气相色谱考查课版课件.ppt
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- 色谱 考查 课件
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1、第四章第四章 气相色谱气相色谱(gas chromatography)4-1 4-1 气相色谱(气相色谱(GCGC)4-1 4-1 气相色谱(气相色谱(GCGC)以气体为流动相的色谱分析方法。按其固定相以气体为流动相的色谱分析方法。按其固定相的不同,又可以分为的不同,又可以分为气固色谱(气固色谱(GSC)和和气液色谱(气液色谱(GLC)。气固色谱(气固色谱(GSC):用多孔性固体为固定相,用多孔性固体为固定相,分离的对象是一些永久性的气体和低沸点的化分离的对象是一些永久性的气体和低沸点的化合物。合物。气液色谱(气液色谱(GLC):):将高沸点的有机化合将高沸点的有机化合物涂渍在惰性载体上作为固
2、定相,供选择的固物涂渍在惰性载体上作为固定相,供选择的固定液种类很多,选择性好,具有很高的使用价定液种类很多,选择性好,具有很高的使用价值。值。4-2 4-2 气相色谱仪气相色谱仪 4-2 4-2 气相色谱仪的组成部件气相色谱仪的组成部件(1 1)气相色谱仪的简单图示气相色谱仪的简单图示 图图41单气路气相色谱仪流程示意图单气路气相色谱仪流程示意图 4-2 4-2 气相色谱仪的组成部件气相色谱仪的组成部件 1.流动相的流路系统流动相的流路系统 2.进样系统进样系统 3.分离系统分离系统 4.检测系统检测系统 5.信号放大记录系统信号放大记录系统 6.温控系统温控系统4-2 4-2 气相色谱仪的
3、组成部件气相色谱仪的组成部件(1 1)气相色谱的流路系统)气相色谱的流路系统 气相色谱仪都具有让气体连续运行、管路密气相色谱仪都具有让气体连续运行、管路密闭的气路系统。一般由以下几部分组成:闭的气路系统。一般由以下几部分组成:1.载气(即:流动相):常用的载气有:载气(即:流动相):常用的载气有:H2、Ne、N2、Ar 2.净化器:用来提高流动相纯度的装置。净化器:用来提高流动相纯度的装置。3.稳压恒流装置:用来保持载气的流速稳定,稳压恒流装置:用来保持载气的流速稳定,一般为稳压阀或稳流阀。一般为稳压阀或稳流阀。4.其它必要的连接管道。其它必要的连接管道。4-2 4-2 气相色谱仪的组成部件气
4、相色谱仪的组成部件(2 2)进)进 样样 系系 统统 包括包括进样器进样器和和汽化室汽化室 进样器进样器:液体样品一般采用微量注射器;液体样品一般采用微量注射器;气体样品一般用色谱仪配置的气体样品一般用色谱仪配置的 六通阀定六通阀定量进样。量进样。汽化室:汽化室:让液体或固体样品瞬间汽化,让液体或固体样品瞬间汽化,然后快速定量地转入到色谱柱中进行分离。然后快速定量地转入到色谱柱中进行分离。要求:液体样品能瞬间汽化而不致被分解,要求:液体样品能瞬间汽化而不致被分解,通常较柱温高通常较柱温高10 50图图42 微量注射器微量注射器4-2 4-2 气相色谱仪的组成部件气相色谱仪的组成部件(3 3)分
5、离系统:色谱柱()分离系统:色谱柱(1 1)在色谱仪器中,分离系统就是在色谱仪器中,分离系统就是装填了固定相的色谱柱,装填了固定相的色谱柱,混合物组分的分离就是物混合物组分的分离就是物质在色谱柱中运行时完成质在色谱柱中运行时完成的。色谱柱主要有两类:的。色谱柱主要有两类:填充柱(填充柱(Packing Colume)毛细管柱毛细管柱(Capillary Colume)10 4-2 4-2 气相色谱仪气相色谱仪(4 4)分离系统:分离系统:气相色谱固定相气相色谱固定相在气相色谱分析中,某一多组分混合物中各组分能否完全分离开,主在气相色谱分析中,某一多组分混合物中各组分能否完全分离开,主要取决于色
