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第三章气相色谱
空气 水 HCN 乙醇 乙醛 未知 乙腈 丙酮 未知 CS2 未知 未知 苯 甲苯 苯的质谱图 M/z=78 色谱总离子流图,TIC 化学灭火器扑灭燃烧 的布料后的气体样品 2) GC-IR GC-IR 分析中所使用的光管 原子发射检测器(Atom Emission Detector, AED) 汽油中的含O有机物 碳通道:198nm 峰太多,无法分辨 氧通道:777nm 易于分辨 含MTBE以及几种脂肪醇汽油样品的色谱图(以AED为检测器) (MTBE:methyl tertiary butyl ether-antiknock agent) 检测器的性能指标: 理想的检测器应具有的条件: 1)适合的灵敏度:对一些组分十分灵敏,而对其它则不,其间应相差 达107倍; 2)稳定、重现性好; 3)线性范围宽,可达几个数量级; 4)可在室温到400oC下使用; 5)响应时间短,且不受流速影响; 6)可靠性好、使用方便、对无经验者来说足够安全; 7)对所有待测物的响应相似或可以预测这种响应; 8)选择性好; 9)不破坏样品。 但任何检测器都不可能同时满足上述所有要求。 常用GC检测器的性能 以一系列已知浓度或质量的组分对响应信号作图,得到校正曲线,该曲线的斜率 k 即为灵敏度S。 实际工作中可从色谱图直接求得灵敏度。 对于浓度型: Sc—灵敏度(mVmL/mg); Ai—峰面积(cm2); Fco—检测器入口流速(mL/min); wi—进样量(mg); C1—记录仪纸速(cm/min); C2—记录仪灵敏度(mV/cm); 对于质量型: Sm—灵敏度(mVs/g); wi—进入检测器的样品量(g) 灵敏度S 与通用的检测限表示方法相同,即 实际工作中,色谱检测限表示为 浓度型: 质量型: 注意:检测限不仅决定于灵敏度,而且受限于噪声,即检测限是衡量检 测器或仪器性能的综合指标。 线性范围和响应时间(略) 检测限,DL 3.2 气相色谱固定相 色谱分离系统是色谱仪器中最为灵魂的部分,而分离柱中固定相组成与性质更是直接与分离效能有关。 气相色谱柱分为两类: 1)用于气固色谱的固定相:固体吸附剂; 2)用于气液色谱的固定相:固定液+载体。 一、气固色谱固定相——固体吸附剂 该类色谱柱是利用其中固体吸附剂对不同物质的吸附能力差别进行分离。主要用于分离小分子量的永久气体及烃类。 1. 常用固体吸附剂 硅胶(强极性)、氧化铝(弱极性)、活性炭(非极性)、分子筛(极性,筛孔大小) 2. 人工合成固体吸附剂 高分子多孔微球(GDX):人工合成的多孔聚合物,其孔径大小可以人为控制。可在活化后直接用于分离。 高分子多孔微球可分为两类: 非极性:苯乙烯+二乙烯苯共聚:GDX-1和2型(国产);Chromosorb系列(国外); 极性:苯乙烯+二乙烯苯共聚物中引入极性基团:GDX-3和4型(国产); Porapak N等(国外)。 3.3 气液色谱固定相——载体+固定液 气液色谱固定相由载体(Solid support material)和固定液(Liquid stationary phase) 构成:载体为固定液提供大的惰性表面,以承担固定液,使其形成薄而匀的液膜。 1. 载体(也称担体) 对载体的要求:粒度均匀、强度高的球形小颗粒;至少1m2/g的比表面(过大可 造成峰形拖尾);高温下呈惰性(不与待测物反应)并可被固定液 完全浸润。 载体类型:分为硅藻土型和非硅藻土型,前者又分为白色和红色担体。 载体表面处理:硅藻土含有硅醇基(—SiOH)、Al2O3、Fe等,也就是说,它具有活性而不完全化学惰性,需进行化学处理。 其处理过程如下: 前图为气固气谱图:2m长,填充分子筛(5?) 后图为气液色谱图,30m, 0.53mm i.d. WCOT开管柱 TCD 检测器 3.4 固定液及其选择 对固定液的要求: a) 热稳定性好、蒸汽压低——流失少; b) 化学稳定性好——不与其它物质反应; c) 对试样各组分有合适的溶解能力(分配系数K 适当); d) 对各组分具有良好的选择性。 固定液与组分的作用力: a) 色散力——非极性分子之间(瞬时偶极之间静电吸引); b) 诱导力——极性与非极性分子之间(偶极与瞬时偶极之间静电吸引); c) 取向力——极性与极性分子之间(偶极与偶极之间静电吸引) d) 氢键力——强度介于化学键力和范德华力之间的静电吸引,亦属取向力。
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