气相色谱法简介及其用途.doc

气 相 色 谱 法 2010级研究生一、定义 气相色谱法（gas chromatography 简称GC）是色谱法的一种。色谱法中有两个相，一个相是流动相，另一个相是固定相。若用气体作流动相，就称为气相色谱。气相色谱法由于所用的固定相不同，可以分为两种，用固体吸附剂作固定相的叫气固色谱，用涂有固定液的担体作固定相的叫气液色谱。我们实验室所用气相色谱的型号为Fuli 9790，带有FID检测器。 气相色谱仪的载气为氮气；色谱柱为填充柱或毛细管柱，填充柱的材质为不锈钢或玻璃,载体用直径为0.25～0.18mm 、0.18～0.15mm或0.15～0.125mm经酸洗并硅烷化处理的硅藻土或高分子多孔小球;常用玻璃或弹性石英毛细管柱的内径为0.20或0.32mm。进样口温度应高于柱温30～50℃;进样量一般不超过数微升;柱径越细进样量应越少。检测器为氢火焰离子化检测器，检测温度一般高于柱温，并不得低于100℃，以免水气凝结，通常为250～350℃。除检测器种类、固定液品种及特殊指定的色谱柱材料不得任意改变外，其余如色谱柱内径、长度、载体牌号、粒度、固定液涂布浓度、载气流速、柱温、进样量、检测器的灵敏度等，均可适当改变，以适应具体品种并符合系统适用性试验的要求。一般色谱图约于30分钟内记录完毕。二、原理 气相色谱系统由盛在管柱内的吸附剂或惰性固体上涂着液体的固定相和不断通过管柱的气体的流动相组成。将欲分离、分析的样品从管柱一端加入后，由于固定相对样品中各组分吸附或溶解能力不同，即各组分在固定相和流动相之间的分配系数有差别，当组分在两相中反复多次进行分配并随移动相向前移动时，各组分沿管柱运动的速度就不同，分配系数小的组分被固定相滞留的时间短，能较快地从色谱柱末端流出。以各组分从柱末端流出的浓度 c对进样后的时间t作图,得到的图称为色谱图。当色谱过程为冲洗法方式时，色谱图如图1所示。从色谱图可知，组分在进样后至其最大浓度流出色谱柱时所需的保留时间tR, 与组分通过色谱柱空间的时间tM,及组分在柱中被滞留的调整保留时间t的关系是气相色谱系统由盛在管柱内的吸附剂或惰性固体上涂着液体的固定相 ?? ?? t与tM的比值表示组分在固定相比在移动相中滞留时间长多少倍，称为容量因子k　　从色谱图还可以看到,从柱后流出的色谱峰不是矩形,而是一条近似高斯分布的曲线，这是由于组分在色谱柱中移动时，存在着涡流扩散、纵向扩散和传质阻力等因素，因而造成区域扩张。在色谱柱内固定相有两种存放方式，一种是柱内盛放颗粒状吸附剂，或盛放涂敷有固定液的惰性固体颗粒〔载体或称担体〕;另一种是把固定液涂敷或化学交联于毛细管柱的内壁。用前一种方法制备的色谱柱称为填充色谱柱，后一种方法制备的色谱柱称为毛细管色谱柱（或称开管柱）。 　　通常借用蒸馏法的塔片概念来表示色谱柱的效能，例如使用“相当于一个理论塔片的高度“H或“塔片数”n来表示柱效。 　　式中λ是与填充均匀性有关的因素,称为填充不规则因子； γ是柱内填充物使得气体扩散路径弯曲的因素,称为弯曲因子；dp是填充物平均颗粒直径(即粒度);u是载气在柱温、柱压下的线速；Dg是组分在气相中的分子扩散系数；Dl是组分在液相的扩散系数；df是固定液的液膜厚度；dc是开管柱的内径。所以色谱柱的塔片数n=L/H,式中L为色谱柱长；n的数值可用给定的物质作实验,由实验所得到的色谱图（图1）计算得到 　　式中ω┩为色谱峰的半高宽，由于气相色谱的组分在固定液中的分配等温线多为线性，如果进样量很小，得到的色谱峰流出曲线最初是用高斯正态分布来描述的，其数学表示式为： 　　现在实验和理论上都证明了物质的色谱峰形状是不对称的和曳尾的，若用指数衰减修正的高斯分布作为描述色谱峰形状的分布函数，则更为确切（公式1） 　　式中A表示峰面积;tG表示高斯峰的中心位置；σ表示高斯峰的标 ?? 公式1 准方差;τ表示指数衰减函数的时间常数;t′为积分变量。 　　上面曾经指出，两组分的分配系数必须有差异，其色谱峰才能被分开。有了差异,分离时所需的柱效n也就不相同, ?? 公式2 所以要判别两色谱峰分离的情况,气相色谱法还需要采用色谱柱总分离效能指标R（公式2） 　　n与R的关系为（公式3） 　　式中α′是组分相对保留值;α是组分校正相对保留值。 ?? 公式3 从上式可知，选择适宜固定液和具有给定塔片数的色谱柱后，应该通过改变色谱柱温来调节α′值，从而满足将两组分分离至给定R值的分离程度。 三、定性与定量分析 　从色谱图可以看到，色谱峰是组分在色谱柱运行的结果，它是判断组分是什么物质及其含量的依据，色谱法就是依据色谱峰的移动速度和大小来取得组分的定性和定量分析结果的。 1.定性分析 　　在给定的条件下，表示组分在色谱柱内移动速度的调整