例,低比例为5%,—般用15%—25%。
液体比例再大,则被分析的样品在比较厚的液膜上有扩散现象,有损于分离;液体比例太低时,则由于液膜太薄,担体表面上残余的吸附能力会显示出来,使色谱峰拖尾。
由于低比例能增进平衡的成立,可以用较髙的载气流速,所以用低的液体比例,再加上少量样品,能缩短分析时间。
对硅藻土担体固定液含量可大些15—30%;由于氟担体表面积较小,所以最多只能10%;至于玻璃微球由于表面积特小,固定液含量便只能维持在0、25%左右。
廿三、配柱时常常利用的固定液溶剂有哪些?
选用溶剂的原则是什么?
答:
常常利用的溶剂有:
甲醇、乙醉、乙舐丙酮、正丁
醇、正己烷、石油醛、苯、甲苯和氢仿等等。
选用的原则是
1、溶解性好,
2、不与固定液起化学反映,
3、沸点低,
4、毒性小。
廿四、配柱时在担体上涂渍固定液采用的常规方式是什
么?
答:
一般配常常利用的色谱柱,多数采用“常规”涂渍法,
其简要操作为:
取所需量的固定液,用适量(能浸过担体)的溶剂溶解,将担体缓缓倒入其中,随到随搅,而后用红外灯照射(或用水浴蒸发)以赶走溶剂,则固定液就附着于担体上了。
廿五、色谱柱的常常利用填充方式有哪些?
答:
固定相填充的好坏,将直接影响柱效率.通常多用泵抽填充法,即把色谱柱的一端塞上玻璃棉,接真空泵,另一端接一漏斗,在抽吸下加入固定相,边装边敲打色谱柱,至固定相再也不进入为止。
装好后,塞上玻璃棉。
装柱要求要填充得均匀,紧密,切忌有间隙。
廿六、新装填的色谱柱为何要老化一段时间才能利用?
答:
装填好的色谱柱,连接于仪器上后,应先试压,试漏,而后在恒定的温度下用载气吹洗数小时后经受分析,一般称此为柱于的老化进程。
老化的目的是把固定相的残余溶剂,低沸点杂质,低分于量固定液等赶走,使记录器基线平直,并在老化温度下使固定液在担体表面有一个再散布进程,从而涂得加倍均匀牢固。
装填好的色谱柱,通过老化一段时间后,柱效及性能均稳定了,这样才可利用。
廿七、色谱柱失效后有哪些表现?
其失败原因是什么?
答:
色谱柱失效主要表现为色谱分离不好和组分保留时间
显普变短。
色谱柱失效的主要原因是:
对气固色谱来讲是固定相的活性或吸附性
能降低了,对气液色谱来讲,是利用进程中固定液逐渐流失所致。