气相色谱仪解读课件.ppt

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1、1气相色谱气相色谱gas chromatography，GC苏州汇和药业有限公司（分析部）苏州汇和药业有限公司（分析部）Gary2气相色谱气相色谱 定义：色谱法是一种将混合物分离为单独的化合物组分的分析技术。色谱图作用定性定量色谱图作用定性定量 3气相色谱仪的主要组成部分气相色谱仪的主要组成部分 一：气体系统（一：气体系统（gas systemgas system）二：进样系统（二：进样系统（sample injection system）三：色谱柱（三：色谱柱（column system）四：检测器（四：检测器（detection system）五：数据系统五：数据系统（data syste

2、m）样品作用样品作用4气相色谱仪的主要组成部分气相色谱仪的主要组成部分一：气体系统一：气体系统载气（carrier gas carrier gas）：用于传送样品通过整个系统的气体检测器气体：某些检测器所需的支持气体，如FID需要的就是氢气和空气。5气相色谱仪的主要组成部分气相色谱仪的主要组成部分二：进样系统二：进样系统进样口：将样品蒸汽引入载气，该过程应对样品蒸汽有最小影响。进样方式：包括液体ALS.HS.阀等。6气相色谱仪的主要组成部分气相色谱仪的主要组成部分三：色谱柱三：色谱柱目的：实现样品组分的分离 7气相色谱仪的主要组成部分气相色谱仪的主要组成部分四：检测器四：检测器目的：对流出柱子

3、的样品组分进行识别识别和响应响应 8气相色谱仪的主要组成部分气相色谱仪的主要组成部分五：数据系统五：数据系统目的：将检测器的信号转换成色谱图，并进行定性定量分析。9第一章第一章 气相色谱的气体系统气相色谱的气体系统 GC的第一个主要组成部分就是载气，通常载气主要包括氦气，氮气，氢气或氩气。根据特定的应用要求和所选用的检测器的类别来选择气体。10 气体的主要来源气体的主要来源：压缩气瓶提供 气体发生气体供11 气体的使用和管路的配置气体的使用和管路的配置气体的要求：气体的要求：根据使用检测器类型而选择（载气和尾吹气）惰性干燥纯净对载气纯度要求5个9以上，99.999%以上注意：使用压缩气体的安全

4、意识注意：使用压缩气体的安全意识12 根据检测器类型选择气体：载气和尾吹 H2 He N2 ArTCD 优 优ECD 优 优+5%CH4FID 不用 优 较优 较优NPD 不用 优 较优 较优FPD 不用 优 较优 较优13气路链接气路链接主要四大部件：钢瓶阀（2个）净化器（3个）管路（铜管）画图解释画图解释14 检测器盖 进样口 检测器 显示屏 键盘 电源开关 炉箱开关 7890A前视图前视图15 分流出口 气路连接口 炉箱排气口 炉箱冷却风进口 电缆连接口 电源连接口 7890A后视图后视图16 运行按键（Prep Run）ZBM 气相部件按键 维护按键维护按键（Service Mode）

5、状态按键状态按键（Status）数字按键 信息按键（Options）方法存储和自动运行按键 三个按键SOSAgilent 7890A 键盘视图键盘视图17第二章第二章 气相色谱的进样系统气相色谱的进样系统作用：作用：使样品已以一种可重复再现的方式嵌入到 气相色谱柱中。引入样品时应不发生任何化学反应。18进样口类型进样口类型分流不分流进样口隔垫吹扫填充(柱)进样口冷柱头进样口多模式进样口挥发进样口以上进样口都是有EPC控制！(Electronic Pneumatic Control,EPC)19分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统一进三出模式：一进三出模式：(FS)总流量：分流流量(

