岛津气相色谱仪教材

岛津气相色谱仪基础知识岛津企业管理（中国）有限公司分析中心第一部分色谱原理和基本构成3色谱起源石油醚碳酸钙颗粒色素色谱组分4色谱法：利用组分在两相间分配系数不同而进行分离的技术流动相：携带样品流过整个系统的流体固定相：色谱柱固定相，静止不动的一相色谱是一种分离技术色谱主要是对混合物中的目标物进行分离和定量色谱定义5液相色谱：以液体作为流动相的色谱分离方法适用于高沸点、大分子、热稳定性差的化合物的分析流动相具有运载样品分子和选择性分离的双重作用气相色谱：以气体作为流动相的色谱分离方法适用于沸点较低、热稳定性好的中小分子化合物的分析流动相只具有运载样品分子的作用GCvsHPLC6分离效率高分析速度快检测灵敏度高样品用量少选择性好多组分同时分析易于自动化色谱法特点7载气控制：手动、数字进样口：分流/不分流进样口、填充柱进样口、程序升温进样口色谱柱：填充柱、毛细柱检测器：FID、TCD、ECD、FPD、FTD数据处理：GCsolution、GCsolutionLite进样口色谱柱检测器温度控制区气相色谱主机钢瓶He,N2载气控制数据处理气相色谱构成示意图8气相色谱基本流路图隔垫吹扫出口分流出口载气玻璃衬管F2F1空气400-600mL/min氢气40-60mL/min石英棉FID检测器分流/不分流进样口毛细柱尾吹气约35mL/min9温度压力（流量）温度、压力（流量）的时间程序气相色谱基本控制参数第二部分载气部分11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。载气纯度的重要性12保证载气纯度在99.999%以上加装载气净化装置10%的钢瓶气保有量保证载气纯度的措施13100kPa＝1bar1kPa＝1.02×10-2kgf/cm21kgf/cm2＝98.1kPa1kPa＝1.45×10-1psi1psi＝6.89kPa压力单位换算第三部分进样口部分15分流/不分流进样填充柱进样冷柱头进样程序升温进样分流/不分流进样是GC最为常用的进样方式GC进样方式16GC-2010PlusGC-2014GC-2014C进样口配置SPL-2010PlusWBI-2010PlusOCI/PTV-2010SPL-2014WBI-2014SINJ-2014DINJ-2014SPL-2014CDINJ-2014CGC进样口的配置分流/不分流进样口结构F1F2进样方式：分流进样（Split）不分流进样（Splitless）导针器载气O型圈石墨垫圈螺母玻璃衬管色谱柱隔垫隔垫吹扫分流出口什么是分流进样?46mL/min0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min50mL/min47mL/minP分流3mL/min隔垫吹扫分流比分流流量和色谱柱流量之比当柱流量为1mL/min、分流流量为46mL/min--分流比＝46:1载气为什么要分流进样?(Ⅰ)防止色谱柱过载柱内径.(mm)膜厚(μm)承受样品量(ng)0.100.05-0.255-250.250.10-0.5020-1000.320.25-5.080-15000.531.0-8.0530-4200Dr.P.SANDRASampleIntroductioninCGC前沿峰20减小色谱峰展宽为什么要分流进样?(Ⅱ)0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min4mL/min1mL/min载气Ｐ分流3mL/min隔垫吹扫e.g．SPL-2010(Split)25mm石英棉5-10mm(10mg)34mm分流进样注意点_石英棉的装填避免分流歧视，提高重现性22不适合微量组分的分析（μg/mL以下）未知样品分析时，初始分流比采用50:1或者100:1使用分流衬管正确装填石英棉定期更换分流出口的捕集阱分流进样操作要点什么是不分流进样？（Ⅰ）0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min50mL/min47mL/min载气Ｐ46mL/min分流初始柱温：溶剂沸点-10℃待机状态和进样后1min内1mL/min0mL/min分流流路关闭后总流量变为4mL/min3mL/min（进样时间设为1min时）隔垫吹扫0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min进样时的4mL/min1mL/minCarrierGasP0mL/min分流50mL/min47mL/min46mL/min什么是不分流进样？（Ⅱ）进样1min后打开分流流路3mL/min隔垫吹扫分流流路1min后打开电磁阀的作用n-C11n-C13n-C15n-C17n-C18n-C11n-C13n-C15n-C17n-C18进样后1min打开电磁阀未打开电磁阀进样时间内色谱峰展宽的影响0.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min4mL/min载气Ｐ初始柱温：溶剂沸点-10度1mL/min0mL/min3mL/min如何减小色谱峰展宽：1）溶剂聚焦效应2）高压进样分流隔垫吹扫溶剂聚焦效应进样口初始柱温：溶剂沸点-10℃溶剂在柱头重新冷凝28溶剂聚焦对峰形的影响色谱柱：Rtx-530m×0.25mm×0.25um进样量：1.0µL样品：5µg/mL农药混标（溶剂为正己烷）柱温程序：150℃to275℃@4℃/min.色谱柱：Rtx-530m×0.25mm×0.25um进样量：1.0µL样品：5µg/mL农药混标（溶剂为正己烷）柱温程序：40℃to150℃@25℃/min.