3.6+气相色谱应用技术.ppt

1、09336038:32，第3章色谱理论基础与气相色谱，3.6.1毛细管气相色谱分析3.6.2裂解气相色谱技术与应用3.6.3顶空气相色谱技术与应用3.6.4全二维气相色谱分析，第6节气相色谱应用技术，气相色谱应用技术，色谱理论与气相色谱的基本原理，09:38:32，3.6.1毛细管气相色谱的特性1 .毛细管气相色谱的特性，1 .提高色谱分离能力的方法(1)塔板理论：增加柱长和减小柱直径，即增加塔板数。(2)速率理论：降低塔内组分的涡流扩散和传质阻力可以降低塔盘高度。09:38:32，2。毛细管柱的结构特点：(1)毛细管柱无填料，阻力小，长度可达100米，管径0.2毫米。(2)气流以单一方式通过

2、柱，从而消除涡流扩散。(3)当固定液直接涂在管壁上时，整个塔的内壁面积大，涂层薄，气相和液相的传质阻力大大降低。(4)毛细管色谱柱的柱效可达每米30004000个理论塔板，100米长的毛细管色谱柱可达104106个理论塔板。09:38:32，3。毛细管色谱具有以下优点：(1)分离效率高：比填充柱高10100倍。(2)快速分析速度：比填充柱色谱更快。(3)色谱峰窄且对称。经常使用程序升温法。(4)灵敏度高，一般采用氢火焰离子化检测器。(5)涡流扩散为零。09:38:32，4。毛细管色谱柱的制备方法，壁涂型开口管柱(WCOT柱):将固定液直接涂在管内壁上。色谱柱制备相对简单，但重现性差，寿命短。多

3、孔层开口管(PLOT柱):管壁涂有一层多孔吸附剂固体颗粒。构成毛细管气固色谱。支撑涂层开口管(SCOT柱):将非常细的载体颗粒粘合到管壁上，然后涂上固定液。色谱柱效率高于WCOT色谱柱。化学键合或交联柱：固定液通过化学反应与管壁键合或交联。从而进一步提高柱效率和柱寿命。09:38:32；2.结构和流量，带分流和尾部吹气装置，09336038336032，09336038336032，09336032，09336038336032；3.分流比可调，毛细管柱内径很细，带来三个问题：(1) (2)柱容量很小，允许进样量小。应采用分流技术。(3)分流后，柱后流出的样品成分少，流速慢。解决方案：高灵敏度

4、氢火焰离子化检测器采用吹尾技术。分流比：清空的样品体积与进入毛细管柱的样品体积之比。通常，它可以在501和500之间调整。09:38:32，3.6.2热解气相色谱技术及其应用，热解气相色谱(PyGC)热裂解和气相色谱。一些相对分子质量大、结构复杂、不易挥发和溶解的物质的分析鉴定方法。比如聚合物分析。热裂解：物质在热能作用下的化学降解。热解气相色谱-质谱是研究高分子化合物的有力工具。它广泛应用于聚合物、生物医学、环境科学、考古、地球化学、化石燃料、炸药等领域。09336038:32，1。基本原理和方法，基本原理：在一定条件下，高分子和非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律，即特定的样品可以产生有特

5、征的裂解产物和产物分布，裂解产物可以通过气相色谱进行分析和鉴定，在此基础上对原始样品进行表征。方法：将样品置于裂解器中，在严格控制的条件下快速加热，快速分解成挥发性小分子产物，然后将裂解产物直接送入色谱柱进行分离，得到定性和定量数据。，09:38:32，特征：(1)高分离效率(色谱本身的特征)，(2)高灵敏度(色谱本身的特征)，(3)快速分析速度，快速裂解和快速分析；不要丢失信息；(4)裂解条件与裂解产物之间的关系，信息量大；样品组成和裂解产物；裂解机理及反应动力学研究。(5)适用于粘性液体、粉末、纤维和弹性体、固化树脂、涂料、硫化橡胶、塑料等。各种形式的样品；(6)简单易行，09:38:32

6、，2。过程，09336038336032，3。对裂解炉的要求：(1)控制裂解反应，准确控制裂解温度(不同的裂解温度，不同的裂解产物)；它可以重复。(2)裂解温度范围可调。不同的物质需要不同的裂解温度，通常为400-1500。(3)裂解器和界面的体积小，减少了死体积；防止色谱峰变宽。(4)裂解反应没有催化反应，防止歧化反应和二次反应。09:38:32，4。裂解炉，(1)由管式炉裂解炉外壁加热的圆管，简单易控制。死体积大，副反应突出。(2)将热线裂解器样品放在电热丝的螺旋管中。09:38:32，(3)居里点裂解器，电磁感应加热；铁磁材料被置于高频电场中，吸收射频能量并迅速升温。当达到居里点温度时，

