GC技术培训资料.ppt

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1、2022-7-5概述：色谱法是一种应用范围相当广泛的分离分析技术，它已有近百年的发展史。二十世纪五、六十年代石油及石油化工的突起促使了GC技术大发展，而七、八十年代生命科学、生化、制药工业的发展推动了HPLC的迅速发展。目前除分析化学外，生物化学，石油化学，有机化学，无机化学等学科都普遍采用色谱技术。现代高效液相色谱仪，以其高效，快速和自动化等特点成为当代分析仪器中发展最快的仪器。HPLC已成为操作方便、准确、快速并能解决困难分离问题的强有力的分析手段。适用范围广：已知有机物中仅20%不经预先化学处理，可用GC分析；而其余80%有机物可用HPLC分析。HPLC适于分离生物、医学大分子和离子化合

2、物，不稳定的天然产物，种类繁多的其它高分子及不稳定化合物。 2022-7-5气相色谱仪 典型的气相色谱仪具有稳定流量的载气，将汽化的样品由汽化室 带入色谱柱，在色谱柱中不同组分得到分离，并先后从色谱柱中流出，经过检测器和记录器，这些被分开的组分成为一个一个的色谱峰。色谱仪通常由下列五个部分组成： 1. 载气系统（包括气源和流量的调节与测量元件等） 2. 进样系统（包括进样装置和汽化室两部分） 3. 分离系统（主要是色谱柱） 4. 检测、记录系统（包括检测器和记录器） 5. 辅助系统（包括温控系统、数据处理系统等）2022-7-52022-7-5三、三、载气系统载气通常为氮、氢和氢气，由高压气瓶

3、供给。由高压气瓶出来 的载气需经过装有活性炭或分子筛的净化器，以除去载气中的水、氧等有害杂质。由于载气流速的变化会引起保留值和检测灵敏度的变化，因此，一般采用稳压阀、稳流阀或自动流量控制装置，以确保流量恒定。载气气路有单柱单气路和双柱双气路两种。前者比较简单，后者可以补偿因固定液流失、温度被动所造成的影响，因而基线比较稳定。2022-7-5四、进样系统、进样系统 进样系统包括进样装置和汽化室。气体样品可以用注射 进样，也可以用定量阀进样。液体样品用微量注射器进样。固体样品则要溶解后用微量注射器进样。样品进入汽化室后在一瞬间就被汽化，然后随载气进入色谱柱。根据分析样品的不同，汽化室温度可以在50

4、一400范围内任意设定。通常，汽化室的温度要比使用的最高柱温高 10一50以保证样品全部汽化。进洋量和进样速度会影响色谱柱效率。进样量过大造成色谱柱超负荷，进样速度慢会使色谱峰加宽，影响分离效果。2022-7-5五、分离系统五、分离系统(1)色谱柱是色谱仪的分离系统。试样中各组分的分离在色谱 柱中进行，因此，色 谱柱是色谱仪的核心部分。色谱往 主要有两类：填充柱和毛细管柱，现分别叙述如下: 1填充柱 填充柱由柱管和固定相组成，柱管材料为不锈钢或玻璃， 内径为24毫米，长为13米。往内装有固定相，固定相 又包括固体固定相和液体固定相两种。 2022-7-5五、分离系统五、分离系统(2) 2毛细管

5、往 毛细管柱又叫空心柱，空心柱分涂壁空心柱，多孔层空 心柱和涂载体空心柱。 涂壁空心柱是将固定液均匀地涂 在内径0105毫米的毛钢管内壁而成。毛细管的材 料可以是不锈钢、玻璃或石英。这种色谱柱具有渗透性 好、传质阻力小等特点，因此柱子可以做得很长(一般 几十米，最长可到三百米)。和填充柱相比，其分离效率 高，分析速度快,样品用量小。其缺点是样品负荷量小， 因此经常需要采用分流技术。柱的制备方法也比较复杂； 多孔层空心柱是在毛细管内壁适当沉积上一层多孔性物 质，然后涂上固定液。这种柱容量比较大，渗透性好， 故有稳定、高效、决速等优点。2022-7-5六、检测系统六、检测系统(1) 1热导检测器热