6、谱柱的效能和选择性,后者在很大程度上取决于固定相要取决于色谱柱的效能和选择性,后者在很大程度上取决于固定相选择得是否适当,因此选择适当的固定相就成为色谱分析中的关键选择得是否适当,因此选择适当的固定相就成为色谱分析中的关键问题。问题。气相色谱固定相主要有:气相色谱固定相主要有:固体固定相固体固定相(p69)液体固定相液体固定相 新型合成固定相新型合成固定相11 4-2 4-2 气相色谱仪气相色谱仪(4 4)气固色谱固定相)气固色谱固定相 在气相色谱分析中,气液色谱法的应用范围广,选择性好;但在分离常在气相色谱分析中,气液色谱法的应用范围广,选择性好;但在分离常温下的气体及气态烃类时,因为气体在
7、一般固定液中溶解度甚小,所以温下的气体及气态烃类时,因为气体在一般固定液中溶解度甚小,所以分离效果并不好。若采用吸附剂作固定相,由于其对气体的吸附性能常分离效果并不好。若采用吸附剂作固定相,由于其对气体的吸附性能常有差别,因此往往可取得满意的分离效果。有差别,因此往往可取得满意的分离效果。在气一固色谱法中作为固定相的吸附剂,常用的有非极性的活性炭,在气一固色谱法中作为固定相的吸附剂,常用的有非极性的活性炭,弱极性的氧化铝,强极性的硅胶等。它们对各种气体吸附能力的强弱不弱极性的氧化铝,强极性的硅胶等。它们对各种气体吸附能力的强弱不同,因而可根据分析对象选用。一些常用的吸附剂及其一般用途列于表同,
8、因而可根据分析对象选用。一些常用的吸附剂及其一般用途列于表中。由于吸附剂种类不多,不是同批制备的吸附剂的性能往往又不易重中。由于吸附剂种类不多,不是同批制备的吸附剂的性能往往又不易重复,且进样量稍多时色谱峰就不对称,有拖尾现象等等。近年来,通过复,且进样量稍多时色谱峰就不对称,有拖尾现象等等。近年来,通过对吸附剂表面进行物理化学改性,研制出表面结构均匀的吸附剂(例如对吸附剂表面进行物理化学改性,研制出表面结构均匀的吸附剂(例如石墨化碳黑、碳分子筛等),不但使极性化合物的色谱峰不致拖尾,而石墨化碳黑、碳分子筛等),不但使极性化合物的色谱峰不致拖尾,而且可以成功地分离一些顺、反式空间异构体。且可以
9、成功地分离一些顺、反式空间异构体。4-2 4-2 气相色谱仪气相色谱仪(4 4)气固色谱固定相)气固色谱固定相 高分子多孔微球(国产商品牌号为高分子多孔微球(国产商品牌号为GDX)是以二乙烯基苯)是以二乙烯基苯作为单体,经是悬浮共聚所得的交联多孔聚合物,是一种应作为单体,经是悬浮共聚所得的交联多孔聚合物,是一种应用日益广泛的气固色谱固定相。例如有机物或气体中水的含用日益广泛的气固色谱固定相。例如有机物或气体中水的含量测定,若应用气液色谱柱,由于组分中含水会给固定液、量测定,若应用气液色谱柱,由于组分中含水会给固定液、担体的选择带来麻烦与限制;若采用气固色谱柱,由于水的担体的选择带来麻烦与限制;
10、若采用气固色谱柱,由于水的吸附系数很大,以致于实际上无法进行分析;而采用高分子吸附系数很大,以致于实际上无法进行分析;而采用高分子多孔微球固定相,由于多孔聚合物和羟基化合物的亲和力极多孔微球固定相,由于多孔聚合物和羟基化合物的亲和力极小,且基本按分子质量顺序分离,故相对分子质量较小的水小,且基本按分子质量顺序分离,故相对分子质量较小的水分子可在一般有机物之前出峰,峰形对称,特别适于分析试分子可在一般有机物之前出峰,峰形对称,特别适于分析试样中的痕量水含量,也可用于多元醇、脂肪酸、胺类等强极样中的痕量水含量,也可用于多元醇、脂肪酸、胺类等强极性物质的测定。由于这类多孔微球具有耐腐蚀和耐辐射性能,
