實(shí)驗(yàn)2氣相色譜技術(shù)【引言】色譜法首創(chuàng)于1903年，是俄國(guó)植物學(xué)家茨維特發(fā)現(xiàn)植物葉子的色素通過裝填有吸附劑（碳酸鈣）的柱子時(shí)，各種色素以不同的速率流動(dòng)后形成不同的色帶而被分開，由此得名為“色譜法”（Chroma-tography）。色譜法又稱色譜分析法、層析法，是一種分離、純化和鑒定有機(jī)化合物的方法，特別適用于復(fù)雜組分的分離、分析，在分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。色譜法是利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動(dòng)相對(duì)固定相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會(huì)以不同的速度沿固定相移動(dòng)，最終達(dá)到分離的效果。氣相色譜法是二十世紀(jì)五十年代出現(xiàn)的一項(xiàng)重大科學(xué)技術(shù)成就。這是一種新的多組份混合物的分離、分析技術(shù)，主要利用物質(zhì)的物理性質(zhì)對(duì)混合物進(jìn)行分離并測(cè)定各分離組份，在有對(duì)照品的條件下，可再對(duì)各組份進(jìn)行定量、定性分析。氣相色譜可分為氣固色譜和氣液色譜。氣固色譜的流動(dòng)相是氣體，固定相是固體物質(zhì)，例如活性炭、硅膠等；氣液色譜的流動(dòng)相是氣體，固定相是液體，例如可以分離、測(cè)定純乙烯中的微量甲烷、乙炔等雜質(zhì)。由于樣品在氣相中傳遞速度快，因此樣品組分在流動(dòng)相和固定相之間可以瞬間地達(dá)到平衡，加上可選作固定相的物質(zhì)很多，所以氣相色譜法是一個(gè)分析速度快和分離效率高的分離分析方法。近年來采用高靈敏選擇性檢測(cè)器，使得它又具有分析靈敏度高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、建設(shè)、科學(xué)研究中都得到了廣泛應(yīng)用?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹恳弧?掌握氣相色譜儀的組成、操作及特點(diǎn)；二、 理解色譜法的基本原理和塔板原理；三、 熟練掌握用氣相色譜儀對(duì)樣品組分的分離鑒定；四、 了解色譜法的定量分析；【實(shí)驗(yàn)儀器、試劑和材料】實(shí)驗(yàn)儀器：氣瓶（He、N2、H2、空氣），TRACE1300氣相色譜儀，TH-100超聲波清洗機(jī)，Dell電腦試劑：八氟萘色譜條件：氣相毛細(xì)管色譜柱（TR-5MS:柱長(zhǎng)30m，直徑0.25mm，膜厚0.25，最大承受溫度350D【實(shí)驗(yàn)原理】一、色譜分離原理（如圖1）氣相色譜（GC）是以氣體為流動(dòng)相的色譜方法，利用試樣中各組份在流動(dòng)相（氣相）和固定相（液相或固相）間的分配或吸附系數(shù)不同，當(dāng)汽化后的多組分混合物進(jìn)入色譜柱后，組份在其中兩相間進(jìn)行反復(fù)多次分配，由于吸附劑對(duì)每個(gè)組分的吸附力不同，經(jīng)過一定時(shí)間后，各組分在色譜柱中的運(yùn)行速度也就不同。吸附力弱的組分容易被解吸下來，最先離開色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器，而吸附力最強(qiáng)的組分最不容易被解吸下來，因此最后離開色譜柱，各組分在色譜柱中彼此分離，順次進(jìn)入檢測(cè)器中被檢測(cè)和記錄。

