气相色谱教程课件.pptx
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- 色谱 教程 课件
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1、气相色谱法GAS CHROMATOGRAM(GC)GC是什么?能干什么?咋干?基本结构与常见部件进样方式定量分析方法日常维护第一节第二节第三节第四节第五节GC GC 是什么是什么?数据处理器是什么成份和有多少量(样品进样口)通过加热,使每个成份被汽化。载气将样品送入色谱柱色谱柱将样品中不同的成分分离开(检测器)从色谱柱出来了的每个成份的量按比例转化成电信号。目标:混合样品(气体或液体)气体样品液体样品GC可以在气相色谱分析的化合物l在400摄氏度以下的温度可以汽化(变成气体)的化合物l在汽化时不会分解的化合物l在汽化时可以分解成固定比例碎片的化合物(热裂解 GC)即使符合上述的情况还可能有难以
2、分析的化合物分析不可能或很难由 GC 分析化合物的例子l分子量小也不能蒸发的化合物(例如:无机的金属、离子,盐)l活性强或极端地不稳定的的化合物(例如:氢氟酸、臭氧,氮氧化物)l高吸附性的化合物(当化合物含有羧基、羟基、氨基、硫等等因为吸附和活度比较高,在分析要注意。)l难以获得标准样的化合物(得到峰后难以做定性和定量分析)时间检测器色谱柱样品注入口样品注入ABAB|一BB|BA|一B|BA|一B|B峰 A峰 B色谱的工作原理色谱的工作原理峰基线样品注入的时间保留时间4.014 min5.180 min色谱色谱图图(Chromatogram)正常峰形是对称的正态分布曲线。拖尾峰前延峰当组份被玻
3、璃衬管或色谱柱吸附的时候。当极性成分在非极性固定液的色谱柱内分析时,也可能出现当色谱柱与样品成份一起过载,当柱箱温度太低当进样口的温度太低时候,有时也会发生。不良峰形不良峰形所以说,用量基本是横向能覆盖衬管,纵向大约0.3,有擦针效果,减少污染,药物分析中一般采用气相色谱法进行挥发性药物、农残和残留溶剂的测量。隔垫一般由耐高温,惰性好,气密性好的硅橡胶制成。10%的钢瓶气保有量。除氧ECD检测器和极性强的毛细管柱耐氧性差,容易因氧化等而变坏,因GC是什么?能干什么?咋干?未知样品+内标:100ppm 1 uL面积之和:4500几个ppm的有机化合物在氢火焰燃烧变成下列的离子。定量时必需使用标准
4、曲线。保证载气纯度在99.氮气做为载气或补充气(尾吹气)被从 63Ni 被发出的射线电离。气体的纯度 根据分析内容和灵敏度要求的不同而异。电流使发射极加热它到 400-700 而当检测器对特定元素响应时如 FID(C)、FTD(N 或者 P)和 FPD(S 或者 P 或者 Sn)它以每秒能响应的该元素的量来表达。而当检测器对特定元素响应时如 FID(C)、FTD(N 或者 P)和 FPD(S 或者 P 或者 Sn)它以每秒能响应的该元素的量来表达。在左图中的峰,10 pg 的样品信噪比(S/N)为 3.多少?:定量分析定期检查,清洗衬管底部密封垫1、减少进样量;2、降低样品的浓度;3、调低检测
5、器的灵敏度;4、增大分流比;5、换色谱柱。峰型不好也不一定就是过载的。有些极性很强的物质会产生峰的前倾或是拖尾也是正常的。判断样品是否过载,最为科学的方法那就是做线性,做7个或是更多的点来判断,如果线性达到三个9以上基本就认为没过载,如果说再加一个点线性下降的很厉害基本就说明是从这个点就是过载了。尖峰宽峰峰峰宽宽(Peak WidthPeak Width)毛细管柱:在分析时峰形几乎都是尖峰填充柱:在等温分析时越先出的峰,峰形越尖锐填充柱:在等温分析时越晚出的峰,峰形越宽日本药典“乙醇中挥发性的污染物测试、程序和装置”标准分析漂移(Drift)在程序升温分析时,柱子固定液流失增加,造成基线上升。
6、基线基线漂移漂移一个样品入之后到一个成份到达检测器的时间(保留时间)多长?:定性分析QualitativeAnalysis组份的峰面积或峰的高度多少?:定量分析QuantitativeAnalysis一个分析结果一个分析结果有何意义有何意义??|?|?|?当分析条件相同时,相同的成份在相同的时间出峰。(保留时间相同)定定性分析性分析样品注入标准样品(成份 A 和 B 的混合物)未知样品成份 A成份 B因为保留时间是唯一的定性数据,因此分析时需要标准样品。成份的峰面积(高度)与到达检测器的成份的量成正例。(在 FPD 的 S 模态,它与成份的量的平方成正比)定定量分析量分析(Quantitati
