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例如活性炭、气相硅胶等

时间:2025-06-08 00:29:32来源:

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一、气相色谱

1、气相气相色谱法的色谱概述

气相色谱法是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。这是和液一种新的分离、分析技术,相色它在工业、谱简农业、原创国防、气相建设、色谱科学研究中都得到了广泛应用。和液气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。相色气固色谱的谱简“气”指的是流动相是气体,“固”指的原创是固定相是固体物质。例如活性炭、气相硅胶等。色谱气液色谱“气”指的是流动相是气体,“液”指的是固定相是液体物质。例如在惰性材料硅藻土上涂上一层角鲨烷,可以分离、测定纯乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烷、丙烯等杂质。

2、气相色谱法的原理

色谱分析是一种多组分混合物的分离、分析工具。它主要利用物质的物理性质对混合物进行分离,测定混合物的各组分。并对混合物中的各组分进行定量、定性分析。

气相色谱仪是以气体作为流动相(载气)。当样品被送入进样器后由载气携带进入色谱柱。由于样品中各组分在色谱柱中的流动相(气相)和固定相(液相或固相)间分配或吸附系数的差异。在载气的冲洗下,各组分在两相间作反复多次分配,使各组分在色谱柱中得到分离,然后由接在柱后的检测器根据组分的物理化学特性,将各组分按顺序检测出来。

3、气相色谱法的特点

(1)分离效能高

对物理化学性能很接近的复杂混合物质一般都能很好的分离,进行定性、定量检测。有时在一次分析时可同时解决几十甚至上百个组分的分离测定。

(2)灵敏度高

能检测出PPM级甚至PPB级的杂质含量。

(3)分析速度快

一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个样品的测定。

(4)应用范围广

气相色谱法可以分析气体、易挥发性的液体和固体样品。就有机物而言,应用最为广泛,可以分析约20%的有机物。此外,某些无机物通过转化也可以进行分析。

4、气相色谱仪的组成及一般流程

(1)组成:由气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统组成。

(2)一般流程:载气由高压钢瓶中流出,经减压阀降压到所需压力后,通过净化干燥管使载气净化,再经稳压阀和转子流量计后,以稳定的压力、恒定的速度流经气化室和与气化的样品混合,将样品气体带入色谱柱中进行分离。分离后的各组分随着载气先后流入检测器,然后载气放空。检测器将物质的浓度或质量的变化转变为一定的电信号,经放大后在记录仪上记录下来,就得到色谱流出曲线。根据色谱流出曲线上得到的每一个峰的保留时间,可以进行定性分析,根据峰面积或峰高的大小,可以进行定量分析。

5、常用检测器

热导检测器TCD、氢火焰离子化检测器FID、火焰光度检测器FPD、氮磷检测器NPD、电子捕获检测器ECD。

(1)热导检测器TCD

原理:气流中样品浓度发生变化,则从热敏元件上所带走的热量也就不同,从而改变热敏元件的电阻值,由于热敏元件为组成惠斯顿电桥之臂,只要桥路中任何一臂电阻发生变化,则整个线路就立即有信号输出。

特点:此检测器几乎对所有可挥发性的有机和无机物质均能响应。但灵敏度低,被测样品的浓度不得低于万分之一。属非破坏性检测器。

(2)氢火焰离子化检测器FID

原理:在氢氧焰的高温作用下,许多分子均将分裂为碎片,并有自由基和激态分子产生,从而在氢焰中形成这些高能粒子所组成的高能区,当有机分子进入此高能区时,就会被电离,从而在外电路中输出离子电流信号。

特点:体积小,灵敏度高,死体积小,应答时间快,但对部分物质无响应,如H2,O2,N2,CO,CO2,NO,NO2,CS2,H2O等,属破坏性检测器。

(3)火焰光度检测器FPD

原理:燃烧着的氢焰中当有样品进入时,则氢焰的谱线和发光强度均发生变化,然后由光电倍增管将光度变化转变为电信号。

特点:对磷、硫化合物有很高的选择性,适当选择光电倍增管前的滤光片将有助于提高选择性,排除干扰。

(4)氮磷检测器NPD

原理:在FID中加入一个用碱金属盐制成的玻璃珠,当样品分子含有在燃烧时能与碱盐起反应的元素时,则将碱盐的挥发度增大,这些碱盐蒸汽在火焰中将被激发电离,而产生新的离子流,从而输出信号。

