毛细管气相色谱法PPT课件

1 毛细管色谱法 2 1 毛细管的特点2 毛细管色谱的结构 载气 进样 色谱柱 尾吹 3 分离效能高 一般每米的2000 5000 总柱效104 106 分析速度快 对于一个含有10个以上的混合物分离 能在几分钟甚至几十秒完成 操作条件严格 色谱柱由于体积小 只有几毫升 样品容量低 对进样及检测要求特别严格 特点 4 H A B U CUA 2 dp 0B 2 Dg 2Dg A涡流扩散项B u分子扩散项Cu传质阻力项 速率方程 5 2 毛细管色谱仪 进样系统 分离系统 检测系统 数据处理系统 气路系统 心脏 眼睛 6 2 1气路系统 高压钢瓶 减压阀 净化器 压力表 稳流阀 稳压阀 7 8 载气 高压气瓶或气体发生器纯度要高 99 99 使用ECD及极性毛细管柱要达到99 999 净化器分子筛 5A或13X 吸附有机杂质变色硅胶 除去水蒸汽高效脱氧剂 ECD及极性毛细管柱用 9 压力 流量调节系统 现代高档气相色谱仪均采用高精度的电子压力控制 Electromicpneumaticcontrol EPC 或电子流量控制 EPC 技术 使得系统的稳定性和重现性达到新的高度 电子压力控制 EPC 采用电子压力传感器和电子流量控制器 通过计算机来实现压力和流量的自动控制 恒流模式 恒压模式 压力编程模式 省气 10 2 2进样系统 11 1 固定隔垫的螺母 2 隔垫 3 隔垫吹扫装置 4 隔垫吹扫气出口 5 汽化室 6 加热块 7 玻璃衬管 8 石英玻璃毛 9 载气入口 10 柱连接件固定螺母 11 色谱柱固定螺母 12 色谱柱 13 3的放大图 填充柱进样口 毛细管柱进样口 12 进样技术 大口径毛细管柱直接进样 directinjection 分流进样 splitinjection 不分流进样 splitlessinjection 冷柱上进样 coldon columninjection 程序升温汽化进样 programmedtemperaturevaporizer PTV 阀进样 13 1 大口径毛细管柱直接进样 directinjection 大口径 0 53mm内径 毛细管柱接在填充柱进样口 所有汽化的样品全部进入色谱柱 进样口温度 一般应高于待测组分沸点10 25 载气流速 不高于15mL min进样量 一般不应超过1 L 14 操作温度 应接近或等于样品中最重组分的沸点载气压力和流量 氮气20 40cm s氢气40 60cm s死体积 足够小以保证样品进入色谱柱的初始谱带尽可能窄 从而减小柱外效应 但太小时 又会因样品汽化后体积膨胀而引起压力的剧烈波动 严重时会造成样品的 倒灌 反而增加了柱外效应 2 分流进样 splitinjection 15 惰性 石英玻璃衬管 石英玻璃棉 隔垫吹扫 消除进样口密封垫中的挥发物对分析的干扰 鬼峰 分流比 10 200 1进样量 一般不超过2 L 最好控制在0 5 L以下 进样速度 越快越好 分流进样的作用 起始谱带窄 控制样品进样量 16 分流比 splitratio 或 皂膜流量计 17 分流进样的缺点 1 对宽沸程样品易产生非线性分流 使样品失真2 注射胶垫在高温下易产生流失或吸附 脱附现象 造成鬼峰3 样品 载气大量浪费4 不适于高纯物质 稀溶液中痕量 50ppm 组分的分析 18 分流比的测定 分流歧视 discrimination 在一定分流比条件下 不同样品组分的实际分流比是不同的 这就会造成进入色谱柱的样品组分不同于原来的样品组成 从而影响定量分析的准确度 主要原因 不均匀汽化 即由于样品中个组分的极性不同 沸点各异 因而汽化速度各不相同 另一原因 不同样品组分在载气中的扩散速度不同 而扩散速度与温度成正比 19 解决措施 较高的汽化温度合适的衬管较小的分流比 在样品浓度和柱容量允许的条件下 初始温度尽可能高一些柱入口端超过分流点且处于汽化室衬管的中央 同轴 20 3 不分流进样 splitlessinjection 21 问题 样品初始谱带较宽 