2010年色谱技术讲座-气相色谱的应用与维护

1、1,北京普析通用色谱讲座-气相色谱的应用与维护,2011年7月,2,内容,气相色谱的构造与维护,气相色谱的故障与排除,应用方法的建立,3,气相色谱仪组成,气源系统、进样系统、分离系统、检测系统、数据处理系统,4,气源系统,1、气源：钢瓶发生器,5,气源选择,根据色谱柱类型选择 毛细管柱：建议选用钢瓶气 填充柱： 均可 根据检测器种类选择气体种类,6,2、气路控制系统 （减压阀、流量调节器）,无污染 无泄漏,稳压阀,7,气源系统的维护,注意更换或老化干燥管 如果极性柱用发生器做载气要加脱氧管和干燥管,脱氧管老化需回厂老化,8,为什么要使用脱氧和干燥管呢？,水蒸气使氯硅样品水解 水蒸气使聚酯类固定

2、液分解 水和二氧化碳使分子筛柱失去活性 氧使PEG固定液断链 所以，气体的净化很重要！,9,常用的净化剂和活化方法 一、分子筛4A、5A（13X）：主要用于除烃、水、二氧化硫或油污。 活化方法：在过滤器中350通氮气4-6小时。或在空气中加热520-560，烘烤3-4小时。 二、硅胶：主要用于除水或烃类。 活化方法：180下烘烤至全部变蓝色，冷却封装。,10,进样系统,作用：定量引入样品；加热气化 组成：进样器、进样口、汽化室,1、进样器,气体进样 （六通阀）,液体进样,11,手动进样应注意的问题,选用合适的注射器，用10ul进样器进样量不要小于1ul。 清洗进样针、避免样品间互相干扰 吸样品

3、时采用快推慢拉的技术 取样准确，重现 取样后可用滤纸拭去针尖外面的残留样品，但要注意不要吸去针内样品。 注射速度快、每次进样速度尽量一致。,12,2、进样口,种类：填充柱进样口 毛细柱进样口 涉及耗材：进样隔垫,3、气化室 (350，死体积小，惰性） 涉及耗材：衬管,洁净无破损的衬管是重现性和准确定量的基本前提,13,进样垫,13,14,衬管故障排除,衬管污染常会引起谱图不佳. 故障症状包括: 峰形不佳 基线无规律 分辨率不佳 响应不佳,及时更换衬管或填充物,15,消除涡流扩散、减小谱带展宽,分离系统,16,选择原则： 样品性质和特点：根据样品的浓度、成分多少、如果样品成分较多，对目标化合物的

4、干扰较大，可选择分离效果更好的毛细进样系统。如果分析样品简单、样品含量低，可选用填充柱进样系统。 参考方法：一些测试样品有可参考的国家标准、行业标准或一些文献报道，选择时可参考这些方法。,17,选择色谱柱的目的：如果实验侧重于样品分离，可采用毛细管色谱柱，因为其柱效高，分离效果好。如果实验侧重于样品的的含量测定，可考虑用填充柱色谱，因为其柱容量较大，定量更准确。 检测器类型：原则上这两种类型的色谱柱都可以连接FID、TCD等常用检测器，如果连接质谱MS时，一般要选择低流失的毛细管色谱柱。目前国内TCD检测器只能连接填充柱。,18,一堆填充柱=3支毛细管柱,3支毛细管柱分析90%以上的GC样品

5、1支弱极性 (例：SE-30、SE-52、DB-1或DB-5) 1支中等极性(例：OV-17、OV1701、DB-17或DB-624) 1支强极性(例：PEG-20M、DB-Wax或HP-Innowax) 另加：1支PLOT 色谱柱（分析永久气体和轻烃）,四支色谱柱可分析 几乎所有GC样品,19,常用固定相与相应色谱柱,20,30 m x 0.25 mm,0.25 m,色谱柱柱长 色谱柱内径 键合相膜厚,色谱柱柱长 ：柱长越长, 保留越长, 分离度越好, 柱效越高 色谱柱内径 ：内径越小, 保留越小, 分离度越好, 柱效越高 键合相膜厚：,21,如何选择呢？,“相似相溶原则” -即待测组份与固

