Agilent-7890A-气相色谱使用培训

1Agilent7890AGC现场培训2总纲•气相色谱仪器原理•AgilentGC7890A使用现场培训•气相常用维护方法3第一节气相色谱仪器原理气相色谱法：以气体为流动相的柱色谱分离技术一、GC分类1.按固定相分气-固色谱气-液色谱2.按分离原理分吸附色谱分配色谱3.按柱子粗细分填充柱色谱毛细管柱色谱4气相色谱的特点及其应用气相色谱是一种相当成熟且应用广泛的复杂混合物的分离分析方法。GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。GC所能直接分离的样品应是可挥发、热稳定的，沸点一般不超过500℃。据资料统计，在目前已知的混合物中，有20%到25%混合物可用GC直接分析，其余原则上可用LC分析。5★流动相：载气的主要作用是将样品带入色谱系统进行分离，对分离结果的影响相当有限★分离条件：选定载气后，改变色谱柱、柱温和载气流速等控制分离★检测器：FID对大部分有机化合物均有灵敏响应，最小检测限可达ng级★技术难度：GC的条件参数优化相对比LC简单，分析成本更低★特殊应用：气固色谱在永久性气体和低分子碳氢化合物的分离分析方面仍是不可缺少的手段。与LC相比GC的主要特点6二、气相色谱仪的组成载气系统进样系统分离系统检测系统记录系统7三、气相色谱仪主要部件mainassemblyofgaschromatograph（一）.载气系统包括气源、净化干燥管和载气流速控制；常用的载气有：氢气、氮气、氦气；净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。通常使用钢瓶/高纯气体发生器中的高压气体作载气源。钢瓶出口要有减压阀，使压力降到0.1～0.5MPa。8气体纯度要求PneumaticFundamentalsGasPurityGasPurity(%)Helium99.9995Hydrogen99.9995Nitrogen99.9995Argon/Methane99.9995GasPurity(%)Hydrogen99.9995AirZero-gradeorbetterCarrierandCapillaryMakeupGasesDetectorSupportGases9须使用GC专用铜管或不锈钢管。塑料管会渗透O2和其它污染物。还可能会释放其它可被检测到的干扰物。管子使用前先用溶剂冲洗，载气吹干。根据工厂的推荐，每用完3瓶气，应更换过滤器，以防止发生气体的污染。每隔一定时间，应对所有外加接头进检漏（大约每隔4-6个月）。管路和净化器10减压阀和流量控制器根据所用的柱类型，载气压力应在60-100psi(大孔径柱即取60，细孔径柱即取100)。空气压力应为80psi。推荐管线压力氢气压力应为60psi。载气必须通过控制形成恒定的压力和恒定的流量。上下游控制器压差保持1公斤以上。11常用的气路连接图主供气体氦气GC7890脱氧管脱水管开关阀二级减压阀主供气开关阀气路连接12（二）进样装置进样装置：进样器+气化室；气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；13液体进样器：不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10μL；毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。气化室：将液体试样瞬间气化的装置。无催化作用。直接柱头进样14（三）色谱柱（分离柱）气相色谱分析中，某组分的完全分离取决于色谱柱的效能和选择性，后者取决于固定相的选择性。气-固色谱固定相非极性——活性炭弱极性——氧化铝强极性——硅胶载体应是一种化学惰性、多孔型的固体颗粒，它的作用是提供一个大的惰性表面，用以承担固定液，使固定液以薄膜状态分布在其表面上。气-液色谱固定相15填充柱和毛细管柱的比较色谱参数填充柱WCOTSCOT柱长度，m1~510~10010~50渗透性×10-7，cm1~1050~800200~1000柱内径，mm2~40.1~0.80.5~0.8液膜厚度，m100.1~10.8~2相比4~200100~150050~300每个峰的容量，ng10~10E610050~300柱效，N/m500~10001000~4000600~1200最小板高，mm0.5~20.1~20.2~2分离能力低高中等相对压力高低低最佳线速，cm/s5~2010~10020~16016毛细管色谱柱featureofcapillarygaschromatograph1.提高色谱分离能力的途径(1)塔板理论：增加柱长，减小柱径，即增加柱子塔板数；(2)速率理论：减小组分在柱中的涡流扩散和传质阻力，可降低塔板高度。172.毛细管色谱柱的结构特点（1）不装填料阻力小，长度可达百米的毛细管柱，管径0.1～0.5mm。（2）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。（3）固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大,涂层很薄，则气相和液相传质阻力大大降低。（4）毛细管色谱柱柱效高达每米3000～4000块理论塔板，一支长度100米的毛细管柱，总的理论塔板数可达104～106。1806:16:523.毛细管色谱具有以下优点（1）分离效率高：比填充柱高10～100倍；（2）分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱速度（3）色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式；（4）灵敏度高，一般采用氢焰检测器。（5）涡流扩散为零。1906:16:524.毛细管色谱的制备方法毛细管柱按其制备方法可分为以下几种：涂壁开管柱（wallcoatedopentubular，WCOT柱）：将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单，但柱制备的重现性差、寿命短。多孔层开管柱（porouslayeropentubular，PLOT柱）：在管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气固色谱。