、氣質(zhì)（GC）汽化室色譜柱1|\om|圖2氣相色譜儀原理示意?:圖一」色譜柱起樣品制備的作用分離試樣中的各組分;接口把氣相色譜流出的各組分送入質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)，起適配器的作用；質(zhì)譜儀作為檢測(cè)器將接口依次進(jìn)入的各組分進(jìn)行分析；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制氣相色譜、接口和質(zhì)譜儀，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理；由此獲得色譜和質(zhì)譜數(shù)據(jù)，對(duì)復(fù)雜試樣中的組分進(jìn)行定量和定性分析。1、進(jìn)樣口對(duì)于氣相色譜，進(jìn)樣部分為進(jìn)樣口；對(duì)于質(zhì)譜和氣質(zhì)聯(lián)用，進(jìn)樣組件常為進(jìn)樣口和直接進(jìn)樣桿；圖3為分流式進(jìn)樣口的結(jié)構(gòu)圖。進(jìn)樣口一般常用的有分流進(jìn)樣口；不分流進(jìn)樣口;冷柱頭直接進(jìn)樣口；程序升溫進(jìn)樣口（PTV）和填充柱進(jìn)樣口等，日常接觸的進(jìn)樣口部件為進(jìn)樣墊和襯管。在進(jìn)樣口端，有載氣流入進(jìn)氣口，兩路出氣口分別為隔墊吹掃和分流管路。但您蛀掃，BDmm我ilSL-SmmH控［口汽化室色譜柱1|\om|圖2氣相色譜儀原理示意?:圖一」色譜柱起樣品制備的作用分離試樣中的各組分;接口把氣相色譜流出的各組分送入質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)，起適配器的作用；質(zhì)譜儀作為檢測(cè)器將接口依次進(jìn)入的各組分進(jìn)行分析；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制氣相色譜、接口和質(zhì)譜儀，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理；由此獲得色譜和質(zhì)譜數(shù)據(jù)，對(duì)復(fù)雜試樣中的組分進(jìn)行定量和定性分析。1、進(jìn)樣口對(duì)于氣相色譜，進(jìn)樣部分為進(jìn)樣口；對(duì)于質(zhì)譜和氣質(zhì)聯(lián)用，進(jìn)樣組件常為進(jìn)樣口和直接進(jìn)樣桿；圖3為分流式進(jìn)樣口的結(jié)構(gòu)圖。進(jìn)樣口一般常用的有分流進(jìn)樣口；不分流進(jìn)樣口;冷柱頭直接進(jìn)樣口；程序升溫進(jìn)樣口（PTV）和填充柱進(jìn)樣口等，日常接觸的進(jìn)樣口部件為進(jìn)樣墊和襯管。在進(jìn)樣口端，有載氣流入進(jìn)氣口，兩路出氣口分別為隔墊吹掃和分流管路。但您蛀掃，BDmm我ilSL-SmmH控［口】樣品，*ill4JRimingP5口結(jié)構(gòu)圖2、色譜柱 5氣相色譜毛細(xì)管柱具有高分離'高的理論及有效塔板數(shù)；對(duì)于幾乎）TXmlHEFlltngLength前Cdumn高分析速度等優(yōu)點(diǎn)，相比填充柱具有更細(xì)管柱效更高，從而大大改善了峰的分離Thermo毛細(xì)管色譜柱由管身和固定相組成，管身為熔融二氧化硅或不銹鋼作為基本材質(zhì)；固定相種類較多，大部分固定相是液體或膠狀的高分子量，具有高熱穩(wěn)定性的聚合物，最常用的是聚硅氧烷（有時(shí)誤稱為硅氧烷）和聚乙二醇，另外還有一類是小的多孔粒子組成的聚合物或沸石（例如氧化鋁、分子篩等）。色譜柱程序升溫條件：程序升溫條件是影響樣品分離度的最主要因素，可根據(jù)樣品的揮發(fā)性來改變。（1） 程序升溫速率慢可改善分離效果，但會(huì)增加分析的時(shí)間，柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，否則固定液揮發(fā)流失；（2） 程序升溫速率快會(huì)加快載氣流速，也會(huì)使載氣攜帶組分過快流出，導(dǎo)致保留值相近的組分難以完全分離；（3） 柱溫太高，會(huì)使各組分的揮發(fā)靠攏，不利于分離；（4） 柱溫太低，被測(cè)組分在兩相間擴(kuò)散速率大為減小，分配不能迅速達(dá)到平衡，峰形變寬，柱效下降，并延長(zhǎng)了分析時(shí)間。3.FID檢測(cè)器在氫氧焰的高溫作用下，許多分子將分裂為碎片，并有自由基和激態(tài)分子產(chǎn)生，從而在氫焰中形成高能粒子所組成的高能區(qū)，當(dāng)有機(jī)分子進(jìn)入此高能區(qū)時(shí)，就會(huì)被電離，從而在外電路中輸出離子電流信號(hào)（如圖4）。