07-气相色谱法w-环境.ppt

1.第七章气相色谱，气相色谱，2，7.1概述，第七章气相色谱(气相色谱)，2，7.1气相色谱，7.3检测器，7.4气相色谱柱，7.5分离条件的选择，7.6定性和定量分析，3，7.1概述，1。气相色谱法，2。气相色谱的特点气相色谱是一种以气体为流动相的柱色谱方法。(1)原理简单，操作方便，(2)适用于20%(宽范围)的所有色谱分析对象，(3)分离效率高，灵敏度高，分析速度快，4，7.1概述，3。气相色谱的适用对象，在仪器允许的条件下，任何可以气化、热稳定和无腐蚀性的液体或气体，都可以通过气相色谱进行分析。(2)气相色谱可以分离和形成极其复杂的混合物，例如石油、污染的水样品和天然精油，(1)气相色谱可以分离具有非常相似性质的物质，例如同位素、异构体和对映体，5，7.2气相色谱，7.2.1气相色谱实例，7.2.2气相色谱结构流，7.2.3气相色谱基本成分，6，7.2.1气相色谱实例，岛津气相色谱-17A气相色谱，7，7.2.1气相色谱实例，上气相色谱122气相色谱，8，7 进样系统、色谱柱、检测系统、9、气相色谱立体结构流程、7.2.2气相色谱结构流程、10、7.2.2气相色谱结构流程、气相色谱平面结构流程、11、7.2.3气相色谱仪的基本组件、7.2.3.1气路系统、7.2.3.2进样系统、7.2.3.3色谱柱、7.2.3.5温控系统、7.2.3.4检测系统、12、7 . 2 . 3 . 1气路系统，气相色谱仪的气路是一个载气连续运行的封闭系统，气相色谱中常用的载气有载气在进入色谱仪前必须经过净化处理。13、7.2.3.2注射系统、注射器：微型注射器通常用于注射液体样品。注射系统：注射器气化室，气化室：液体样品瞬时气化装置。气体样品的注射通常采用医用注射器或六通阀，14，7.2.3.3色谱柱，也称为分离柱，是色谱仪的核心，安装在温控柱室内。1.该柱由内径为3-6mm的不锈钢管或玻璃管制成。长度应根据要求确定。2.柱填料，粒径为60-80或80-100目的色谱固定相。气固色谱：固体吸附剂，气液色谱：载体固定液，15，7.2.3.3色谱柱，色谱柱的制备对柱效影响较大，填料过紧，柱前压力大，流速慢或柱堵塞，填料过松，空隙体积大，柱效低，色谱柱详见第4节，16，7.2.3.4温控系统，温度是气相色谱分离条件的重要参数；气相色谱仪工作时，气化室、色谱柱和检测器都需要控制温度。17、7.2.3.4温度控制系统，气化室：保证液体样品的瞬时气化，色谱柱：精确控制分离所需的温度。当样品复杂时，色谱柱的温度需要按照一定的程序进行控制，以便在最佳温度下分离组分。检测器：确保分离的成分在通过检测器时不会凝结。18、7.2.3.4检测系统。色谱仪的眼睛包括三个部分：检测器、放大器和记录器。1.检测系统的功能，被色谱柱分离的成分依次进入检测器。根据其浓度或质量随时间的变化，转换成相应的电信号，放大后记录显示。给出了色谱图。探测器原理和结构详见第三节19、7.3探测器、7.3.1探测器类型、7.3.2探测器性能指标、7.3.3普通气相色谱探测器、20、7.3.1探测器类型、热导探测器(TCD)、1。根据适用范围进行分类。火焰离子化检测器(FID)，通用对所有物质都有响应，选择性对特定物质有高灵敏度响应，电子捕获检测器(ECD)，火焰光度检测器(FPD)，检测器类型21，7.3.1，热导检测器(TCD)，2，根据检测原理分类，火焰离子化检测器(FID)，浓度类型响应与浓度变化成比例，质量类型响应与单位时间内物质的质量成比例。电子捕获检测器(ECD)，火焰光度检测器(FPD)，22，7.3.2检测器性能指标，1。灵敏度是单位物质(浓度或质量)通过检测器时产生的信号幅度，称为物质灵敏度(S)，灵敏度是响应信号对进入检测器的物质质量的变化率。灵敏度是衡量所有仪器和探测器性能的指标。记录器信号变化率，通过检测器样品体积(浓度和质量)变化率，23、7.3.2检测器性能指标，在实际工作中，我们经常从色谱图中测量峰面积来计算检测器的灵敏度。