气相色谱仪构造及原理简介-3、4

幻灯片1气相色谱仪构造及原理气相色谱仪构造及原理燃料油检验站王瑞欢幻灯片2气相色谱仪构造气相色谱仪构造1.气路系统：包括气源、气体净化、气体流速控制阀门和压力1.气路系统：包括气源、气体净化、气体流速控制阀门和压力表等；表等；2.进样系统：包括进样器、汽化室（将液体样品瞬间汽化为蒸2.进样系统：包括进样器、汽化室（将液体样品瞬间汽化为蒸气）等；气）等；3.分离系统：包括色谱柱和柱温控制装置（色谱柱箱）等；3.分离系统：包括色谱柱和柱温控制装置（色谱柱箱）等；4.检测系统：包括检测器，控温装置等；4.检测系统：包括检测器，控温装置等；5.操作系统：包括中文显示器、触摸式参数输入键盘；5.操作系统：包括中文显示器、触摸式参数输入键盘；6.记录系统：包括放大器（数模转换机）、数据处理系统（色6.记录系统：包括放大器（数模转换机）、数据处理系统（色谱工作站）等。谱工作站）等。幻灯片3气象色谱（GC）简介气相色谱(GC)是一种把混合物分离成单个组分的实验技术。气相色谱(GC)是一种把混合物分离成单个组分的实验技术。它被用来对样品组分进行定性分析（鉴定为何种物质）和定量它被用来对样品组分进行定性分析（鉴定为何种物质）和定量分析。分析。将气化的混合物或气体通过含有某种物质的色谱柱，基于管中将气化的混合物或气体通过含有某种物质的色谱柱，基于管中物质对不同化合物的保留性能不同，而将样品各组分分离开，物质对不同化合物的保留性能不同，而将样品各组分分离开，并依此经过检测器，被记录的就是色谱图。并依此经过检测器，被记录的就是色谱图。峰出现的时间称为保留时间可以用来对每个组分进行定性，而峰出现的时间称为保留时间可以用来对每个组分进行定性，而峰的大小峰高/峰面积则是组分含量大小的度量。峰的大小峰高/峰面积则是组分含量大小的度量。幻灯片4幻灯片5气象色谱气象色谱一个气相色谱系统包括一个气相色谱系统包括•可控而纯净的载气源它能将样品带入GC系统•可控而纯净的载气源它能将样品带入GC系统•进样口它同时还作为液体样品的气化室•进样口它同时还作为液体样品的气化室•色谱柱实现随时间的分离•色谱柱实现随时间的分离•检测器当组分通过时检测器电信号的输出值改变从而对•检测器当组分通过时检测器电信号的输出值改变从而对组分做出响应组分做出响应•某种数据处理装置•某种数据处理装置幻灯片6载气源载气源幻灯片7进样口进样口进样口将挥发后的样品引入载气流中进样口将挥发后的样品引入载气流中注射进样口：用于气体和液体样品进样常用来加热使液体样品注射进样口：用于气体和液体样品进样常用来加热使液体样品蒸发蒸发气体进样阀：样品从机械控制的定量管被扫入载气流，气体样气体进样阀：样品从机械控制的定量管被扫入载气流，气体样品进样阀包括一个定量管和将定量管接入载气流和脱离载气流品进样阀包括一个定量管和将定量管接入载气流和脱离载气流的阀体。定量管可更换。的阀体。定量管可更换。液体进样阀：与气体进样阀的原理一样，由于液体进样要求更液体进样阀：与气体进样阀的原理一样，由于液体进样要求更小的进样体积，因此定量管是阀体的一部分而不可更换。小的进样体积，因此定量管是阀体的一部分而不可更换。幻灯片8进样口进样口气体样品可以用气体注射器或气体进样阀直接进样气体样品可以用气体注射器或气体进样阀直接进样液体样品须先使之气化，这常由加热的进样口/液体注射液体样品须先使之气化，这常由加热的进样口/液体注射器/液体进样阀相结合来完成器/液体进样阀相结合来完成进样口的设计和选择取决于色谱柱的直径和类型进样口的设计和选择取决于色谱柱的直径和类型幻灯片9进样口－填充柱进样口进样口－填充柱进样口隔垫的作用是保护色谱系统牌密封状态。隔垫吹扫：就是有一股气流在进样口隔垫下横向吹，其目的为把高温下隔垫的挥发物尽可能的吹出从隔垫吹扫出口放空，以避免这些隔垫挥发物质进入色谱柱。从而大大减少了隔垫上的吸附物和隔垫流失物所产生的干扰。a、消除进样时可能带入的杂质b、消除进样口密封垫在高温时释放出的杂质。