特點(diǎn)：體積小，靈敏度高，死體積小，應(yīng)答時(shí)間快，但對(duì)部分物質(zhì)如h2、o2、n2、co、co2、NO、NO2、CS2、H2O等無響應(yīng)。三.數(shù)據(jù)處理圖5Xcalibur琛作平臺(tái)Xcalibur軟件是對(duì)GC進(jìn)行準(zhǔn)確控制的直觀顯示操作平臺(tái)，如圖5,圍繞一個(gè)主界面可直接進(jìn)入Xcalibur的六個(gè)主要功能界面：儀器方法設(shè)置、進(jìn)樣列表設(shè)置、數(shù)據(jù)處理方法設(shè)置、定性瀏覽器、定量瀏覽器和譜庫(kù)檢索數(shù)據(jù)瀏覽器。譜圖分析定量分析：分析組份的峰面積或峰的高度，定量方法有面積歸一化法、外標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法（internalstandardmethod）0A面積歸一化法：各組分濃度以面積百分率表示，該結(jié)果可以確認(rèn)大概的濃度，但有誤差。要求所有物質(zhì)都出峰，各物質(zhì)響應(yīng)因子比較接近，且主要物質(zhì)含量足夠大，各峰型都比較尖銳且對(duì)稱；峰高只要不超過檢測(cè)的線性范圍最大值的一半就行。優(yōu)點(diǎn)：無需做校正，簡(jiǎn)便，快速；進(jìn)樣量不嚴(yán)格要求；缺點(diǎn)：所有組分都流出且被檢測(cè)到；所有組分的檢測(cè)靈敏度都相同B外標(biāo)法外標(biāo)法是目前應(yīng)用最廣泛的方法之一，不是把標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加入到被測(cè)樣品中，而是在與被測(cè)樣品相同的色譜條件下單獨(dú)測(cè)定，把得到的色譜峰面積與被測(cè)組分的色譜峰面積進(jìn)行比較求得被測(cè)組分的含量。外標(biāo)物與被測(cè)組分同為一種物質(zhì)但要求它有一定的純度，分析時(shí)外標(biāo)物的濃度應(yīng)與被測(cè)物濃度相接近，以利于定量分析的準(zhǔn)確性。其誤差主要是進(jìn)樣誤差，因此分析前應(yīng)進(jìn)樣重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。優(yōu)點(diǎn)：不需所有峰都流出或被檢測(cè)到；只對(duì)所測(cè)組分作校正；缺點(diǎn)：進(jìn)樣量必須準(zhǔn)確；儀器必須有良好的穩(wěn)定性；C內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法是色譜分析中一種比較準(zhǔn)確的定量方法，尤其在沒有標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)照時(shí)更顯優(yōu)越。內(nèi)標(biāo)法是將一定重量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物加到一定量的被分析樣品混合物中，然后對(duì)含有內(nèi)標(biāo)物的樣品進(jìn)行色譜分析，分別測(cè)定內(nèi)標(biāo)物和待測(cè)組分的峰面積（或峰高）及相對(duì)校正因子，求出被測(cè)組分在樣品中的百分含量，對(duì)組分進(jìn)行定量。能減少進(jìn)樣誤差對(duì)定量結(jié)果的影響。優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)樣量不嚴(yán)格要求；只對(duì)所測(cè)組分作校正；缺點(diǎn)：必須在樣品中加一內(nèi)標(biāo)組分；操作較為繁瑣；選擇內(nèi)標(biāo)物困難；內(nèi)標(biāo)物的選擇原則：（1） 內(nèi)標(biāo)物的峰與試樣中的所有成分的峰完全分離；（2） 內(nèi)標(biāo)物的峰與目標(biāo)成分的峰保留時(shí)間不應(yīng)差太遠(yuǎn)；（3） 內(nèi)標(biāo)物具有與分析目標(biāo)成分類似的化學(xué)性質(zhì)；（4） 加入等體積等濃度的內(nèi)標(biāo)物后，在每個(gè)待測(cè)樣品中加入等體積的內(nèi)標(biāo)溶液，需要稱重以確保加入相同量的純內(nèi)標(biāo)物；（5） 加入相同量的內(nèi)標(biāo)是指加入后各對(duì)照液內(nèi)標(biāo)的濃度相等；（6） ppm用溶質(zhì)質(zhì)量占全部溶液質(zhì)量的百萬(wàn)分比來表示濃度，也稱百萬(wàn)分比濃度?