然后275℃@4℃/min.290.25mmI.D.x30m,df=0.25µm1mL/min9mL/min载气分流初始柱温：溶剂沸点-10℃6mL/min0mL/min3mL/min隔垫吹扫高压进样待机状态和进样后1min内（高压时间设为1min时）1mL/min6mL/min100Kpa250Kpa进样1min后，柱压回到100Kpa，柱流量恢复为1mL/min主要用于分析微量组分（数十µg/mL或更低）使用不分流衬管或去活性不分流衬管衬管中可装填少量石英棉以提高重现性如样品有强吸附性，最好不加石英棉必须使用程序升温方式，初始温度低于溶剂沸点10～20℃建议使用高压进样方式不适合气体样品和低沸点溶剂类样品的分析不适合分析在溶剂峰之前出峰的组分不分流进样操作要点31填充柱进样口宽口径进样口GC进样方式32冷柱头进样口程序升温进样口GC进样方式33热进样(分流/不分流进样口，宽口径进样口)存在歧视现象和样品热分解冷进样(冷柱头进样口，程序升温进样口)进样是在较低温度下进行歧视效应和热解效应的影响小歧视效应和热分解34低沸点组分百分比偏高进针退针高沸点组分残留歧视效应的产生35快速进样法溶剂冲洗法热针法减少歧视效应的方法—样品注入方面36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（程序升温）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)OCI（冷柱头）进样方式一般适用于0.53内径的柱子没有分流流路，不能分析高浓度样品（污染柱子），进样量一般小于2μL减少歧视效应的方法—冷进样37注意事项-样品气化不完全进样口温度过低，将导致高沸点化合物气化不完全，并且不能有效转移到色谱柱中。进样口温度：200℃进样口温度：300℃38进样口温度过高，导致热稳定性差的化合物分解。进样口温度：280℃进样口温度：200℃注意事项-样品分解39注射速度快选择合适的注射器取样准确，重现减少注射针尖歧视，每次进样速度尽量一致选择合适溶剂清洗注射器，避免污染注意事项-手动进样第四部分色谱柱41毛细柱柱材：熔融石英、不锈钢内径：0.1mm--0.53mm长度：10--100m固定相种类：OV-1，PEG-20M，OV-17等固定相膜厚：0.1--5μm填充柱柱材：不锈钢、玻璃内径：2.6--3mm长度：0.5--6m填料：担体和固定液的种类固定液的浓度1-30%担体有硅藻土、玻璃、石英、塑料担体(TPA)等色谱柱类型42固体：活性炭、氧化铝、硅胶、分子筛等，用于无机气体及低碳烃的分析应用比例约占10%液体：聚甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚脂等，用于液体样品及高沸点化合物分析应用比例占90%以上气相色谱的固定相43熔融石英–合成高纯石英外表面涂覆聚酰亚胺内表面经化学处理不锈钢用于高温分析最不易断裂内表面经特殊处理毛细管柱管材44大多数固定相为聚合物毛细管柱:聚甲基硅氧烷（Polysiloxanes,silicones）聚乙二醇（Polyethyleneglycols,PEG）毛细管柱固定相45CH3CH2CH2CH2CNCH2CH2CF3R=methylcyanopropyltrifluoropropylphenylsiloxanebackboneOSiOSiORRRR固定相—聚甲基硅氧烷46苯基基团键入硅氧烷聚合物主链Rtx-5msDB-5msBPX-5e.g.SiOSiRRRRSiOSiRRRR温度稳定性更好固定相—“ms”或低流失柱47HOCH2CH2OHn“WAX”or“FFAP”类固定液e.g.Rtx-WAX，Stabilwax-DA，DB-FFAP温度稳定性比聚硅氧烷类差，最高使用温度低于聚硅氧烷类固定液固定相—聚乙二醇48固定液类型RestekJ&WSGEAlltechMacherey－Nagel100%dimethylpolysiloxaneRtx-1Rtx-1msDB-1DB-1MSBP1AT-1AT-1MSOptima195%dimethyl/5%diphenylpolysiloxaneRtx-5Rtx-5msRxi-5msDB-5DB-5MSBP5BPX5AT-5AT-5MSSE-54Optima565%dimethyl/35%diphenylpolysiloxaneRtx-35Rtx-35msDB-35DB-35MSBPX35BPX608AT-35-50%dimethyl/50%diphenylpolysiloxaneRxi-17Rtx-50DB-17DB-608BPX50AT-50Optima176%cyanopropylphenyl/94%dimethylpolysiloxaneRtx-1301Rtx-624DB-1301DB-624BP624AT-1301AT-624Optima1301Optima62414%cyanopropylphenyl/86%dimethylpolysiloxaneRtx-1701DB-1701BP10AT-1701Optima1701trifluoropropylmethylpolysiloxaneRtx-200DB-200DB-210AT-210Optima21050%cyanopropylmethyl/50%phenylmethylpolysiloxaneRtx-225DB-225BP225AT-225Optima225polyethyleneglycol(PEG)Rtx-WAXDB-WaxBP-20AT-WAXCarbonWAXOptimaWAXpolyethyleneglycol2-nitroterephthalateStabiwax-DADB-FFAPBP21AT-1000OptimaFFAP常用商品化毛细柱对照表49选择与目标化合物极性相近的固定相(“相似相溶”原则）--峰形和分离变好分析非极性化合物—非极性柱(e.g.Rtx-1)分析极性化合物—极性柱(e.g.Rtx-WAX）按照分析目的选择固定相当组分沸点差异大时：-非极性柱(e.g.Rtx-1)当组分沸点差异不大时，如异构体：-极性柱(e.g.Rtx-WAX）固定相选择50按所需分离状