6、导检测器 ( Thermal coductivity detector，简称 TCD ) 是应用比较多的检测器，不论对有机物还是无机气体都有响应。热导检测由热导池池体和敏元件组成。热敏元件是两根电阻值完全相同的金属(钨丝或白金丝)，作为两个臂接入惠斯顿电桥中，由恒定的电流加热。如果热导池只有载气通过，载气从两个热敏元件带走的热量相同，两个热敏元件的温度变化是相同的，其电阻值变化也相同，电桥处于平衡状态。如果样品混在载气中通过测量池，由于样号气和载气协热导系数不同，两边带走的热量不相等，热敏元件的温度和阻值也就不同，从而使得电桥失去平衡，记录器上就有信号产生。这种检测器是一种通用型检测器。被测物

7、质与载气的热导系数相差愈大，灵敏度也就愈高。此外，载气流量和热丝温度对灵敏度也有较大的影响。热丝工作电流增加倍可使灵敏度提高37倍，但是热丝电流过高会造成基线不稳和缩短热丝的寿命。热导检测器结构简单、稳定性好，对有机物和无 机气体都能进行分析，其缺点是灵敏度低。2022-7-5 热导池由池体（不锈钢块）和热敏元件（铼钨合金 ）构成 。 双臂热导池：一臂参比池；一臂测量池 四臂热导池：两臂是参比；两臂是测量 双臂热导池 四臂热导池 2022-7-5六、检测系统六、检测系统(2) 2氢火焰离子化检测器 (Flame Ionization Detector，FID) 简称氢焰检测器。它的主要部件是一

8、个用不锈钢制成的离子室。离子室由收集极、极化极(发射极)、气体入口及火焰喷嘴组成。在离子室下部，氢气与载气混合后通过喷嘴，再与空气混合点火燃烧，形成氢火焰。无样品时两极间离子很少，当有机物进入火焰时 ，发生离子化反应，生成许多离子。在火焰上方收集极和极化极所形成的静电场作用下，离子流向收集极形成离子流。离子流经放大、记录即得色谱峰。有机物在氢火焰中离子化反应的过程如下：当氢和空气 燃烧时，进入火焰的有机物发生高温裂解和氧化反应生成自由基，自由基又与氧作用产生离子。在外加电压作用下，这些离子形成离子流，经放大后被 记录下来。所产生的离子数与单位时间内进入火焰的碳原子质量有关，因此，氢焰检测器是一

9、种质量型检测器。 这种检测器对绝大多数有机物都有响应，其灵敏度比热导检测器要高几个数量级，易进行痕量有机物分析。其缺点是不能检测惰性气体、空气、水、C0，CO2、NO、S02及H2S等。2022-7-5离子化室、火焰喷嘴、一对电极、外罩2022-7-5六、检测系统六、检测系统(3) 3电子捕获检测器电子捕获检测器是一种选择性很强的检测器，它只对合 有电负性元素的组分产生响应，因此，这种检测器适于分析合有卤素、硫、磷、氮、氧等元素的物质。在电子捕获检测器内一端有一个多放射源作为负极，另一端有一正极。两极间加适当电压。当载气(N2)进入检测器时，受多射线的辐照发生电离，生成的正离子和电子分别向负极

10、和正极移动，形成恒定的基流。合有电负性元素的样品AB进入检测器后，就会捕获电子而生成稳定的负离子，生成的负离子又与载气正离子复合。结果导致基流下降。因此，样品经过检测器，会产生一系列的倒峰。电子捕获检测器是常用的检测器之一，其灵敏度高，选 择性好。主要缺点是线性范围较窄。2022-7-52022-7-5七、故障维修（柱室不升温）七、故障维修（柱室不升温）柱室不升温故障的原因有如下几个：1.柱加热丝断；2.铂电阻或引线断；3.电源保险丝损坏；4.插头、电缆断线；5.可控硅故障；6.柱温控板损坏；7.温控单元内部引线断路。详细步骤如下：（1） 检查电源指示灯 如点亮，说明仪器有电，须按（2）进行检

11、查。若灯不亮，应进一步观察检测室、汽化室是否可升温或相应指示灯亮。（2） 检查柱加热指示灯 如点亮但不能加热，说明炉丝电路有断路；倘若柱加热指示灯没有点亮，须注意柱保险丝是否损伤。（3） 检查测柱加热丝 整机停电后，直接测量炉丝电阻是否有一定阻值，若有一定阻值则说明加热丝正常，须检查加热引线电缆；若炉丝开路，需打开柱加热炉修复炉丝断路处。2022-7-5（4） 电缆引线断 炉加热引线，查出断线处。查出后若属接触不良，须清洁接触处插头、插座表面；若属引线虚焊，应重新焊接。（5） 炉丝断 柱加热炉炉丝断开后，需打开柱加热炉，直至能看到炉丝，仔细观察炉丝在何处断开。修完或更换炉丝后，需注意测试炉丝对