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】氣質(zhì)聯(lián)用操作流程：安裝TR-5MS氣相毛細(xì)管色譜柱（注意反正）；打開鋼瓶氣源（He、N2、H2、空氣），設(shè)定載氣流速，保證有載氣通過色譜柱，使輸出壓力約在0.5Mpa處；打開氣相色譜儀開關(guān)，等待GC自檢直到儀器顯示面板上出現(xiàn)最終版本號(hào)。打開電腦及軟件，點(diǎn)擊Xcalibur查看氣相狀態(tài)，General—columnsetup設(shè)置色譜柱型號(hào)（每次換柱后均需修改）。5.設(shè)置氣相色譜儀的運(yùn)行方法：（1） 點(diǎn)擊Xcalibur軟件中的InstrumentSetup進(jìn)入儀器方法編輯界面：點(diǎn)擊trace1300seriesGC設(shè)定氣相方法：A點(diǎn)擊oven設(shè)定程序升溫過程；B點(diǎn)擊s/sl設(shè)置分流模式以及各流速（此處應(yīng)注意選擇恒流模式，氣相柱流速設(shè)為2）；C點(diǎn)擊FID選項(xiàng)設(shè)定檢測(cè)器：aFlameon選中（即設(shè)置點(diǎn)火）；b設(shè)置汽化室溫度；c設(shè)置各載氣流速；以上設(shè)定好之后點(diǎn)擊trace1300選擇sendmethodtoGC，使儀器開始準(zhǔn)備，然后保存此方法。（2） 點(diǎn)擊Xcalibur軟件中的sequencesetup編序列在filename輸入文件名；path中選擇存放路徑；Instmeth雙擊打開之前設(shè)定及保存好的方法。序列設(shè)置好之后點(diǎn)擊‘發(fā)送序列（可同時(shí)設(shè)置及發(fā)送多個(gè)序列）；點(diǎn)擊changeinstructments選擇所使用的儀器（此時(shí)兩個(gè)都選）。次面板中prioritysequence為優(yōu)先執(zhí)行，點(diǎn)擊OK。當(dāng)GC狀態(tài)變?yōu)閃aitingforcontactclosure時(shí)進(jìn)樣。用20ML微量進(jìn)樣器進(jìn)樣：微量進(jìn)樣器反復(fù)抽取八氟萘溶液潤(rùn)洗至吸取的溶液中無氣泡，將針頭抽真空防止針尖樣品先氣化出峰，將微量計(jì)量器插入等待2s再快速注樣，等待2s抽出微量進(jìn)樣器；按下Start按鈕開始掃描。數(shù)據(jù)處理定量分析（內(nèi)標(biāo)法和外標(biāo)法）：在Xcalibur主菜單中點(diǎn)擊ProcessingSetup，編輯定量分析方法（按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇內(nèi)標(biāo)法或者外標(biāo)法）a內(nèi)標(biāo)法打開圖譜，設(shè)置內(nèi)標(biāo)物和目標(biāo)化合物，修改譜圖，保存方法；編序列，定量計(jì)算，保存序列；b外標(biāo)法打開質(zhì)譜圖，設(shè)置外標(biāo)物，根據(jù)外標(biāo)物濃度的不同得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，保存方法；編序列，定量計(jì)算，保存序列；雙擊QuanBrowser，打開計(jì)算所得結(jié)果打印報(bào)告。關(guān)機(jī):a把GC上面的所有溫度，包括：柱溫箱、進(jìn)樣口溫度都OFF，等待降溫。bGC降溫后，關(guān)閉GC總電源，關(guān)閉氣路。用防塵布蓋好儀器，打掃實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生。注意事項(xiàng)：a老化柱子：分段老化。按溫度從低到高分段；程序升溫老化。老化柱子時(shí)載氣必須充足。b進(jìn)樣口用紅色或灰色隔墊，可減少隔墊流失。c色譜柱接口處必須用vesper墊圈