幻灯片10进样口－分流/不分流柱进样口进样口－分流/不分流柱进样口分流模式分流模式毛细管柱样品容量小，但过小的样品量操作起来很困难。毛细管柱样品容量小，但过小的样品量操作起来很困难。分流模式采用常规进样量，分流阀一直维持开启状态，样品被分流模式采用常规进样量，分流阀一直维持开启状态，样品被注射进衬管同时被气化，样品气化后，载气只把其中一部分引注射进衬管同时被气化，样品气化后，载气只把其中一部分引入到色谱柱内进行分析，其余大部分经分流出口放空。入到色谱柱内进行分析，其余大部分经分流出口放空。气化后样品在色谱柱（气流阻力大）和分流放空口（气流阻力气化后样品在色谱柱（气流阻力大）和分流放空口（气流阻力可调）之间分配可调）之间分配幻灯片11样口－分流/不分流柱进样口样口－分流/不分流柱进样口不分流模式步骤1不分流模式步骤1此模式特别适用于低浓度的样品，它将样品捕集在柱头，同时将残留在进样口的溶剂气体放空。步骤1：注射样品步骤1：注射样品a关闭分流阀，载气流在隔垫吹扫气出口和色谱柱之间分配；a关闭分流阀，载气流在隔垫吹扫气出口和色谱柱之间分配；b柱头压力由分流放空调节阀来设定，从而设定流过色谱柱的流b柱头压力由分流放空调节阀来设定，从而设定流过色谱柱的流速；速；c注射样品后，溶剂(主要的样品成分)在富集样品的柱头产生饱和区带;c注射样品后，溶剂(主要的样品成分)在富集样品的柱头产生饱和区带;幻灯片12样口－分流/不分流柱进样口样口－分流/不分流柱进样口不分流模式步骤2不分流模式步骤2步骤2：进样口吹扫步骤2：进样口吹扫a样品被捕集到色谱柱后，打开分流阀将进样口中的气体（此时a样品被捕集到色谱柱后，打开分流阀将进样口中的气体（此时大部分是溶剂）放空；见左图大部分是溶剂）放空；见左图b升高柱温开始将样品组分引入色谱柱并分离。b升高柱温开始将样品组分引入色谱柱并分离。此方法对于沸点比溶剂高的组分的分离是很有效的，溶剂峰将会此方法对于沸点比溶剂高的组分的分离是很有效的，溶剂峰将会很大，要采用程序升温将目标化合物的峰和溶剂峰分离。很大，要采用程序升温将目标化合物的峰和溶剂峰分离。幻灯片13样口－分流/不分流柱进样口样口－分流/不分流柱进样口不分流模式进样步骤不分流模式进样步骤1在加热的进样口中使样品和溶剂挥发1在加热的进样口中使样品和溶剂挥发2采用较低的柱温在柱头产生一个溶剂饱和区带2采用较低的柱温在柱头产生一个溶剂饱和区带3利用此区带使样品在柱头进行富集和重组3利用此区带使样品在柱头进行富集和重组4在所有样品或至少是大部分样品进入色谱柱后通过打开分4在所有样品或至少是大部分样品进入色谱柱后通过打开分流放空阀放空进样口中残留的样品气体流放空阀放空进样口中残留的样品气体5升高柱温先将溶剂然后将样品从柱头释放5升高柱温先将溶剂然后将样品从柱头释放幻灯片14进样技术进样技术理想的注射进样技术是理想的注射进样技术是1将样品充入注射器调节进样量；1将样品充入注射器调节进样量；2将注射器的针尖以尽可能深地速度穿过进样隔垫进样口；2将注射器的针尖以尽可能深地速度穿过进样隔垫进样口；3快速压下注射器推杆；3快速压下注射器推杆；4立即把针从进样口拔出。4立即把针从进样口拔出。最重要的就是速度，一个熟练的操作者按以上方法进样他能最重要的就是速度，一个熟练的操作者按以上方法进样他能达到3到4%的进样量重复性。达到3到4%的进样量重复性。自动进样自动进样幻灯片15色谱柱色谱柱分离就在色谱柱中进行；分离就在色谱柱中进行；不同的色谱柱可实现不同组分的分离，当几种色谱柱使用条件不同的色谱柱可实现不同组分的分离，当几种色谱柱使用条件相近时，可安装于同一台色谱仪中，故使用一台仪器能够进行相近时，可安装于同一台色谱仪中，故使用一台仪器能够进行许多不同的分析；许多不同的分析；因为大多数分离都强烈依赖于温度，故色谱柱要安装在能够精因为大多数分离都强烈依赖于温度，故色谱柱要安装在能够精密控温的柱箱内。密控温的柱箱内。