6、PS)隔垫吹扫流量（PS）柱流量(?)柱流量转换柱前压柱流量转换柱前压20分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统分流出口：分流出口：分流出口捕集阱分流出口捕集阱（定期维护）作用主要是在分流是捕集高沸点样品,避免比例阀2堵塞和环境污染。何时必须跟换？21分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统隔垫吹扫：隔垫吹扫：三个一：三个一：一个比例阀 一个压力传感器 一个限流器 作用是带走隔垫分解的污染物和消除二次进样现象注意顶空进样是否打开？样品对管线有腐蚀性时怎么办？22分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统分流不分流进样口分流不分流进样口操作模式：操作模式：分流模式分流模式

7、含量较高组分分析（样品不了解）脉冲分流脉冲分流允许快速进样不分流模式不分流模式痕量组分分析脉冲不分流脉冲不分流允许更大进样量23分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统分流模式：分流模式：总流量 分流流量 隔垫吹扫流量 柱流量用于高浓度和未知样品时建议采用分流模式。软件需设置：软件需设置：进样口温度；分流比；隔垫吹扫流量24分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统不分流模式：不分流模式：总流量 分流出口流量（关闭)隔垫吹扫流量 柱流量用于痕量分析不分流注意：情况一大体积进样；溶剂蒸汽流速慢（分流吹扫）情况二溶剂效应（推荐程升低20）25分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流

8、路系统软件需设置：软件需设置：进样口温度 分流出口时间（何时打开？）分流流量 需要预运行需要预运行还需要考虑选择适合的溶剂！（减少样品损失）适合的溶剂！（减少样品损失）设计合适的程序升温！（避免溶剂效应）程序升温！（避免溶剂效应）26分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统衬管过载衬管过载 溶剂膨胀体积溶剂膨胀体积=22400*A*B*C*LA=溶剂密度/溶剂分子量B=15/(15+色谱柱头压力psiC=（进样口温度+273）/273L=液体进样体积l 进样前计算溶剂的膨胀体积，避免衬管过载重现进样前计算溶剂的膨胀体积，避免衬管过载重现性不好和污染管路性不好和污染管路27分流不分流进样

9、口分流不分流进样口流路系统流路系统（脉冲进样）不分流模式：（脉冲进样）不分流模式：加快样品进入色谱柱防止样品在进样口分解允许更大的样品进样量需要预运行需要预运行附加热不稳定和痕量分析时，画图28分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统操作模式操作模式脉冲进样脉冲进样软件需要设置：脉冲压力（怎么设置）脉冲结束时间（怎么计算时间）此处需注意：溶剂吹扫时间要小于脉冲结束时间此处需注意：溶剂吹扫时间要小于脉冲结束时间0.1-0.5min打开。打开。29分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统操作模式操作模式载气节省载气节省在样品进入色谱柱后，减少分流出口的载气流量以节约载气。在柱前压和

10、柱流速仍保持不变，只有分流出口的流量减少。可用于分流和不分流方式载气节省启动时间应在样品进入色谱柱后需要预运行需要预运行推荐载气节省时间启动在2.5min左右，最小可设置在15ml/min30分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统小结小结预运行操作：分流吹扫预运行操作：分流吹扫 脉冲进样脉冲进样 载气节省载气节省键盘设置键盘设置Config/Instrument/Enter/AutoPrep Run(on/off)31分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统进样口维护：进样口维护：（Service Mode）定期更换进样垫定期更换进样垫定期更换或清洗衬管定期更换或清洗衬管定期

11、用溶剂清洗进样口定期用溶剂清洗进样口定期更换定期更换O形环形环定期用溶剂清洗分流平板（必要时需更换）定期用溶剂清洗分流平板（必要时需更换）定期更换分流捕集阱定期更换分流捕集阱(顶空很少更换）顶空很少更换）定期更换或清洗进样针定期更换或清洗进样针 32分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统出现以下状况：出现以下状况：隔垫漏气隔垫漏气保留时间漂移；响应值降低柱前压降低；检测器信号噪音大衬管污染衬管污染峰形变化；重现性差；不出峰；响应值降低衬管都是经过惰性化处理（硅烷化）长期使用和清洗衬管都是经过惰性化处理（硅烷化）长期使用和清洗会使表面基团流失会吸附样品！会使表面基团流失会吸附样品！33

