色谱分析专业知识

1.气相色谱的专业知识

1 气相色谱 气相色谱是一种以气体为流动相的柱色谱法,根据所用固定相状态的不同可分为气-固色谱(GSC)和气-液色谱(GLC)。

2 气相色谱原理 气相色谱的流动相为惰性气体,气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后,由于吸附剂对每个组分的吸附力不同,经过一定时间后,各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。

吸附力弱的组分容易被解吸下来,最先离开色谱柱进入检测器,而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来,因此最后离开色谱柱。如此,各组分得以在色谱柱中彼此分离,顺序进入检测器中被检测、记录下来。

3 气相色谱流程 载气由高压钢瓶中流出,经减压阀降压到所需压力后,通过净化干燥管使载气净化,再经稳压阀和转子流量计后,以稳定的压力、恒定的速度流经气化室与气化的样品混合,将样品气体带入色谱柱中进行分离。分离后的各组分随着载气先后流入检测器,然后载气放空。

检测器将物质的浓度或质量的变化转变为一定的电信号,经放大后在记录仪上记录下来,就得到色谱流出曲线。根据色谱流出曲线上得到的每个峰的保留时间,可以进行定性分析,根据峰面积或峰高的大小,可以进行定量分析。

4 气相色谱仪 由以下五大系统组成:气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统。组分能否分开,关键在于色谱柱;分离后组分能否鉴定出来则在于检测器,所以分离系统和检测系统是仪器的核心。

5 气相色谱仪几种常用检测器 目前有很多种检测器,其中常用的检测器是:氢火焰离子化检测器(FID) 热导检测器(TCD) 氮磷检测器 (NPD)火焰光度检测器(FPD) 电子捕获检测器(ECD)等类型。氢火焰离子化检测器(FID):(氢)火焰离子化检测器是根据气体的导电率是与该气体中所含带电离子的浓度呈正比这一事实而设计的。

一般情况下,组分蒸汽不导电,但在能源作用下,组分蒸汽可被电离生成带电离子而导电。工作原理:由色谱柱流出的载气(样品)流经温度高达2100℃的氢火焰时,待测有机物组分在火焰中发生离子化作用,使两个电极之间出现一定量的正、负离子,在电场的作用下,正、负离子各被相应电极所收集。

当载气中不含待测物时,火焰中离子很少,即基流很小,约10-14A。当待测有机物通过检测器时,火焰中电离的离子增多,电流增大(但很微弱10-8~10-12A)。

需经高电阻(108~l011)后得到较大的电压信号,再由放大器放大,才能在记录仪上显示出足够大的色谱峰。该电流的大小,在一定范围内与单位时间内进入检测器的待测组分的质量成正比,所以火焰离子化检测器是质量型检测器。

火焰离子化检测器对电离势低于H2的有机物产生响应,而对无机物、久性气体和水基本上无响应,所以火焰离子化检测器只能分析有机物(含碳化合物),不适于分析惰性气体、空气、水、CO、CO2、CS2、NO、SO2及H2S等。热导检测器(TCD):热导检测器(TCD)又称热导池或热丝检热器,是气相色谱法最常用的一种检测器。

基于不同组分与载气有不同的热导率的原理而工作的热传导检测器。工作原理:热导检测器的工作原理是基于不同气体具有不同的热导率。

热丝具有电阻随温度变化的特性。当有一恒定直流电通过热导池时,热丝被加热。

由于载气的热传导作用使热丝的一部分热量被载气带走,一部分传给池体。当热丝产生的热量与散失热量达到平衡时,热丝温度就稳定在一定数值。

此时,热丝阻值也稳定在一定数值。由于参比池和测量池通入的都是纯载气,同一种载气有相同的热导率,因此两臂的电阻值相同,电桥平衡,无信号输出,记录系统记录的是一条直线。

当有试样进入检测器时,纯载气流经参比池,载气携带着组分气流经测量池,由于载气和待测量组分二元混合气体的热导率和纯载气的热导率不同,测量池中散热情况因而发生变化,使参比池和测量池孔中热丝电阻值之间产生了差异,电桥失去平衡,检测器有电压信号输出,记录仪画出相应组分的色谱峰。载气中待测组分的浓度越大,测量池中气体热导率改变就越显著,温度和电阻值改变也越显著,电压信号就越强。

此时输出的电压信号与样品的浓度成正比,这正是热导检测器的定量基础。热导池(TCD)检测器是一种通用的非破坏性浓度型检测器,一直是实际工作中应用最多的气相色谱检测器之一。

TCD特别适用于气体混合物的分析,对于那些氢火焰离子化检测器不能直接检测的无机气体的分析,TCD更是显示出独到之处。TCD在检测过程中不破坏被监测组份,有利于样品的收集,或与其他仪器联用。

TCD能满足工业分析中峰高定量的要求,很适于工厂的控制分析。氮磷检测器 (NPD):氮磷检测器(NPD)是一种质量检测器,适用于分析氮,磷化合物的高灵敏度、高选择性检测器。

它具有与FID相似的结构,只是将一种涂有碱金属盐如Na2SiO3,Rb2SiO3类化合物的陶瓷珠,放置在燃烧的氢火焰和收集极之间,当试样蒸气和氢气流通过碱金属盐表面时,含氮、磷的化合物便会从被还原的碱金属蒸气上获得电子,失去电子的碱金属形成盐再沉积到陶瓷珠的表面上。工作。

2.色谱法的工作原理(尽量简洁)

很简单就是根据不同物质(被分析物质)在不同介质(流物相和固定相)中的分配浓度进行分离的,流动相为气体的是气相色谱,流动相为液体的是液相色谱。

比如分离乙醇和水用的气相色谱,流动相可以用氮气,固定相为高级醇类,水和乙醇在这固定相中的分配比是不一样的,在色谱柱中经过一段距离就可以得到分离,通过进样后在气相中浓度较高,进入色谱柱后,被固定相溶解吸收一部分,当气相中浓度降低后,固定相的中的析出,通过吸收,析出被分析的物质因溶解度不同,在固定相中停留时间就不同,就会得到分离。最后经过检测器把被分析的物质检测出来。

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