7、ve AnalysisQuantitative Analysis)标准样品是定量分析所必需的。标准样品1uL (成份 A 100ppm)成份 A未知的样品 1 uL成份 A峰面积:700峰面积:1000100Conc.(ppm)1000峰面积70070 药物分析中一般采用气相色谱法进行药物分析中一般采用气相色谱法进行挥发性药物、农残和残留溶剂的测量。挥发性药物、农残和残留溶剂的测量。如,如,中国药典中国药典20102010版一部明确规版一部明确规定共有定共有1717种原药材、种原药材、9 9种饮片采用种饮片采用GCGC进行进行含量测定,含量测定,1 1种原药材、种原药材、1 1种饮片采用种饮片
8、采用GCGC进进行农残检查行农残检查温度控制区流量控制器进样口检测器柱温箱柱气体钢瓶电信号 数据处理GC 的的基本基本结结构构温度控制区载气(Carrier Gas)通常用氦气(He)和氮气(N2)。(在使用毛细管柱作分析的情况时下,使用氦气作载气是比较理想的)载气载气和和检测器用气检测器用气气体的纯度 根据分析内容和灵敏度要求的不同而异。灵敏度要求越高的分析,所用的气体纯度越高。一般填充分析用99.99%毛细管分析用99.999%(详细须参阅操作说明书)载气不纯带来的问题:载气中氧的存在导致固定相氧化,损坏色谱柱,改变样品的保留值。载气中水的存在导致部分固定相或硅烷化担体发生水解,甚至损坏柱
9、子。气体中有机化合物或其它杂质的存在产生基线噪音和拖尾现象。气体中夹带的粒状杂质可能使气路控制系统失灵。保证载气纯度的措施保证载气纯度的措施u 保证载气纯度在保证载气纯度在99.999%99.999%以上。以上。u 加装载气净化装置。加装载气净化装置。u 10%10%的钢瓶气保有量。的钢瓶气保有量。须特别注意的事项须特别注意的事项 气体过滤器的定期检查气体过滤器的定期检查 去除来自空气压缩机的空气中水分的硅胶和去除有机物去除来自空气压缩机的空气中水分的硅胶和去除有机物的分子筛过滤器等,使用一段时间后过滤能力减弱,须定期检查进行再生。的分子筛过滤器等,使用一段时间后过滤能力减弱,须定期检查进行再
10、生。除氧除氧ECDECD检测器和极性强的毛细管柱耐氧性差,容易因氧化等而变坏,因检测器和极性强的毛细管柱耐氧性差,容易因氧化等而变坏,因此,应尽量装配氧气捕集器以去处载气中的氧。氧气捕集器须定期用氢还原再生。此,应尽量装配氧气捕集器以去处载气中的氧。氧气捕集器须定期用氢还原再生。来自空气压缩机的空气易产生压力波动而影响基线,因此,在气路中安装硅胶管来自空气压缩机的空气易产生压力波动而影响基线,因此,在气路中安装硅胶管和用于控制流量的波纹管阀,使流量稳定。和用于控制流量的波纹管阀,使流量稳定。用用FTDFTD(火焰热离子化检测器)时,必须使用钢瓶空气。时,必须使用钢瓶空气。在左图中的峰,10 p
11、g 的样品信噪比(S/N)为 3.当进样口的温度太低时候,有时也会发生。10%的钢瓶气保有量。成份的峰面积(高度)与到达检测器的成份的量成正例。(2)除去受污染的柱入口部分因难于挥发的成分碳化,用上述方法不能除去时,在注入口侧切掉3050cm。相对灵敏度修正以后的面积总和:2417注射1 uL样品进入 GC。滤光片仅让特定波长的光通过,到达光电倍增管。定量分析(Quantitative Analysis)用FTD(火焰热离子化检测器)时,必须使用钢瓶空气。定量分析(Quantitative Analysis)恶臭硫化物分析/食用香精分析第三,还有就是考虑成本,量太大没有什么意义氮气做为载气或补
12、充气(尾吹气)被从 63Ni 被发出的射线电离。毛细管柱:在分析时峰形几乎都是尖峰最小可检量是标准物质测定的,会随着分析的化合物不同而变化。未知样品+内标:100ppm 1 uL保证载气纯度在99.谢 谢/THANKS对大多数的有机化合物(含碳)有响应S/N=16000/5200=3.检测器用气TCD(热导检测器).No need FID(氢火焰离子化检测器).H2,空气ECD(电子捕获检测器).N2(在使用填充柱的情况下,载气当然使用 氮气,在使用毛细柱的情况下氮气被 用做尾吹气)FTD(火焰热离子化检测器).H2,AirFPD(火焰光度检测器).H2,AirSID(表面电离检测器).Air