11、性物质的测定。由于这类多孔微球具有耐腐蚀和耐辐射性能,可用以分析如可用以分析如HCl、NH3、Cl2、SO2等。高分子多孔微球随等。高分子多孔微球随共聚体的化学组成和共聚后的物理性质不同,不同商品牌号共聚体的化学组成和共聚后的物理性质不同,不同商品牌号具有不同的极性及应用范围。该固定相除应用于气固色谱外,具有不同的极性及应用范围。该固定相除应用于气固色谱外,又可作为担体涂上固定液后使用。又可作为担体涂上固定液后使用。4-2 4-2 气相色谱仪气相色谱仪(4 4)气液色谱固定相:担体)气液色谱固定相:担体 担体(载体)应是一种化学情性、多孔性的固体颗粒,它的担体(载体)应是一种化学情性、多孔性的
12、固体颗粒,它的作用是提供一个大的惰性表面,用以承担固定液,使固定液作用是提供一个大的惰性表面,用以承担固定液,使固定液以薄膜状态分布在其表面上。对担体有以下几点要求:以薄膜状态分布在其表面上。对担体有以下几点要求:1 1)表面应是化学情性的,即表面没有吸附性或吸附性很弱,)表面应是化学情性的,即表面没有吸附性或吸附性很弱,更不能与被测物质起化学反应。更不能与被测物质起化学反应。2 2)多孔性,即表面积较大,使固定液与试样的接触面较大。)多孔性,即表面积较大,使固定液与试样的接触面较大。3 3)热稳定性好,有一定的机械强度,不易破碎。)热稳定性好,有一定的机械强度,不易破碎。4)对担体粒度的要求
13、,一般希望均匀、细小,这样有利于提)对担体粒度的要求,一般希望均匀、细小,这样有利于提高柱效。但颗粒过细,使柱压降增大,对操作不利。一般选高柱效。但颗粒过细,使柱压降增大,对操作不利。一般选用用6080目或目或80100或或100120目等。目等。色谱柱内填充的色谱柱内填充的液体固定相液体固定相是由是由载体载体和涂渍在载体表面的和涂渍在载体表面的高沸点有高沸点有机物机物(即(即固定液固定液)所组成。)所组成。常用的常用的空心毛细管色谱柱空心毛细管色谱柱则将固定相涂则将固定相涂渍在其内壁。渍在其内壁。14 常用的载体(担体)主要有以下两种:常用的载体(担体)主要有以下两种:硅藻土载体硅藻土载体
14、非硅藻土载体非硅藻土载体:聚四氟乙烯聚四氟乙烯和无孔的和无孔的玻璃微球玻璃微球载体载体性化合物白色载体:适于分析极极性化合物红色载体:适于分析非4-2 4-2 气相色谱仪气相色谱仪(4 4)气相色谱固定相:担体)气相色谱固定相:担体硅藻土载体硅藻土载体都是天然硅藻土(硅藻的细胞壁沉积而成,主要是微小的无都是天然硅藻土(硅藻的细胞壁沉积而成,主要是微小的无定型含水硅)经锻烧而成,所不同的是白色担体在锻烧前于硅藻土原料定型含水硅)经锻烧而成,所不同的是白色担体在锻烧前于硅藻土原料中加入少量助熔剂中加入少量助熔剂Na2CO3,如碳酸钠。这两种硅藻土担体的化学组成,如碳酸钠。这两种硅藻土担体的化学组成
15、和内部结构基本相似,但它们的表面结构却不相同和内部结构基本相似,但它们的表面结构却不相同 硅藻土型担体表面含有相当数量的硅酸基团硅藻土型担体表面含有相当数量的硅酸基团等基团,具有细孔结构,并呈现不同的等基团,具有细孔结构,并呈现不同的 pH,故担体表面既有吸附,故担体表面既有吸附活性,又有催化活性。如涂上极性固定液,会造成固定液分布不均活性,又有催化活性。如涂上极性固定液,会造成固定液分布不均匀。分析极性试样时,由于与活性中心的相互作用,会造成色谱峰匀。分析极性试样时,由于与活性中心的相互作用,会造成色谱峰的拖尾。而在分析据烯、二烯、含氮杂环化物、氨基酸衍生物等化的拖尾。而在分析据烯、二烯、含
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