7、它们变成顺磁性的，不再吸收能量，并且温度在这一点上是稳定的。不同成分的铁磁合金具有不同的居里点温度。(4)激光裂解器，09:38336032，3.6.3顶空气相色谱技术及其应用，液体或固体样品中挥发性成分的气相色谱分析技术；将样品置于封闭的恒温系统中，当气-液(气-固)相达到热力学平衡时，测定气相组成。有两种方法：静态法：恒温封闭系统，平衡时测量气相组成；动态法：吹扫捕集法、吸附剂吸附法和加热解吸法。09336038:32，理论基础，当顶部空瓶中样品上方的蒸气压相当低时，峰面积Ai与样品上方气相中挥发性组分I的蒸气压成正比：Ai=fi pi是一个修正因子，在实际系统中，蒸气压分压通常由以下公式

8、表示：PI=POIXIPOI是气相中组分I的蒸气压分压；Xi是样品中组分I的摩尔分数；I为组分I的活度系数。Ai=fi pi=fiixi poi当系统平衡时：Ai=fi pi=ki xi通过顶空分析，可测定样品中的含量。09336038:32，应用1。在职业病和法庭分析中，通常需要确定体液中的有毒成分，如苯、甲苯和二甲苯。顶空分析是一种有效、方便、快速的方法。司法部司法科学技术研究所开发了一种静态顶空分析方法，用于分析水、尿液和血液中的苯化合物。方法：从5毫升青霉素瓶中取1毫升样品(水、尿、血)，加入0.4克内标和约1克硫酸铵至饱和，密封，置于80恒温30分钟，取0.6毫升顶空气样进行分析。色

9、谱柱：2米2毫米；80100目；聚乙二醇20M的柱温为110，程序设定的温度为110/分钟。09336038:32，应用2，血液样本中酒精的分析是最广泛使用的顶空气相色谱法，它可以检查司机是否饮酒和驾驶。方法：样品平衡温度为50，平衡时间为30分钟；色谱柱：30毫米0.53毫米；应时毛细管柱；固定液体：聚二甲基硅氧烷。09:38:32，应用3，固体样品(塑料、食品等)的顶空分析。)。塑料食品包装袋中残留甲苯的测定。方法：将塑料食品包装袋切成30毫米和10毫米，放入100毫升玻璃注射器中，在80预热20分钟，用空气稀释至100毫升，恒温分析10分钟。色谱柱：500毫米3毫米，填充柱，80100目

10、；固定溶液：20%聚乙二醇20M；柱温：80；最低检出量为0.031毫克/平方米。09:383336GCGC:一般采用中心切割法，从第一个色谱柱中预分离的部分馏分重新注入第二个色谱柱进行进一步分离。当流出第1列并进入第2列时，成分的光谱带较宽，第二维的分辨率损失，并且第二维的分析速度通常较慢。09:38:32，全二维气相色谱分析技术，两个柱子通过调制器串联组合；调制器：捕获和转发的功能。第1列分离调制器(聚焦脉冲)，第2列分离检测器；采集的检测信号经计算机处理，得到以1号柱保留时间为x轴，2号柱保留时间为x轴，信号强度为z轴的三维色谱图。09:38:32，全二维气相色谱分析技术具有高分辨率和大

11、峰值容量的特点。峰值容量是两个色谱柱峰值容量的乘积，分辨率是两个色谱柱分辨率的平方和的平方根。灵敏度高，是普通一维色谱的2050倍。分析时间很短。由于样品更容易分离，总分析时间比一维色谱短。质量可靠性大大提高。大多数目标化合物和化合物组可以在基线分离，这减少了干扰，并且峰被分离成具有稳定峰位置的易于识别的图案。09:38:32，调制器需要满足以下条件：能够定期浓缩流出第一柱的分析物；它可以将一个狭窄的区域转移到第二个柱的柱头上，并起到二维采样器的作用；聚焦和回注操作应该是可重复的和非歧视性的。最常用和商业化的调制方法主要是热调制。Ledford和Phillips设计了一种基于移动加热技术的调制器，利用步进电机驱动每个加热元件的扫帚通过毛细管移动，达到局部加热的目的。这种设计最重要的优点是加热器有足够的热质量来提供稳定和良好控制的温度。09:38:32，全二维气相色谱分析技术的应用，(1)样品越复杂，越适合GCGC分析。C10C25:约4107种饱和烃异构体；(2)美国南伊利诺伊大学已经成功地用GCGC从煤油中分离出10，000多个峰。(3)卤化多氯联苯含