样品汽化后的体积相对于柱内载气流量太大 汽化的样品中溶剂是大量的 不可能瞬间进入色谱柱 结果溶剂峰就会严重拖尾 使早流出组分的峰被掩盖在溶剂拖尾峰中 从而使分析变得困难 甚至不可能 22 进样系统 不分流进样 指样品进入进样器后全部迁移进入毛细管柱 可在分流进样装置上完成不分流进样 不分流进样多用于稀样品 柱温起始温度一般应低于溶剂沸点 让样品在柱头实现冷聚焦 使进样峰变窄 当分析高沸点样品时 起始温度可以比溶剂沸点高 23 2 3分离系统 色谱柱和柱箱 一般填充柱 毛细管柱 内径 mm 2 4 柱长 m 2 3 0 2 0 53 25 120 色谱柱 不锈钢 石英 管材 开管型 填充型 壁涂开管柱 WCOT 载体涂渍开管柱 SCOT 多孔层开管柱 PLOT 24 固定液的分类 固定液 二甲基聚硅氧烷 低苯基聚硅氧烷 酯类 氰丙基聚硅氧烷 待测组分分子 OV 17 DNP 聚酯类 DEGS PEG 20M FFAP 聚乙二醇类 聚乙二醇衍生物 氢键型 强极性 中等极性 非极性 SE 30 OV 1 OV 101 SE 54 SE 52 中苯基聚硅氧烷 OV 1301 OV 1701 氢键力 静电力诱导力 诱导力色散力 色散力 25 固定液的选择 使难分离物质对达到完全分离 相似性原则 极性 化学官能团 非极性 非极性 沸点 中等极性 中等极性 强极性 极性 组分 固定液 流出顺序 沸点 极性 极性 主要差别 混合固定液 混涂 混装 串联 未知的复杂样品 试验 26 例如苯与环己烷的分离 苯的沸点80 1 环己烷的沸点80 7 两组分都是非极性分子 无永久偶极 若用非极性固定液很难分开 但苯比环己烷易极化 若用强极性的 氧二丙腈固定液 使苯产生诱导偶极矩 很易分离 苯 非极性石蜡作固定液 环己烷 环己烷 苯 强极性 氧二丙腈作固定液 环己烷 苯 中等极性DNP作固定液 27 复杂的难分离物质 可将不同极性的色谱柱串联起来使用 对于有大多数组分性质未知的复杂样品 选择固定液要与组分的定性分离相结合 这时 选择的指标只能由分离峰数目的多少 峰形和主要组分 含量高的 分离的好坏来评价 目前最有效的办法是采用毛细管柱来进行尝试性的初分离 一般用最常用的几种固定液做试验 28 据估计 一个常规实验室只要购置三种毛细管柱 就可应付85 以上的气相色谱分析任务 这三种柱是 OV 1 或SE 30 SE 54 OV 17 或OV 1701 如果再加一根PEG 20M 或FFAP 柱 则可应付95 的任务 29 气相色谱法测定脱羧氯雷他定中有机溶剂残留量 色谱柱 OV 101 0 22mm 30m 柱和聚乙二醇 20M 0 22mm 30m 毛细管柱串联 30 填充柱和毛细管柱色谱参数的比较 31 开管毛细管柱与一般填充柱的比较 柱渗透性好 相比 大 柱容量小 总柱效高 允许操作温度高 自毛细管柱发明以来 20多年都没有广泛应用 主要是因为 1 柱容量小 2 柱强度小 3 样品引入及管与检测器的连结问题 3 固定液涂渍的重现性不好 4 寿命短 5 柱易堵塞 6 专利1977年才过期 L T n k 32 固定液的固定化 键合 bonding 交联 cross linking 键合交联 高效 耐高温 抗溶剂冲洗 高热稳定性 33 常规毛细管柱内径为0 1 0 3mm 一般为0 25 0 32mm 小内径毛细管柱内径小于100 m 一般为50 m的弹性石英毛细管 在气相色谱中用这种毛细管进行快速分析 在毛细管超临界色谱中多用这类色谱柱 大内径厚膜毛细管柱内径一般为0 53mm的弹性石英管 其固定液膜可以是1 m 或高达5 m的厚液膜 它可以直接进样分析 用于代替填充柱使用 这种柱以牺牲部分柱效来增加柱容量 提高流量 以便适应代替填充柱的要求 34 1987年 荷兰ChrompackInter Coporation制成了世界最长 理论塔板数最多的熔融石英毛细管柱 2100m长 内径0 32mm 内壁固定液厚度0 1 m 理论塔板数超过3 000 000 并被载