關于氣相色譜,你需要了解這些
氣相色譜是實驗室的要設備之一,應用,作用大,是實驗分析工作者的好幫手。
但是,在使用過程中也會遇到各樣的問題,的解決這些問題可以的服務于我們的檢測工作。
01
何謂氣相色譜
氣相色譜(gas chromatography 簡稱GC)是二十世紀五十年代出現的一項重大科學成就。這是一種新的分離、分析,它在工業、農業、國、建設、科學研究中都得到了應用。凡是以氣相作為流動相的色譜,通稱為氣相色譜。一般可按以下幾方面分類:
1、按固定相聚集態分類:
(1)氣固,色譜:固定相是固體吸附劑,
(2)氣液色譜:固定相是涂在擔體表面的液體。
2、按過程物理化學原理分類:
(1)吸附色譜:利用固體吸附表面對不同組分物理吸附性能的差異達到分離的色譜。
(2)分配色譜:利用不同的組分在兩相中有不同的分配系數,以達到分離的色譜。
(3)其它:利用離子交換原理的離子交換色譜:利用膠體的電動效應建立的電色譜;利用溫度變化發展而來的熱色譜等等。
3、按固定相類型分類:
(1)柱色譜:固定相裝于色譜柱內,填充柱、空心柱、毛細管柱均屬此類。
(2)紙色譜:以濾紙為載體,
(3)薄膜色譜:固定相為粉末壓成的薄漠。
4、按動力學過程原理分類:
可分為沖洗法,取代法及迎頭法三種。
特點優點
氣相色譜法是指用氣體作為流動相的色譜法。由于樣品在氣相中傳遞速度快,因此樣品組分在流動相和固定相之間可以地達到平衡。另外加上可選作固定相的物質很多,因此氣相色譜法是一個分析速度快和分離效率高的分離分析方法。近年來采用高敏選擇性檢測器,使得它又具有分析敏度高、應用等優點。
02
氣相色譜的分離原理
GC主要是利用物質的沸點、極性及吸附性質的差異來實現混合物的分離,是一種物理的分離方法。
利用被測物質各組分的沸點、極性或吸附性能不同,每種組分都傾向于在流動相和固定相之間形成分配或吸附平衡。這些物質在兩相間進行反復多次的分配,使原來只有微小的性質差異產生很大的,而使不同組分得到分離。結果是在載氣中濃度大的組分先流譜柱,而在固定相中分配濃度大的組分后流出。當組分流譜柱后,進入檢測器。檢測器能夠將樣品組分的與否轉變為電信號,而電信號的大小與被測組分的量或濃度成正比。當將這些信號放大并記錄下來時,就是氣相色譜圖了。
03
氣相色譜法的常用術語
1、相、固定相和流動相:
一個體系中的某一均勻部分稱為相;在色譜分離過程中,固定不動的一相稱為固定相;通過或沿著固定相移動的流體稱為流動相。
2、色譜峰:
物質通過色譜柱進到鑒定器后,記錄器上出現的一個個曲稱為色譜峰。
3、基線:
在色譜操作條件下,沒有被測組分通過鑒定器時,記錄器所記錄的檢測器噪聲間變化圖線稱為基線。
4、峰高與半峰寬:
由色譜峰的濃度大點向時間座標引垂線與基線相交點間的稱為峰高,一般以h表示。色譜峰高一半處的寬為半峰寬,一般以x1/2表示。
5、峰面積:
流出曲(色譜峰)與基線構成之面積稱峰面積,用A表示。
6、死時間、保留時間:
從進樣到惰性氣體峰出現大值的時間稱為死時間,以td表示。從進樣到出現色譜峰 高值所需的時間稱保留時間,以tr表示。
7、死體積,保留體積:
死時間與載氣平均流速的乘積稱為死體積,以Vd表示,載氣平均流速以Fc表示,Vd=tdxFc。保留時間與載氣平均流速的乘積稱保留體積,以Vr表示,Vr=trxFc。
8、保留值與相對保留值:
保留值是表示試樣中各組分在色譜柱中的停留時間的數值,通常用時間或用將組分帶出,色譜柱所需載氣的體積來表示。以一種物質作為標準,而求出其他物質的保留值對此標準物的比值,稱為相對保留值。
9、儀器噪音:
基線的不穩定程度稱噪音。
10、基流:
氫焰色譜,在沒有進樣時,儀器本身存在的基始電流(底電流),簡稱基流。
04
載氣選擇依據及常用載氣
作為氣相色譜載氣的氣體,要求要化學穩定性好、價格便宜并易取得、能適合于所用的檢測器。
常用的載氣有氫氣、氮氣、氬氣、氦氣、二氧化碳氣等等。
05
載氣應如何凈化?