载体涂渍开管柱（supportcoatedopentubular，SCOT柱）：将非常细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较WCOT柱高。化学键合或交联柱：将固定液通过化学反应键合在管壁上或交联在一起。使柱效和柱寿命进一步提高。20•相似相溶原理•非极性组分－非极性柱•极性组分－极性柱•混合组分－极性柱•液膜厚度（0.25－0.5μm）–薄膜－高沸点–厚膜－低沸点、气体（增加组分与固定相的相互作用）•柱长（15，30，60，150m）–组分复杂－长柱•内径（0.1，0.25，0.32，0.53mm）–内径小、分离度高–分离度可接受条件下尽量选择大内径5毛细管色谱柱选择原则21具有分流和尾吹装置6.结构流程22（四）检测系统色谱仪的眼睛，通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图；检测器：广普型——对所有物质均有响应；专属型——对特定物质有高灵敏响应；常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器；231、热导池的结构双臂热导池四臂热导池热导池检测器（thermalconductivitydetector：TCD）•热导池由池体（不锈钢块）和热敏元件（铼钨合金）构成•双臂热导池：一臂参比池；一臂测量池•四臂热导池：两臂是参比；两臂是测量242、热导池检测的基本原理将电桥在未通入试样与通入试样后平衡性的差异（以电位差的形式来表现）记录下来，得到色谱峰，反映待测物浓度。25（1）桥路工作电流一般桥路电流控制在100～200mA左右。氮气作载气100～150mA氢气作载气150～200mA（2）热导池温度的影响一般池体温度不应低于柱温。3、影响热导池检测器灵敏度的因素26（3）载气的影响载气与试样的热导数相差越大，则灵敏度越高。一般选择热导系数大的载气：H2、He（灵敏度较高）。（4）热敏元件阻值的影响选择阻值高、电阻温度系数大的热敏元件（钨丝）（5）热导池的死体积较大，灵敏度较低应使用具有微型池体（2.5μL）的热导池。27氢火焰离子化检测器（flameionizationdetector）FID对含碳有机化合物有很高的灵敏度。适用于痕量有机物的分析。特点：结构简单、灵敏度高、响应快、稳定性好、死体积小、线性范围宽。281FID检测器结构氢火焰检测器一个不锈钢制成的离子室，包括气体入口、火焰喷嘴、发射极和收集极、点火线圈、外罩等部件。29FID检测器工作原理通过在发射极和收集极之间施加极化电压，形成直流电场，有机组分在高温下电离成正负离子，在极化电场作用下向两极定向移动形成微电流，电流大小与进入离子室的被测组分量成正比，再经高阻转变成电压信号，放大后由记录仪记录下来。302、氢焰检测器作用原机理A区：预热区B层：点燃火焰C层：热裂解区：温度最高D层：反应区(1)当含有机物CnHm的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在C层发生裂解反应产生自由基：CnHm──→·CH(2)产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：·CH+O──→CHO++e31(3)生成的正离子CHO+与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：CHO++H2O──→H3O++CO（4）化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-6～10-14A）(5)在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比，所以氢焰检测器是质量型检测器。(6)组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。(7)离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线32（1）气体流量载气流量一般用氮气作载气，最佳载气流速氢气流量氢气流量与载气流量之比影响氢火焰的温度及火焰中的电离过程。H2：N2＝1：1～1：1.5（最佳氢氮比）空气流量空气是助燃气空气流量高于某一数值（400mL·min-1）对影响值几乎没有影响。一般H2：空气＝1：103、操作条件选择33（3）极化电极极化电压的大小直接影响响应值。一般选±100V～±300V（4）使用温度氢焰检测器的温度不是主要影响因素80～200℃灵敏度几乎相同。80℃以下灵敏度显著下降。（水蒸气冷凝所致）34电子捕获检测器（electroncapturedetector－ECD）它是一种具有选择性，高灵敏度的浓度型检测器。它对具有电负性的物质（卤素、硫、磷、氮、氧）有响应，电负性越强，灵敏度越高。能检测10-14g·mL-1物质。35进入检测器的载气在β放射源的照射下发生电离，产生的各种离子在恒定电场的作用下形成恒定的基流。当有电负性较大的试样进入时，会捕获带正电的离子，而使基流降低，形成倒峰，组分浓度越高，倒峰愈大。电子捕获型检测器，高灵敏度，高选择性，常用于痕量的具有特殊官能团的组分分析。食品，农副产品中农药残留量分析；大气、水中痕量污染物分析。注意：载气纯度应在4个9以上。线性范围较宽103左右进样量不可超载。36（五）温度控制系统温度是色谱分离条件的重要选择参数；气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离；37第二节AgilentGC7890A使用1.仪器介绍;2.开/关机操作;3.说明书的使用;4.仪器控制---信号采集---编辑完整方法;5.数据分析---谱图、积分参数优化；6.打印报告;7.一般性保养/维护;38AgilentGC的系统配置397890AGC主机电源开关炉箱门栓后进样口前进样口右侧盖(电路部分)显示/键盘右上盖(电路部分)后检测器前检测器进样口流量模块（盖下）检测器流量模块（盖下）系列号40AgilentGC的开机操作•开机操作1.打开GC载气及支持气体，设置压力在0.5MPa左右;2.打开计算机,进入Windows操作系统；3.打开7890主机,等待自检完毕;4.双击桌面