特点:这是一种有选择性的检测器,对含有能增加碱盐挥发性的化合物特别敏感。对含有氮、磷有机物有很高的灵敏度。属破坏性检测器。

(5)电子捕获检测器ECD

原理:载气分子在63Ni辐射源中所产生的β粒子的作用下离子化,在电场中形成稳定的基流,当含电负性基团的组分通过时,俘获电子使基流减小而产生电信号。

特点:对电负性物质如卤化物,有机汞,有机氯以及过氧化物,金属有机物,硝基、甾类化合物等有很高的灵敏度。属非破坏性检测器。

6、气相色谱的应用

(1)在石油化工行业中大部分的原料和产品都可采用气相色谱法来分析。

(2)在电力部门中可用来检查变压器的潜伏性故障。

(3)在环境保护工作中可用来监测城市大气和水的质量。

(4)在农业上可用来监测农作物中残留的农药含量。

(5)在商业部门可用来检验和鉴定食品质量的好坏。

(6)在医学上可用来研究人体新陈代谢、生理机能。

(7)在临床上用于鉴别药物中毒或疾病类型。

(8)在宇宙舴中可用来自动监测飞船密封舱内的气体等等。

(9)有机合成领域内的成分研究和生产控制。

(10)尖端科学上军事检测控制和研究。

二、液相色谱

1、液相色谱法

利用混合物在液-固或不互溶的两种液体之间分配比的差异,对混合物进行先分离,而后分析鉴定。

液相色谱仪根据固定相是液体或者固体,又分为液-液色谱(LLC)及液-固色谱(LSC)。

2、液相色谱法的原理

样品溶液中的各组分在两相(流动相、固定相)中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次的吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,通过检测器时,样品浓度被转换成电信号传送到记录仪,数据以图谱形式打印出来。

3、高效液相色谱法的特点

(1)高压

压力可达150-300 kg/cm2。色谱柱每米降压为75 kg/cm2以上。

(2)高速

流速为0.1-10.0 mL/min。

(3)高效

塔板数可达5000/米。在一根柱中同时分离成分可达100种。

(4)高灵敏度

紫外检测器灵敏度可达0.01 ng,同时消耗样品少。

4、高效液相色谱仪的系统组成

高效液相色谱仪的系统由储液器、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。

5、高效液相色谱的应用

高效液相色谱法只要求样品能制成溶液,不受样品挥发性的限制,流动相可选择的范围宽,固定相的种类繁多,因而可以分离热不稳定和非挥发性的、离解的和非离解的以及各种分子量范围的物质。

由于HPLC具有高分辨率、高灵敏度、速度快、色谱柱可反复利用,流出组分易收集等优点,因而被广泛应用到生物化学、食品分析、医药研究、环境分析、无机分析等各种领域。高效液相色谱仪与结构仪器的联用是一个重要的发展方向。

液相色谱-质谱联用技术受到普遍重视,如分析氨基甲酸酯类农药和多环芳烃等;液相色谱-红外光谱联用也发展很快,如在环境污染分析测定水中的烃类,海水中的不挥发烃类等,使环境污染分析得到新的发展。

6、操作过程中的注意事项

(1)流动相

a.流动相应选用色谱纯试剂、高纯水或双蒸水,酸碱液及缓冲液需经过滤后使用,过滤时注意区分水系膜和油系膜的适用范围。

b.水相流动相需经常更换(一般不超过两天),防止长菌变质。

c.使用双泵时,A、B、C、D四相中,若所用流动相中有含盐流动相,则A、D(进样口位于混合器下方)放置含盐流动相,B、C(进样口位于混合器上方)放置不含盐流动相。A、B、C、D四个储液器中其中一个为棕色瓶,用于存放水相流动相。

(2)样品

a.采用过滤或离心方法处理样品,确保样品中不含固体颗粒。

b.用流动相或比流动相弱(若为反相柱,则极性比流动相大:若为正相柱,则极性比流动相小)的溶剂制备样品溶液,尽量用流动相制备样品液。

c.手动进样时,进样量尽量小,使用定量管定量时,进样体积应为定量管的3-5倍。

(3)色谱柱

a.使用前仔细阅读色谱柱附带的说明书,注意适用范围,如pH值范围、流动相类型等。

b.使用符合要求的流动相。

c.使用保护柱。

d.如所用流动相为含盐流动相,反向色谱柱使用后,先用水或低浓度甲醇水冲洗,再用纯甲醇冲洗。

e.色谱柱在不使用时,应用甲醇冲洗,取下后紧密封闭两端保存。

f.不要高压冲洗柱子。

g.不要在高温下长时间使用硅胶键合相色谱柱。 

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