12、分流不分流进样口分流不分流进样口流路系统流路系统温馨提示：温馨提示：以上各种维护必须以上各种维护必须带手套带手套建议在建议在关机下关机下仪器仪器温度在温度在室温下室温下操作避免各部件温度过高烫伤操作操作避免各部件温度过高烫伤操作人员同时对仪器也有损伤！人员同时对仪器也有损伤！34第三章第三章 气相色谱的色谱柱气相色谱的色谱柱 色谱柱类型：色谱柱类型：填充柱 毛细柱材质 铜、不锈钢、硅硼酸 熔融石英长 0.5-10m 5-150m内径 2-4mm 0.05-0.3-0.75mm填料 GSC/GLC GSC/GLC GLC 使用占90%（相似相溶），GSC10%（吸附原理）35气液色谱气液色谱分离

13、原理分离原理 通过样品在固定相中的分配或不同的溶解度实现分离，组分基于不同的极性而分离（偶极力的作用）通常可称之为通常可称之为“相似相溶相似相溶”或或 同极性相互作用。同极性相互作用。36色谱柱的分离指标色谱柱的分离指标三大要素：三大要素：柱效（柱效（N 和和HETP)选择性选择性 分离度分离度 37三大要素三大要素柱效（柱效（N 和和HETP)1.使用内径小的柱子2.减小固定相百分组成或固定相液膜厚度。3.选用更长的柱子（防止峰分不开）4.减少进样量（或调大分流比）5.使用程序升温改善后流出组分峰形可以通过上诉改变来优化柱效！38使用合适的色谱柱和仪器参数加快分析速度使用合适的色谱柱和仪器参

14、数加快分析速度色谱柱参数：色谱柱参数：仪器参数：仪器参数：更短的色谱柱更短的色谱柱 ；不同载气；不同载气 更小的色谱柱内径更小的色谱柱内径 ；更快的程序升温；更快的程序升温更薄的色谱柱膜厚更薄的色谱柱膜厚 ；更高的恒温分析；更高的恒温分析 ；更高的载气流量；更高的载气流量修改参数的前提条件是保证不牺牲柱效和分辨率！修改参数的前提条件是保证不牺牲柱效和分辨率！39对于气相色谱方法开发考虑的几大方面：对于气相色谱方法开发考虑的几大方面：一：色谱柱一：色谱柱1：欲分离样品：欲分离样品2:柱内径柱内径3：固定相：固定相4：柱长：柱长5：膜厚或者填充柱百分含量：膜厚或者填充柱百分含量40固定相固定相 对

15、于固定相改变其他条件不变的情况下必须先进行先进行定性分析，再进行，再进行定量分析。理由：分离的效果会发生改变，包括流出顺序的变化及理由：分离的效果会发生改变，包括流出顺序的变化及分离度的损失。分离度的损失。41柱长柱长 色谱柱的柱效与色谱柱的长度成正比色谱柱的柱效与色谱柱的长度成正比分辨率是色谱柱柱长度的平方根分辨率是色谱柱柱长度的平方根保留时间与长度成正比保留时间与长度成正比 在保证分离度的情况下，请选择短柱以保证工在保证分离度的情况下，请选择短柱以保证工作效率。作效率。42柱内径柱内径 色谱柱的直径越小，效率越高，可加快分析速度色谱柱的直径越大，可容纳的样品量越大，但是效率回下降色谱柱直径

16、的建议：色谱柱直径的建议：1：需要更高效率时，使用0.18-0.25mm I.D(尤为适合GCMS）2：需要更高样品容量时，使用0.32mm I.D(不分流进样口，大体积进样口）3：需要更高样品容量时，使用0.53mm I.D(早期流出的化合物有较好的分辨率）43膜厚膜厚膜厚影响分离的质量膜厚影响分离的质量 膜厚越厚，色谱柱样品的容量就越大，保留时间越长，峰越宽，效率就越低，柱流失越大。对选择不同膜厚的色谱柱应该权衡以上各种因素。44提供的目录信息：提供的目录信息：1.固定相的商品名称固定相的商品名称2.固定相的化学名称固定相的化学名称3.可代替的固定相可代替的固定相4.溶剂溶剂5.最低温度及