幻灯片16色谱柱分离原理色谱柱分离原理混合物在色谱柱内被分离为单个组分许多色谱柱都可以用来分混合物在色谱柱内被分离为单个组分许多色谱柱都可以用来分离混合物色谱柱的选择取决于混合物的性质，所有色谱柱都基离混合物色谱柱的选择取决于混合物的性质，所有色谱柱都基于同样的工作原理－“吸附性能”。于同样的工作原理－“吸附性能”。如不同组分有不同的吸附性能，它们将会随时间而被分离。如不同组分有不同的吸附性能，它们将会随时间而被分离。此“吸附性能”可以是溶解度、挥发性、极性、特殊的化学相此“吸附性能”可以是溶解度、挥发性、极性、特殊的化学相互作用或其他任何存在于样品组分间的性质差异。互作用或其他任何存在于样品组分间的性质差异。色谱柱的用途是将多组分的样品分成窄的分离良好的色谱峰。色谱柱的用途是将多组分的样品分成窄的分离良好的色谱峰。幻灯片17色谱柱类型色谱柱类型毛细管柱：是将固定相涂在管内壁的开口，其中没有填充物，毛细管柱：是将固定相涂在管内壁的开口，其中没有填充物，内径0.1～0.5mm，典型的柱长是30米，毛细管柱产生很窄的内径0.1～0.5mm，典型的柱长是30米，毛细管柱产生很窄的色谱峰。色谱峰。填充柱：固定液被涂在粒度均匀的载体颗粒上以增大表面积，填充柱：固定液被涂在粒度均匀的载体颗粒上以增大表面积，减少涂层厚度。涂好的填料被填充在金属玻璃或塑料管内大多减少涂层厚度。涂好的填料被填充在金属玻璃或塑料管内大多数金属填充柱的外径是1/8或1/4英寸（3.175或6.35mm）。数金属填充柱的外径是1/8或1/4英寸（3.175或6.35mm）。填充柱有较大的样品容量，是老式较低灵敏度的检测器所必需填充柱有较大的样品容量，是老式较低灵敏度的检测器所必需的。然而，面对现代高灵敏度的检测器，样品容量大的优势已的。然而，面对现代高灵敏度的检测器，样品容量大的优势已经减弱，填充柱仍然适用于气体样品，但是毛细管柱对于大多经减弱，填充柱仍然适用于气体样品，但是毛细管柱对于大多液体样品会有更好的分离度。液体样品会有更好的分离度。色谱柱管材料包括：色谱柱管材料包括：a不锈钢（耐用但是相对活泼）a不锈钢（耐用但是相对活泼）b玻璃（质脆，要对内表面进行脱活）b玻璃（质脆，要对内表面进行脱活）c熔融石英―仅用于毛细管柱惰性好坚固耐用是最常用c熔融石英―仅用于毛细管柱惰性好坚固耐用是最常用的的幻灯片18检测器－热导检测器(TCD)检测器－热导检测器(TCD)对于TCD，是基于热导率的差异而工作的，故氢气或氦气显然对于TCD，是基于热导率的差异而工作的，故氢气或氦气显然是优选的载气。是优选的载气。注意保护金属丝，先开气瓶，再开机，先关机降温，再停气。注意保护金属丝，先开气瓶，再开机，先关机降温，再停气。幻灯片19检测器－火焰离子化检测器(FID)检测器－火焰离子化检测器(FID)FID对在火焰中产生离子的任何物质都有响应几乎包括所有有FID对在火焰中产生离子的任何物质都有响应几乎包括所有有机化合物(有少数例外)。机化合物(有少数例外)。幻灯片20其他检测器其他检测器电子捕获检测器(ECD)电子捕获检测器(ECD)电子捕获检测器广泛应用于环境分析领域。电子捕获检测器广泛应用于环境分析领域。因为它对含卤素化合物有很高的灵敏度，包括大部分除草剂和因为它对含卤素化合物有很高的灵敏度，包括大部分除草剂和农药。农药。幻灯片21数据处理数据处理从色谱柱里出来的含有分离组分的载气流通过检测器而产生信从色谱柱里出来的含有分离组分的载气流通过检测器而产生信号，检测器的输出信号经过转化（积分仪、数模转换器加色谱号，检测器的输出信号经过转化（积分仪、数模转换器加色谱工作站电脑）后成为色谱图。工作站电脑）后成为色谱图。不同检测器检测物质种类、检测限不同，但是所有的检测器具不同检测器检测物质种类、检测限不同，但是所有的检测器具有相同点：有相同点：1、当纯的载气流经检测器时产生稳定的电信号基线1、当纯的载气流经检测器时产生稳定的电信号基线2、当有待