根据灵敏度的定义，可得出如下结果：浓度检测器、气体成分、钨样品体积(mg)、峰面积(mVmin)、峰高(mV)、流动相中物质的碳浓度(mg/ml)和柱出口载气流速F0(mL/min)。Sc单位：mVmL/mg或mVmL/mL，24，7.3.2检测器性能指数，质量检测器，a-色谱峰面积(cm2)，w-样品体积(mg)。Sm单位：mVs/mg，25，7.3.2检测器性能指数，2，检测极限，检测极限(d)定义为当检测器产生的信号等于噪声的3倍时，以单位时间或单位体积进入检测器的最小成分质量。26、7.3.2探测器的性能指标，其探测极限可表示为：D不仅由S决定，而且受N的制约，它是衡量探测器性能的一个更全面的指标。探测器的D值越小，越有利于痕量分析。N:噪声信号，单位为毫伏，27，7.3.2检测器性能指标，3，线性范围，线性范围是指检测器响应信号与被测组分质量或浓度呈线性关系的范围。线性范围越宽，越有利于定量测定，28，7.3.2检测器性能指标，4，响应时间，一个部件的输出信号进入检测器达到其真实值的63%所需的时间。通常需要少于1秒。灵敏度高、检测限小、响应快、线性范围宽、稳定性好、理想检测器、29、7.3.3常用气相色谱检测器、7.3.3.1热导检测器、7.3.3.2火焰离子化检测器、7.3.3.3电子捕获检测器、7.3.3.4火焰光度检测器、7.3.3.5检测器性能比较、30、7.3.3.3.1热导检测器、1。热导池结构，池体：热敏元件：高电阻率、大电阻温度系数的不锈钢钨丝，31，7.3.3.1热导检测器，热导系数反映物质的传热能力，热导系数大的元件传热能力大；相反，传热能力很小。热导检测器是根据不同物质和载气的不同导热系数而设计的。32，7.3.3.1热导检测器，2，TCD检测原理，注射前：R2=R3R参数=R测量，然后：R参数R3=R测量R2记录器记录成分浓度随时间变化的峰值模式。a、b、34，载气携带样品组流过测量臂，而此时参考臂仍在流动纯载气，这改变了测量臂的温度并引起电阻的变化。测量臂和参考臂的电阻值不同，导致电阻不同：r参数r测量，测量臂载气样品参考臂载气，35，7.3.3.1热导检测器，3，TCD特性，以及气相色谱中常用的检测器。其结构简单，稳定性好，对有机物或无机物有响应，适用范围广，灵敏度低，线性范围约为104。36，7.3.3.1热导检测器，4。影响TCD灵敏度的因素，桥电流I(热线工作电流):I增大，钨丝温度升高，钨丝与池体的温差增大，有利于热导率和探测器灵敏度的提高。探测器的响应值SI3，但稳定性降低，基线不稳定。当桥电流过高时，钨丝可能会烧坏。(P231)，37，7.3.3.1热导检测器，电池温度：电池温度与钨丝温度之差越大，越有利于热导，检测器的灵敏度越高；然而，池体的温度不能低于分离柱的温度，以防止样品成分在检测器中冷凝。38、7.3.3.1热导检测器，载气类型：载气和样品的热导系数差异越大，检测器两臂之间的温差和电阻差越大，检测灵敏度越高。载气导热系数大，传热好，检测灵敏度高。通常选择导热系数大的气体，如氢气，作为载气。39，7.3.3.1热导检测器，40，7.3.3.2火焰离子化检测器，FID，也称为氢火焰离子化检测器，以下称为氢火焰检测器，使用氢和空气燃烧的火焰作为能量源，使用含碳有机物在火焰中燃烧以产生离子，在外加电场的作用下，离子形成离子流，并根据离子流产生的电信号的强度检测被色谱柱分离的成分。41，7.3.3.2火焰离子化检测器，1，FID结构，在发射器(阴极)和收集器(阳极)之间施加一定的DC电压(100-300伏)以形成外加电场。氢火焰检测器需要三种气体：N2(运载样品成分的载气)、H2(气体)和空气(辅助气体)。使用时，需要调整三者的比例关系，探测器的灵敏度达到最佳。