17、最高温度最低温度及最高温度6.应用举例应用举例45对于气相色谱方法开发考虑的几大方面：对于气相色谱方法开发考虑的几大方面：二：柱温操作二：柱温操作恒温恒温后流出的组分峰展宽 程序升温程序升温组分有较宽的沸点范围时使用减少分析时间并是峰变窄可设多阶程序升温增加柱流失，引起基线漂移46色谱柱的维护色谱柱的维护1.色谱柱的保存色谱柱的保存2.色谱柱的老化色谱柱的老化3.色谱柱应避免的三大损坏色谱柱应避免的三大损坏4.色谱柱的正确安装色谱柱的正确安装47色谱柱的维护色谱柱的维护1.色谱柱的保存色谱柱的保存将色谱柱堵头插在柱两端将色谱柱堵头插在柱两端重新安装色谱柱的时候需要注意安装的方向，重新安装色谱柱

18、的时候需要注意安装的方向，并从柱头截去少许并从柱头截去少许48色谱柱的维护色谱柱的维护2.色谱柱的老化（尽量避免老化）色谱柱的老化（尽量避免老化）以下几种情况需要老化以下几种情况需要老化新柱子新柱子使用多次后柱中残留溶剂使用多次后柱中残留溶剂长期不用长期不用49色谱柱的维护色谱柱的维护色谱柱的老化温度及时间需考虑色谱柱的老化温度及时间需考虑足够高的温度除去不挥发物质足够高的温度除去不挥发物质足够低的温度已延长柱寿命和减小柱流失足够低的温度已延长柱寿命和减小柱流失老化的温度越低老化的时间久越长老化的温度越低老化的时间久越长50色谱柱的维护色谱柱的维护色谱柱老化注意事项色谱柱老化注意事项1.加热色

19、谱柱时必须通载气加热色谱柱时必须通载气2.接检测器的一段悬空，并用柱螺母和无孔的石墨垫将接检测器的一段悬空，并用柱螺母和无孔的石墨垫将接检测器的入口堵住接检测器的入口堵住51色谱柱的维护色谱柱的维护色谱柱老化温度和时间设置色谱柱老化温度和时间设置1.老化温度的设置老化温度的设置可以参考将进行分析条件，在方法最高温度的基础上可以参考将进行分析条件，在方法最高温度的基础上加加20 进行老化（但不得超过色谱柱恒温最高温度）进行老化（但不得超过色谱柱恒温最高温度）在色谱柱的恒温温度的上限减在色谱柱的恒温温度的上限减20进行老化，老化时进行老化，老化时将炉温逐渐升至老化温度，然后在老化温度下持续老将炉温

20、逐渐升至老化温度，然后在老化温度下持续老化，也可以运行循环的程序升温来老化。化，也可以运行循环的程序升温来老化。52色谱柱的维护色谱柱的维护色谱柱老化温度和时间设置色谱柱老化温度和时间设置2.老化时间的设置老化时间的设置对于对于WCOT色谱柱通常老化色谱柱通常老化2-3小时小时方法对灵敏度要求较高，固定相的极性较强或膜厚较方法对灵敏度要求较高，固定相的极性较强或膜厚较厚时，老化时间需要适当延长。厚时，老化时间需要适当延长。53色谱柱的维护色谱柱的维护3.色谱柱应避免的三大损坏色谱柱应避免的三大损坏1.避免色谱柱的热损坏避免色谱柱的热损坏2.避免色谱柱的氧化损坏避免色谱柱的氧化损坏3.避免色谱柱