12、外壳不得有相碰或漏电。（6） 检查柱加热保险丝。（7） 检查铂电阻 测量从柱室引向温控单元的铂电阻引线插头两端电阻，看其是否为正常相通。如测得阻值正常，须进一步检查温控单元内部电路。如果阻值太大或开路，需按（9）进行处理。（8） 温控单元不升温故障检查 在测量柱加热丝，铂电阻管正常的情况下，如柱室仍不升温，需进入温控单元内部进行检修。（9） 铂电阻及引线断路。（10） 更换保险丝。2022-7-5（11） 检查检测室、汽化室升温情况 观察检测室、汽化室是否可升温。（12） 检查电源指示灯 虽然仅仅出现指示灯损坏还不会导致柱室不升温故障，但是仪器电源指示灯能正常指示有无电源，却是很有意义的。检查

13、指示灯引线或更换新的指示灯是排除此种故障的根本方法。（13） 检查总保险丝。（14） 电源插头、引线故障。（15） 更换保险丝。 2022-7-5七、故障维修（七、故障维修（毛细管色谱分析中毛细管色谱分析中常见故障及排除常见故障及排除 ） 1进样不出峰 这是最常见的问题之一，主要原因有以下凡个方面：漏气：进样隔垫、柱子两端的接头以及放空针形阀前的连接处漏气。火焰熄灭：调节氢气或尾吹气流量的大小，看记录笔是否向一边偏移，如笔不动，说明火熄了或火没点着。电路不正常：离子线、放大器、记录仪连线接错或接触不好，放大器有问题。系统堵塞：在上述情况均正常时应怀疑系统堵塞，样品没有进到检测器，先检查柱后是否

14、有气流通过，如果没有气流通过，可能柱子堵塞，从柱后折断12厘米，仍不通气，再检查柱前是否堵塞，在确认柱子通气的情况下，检查柱子到检测器的连接管路是否堵塞。 2022-7-5七、故障维修（七、故障维修（毛细管色谱分析中毛细管色谱分析中常见故障及排除常见故障及排除 ） 尾吹气没加上：调节尾吹流量，如果记录笔不动（在保证火点着和仪器正常情况下），应怀疑流量不够。关掉氢气和空气，喷嘴口若没有气流，证明是气路堵塞或尾吹管路堵塞。灵敏度太低；可能高压没加上，绝缘不好等仪器本身的问题，也有操作上的原因，高阻太低，衰减大大，记录仪满刻度毫伏数大大等。毛细管色谱常用10 10 欧姆的高阻，衰减尽可能小，记录仪满

15、刻度1毫伏（噪音可允许的情况下）。如果记录仪满刻度只有5毫伏或10毫伏，衰减可相应小一些或高阻高一挡。 另外，柱子从中间断开。样品浓度大低、放空流量太大。注射针堵塞等原因都可能造成不出峰。2022-7-5七、故障维修（七、故障维修（毛细管色谱分析毛细管色谱分析中常见故障及排除中常见故障及排除 ）2。色谱峰拖尾， 拖尾峰引起的原因比较复杂，毛细管柱和仪器系统都可能引起拖尾。柱子两端安装不正确，没有超过分流点和尾吹点；或者是安装好后又在接头处断裂；柱外死体积较大；尾吹气流量小，样品在柱内或者系统内壁非线性吸附；汽化室污染，此时应检查柱子的连接是否正确，有无断裂，尾吹气流量是否合适，强极性组份在金属

16、、载体、固定液和载气以及固定液和玻璃界面上都会发生吸附作用，这些表面吸附作用可以通过表面纯化来解决。最好是将系统全玻璃化，并使用石英毛细管柱，或将样品适当地转化。2022-7-5七、故障维修（七、故障维修（毛细管色谱分析毛细管色谱分析中常见故障及排除中常见故障及排除 ） 拖尾峰和前伸峰 前伸峰是由于进样量太大，柱子超负荷，进样器或柱温太低引起的、只要提高仪器的灵敏度，减小进样量，提高进样器温度或柱温，就能或少解决色谱峰的前伸问题。 2022-7-5 一、峰丢失 可能的原因及应采用的排除方法 1.注射器有毛病，用新注射器验证。 2.未接入检测器，或检测器不起作用，检查设定值 3.进样温度太低，检

