第9章 顶空气相色.ppt

第九章 顶空气相色谱 顶空制样：样品处于密闭容器中，样品中的挥发性成分也将扩散到样品瓶的空气中，而处于样品的上方，挥发性成分处于样品（液相或固相）与其上部的气体（气相）之间。顶空制样适用于对不挥发性基质中挥发性成分进行直接分析。 顶空气相色谱分析（GC headspace Analysis）是指取样品基质上方的气相部分进行气相色谱分析。 顶空分析出现于1939年，比GC早。由于GC是专门用于气体或挥发性物质的，所以GC和Headspace Analysis的结合是很自然的。1958年用顶空GC分析水中氢气含量，1962年出现商品化顶空进样器。现在，顶空GC已成为普遍使用的技术。 用气相色谱对顶空气体的一个等分进行分析时,某待分析成分的峰面积A与其浓度Cg成正比： A∝ Cg 则Co=Cg(K+β）=k ′A 式中： Co——原液体样品中某待分析成分的浓度； k ′——常数 A ——该待分析成分的峰面积。 因此，可通过校准来测定样品中待分析成分的浓度。 顶空气相色谱法优点 ⑴作为一种分析方法，顶空分析简单，它只取气相部分进行分析，大大减少了样品基质对分析的干扰。作为 GC 分析的样品处理方法，顶空是最为简便的，不需要样品前处理。 ⑵顶空分析有不同模式，可以通过优化操作参数而适合于各种样品。 ⑶顶空分析的灵敏度能满足法规的要求。 ⑷与 GC 的定量分析能力相结合，顶空 GC 完全能够进行准确的定量分析。 顶空气相色谱法的应用 食品中挥发性物质的分析 体液中苯类化合物 血样中的挥发性成分如酒精 饮用水或废水中的挥发性有机物 固体样品中的挥发性有机物：药品（中药或西药）中的溶剂残留 9.2 动态顶空气相色谱 动态顶空制样：样品经过惰性气体（吹扫气体）的连续吹扫，可使其中的挥发性成分完全进入气相。 动态顶空气相色谱：用流动的气体将样品中的挥发性成分“吹扫”出来，再用一个捕集器将吹扫出来的物质吸附下来，然后经热解吸将样品送入GC进行分析。因此称为吹扫-捕集（purge ＆ trap)进样技术。 动态顶空气相色谱工作原理 挥发性成分惰性气体流进入低温或者装有吸附剂的捕集器，待分析挥发性成分被收集在捕集器中，吸附结束后，快速加热捕集器，用载气将其中被浓缩的或者被吸附的待分析气体吹扫出来，直接进入气相色谱分析。 动态顶空萃取→吹扫捕集→热解吸→GC分析 如图9-1。 操作参数/影响因素 1.温度：样品吹扫温度、捕集器温度、连接管路温度 2. 吹扫流速和吹扫时间 特点及应用 重现性非常好。应用于各个领域，如对水中挥发性有机化合物的测定，可检测到水中微克每升含量水平的挥发性成分。 9.3 静态顶空气相色谱 静态顶空气相色谱分析：是将样品密封在一个容器中，在一定温度下放置一段时间，使两相达到平衡，然后取气相进行分析。 工作原理：样品置于温度调节装置中，在预定温度下处理一定时间，使样品相与气相达到平衡，随后载气流将顶空气体的一个等分试样导入色谱柱，各挥发性成分在色谱中按常规方法被分离，由此可以确定原样品中各挥发性成分的种类及其浓度。见图9-4。 静态顶空制样装置 自动进样装置：A: 采用自动注射器取样进样B: 压力控制定量管进样:采用运载气体通过压力控制取样进样 影响静态顶空气相色谱的因素 样品的性质 进样量 平衡温度 平衡时间 与样品瓶有关的因素：样品瓶、密封垫 特点及应用 特点：操作方便，简单，快速，清洁，易实现自动化。 应用领域： ⑴一般痕量分析 HS-GC和DGC都可实现对超低浓度待分离成分的测定。对水中卤化氢的测定，含量在微克每升水平，可通过HS-GC完成测定（图9-6 ），啤酒中二元酮的测定，被鉴别出的两种化合物浓度都在12～25μg/L水平（图9-7）。 对于固体样品，可以加入液体改性剂来克服固体表面的强吸附性、减少平衡时间提高灵敏度，如对咖啡粉中1,2-二氯乙烯的浓度分析。 ⑵超痕量分析 解决待测样品浓度太低的办法是低温积聚法，即通过低温捕集将顶空样品中的待分离成分与大量气体分开，可在色谱柱前增加一个小低温捕集器，使挥发性成分被浓缩，原理见图9-9。 ⑶在样品瓶中反应 在样品瓶顶空进行化学反应，是不挥发前体物质分子产生挥发性衍生物，或者消除其他可能干扰HS-GC分析的某些样品成分。