13、载气载气控制方控制方式式检测器的温度检测器的温度总是比柱的温度高。(通常比柱箱的程序升温的最终温度高 20-30)进样口的温度进样口被设定在足够一个样品中成份能被汽化的温度。(它不需要特别高的温度)虽然进样口设定的温度通常与检测器相同,但当样品易分解时会设的低一些。进样口进样口和和检测器检测器的温度的温度安捷伦多模式进样口进样垫衬管衬管 O-圈镀金密封垫毛细管柱Agilent GC 7890 进样口基本结构气相色谱的进样口类型气相色谱的进样口类型p 分流分流/不分流进样不分流进样p 填充柱进样填充柱进样p 冷柱头进样冷柱头进样p 程序升温进样程序升温进样 分流/不分流进样是毛细管GC当前最为常
14、用的进样方式。分流进样模式,15%样品进样,存在分流歧视。不分流进样模式可提高分析灵敏度,又能消除分流歧视的影响。然而,在实际工作中,不分流进样的应用远没有分流进样普遍,与分流进样模式相比不分流进样更适于用对痕量组分的分析,只是在分流进样不能满足分析要求时(主要是灵敏度要求),才考虑使用不分流进样:1、因为不分流进样的操作条件优化较为复杂。2、因为样品需要在加热室中放置更长的时间,所以不分流进样模式的热分解效应比分流进样模式更明显。热进样和冷进样热进样和冷进样 热进样 分流/无分流进样 直接进样(WBI)宽口毛细柱和填充柱 冷进样 PTV进样 冷柱头进样歧视效应和热分解歧视效应和热分解 热进样
15、(SPL,WBI)存在歧视现象和样品热分解 冷进样 (OCI,PTV)进样是在较低温度下进行 定量精度高歧视效应和热解效应的影响小在程序升温分析时,柱子固定液流失增加,造成基线上升。mL=10-3L uL=10-6L nL=10-9L在发射极表面上热分解产生的各种不同的碎片,化合键能低的碎片被离子化,形成正离子或负离子。因为检测器中有放射性同位元素,必需向科学和技术的相关部门申报在安装的情况 电热丝的温度温度上升(假设化合物的导热系数比载气小)阻值变化。定期检查,清洗衬管底部密封垫SID(表面离子化检测器)当进样口的温度太低时候,有时也会发生。长度 5-100 m(30 m最常用)2-1 毫升
16、 液体的样品:1-2 uL(CO,CO2,HCHO,HCOOH,等)10%的钢瓶气保有量。顶空分析是通过样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原样中的含量。N2(在使用填充柱的情况下,载气当然使用(破损是产生重现性差的原因。(不能作精确的定量)毛细管柱(Capillary Column)用宽口径毛细柱难以获得标准样的化合物(得到峰后难以做定性和定量分析)保证载气纯度在99.最小可定量限 通常,信噪比(S/N)=10-20FID(氢火焰离子化检测器).5-5 米(2 米最常用)已知浓度的标准样品(目标成份+内标)是必需的。内标物化学性质应该的稳定的。当组份被玻璃衬管或色谱柱吸附的时候。FPD(火
17、焰光度检测器)FID(氢火焰离子化检测器).而当检测器对特定元素响应时如 FID(C)、FTD(N 或者 P)和 FPD(S 或者 P 或者 Sn)它以每秒能响应的该元素的量来表达。而当检测器对特定元素响应时如 FID(C)、FTD(N 或者 P)和 FPD(S 或者 P 或者 Sn)它以每秒能响应的该元素的量来表达。气瓶更换时特别注意不要混入空气良好的峰面积重现性,一般CV%在0.日本药典“乙醇中挥发性的污染物测试、程序和装置”标准分析无分流进样(低浓度样)最小可定量限 通常,信噪比(S/N)=10-20样品是在冷状态-低于样品沸点的温度下进样用宽口径毛细柱(破损是产生重现性差的原因。离子被
