气相色谱仪工作原理-副本

1、系统由储液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等几部分组成。储液器中的流动相被高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过以图谱形式打印出来高效液相色谱仪主要有进样系统、输液系统、.分离系统、检测系统和数据处理系统,下面将分别叙述其各自的组成与特点。1.进样系统一般采用隔膜注射进样器或高压进样间完成进样操作,进样量是恒定的。这对提高分析样品的重复性是有益的。2.输液系统该系统包括高利的。流动相贮存错和梯度仪,可使流动相随固定相和样品的性质而改变,包括改变洗脱液的极性、离子强度、PH值,或

2、改用竞争性抑制剂或变性剂等。这就可使各种物质(即使仅有一个基团的差别或是同分异构体都能获得有效分离。3.分离系统该系统包括色谱柱、连接管和恒温器等。色谱柱一般长度为1050cm(需要两根连用时,可在二者。因此,这类固定相对结构不同的物质有良好的选择性。例如,在多孔性硅胶表面偶联豌豆凝集素(PSA后,就可以把成纤维细胞中的一种糖蛋白分离出来。另外,固定相基质粒小,柱床极易达到均匀、致密状态,极易降低涡流扩散效应。基质粒度小,微孔浅,样品在微孔区内传质短。这些对缩小谱带宽度、提高分辨率是有益的。根据柱效理论分析,基质粒度小,塔板理论数N就越大。这也进一步证明基质粒度小,会提高分辨率的道理。再者,高

3、效液相色谱的恒温器可使温度从室温调到60C,通过改善传质速度,缩短分析时间,就可增加层析柱的效率。气相色谱仪的基本构造有两部分,即分析单元和显示单元。前者主要包括起源及控制计量装置进样装置恒温器和色谱柱。后者主要包括检定器和自动记录仪。色谱柱(包括固定相和固体吸附剂或液体溶剂,所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。与固定相相对应的还有一个流动相。流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体,一般为氮或氢气。待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相,流动相带着样品进入色谱柱,故流动相又称为载气。载气在分析过程中是连续地以一定流速流过色谱柱的;而样品则只是一次一次地注入,每注入一次得到一次分析结果。样品在色谱

4、柱中得以分离是基于热力学性质的差异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力(对气固色谱仪是吸附力不者是完全混合的,如状态(。经过一定时间,即载气带着它们在柱中走过一段距离后,三者开始分离,如状态(。再继续前进,三者便分离开,如状态(和(。固定相对它们的亲合力是A>B>C,故移动速度是C>B>A。走在最前面的组分 C首先进入紧接在色谱柱后的检测器,如状态(,而后A和B也依次进入检测器。检测器对每个进入的组分都给出一个相应的信号。将从样品注入载气为计时起点,到各组分经分离后依次进入检测器,检测器给出对应于各组分的最大信号(常称峰值所经历的时间称为各组分的保留时间tr。实践证

5、明,在条件(包括载气流速、固定相的材料和性质、色谱柱的长度和温度等一定时,不同组分合物样品注入后,由记录仪记录得到的曲线,称为色谱图。分析色谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。图中c为气相色谱仪的结构。载气由载气钢瓶提供,经过载气流量调节阀稳流和转子流量计检测流量后到样品气化室。样品气化室有加热线圈,以使液体样品气化。如果待分析样品是气体,气化室便不必加热。气化室本身就是进样室,样品可以经它注射加入载气。载气从进样口带着注入的样品进入色谱柱,经分离后依次进入检测器而后放空。检测器给出的信号经放大后由记录仪记录下样品的色谱图。气相色谱工作原理:是利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不

6、同,当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组份就在其中的两相间进行反复多次分配,由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同,因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同,经过一定的柱长后,便彼此分离,按顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流讯号经放大后,在记录器上描绘出各组份的色谱峰。气相色谱仪的组成部分(1载气系统:包括气源、气体净化、气体流速控制和测量(2进样系统:包括进样器、汽化室(将液体样品瞬间汽化为蒸气(3色谱柱和柱温:包括恒温控制装置(将多组分样品分离为单个(4检测系统:包括检测器,控温装置(5记录系统:包括放大器、记录仪、或数据处理装置、工作站1、原理:在一个处于热平衡的TCD中,组分进入

7、测量臂池腔,就会由于气体组成的改变,引起气体热导系数的变化,从而引起热敏元表现记录下来,得到色谱峰,反映待测物浓度。2、特点:结构简单,性能稳定,灵敏度适宜,对大多数物质都有响应,尤其适应常规分析、气体分析。池体为不锈钢块,热敏元件一般为铼钨丝组成,温度系数为正。由于热导检测器属于浓度型检测器,所以检测器的灵敏度与池体的几何结构、池体温度、稳定性、热丝的稳定性能、所用载气的热传导率,以及气体流量的稳定性、纯度、流速等因素有关。检测器响应与桥流使用密切相关,桥流大,灵敏度高,但是噪声随之增大,寿命也会缩短。TCD检测条件的选择:(1.载气种类TCD检测器通常使用氢气或者氦气作为载气,因为它们的热