6、定相极性匹配原则 2. 通常用30m长的色谱柱, 尽量用合适长度的色谱柱, 色谱柱越长意味着分析时间越长和费用越高 3. 首先考虑0.25mm或0.32mm内径的色谱柱, 再根据样品情况决定选用更粗或更细内径的色谱柱 4. 首先考虑0.25um膜厚, 再根据样品的挥发性选择更厚或更薄的液膜,22,检测组分的存在，并将组分的量定量地转换为电信号，加以放大。,检测系统,通用型检测器（ Universal Detector) 热导检测器（TCD） 氢火焰检测器（FID） 质谱检测器（MS） 选择性检测器 电子捕获（ECD） 火焰光度检测器（FPD） 氮磷检测器（NPD),23,24,需要注意的事项,

7、TCD 1、H2为最佳的载气； 2、尽量避免对腐蚀性气体的分析 FID 1、正确设置H2、空气和尾吹气的流量 H2与载气（或载气尾吹气）的流速一般为1:1 。 空气一般为氢气的10倍。 2、检测器温度应比柱温箱设定的最高温度高30C，且大于150C以防止水凝结在检测器上； 3、当色谱柱拆下或不使用检测器时，一点要关闭氢气。以防止氢气积累。,25,GC1100气相色谱仪,26,可提供国内最好的气源 可提供种类齐全的色谱柱 可同时安装两套填充柱进样系统和一套分流/不分流毛细管进样系统。 可同时接两个FID检测器和一个TCD热导检测器，另外还可以选择NPD和FPD检测器。 可扩展多种辅助进样器，兼容

8、性强。,GC1100气相色谱仪性能特点,裂解进样器,顶空进样器,热解吸仪,27,良好的性价比 TCD S6000mvml/mg FID Dt810-12g/s FPD Dt810-11g/s （S） Dt810-13g/s （P） NPD Dt510-13g/s （N） Dt510-14g/s （P） 仪器稳定、保护性好、故障率低。 售后服务与技术支持,GC1100气相色谱仪性能特点,28,GC-1100 气相色谱仪应用实例,酒类测试项目 （1） 用填充柱分析白酒（茅台）中15种组分的方法。,29,（2）毛细管柱分析白酒（茅台）中30余种组分的方法。,GC-1100 气相色谱仪应用实例,30,

9、（3）毛细管柱分析酒精中杂醇的方法。 近年相关法规规定必须用毛细管柱测定酒精中的甲醇、正丙醇等。,GC-1100 气相色谱仪应用实例,31,（4）啤酒中风味成分的测定： 配置： 极性毛细管柱、固相微萃取进样器。也可以用顶空进样器测定。主要测定酯类和醇类。,GC-1100 气相色谱仪应用实例,32,2.卫生环境部门测试项目（1） TVOC的测定： 热解吸仪进样器、 TVOC 采样管、大气采样仪、专用毛细管色谱柱。,GC-1100 气相色谱仪应用实例,33,GC-1100 气相色谱仪应用实例,（2）空气中苯系物的测定：热解吸仪进样器、 活性炭采样管、大气采样仪、苯系物专用填充柱、标液。,34,3.

10、食品添加剂的控制 （1）食品中的苯甲酸、山梨酸测定：玻璃填充柱。 （2）面粉中雕白块的监测：玻璃填充柱。,GC-1100 气相色谱仪应用实例,35,4.药类产品的检验 中药：丁香、冰片、樟脑、薄荷脑等药品含量的检测 西药：有机溶剂残留,GC-1100 气相色谱仪应用实例,36,5.化工行业 （1）化学试剂纯度：甲醇、丙酮、环己酮、乙酸乙酯纯度的常量分析。 （2）化学试剂中杂质的测定：甲醇中的乙醇等。,GC-1100 气相色谱仪应用实例,37,故障与排除,38,该如何老化色谱柱？众说纷纭, 有人说不必老化, 有人说必须过夜老化, 有人认为老化色谱柱时升温速率必须较慢? 究竟该如何老化？ 解答:安

11、装色谱柱后, 首先用至少3倍于平常工作流速的载气吹色谱柱, 然后将载气流速调整到正常流速. 开始从低温迅速升温到老化温度, 老化色谱柱。 老化温度-在高于样品分析终温20度但不超过色谱柱的恒温温度上限的状态下, 恒温2小时的方法快速老化一支新的毛细管色谱柱, 色谱柱老化时的升温速率没有限制, 可以使用最高升温速率老化色谱柱. 如果样品分析的终温一旦超过色谱柱恒温温度上限, 必须在比首次老化温度更高的温度下重新老化色谱柱, 但不能超过色谱柱的程序升温上限. 老化时间可依据应用分析的需要, 并且取决于操作者可接受的流失程度. 所需要的检测限越低, 色谱柱需要的老化时间就越长. 极性和厚膜色谱柱流失