17、查温度，并根据需要调整 4.柱箱温度太低，检查温度，并根据需要调整 5.无载气流，检查压力调节器，并检查泄漏，验证柱进品流速 6.柱断裂，如果柱断裂是在柱进口端或检测器末端，是可以补救的，切去柱断裂部分，重新安装2022-7-5二、前沿峰 1.柱超载，减少进样量 2.两个化合物共洗脱，提高灵敏度和减少进样量，使温度降低1020度，以使峰分开 3.样品冷凝，检查进样口和柱温，如有必要可升温 4.样品分解，采用失活化进样器衬管或调低进样器温度三、拖尾峰 1.进样器衬套或柱吸附活性样品：更换衬套。如不能解决问题，就将柱进气端去掉12圈，再重新安装 2.柱或进样器温度太低：升温（不要超过柱最高温度）。

18、进样器温度应比样品最高沸点高25度 3.两个化合物共洗脱：提高灵敏度，减少进样量，使温度降低1020度，以使峰分开 4.柱损坏：更换柱 5.柱污染：从柱进口端去掉12圈，再重新安装 毛细管分析常见问题的解决2022-7-5四、只有溶剂峰 1.注射器有毛病：用新注射器验证。 2.不正确的载气流速（太低）：检查流速，如有必要，调整之 3.样品太稀：注入已知样品以得出良好结果。如果结果很好，就提高灵敏度或加大注入量。 4.柱箱温度过高：检查温度，并根据需要调整 5.柱不能从溶剂峰中解析出组分：将柱更换成较厚涂层或不同极性 6.载气泄漏：检查泄漏处（用肥皂水) 7.样品被柱或进样器衬套吸附：更换衬套。

19、如不能解决问题，就从柱进口端去掉12圈，并重新安装 2022-7-5五、宽溶剂峰 1.由于柱安装不当，在进样口产生死体积：重新安装柱。 2.进样技术差（进样太慢）：采用快速平稳进样技术。 3.进样器温度太低：提高进样器温度。 4.样品溶剂与检测相互影响（二氯甲烷/ECD）：更换样品溶剂。 5.柱内残留样品溶剂：更换样品溶剂 6.隔垫清洗不当：调整或清洗 7.分流比不正确（分流排气流速不足）：调整流速2022-7-5六、假峰 1.柱吸附样品，随后解吸：更换衬管，如不能解决问题，就从柱进样口端去掉12圈，再重新安装。 2.注射器污染：用新注射器及干净的溶剂试一试，如假峰消失，就将注射器冲洗几次。

20、3.样品量太大：减少进样量。 4.进样技术差（进样太慢：采用快速平稳的进样技术七、过去工作良好的柱出现未分辨峰 1.柱温不对：检查并调整温度 2.不正确的载气流速：检查并调整流速。 3.样品进样量太大：减少样品进样量 4.进样技术水平太差(进样太慢)：采用快速平稳进样技术。 5.柱和衬套污染：更换衬套。如不能解决问题，就从柱进口端去掉12圈，并重新安装2022-7-5八、基线不规则或不稳定 1.柱流失或污染：更换衬套。如不能解决问题，就从柱进口端去掉12圈，并重新安装。 2.检测器或进样器污染：清洗检测器和进样器 3.载气泄漏：更换隔垫，检查柱泄漏。 4.载气控制不协调：检查载所源压力是否充足

21、。如压力500psi，请更换气瓶。 5.载气有杂质或气路污染：更换气瓶，使用载气净化装置清洁金属管。 6.载气流速不在仪器最大/最小限定范围之内（包括FID用氢气和空气）：测量流速，并根据使用手册技术指标，予以验证。 7.检测器出毛病：参照仪器使用手册进行检查。 8.进样器隔垫流失：老化或更换隔垫2022-7-5九、同一根柱保留时间长短不一 1.柱温太低或太高，检查并调整柱温。 2.载气流速太低或太高，在柱出口处用适当的，经标定气源测量流速。 3.样品器隔垫或柱泄漏，如必要，请检查并修复。 4.柱污染或损坏，重新老化或更换柱 5.样品超载，减少样品进样量。 6.记录仪出毛病，检查记录仪。 7.载气控制不协调，检查载气源，看压力是否足够。如压力500psi，请更换气瓶2022-7-5The End！结束结束