8、导系数远远大于其它化合物,故灵敏度高,且易于定量,线性范围宽。从理论上讲用氦气较合理,但它价格昂贵,因此在我国一般都选用氢气作载气,质检中心目前除美国热电的两台GC2000气相色谱仪TCD 检测器用的氩气作载气外,其余色谱所有TCD检测器均是采用氢气作载气。用氢气作载气要防止泄漏和爆炸,有条件话应该将尾气排到室外。(2.载气纯度载气纯度影响灵敏度,实验证明:在电桥电流120mA200mA 范围内,用99.999%的超纯氢气比用99%的普氢灵敏度高6%13%,同时,基线漂移和噪声也可以大大降低。载气纯度对峰形也有影响,用TCD作高纯气中杂质检测时,载气纯度应比被测气体高十倍以上,否则易出倒峰。(

9、3.载气流速TCD为浓度型检测器,对流速波动很敏感,TCD的峰面积响应值反比于载气流速。因此,在检测过程中,载气流速必须保持恒定。在柱分离许可的情况下,以低一些为妥。流速波动可能导致基线噪声和漂移增大。在加桥流之前,首先应该测定流量,让柱流量和参比流量相等。对于福立的色谱,用的H2作载气,大致流量可参照色谱仪上贴的“稳流阀调节圈数与载气流量对照表”调节,然后用皂膜流量计测定具体的参比流量和柱流量;对2#SP3240,可以在色谱仪正面面板上改变柱压力,然后用皂膜流量计在检测器两出口测定具体需要的参比流量和柱流量;对GC2000,先在仪器程序中选择所用的载气种类,然后设定柱前压,检测器两出口一个是

10、参比气(Ref flow出口,一个是载气+尾吹气(Mkup的出口,可根据具体测定需要改变载气压力、参比气及尾吹气的流量最终使两出口气体流量相等。(4.电桥电流电桥电流可以显著提高TCD的灵敏度。一般认为S值与电流的3次方成正比。但是电流的提高又受到噪声和使用寿命的限制。桥流设定与TCD检测池的温度及使用的载气种类密切相关TCD的使用注意事项不能在没有载气通过的情况下打开仪器,会影响柱子的使用寿命,更不能升温加上电流,否则检测器的核心部件铼钨丝会在短时间内烧毁。载气一定要在开机之前开,在仪器温度稳定后开始做样前再给桥流,降温关机之前要先关桥流(福立的色谱将桥流设为0,北分的SP3420和热电的G

11、C2000将桥流设为OFF。然后将柱温设为室温,待温度降下来后关机再关载气。在每次开机前都检查一下热导排出口有没有气出来(福立及北分的色谱仪电源关掉后仍有压力,热电的GC2000关机后气源自动切断,没有的情况下千万不要开机和加电流,要仔细检查看气源供气是否正常,气路系统有无漏气,阀门是否打开,压力显示是否正常,不能解决的问题立即上报,一切正常后才能开机。进样时要时刻注意硅胶垫的松紧度,很松了马上把桥电流关掉换上新的硅胶垫。进样时感觉特别容易,用TCD 检测器不进样时记录仪上有规则小峰出现,说明密封垫漏气该更换。每次认真检查所有色谱仪的各类气体压力显示,若发现与设定的值有差异,要仔细检查情况所在

12、。若出现柱前压为0的情况,要马上关桥流,降柱温关仪器,先换进样垫后看压力是否正常,若正常则重新开机,如果仍然不正常要立即上报。要定期老化柱子。目前所有测氧的柱子都是装填的5A分子筛,它作为吸附剂吸附容量有限,当吸附某种分子达到饱和时,就没有继续吸附的能力,需要将被吸附的物质驱掉,因此需要再生处理,一般用加热提高温度或者降低压力的方法处理。现在所使用的是升高柱温的方法对柱子进行老化,一般用180200柱温老化,视具体情况而定。热导检测池的温度要比柱温高,以免样品在热导池中凝固。开机时,最好先等检测池温度升到比要设定的柱温高后,再设柱温,因为柱温升降都较快。高沸点样品或固定液在检测器中冷凝,将使噪

13、声和漂移变大,以致无法正常工作。载气中若含氧,将使热丝长期受到氧化,有损其寿命,故通常载气应加净化装置,以除去氧气。当出现基线噪声或漂移较明显,进样出现未知峰或鬼峰等情况时,可能检测器被污染,拆下检测器端的柱子,用丙酮、乙醚或乙醇注入检测器进行清洗。清洗后通载气加热除去溶剂。例如:FID的全称是火焰离子化检测器,因为一般都用的是氢气,所以一般叫氢火焰检测器。它的原理很简单,当有机物经过检测器时,在火焰那里会产生离子,在极化电压的作用下,喷嘴和收集极之间的电流会增大,对这个电流信号进行检测和记录即可得到相应的谱图。一般的有机化合物在FID上都有响应,一般分子量越大,灵敏度越高。FID是GC最基本的检测器。ECD检测器全称电子捕获检测器,它有一个放射源,会不间断地发射电子,这个电子流在通常的时间尺度下,可认为是恒定的,我们称为基流。当含有强电负性元素如卤素、O还有N等元素的化合物经过检测器时,他们会捕获并带走一部分电子而使基流下降,检测并记录基流信号的变化就可以得到谱图。因此,ECD是一个选择性的检测器,仅对含强电负性元素的化合物有高响应,它的灵敏度很高,比FID要高出2-3个数量级。另外还有FPD,NPD,也是选择性的检测器,分别对含S,P和N,P元素的化合物有高响应。其中FPD的抗干扰能力(特异性最强,而NPD是目前灵敏度最高的检测器。TCD检测器叫热导检测器,是比