21、的化学损坏避免色谱柱的化学损坏54色谱柱的维护色谱柱的维护3.色谱柱应避免的三大损坏色谱柱应避免的三大损坏1.避免色谱柱的热损坏避免色谱柱的热损坏最高温度色谱柱只能在此温度下工作最高温度色谱柱只能在此温度下工作5-10分钟分钟不能超过柱温上限不能超过柱温上限柱温箱的最高温度设定为色谱柱的最高温度柱温箱的最高温度设定为色谱柱的最高温度55色谱柱的维护色谱柱的维护3.色谱柱应避免的三大损坏色谱柱应避免的三大损坏2.避免色谱柱的氧化损坏避免色谱柱的氧化损坏进行定期的捡漏工作进行定期的捡漏工作定期更换隔垫定期更换隔垫采用高质量载气采用高质量载气安装并定期更换氧气捕集阱安装并定期更换氧气捕集阱在气瓶完全

22、空之前就更换在气瓶完全空之前就更换56色谱柱的维护色谱柱的维护3.色谱柱应避免的三大损坏色谱柱应避免的三大损坏3.避免色谱柱的化学损坏避免色谱柱的化学损坏进行样品制备，从样品中去掉无机酸碱进行样品制备，从样品中去掉无机酸碱安装保护柱并定期截去柱头的一段安装保护柱并定期截去柱头的一段若必须使用酸碱，则选择一种损坏能力小的若必须使用酸碱，则选择一种损坏能力小的替代物（盐酸，氢氧化铵）替代物（盐酸，氢氧化铵）57色谱柱的维护色谱柱的维护4.色谱柱的正确安装色谱柱的正确安装选择适合于柱尺寸，进样口和检测器类型的密封垫材选择适合于柱尺寸，进样口和检测器类型的密封垫材料料避免重复使用密封垫避免重复使用密封

23、垫采用合适的柱切割工具采用合适的柱切割工具安装前确保切口洁净平整安装前确保切口洁净平整 根据根据GC制造商的指标，色谱柱安装时选择适当的距制造商的指标，色谱柱安装时选择适当的距离离色谱柱必须置于柱架上，毛细柱的任何部位都不能接色谱柱必须置于柱架上，毛细柱的任何部位都不能接触柱箱壁触柱箱壁 柱箱加热前，确保所有接头都不泄露，载气中不含氧柱箱加热前，确保所有接头都不泄露，载气中不含氧气气 58色谱柱的维护色谱柱的维护色谱柱的安装（分流色谱柱的安装（分流/不分流进样口；不分流进样口；FID检测器）检测器）首先确认安装了正确的衬管首先确认安装了正确的衬管在色谱柱中顺序的安装隔垫，毛细柱螺母，密封垫在色

24、谱柱中顺序的安装隔垫，毛细柱螺母，密封垫使用毛细柱切割工具将柱头切去使用毛细柱切割工具将柱头切去1-2厘米厘米定位到定位到4-6mm收拧柱螺母不动后，有扳手再拧收拧柱螺母不动后，有扳手再拧1/4圈圈将色谱柱推到底，用手拧紧柱螺母，将色谱柱回拉将色谱柱推到底，用手拧紧柱螺母，将色谱柱回拉1mm，再用扳手将柱螺母拧紧。，再用扳手将柱螺母拧紧。59第四章第四章 气相色谱的检测系统气相色谱的检测系统GC检测器检测器 感应载气中组分变化并将相关信息转变成电信号的装置。60GC检测器类型：检测器类型：TCDFIDECDNPDFPDMSDSCDNCDELCD/HALLPID;IRD;AED 61GC检测器类