18、收集极收集产生电流工作曲线具有良好的线性(硅胶、活性碳、分子筛、活性氧化铝,还有多孔高分子小球)除氧ECD检测器和极性强的毛细管柱耐氧性差,容易因氧化等而变坏,因冷进样冷进样 概念 样品是在冷状态-低于样品沸点的温度下进样(依据溶剂)气化室快速升温使样品气化 PTV进样方式 分流进样(高浓度样)无分流进样(低浓度样)大体积进样LVI(痕量分析)进样体积上限进样体积上限 无分流进样(SPL,PTV)2uL 高压进样(SPL,PTV)5uL 直接进样(全量进样)3uL 用宽口径毛细柱 冷柱头进样(OCI)2uL进样口的结构进样口的结构顶空进样 顶空分析是通过样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原
19、样中的含量。这是一种间接地测定方法,其基本的理论依据:在一定条件下,气相和凝聚相(液相或固相)之间存在着分配平衡气相色谱柱气相色谱柱气相色谱柱填料管填充柱(Packed Column)融熔石英固定液毛细管柱(Capillary Column)l内径(I.D.)2-4 毫米l长度 0.5-5 米(2 米最常用)l填料 涂覆有0.5-25%固定液的担体l固定液 理论塔板数一般都很小l内径(I.D.)0.1,0.25,0.32,0.53 毫米l长度 5-100 m(30 m最常用)l材质融熔石英l固定液理论塔板数一般都较大气相色谱气相色谱柱柱多孔层开口柱PLOT(多孔高分子小球/氧化铝等)管壁涂渍开
20、口柱WCOT或化学键合填充柱毛细管柱硅藻土(担体)固定液不锈钢或玻璃融熔石英或不锈钢固定液担体Partition Materials在担体上涂覆固定液固定相:液体主要用于分析液体样品固定液固体吸附材料(吸附剂)没有涂覆固定液固定相:固体 主要用于分析气体样品。(硅胶、活性碳、分子筛、活性氧化铝,还有多孔高分子小球)填料填料的的种类种类C15|C15C18|C18C12|C12C15|C15C18|C18C12|C12C23|C23C15|C15C18|C18C12|C12C23|C23170等温分析C12-C15 分离的比较好。高沸点化合物出峰晚和峰较宽。230等温分析高沸点化合物出峰会比较早
21、。The separation of C12-C15 is poor.C12-C15 分离的比较差。100 -10 /min-280 程序升温分析 正构烷烃出峰间隔相等的低沸点的化合物的分离度较好高沸点的化合物出峰也较早柱温与分离柱温与分离的关系的关系Isothermal Analysis|等温分析等温分析同系物,按碳数从小到大的顺序出峰正构醇的混合物在等温分析时,通常出峰早的化合物峰形较尖锐,通常出峰晚的化合物峰形较宽乙酸酯类混合物甲醇乙醇正丙醇正丁醇乙酸甲酯乙酸乙酯乙酸正丙酯碳数1保留时间的对数234乙酸酯类混合物正构醇的混合物同系物的碳数(沸点)和保留时间的对数之间大致成的线性关系。程序
22、升温分析程序升温分析同系物中碳数的较小先出峰正构醇的混合物乙酸酯类混合物乙酸甲酯乙酸乙酯乙酸正丙酯含碳数1保留时间234乙酸酯类混合物正构醇的混合物同系物的碳数(沸点)和保留时间之间大致成的线性关系。(出峰时间间隔几乎相等)甲醇乙醇正丙醇正丁醇最小可检限和最小定量限分流进样模式,15%样品进样,存在分流歧视。峰型不好也不一定就是过载的。内标物应该在目标峰附近出峰。进样口温度不要超过隔垫的最高使用温度N2(在使用填充柱的情况下,载气当然使用衬管不定期更换(清洗,丙酮),或使用不当会出现:不可能或很难由 GC 分析化合物的例子色谱峰分离良好(分离度2.日本药典“乙醇中挥发性的污染物测试、程序和装置
23、”标准分析高吸附性的化合物(当化合物含有羧基、羟基、氨基、硫等等因为吸附和活度比较高,在分析要注意。计算当 S/N=2时,样品的量工作曲线具有良好的线性 除去柱内残留的难于挥发的成分玻璃衬管的内壁污染,或有进样垫碎渣FTD(火焰热离子检测器)NPD(氮磷检测器)虽然进样口设定的温度通常与检测器相同,但当样品易分解时会设的低一些。第二,应该把它进行拉扯、松散化,而不是聚到一起,这样能尽可能的均匀,表面积更大。用宽口径毛细柱本检测器对有机氮化合物的高选择性和高灵敏度,而且对无机或有机的磷化合物有响应(FPD对含磷化合物的选择性更好.气体的纯度 根据分析内容和灵敏度要求的不同而异。面积之和:4500
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