所謂凈化,就是除去載氣中的一些有機物、氧,水分等雜質,以載氣的純度。
不的氣體作載氣,可導致柱失效,樣品變化,氫焰色譜可導致基流噪音增,熱導色譜可導致鑒定器線性變劣等,所以載氣須經過凈化。
一般均采用化學處理的方法除氧,如用活性銅除氧;采用分子篩、活性碳等吸附劑除有機雜質;采用矽膠,分子篩等吸附劑除水分。
06
試樣的進樣方法
色譜分離要求在短的時間內,以“塞子”形式打進量的試樣,進樣方法可分為:
1.氣體試樣:(大致進樣方法有四種)
(1)器進樣
(2)量管進樣
(3)定體積進樣
(4)氣體自動進樣。
一般常用注射器進樣及氣體自動進樣。注射器進樣的優點是使用活,方法簡便,但進樣量重復性較差。氣體自動進樣是用定量閥進樣,重復性好,且可自動操作。
2.液體試樣:
一般用注射器進樣,方法簡便,進樣。也可采用定量自動進樣,此法進行重復性良好。
3.固體試樣:
通常用溶劑將試樣溶解,然后采用和液體進樣同樣方法進樣。也有用固體進樣器進樣的。
07
實驗操作條件對結果的影響
1、柱長,柱內徑:
一般講,柱管,可分離能力,短則組分餾出的快些;
柱內徑小分離好,柱內徑大處理量大,但柱內徑過大,將導致擔體不能均勻地分布在色譜柱中。
2、柱溫:
是一個重要的操作變數,直接影響分離效能和分析速度。選擇柱溫的根據是混合物的沸點范圍,固定液的配比和鑒定器的敏度。柱溫可縮短分析時間;
降低柱溫可使色譜柱選擇性大,于組分的分離和色譜柱穩定性高,柱壽命。
一般采用等于或高于度于樣品的平均沸點的柱溫為較適,對易揮發樣用低柱溫,不易揮發的樣品采用高柱溫。
3、載氣流速:
載氣流速是決定色譜分離的重要原因之一。一般講流速高色譜峰狹,反之則寬些,但流速過高或過低對分離都有不利的影響。
4、固定相:
固定相是由固體吸附劑或涂有固定液的擔體構成。
當用同等長度的柱子,顆粒細的分離效率就要比粗的好些。
固定液含量對分離效率的影響很大,它與擔體的重量比一般用15%-25%。比例過損于分離,比例過小會使色譜峰拖尾。
5、進樣:
一般講進樣快,進樣量小,進樣溫度高其分離好。對進液體樣,速度要快,汽化溫度要高于樣品中高沸點組分的沸點值,汽化,色譜峰形不致展寬、使柱效高。當進樣量在限度時,色譜峰的半峰寬是不變的。若進樣量過多就會造成色譜柱載。
一般講柱長增加四,樣品的許可量增加一。
08
擔體要求
擔體是一種多孔性化學惰性固體,在氣相色譜中用來支撐固定液。對擔體有如下幾點要求:
1、表面積較大;
2、具有化學惰性和熱穩定性;
3、有的機械強度,使涂漬和填充過程不引起粉碎;
4、有適當的孔隙結構,利于兩相間傳質;
5、能制成均勻的球狀顆粒,利于氣相和填充均勻性好;
6、有的浸潤性,便于固定液的均勻分布。
*上述要求的擔體是困難的,人們在實踐中只能找出性能比較優良的擔體。
09
擔體分類及其特點
通常分為硅藻土和非硅藻土兩大類,類又有種種小類。
1、硅藻土類型:
(1)白色的:表面積小,疏松,質脆,吸附性能小,經適當處理,可分析強極性組分;
(2)紅色的:有較大的表面積和較好的機械強度,但吸附性較大。
2、非硅藻土類型:
(1)氟擔體:表面惰性好,可用來分析高極性和腐蝕性物質,但裝柱不易,柱效率低些。
(2)玻璃微球:表面積小,用它做擔體柱溫可以大大降,而分離且。但涂漬困難,柱效低。
(3)多孔性高聚物小球:機械強度高,熱穩定性好,吸附性低,耐腐蝕,分離效率高,是一種性能優良的新型色譜固定相。
(4)炭分子篩:中性,表面積大,強度高,祛,在分析上有的性。
(5)活性炭:可以單獨做為固定相。
(6)沙:主要用于分離金屬。
10
常用擔體選擇
擔體,名目繁多。在常用硅藻土擔體中:
1、紅色擔體(如6201、201),可用于非極性或弱極性物質的分離。
2、白色擔體(如101)可用于極性物質或堿性物質。
3、釉化紅色擔體(如301)可用于中等極性物質。
4、硅烷化白色擔體可用于強極性氫鍵型物質如廢水測定。
5、分離酸性物質,如酚類,要用酸洗處理的擔體。
6、分離堿性物質,如乙醇胺,要用堿洗處理的擔體。
有些的情況下要用的擔體,如氟擔體分離異氰酸酯類。
但是在普通的常量分析中,對擔體可以不份講究,至如耐火磚粉粒,玻璃珠砂和海沙也可以使用。