42，7.3.3.2火焰离子化检测器，2，FID检测原理，当含有机物CnHm的载气从喷嘴喷射到火焰中时，在C层发生裂解反应生成自由基：CNHM-CHE(自由基)，区域A:预热区域B:点燃火焰C:热裂解区域D:反应区域，生成的自由基与D层火焰中扩散到外部的激发原子氧或分子氧反应如下：CHO O2-CHO E(正离子)， 43、7.3.3.2火焰离子化检测器，2、FID检测原理，产生的正离子CHO与火焰中的大量水分子碰撞产生分子离子反应：CHO H2O- CO H3O，化学离子化产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极移动，产生微电流(约10-6 10-14a)，经放大后得到色谱峰。 (正离子)，44，7.3.3.2火焰离子化检测器，2，FID检测原理，在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测成分的质量成正比，因此氢火焰检测器是质量检测器，45，7.3.3.2火焰离子化检测器，3，FID特性，典型质量检测器；对有机化合物有很高的敏感性；结构简单，稳定性好，灵敏度高，响应速度快；无机气体、水、四氯化碳和其他含少量或不含氢的物质灵敏度低或无响应；它比热导检测器的灵敏度高了近3个数量级，并且具有更高的灵敏度48、7.3.3.3电子俘获探测器，探测器腔内有两个电极和圆柱形放射源。2、ECD工作原理，辐射源附着在阴极壁上，不锈钢棒用作阳极，直流或脉冲电压施加在两极。49、7.3.3.3电子俘获探测器，放射源的射线电离载气(N2或氩)以产生二次电子和正离子。在电场的作用下，电子向正极移动，形成恒定的基极电流。7 . 3 . 3 . 3 . 3电子俘获探测器，当带有负电性溶质的载气进入探测器时，负电性溶质可以俘获这些低能自由电子并形成稳定的负离子。载气的负离子和正离子重新结合成中性化合物，这降低了基极电流并产生负信号的反向峰值。51、7.3.3.3电子捕获检测器，具有强选择性和对电负性物质(如卤素、硫、磷、氰等)的高灵敏度。)。电子捕获检测器的特点广泛应用于农药残留、空气和水污染分析、生物化学、医学、药理学、环境监测等领域。它的缺点是线性范围窄，容易对操作条件作出反应，并且再现性差。52，7.3.3.4火焰光度检测器，FPD是根据硫和磷化合物在富氢火焰中燃烧时发出的光的特征波长而设计的。它由燃烧系统和光学系统组成。1、结构，专门用于硫和磷化合物的高灵敏度检测器。53，7.3.3.4火焰光度检测器，当含硫化合物随载气进入富氢火焰燃烧时，其机理一般认为如下：2 .FPD工作原理：当激发态S2分子回到基态时，它发出特征波长(max为394nm)的光，经光电倍增管转换成电信号，经微电流放大器放大，最后送到记录系统。54，7.3.3.5检测器性能比较，55，7.4气相色谱柱，7.4.2气液色谱填充柱，7.4.1气固色谱填充柱，56，填充柱：柱管固定相柱管：内径为26mm、长度为0.510m的U形或螺旋形不锈钢或玻璃管。固定相：多孔、大表面积的吸附剂颗粒。7.4.1气-固色谱填充柱，1气-固色谱填充柱，57，活性炭(非极性) (2)活性氧化铝(弱极性)(3)硅胶(极性)(4)聚合物多孔微球(GDX系列)(不同极性)(5)分子筛(极性)，7.4.1气-固色谱填充柱，2气-固色谱固定相固体吸附剂，P235表7.2，58，气-液色谱固定相由两部分组成：固定液和载体(载体，也称为载体1.气液色谱固定相载体固定液；7.4.2气液色谱填充柱；59、载体：化学惰性多孔固体颗粒。它具有大的比表面积、高的热稳定性和机械强度，以及均匀的粒度，一般为40-100目。7.4.2气液色谱填充柱，60、61，载体表面处理，硅藻土载体表面有活性中心。使用前应进行化学处理，以改善孔隙结构和屏蔽活性中心。处理方法包括酸洗、碱洗、硅烷化等。7.4.2气液色谱填充柱，(1)酸洗(去除碱性基团)；(2)碱性洗涤(除去酸性基团)；(3)硅烷化(消除氢键力)。(a)良好的热稳定性和低蒸汽压力损失；b)具有良好化学稳定性的不与其他物质反应；c)对样品的每种成分都有适当的溶解能