12、较多和需要较彻底的老化. 对于绝大多数应用, 2小时的老化时间已经足够.,故障排除与维护-老化色谱柱,切勿过夜老化色谱柱,39,色谱柱低于使用温度下限使用, 色谱柱的性能表现会不理想, 会得到馒头峰与宽峰(例：柱效损失), 但色谱柱并不会因此而受损. 在高于色谱柱使用温度下限的情况下使用, 可获得较好的色谱峰峰形. 色谱柱使用温度上限的表达方式例如：325/3500C .,注意色谱柱使用温度下限和上限,恒温温度上限 可无限期在此温度下使用,程序升温温度上限 不可长期在此温度下使用,40,注意色谱柱的日常维护,玻璃填充柱不易经常拆卸 其他填充柱长时间不用时，拆下来保存，请一定要将柱的两端封住,4

13、1,真正的色谱柱流失的来源只应该是色谱柱. 用户所观察到的流失实际上是到达检测器的所有信号的总和, 包含了以下来源：进样口隔垫, 进样口和检测器, 但有可能将以上所有来源全都错误的归结为色谱柱流失. 判断流失是否正常的最好方法是检查检测器. 断开, 并取下色谱柱, 用堵头封住检测器入口. 打开检测器, 纪录50度时的信号值. 柱箱升温到320度, 记录信号值. 干净的检测器上FID信号变化小. 如果信号增加值大, 应该立即考虑清洗检测器, 尾吹气和氢气管线. 一旦检测器信号在320度落回到可接受的水平, 考虑进样口的问题. 如果目测进样口衬管, 发现有明显的污染, 将进样口冷却下来, 拆开进样

14、口, 用溶剂擦洗进样口内腔. 更换新的衬管后, 重新安装上进样口, 用一段“跳接管” (1至3米的未涂敷的熔融硅胶或不锈钢色谱柱管)将进样口与检测器直接相连. 进样口升温, 柱箱升温到320度. 此时只接了检测器时任何“流失”信号增加值均来源于仪器的前端例如：进样口隔垫, 载气气路, 在线调节器, 阀或流速控制器. 用铝箔将一个新的隔垫包起来, 光滑面向下. 如果从跳接管的信号过来的信号降低了, 表明需要使用质量更好的隔垫. 如果信号仍然很高, 载气中可能有物质沉积在管线, 阀或调节器中, 这些部件需要拆开清洗或更换.,如何判断是否是色谱柱流失？,42,故障排除与维护-基线不稳、噪音过大,43

15、,鬼峰产生,1.注射器残留 2.系统污染：隔垫，衬管，检测器 3.气体不纯：有杂质或杂质有固定相相互作用，产生假峰。,44,故障排除与维护-色谱峰拖尾,45,故障排除与维护-峰分叉,46,故障排除与维护-色谱峰大小发生变化,47,故障排除与维护-保留时间变化,48,方法建立,49,气相色谱柱选择,1.查阅有关文献、手册 2.永久性气体及C1 、C2烃类;气固色谱；高分子多孔小球 3.分析未知物： OV-1(SE-30 、OV-101 、SE-54) OV-17 PEG-20M 4.分析酸、碱性化合物，柱内应加相应的减尾剂 5.根据样品的极性与样品中重点被测组分的化学性质选择色谱柱 6.微量水（水份）：高分子多孔小球（GDX） 7.如果侧重分离选择毛细柱，如果侧重样品量的测定选择填充柱。,50,进样系统进样口温度选择,1.气化室（进样口）温度：一般较柱温高30-70 . 2.进样量大一般比柱温高50-100 3.气体样品本身不需要气化，但为了防止水分凝结，习惯上100 以上。,51,柱温的确定,柱温：是影响分离的最重要的因素。,1.在柱子使用温度范围内。 2.选择略低于平均沸点的温度。 3.组分复杂选择程序升温。 柱温过高：分析时间短，分离度下降、色谱峰变窄变高，容易出现峰重叠。（所有组分“跑”的速度加快） 柱温过低：与上面相反。但由于峰宽增大峰重叠也会发生。,52,