25、型检测器类型_TCD原理：载气中的分析物通过时，灯丝温度升高，原理：载气中的分析物通过时，灯丝温度升高，使电阻升高。使电阻升高。62GC检测器类型检测器类型_ECD原理：当电负性物质通过检测器时，捕获低能量原理：当电负性物质通过检测器时，捕获低能量的热电子，使电流降低。的热电子，使电流降低。63GC检测器类型检测器类型_FID 原理：组分在氢火焰中燃烧产生离子，被收集极原理：组分在氢火焰中燃烧产生离子，被收集极并转换成电流。并转换成电流。64检测器响应指标检测器响应指标三个指标：三个指标：1灵敏度：灵敏度：单位含量样品的响应单位含量样品的响应 2选择性：选择性：对不同类型化合物是否会有响应对不

26、同类型化合物是否会有响应 3动态范围：动态范围：提供的能正确定量的样品浓度范围提供的能正确定量的样品浓度范围 6510-15fg 10-12pg 10-9ng 10-6 g 10-3mg TCD FIDECD66检测器响应指标检测器响应指标-选择性选择性检测器区分不同类型组分的能力检测器区分不同类型组分的能力FID会识别任何烃的存在会识别任何烃的存在ECD只可检测电负性较大的物质类型只可检测电负性较大的物质类型（例如，氟化物，氯化（例如，氟化物，氯化物，溴化物）物，溴化物）67检测器响应指标检测器响应指标-动态范围动态范围动态范围具体含义动态范围具体含义含量与响应值有良好的对应关系的曲线段。含

27、量与响应值有良好的对应关系的曲线段。68氢火焰离子化检测器（氢火焰离子化检测器（FID）FID是一个破坏性，质量型检测器。火焰中生产是一个破坏性，质量型检测器。火焰中生产大量碳正离子，被收集后形成检测信号。大量碳正离子，被收集后形成检测信号。含低氧化态的碳数目最多的被分析物将产生最大信号含低氧化态的碳数目最多的被分析物将产生最大信号 69FID对以下物质没有响应及响应很差对以下物质没有响应及响应很差稀有气体稀有气体 NH3 CS2氮的氧化物氮的氧化物 H2 COS卤化硅卤化硅 CO O2 H2O CO2 N2杂环化合物杂环化合物 HCOH HCOOH 70FID的气路的气路 三进：空气三进：空

28、气 氢气氢气 尾吹气尾吹气 一出：废气一出：废气 71FID的操作的操作参数的优化参数的优化载气的选择载气的选择（灵敏度与气体分子量有关）灵敏度与气体分子量有关）H2流量与灵敏度流量与灵敏度（载气和空气流量恒定载气和空气流量恒定）空气流量与灵敏度空气流量与灵敏度（载气和氢气流量恒定载气和氢气流量恒定）72FID的操作的操作参数的设置参数的设置H2流量流量 24-60ml/min 30空气流量空气流量 200-600ml/min 300 柱流量加尾吹柱流量加尾吹 10-60ml/min 25 73FID的操作的操作参数的设置参数的设置推荐检测器温度（推荐检测器温度（250）检测器温度检测器温度1

29、50 是无法点火的是无法点火的检测器温度应该高于炉温检测器温度应该高于炉温50 74FID点火故障点火故障1 气体问题气体问题1.1空气氢气比例不合适空气氢气比例不合适1.2氢气纯度不够氢气纯度不够1.3尾吹气或载气流量过大尾吹气或载气流量过大2硬件问题硬件问题2.1点火线圈故障点火线圈故障2.2喷嘴或管线堵塞喷嘴或管线堵塞2.3检测器积水检测器积水2.4安装错误安装错误3设置问题设置问题3.1点火补偿值；温度；使用大量的芳烃作溶剂点火补偿值；温度；使用大量的芳烃作溶剂 75FID的维护的维护1.清洗收集极及组件清洗收集极及组件2.清洗或更换喷嘴清洗或更换喷嘴3.检查点火组件检查点火组件4.检测背景信号检测背景信号5.检查压力流量检查压力流量6.移走，切割及重新安装色谱柱移走，切割及重新安装色谱柱色谱柱柱流失产生的白色二氧化硅和黑色炭灰！色谱柱柱流失产生的白色二氧化硅和黑色炭灰！