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1、气相色谱应用技术气相色谱应用技术第1页，本讲稿共13页2023/2/7一、裂解气相色谱的原理与应用一、裂解气相色谱的原理与应用application and technology of pyrolysis gas chromatograph 裂解气相色谱（裂解气相色谱（pyrolysis gas chromatographpyrolysis gas chromatograph，PyGCPyGC）热裂解和气相色谱两种技术的结合。热裂解和气相色谱两种技术的结合。一一些些分分子子量量较较大大、结结构构复复杂杂、难难挥挥发发、难难溶溶解解的的物物质质的的分析鉴定方法。如：聚合物分析；分析鉴定方法。如：
2、聚合物分析；热裂解：在热能作用下，物质发生的化学降解过程；热裂解：在热能作用下，物质发生的化学降解过程；热热裂裂解解+气气相相色色谱谱+质质谱谱（红红外外、核核磁磁）技技术术研研究究高高分子化合物的有力工具；分子化合物的有力工具；在在高高分分子子、生生物物医医学学、环环境境科科学学、考考古古学学、地地球球化化学学、矿物燃料、炸药等领域有广泛应用。矿物燃料、炸药等领域有广泛应用。第2页，本讲稿共13页2023/2/71.1.基本原理及方法基本原理及方法基本原理：基本原理：在一定条件下，高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律，即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分布，采用气相色谱分析、鉴
3、定裂解产物，据此可对原样品进行表征。方法：方法：样品置于裂解器中，在严格控制的条件下，快速加热，使之迅速分解成为可挥发的小分子产物，然后直接将裂解产物送入色谱柱中进行分离，获得定性定量数据。第3页，本讲稿共13页2023/2/7特点特点:(1)(1)分离效率高分离效率高(色谱法自身的特点)(2)(2)灵敏度高灵敏度高(色谱法自身的特点)(3)(3)分析速度快分析速度快 快速裂解、快速分析；不丢失信息；(4)(4)信息量大信息量大 裂解条件与裂解产物关系；样品组成与裂解产物；裂解机理和反应动力学研究(5)(5)适合于各种形态样品适合于各种形态样品 粘稠液体、粉末、纤维及弹性体、固化树脂、涂料、硫
4、化橡胶、塑料等；(6)(6)简单、易行简单、易行第4页，本讲稿共13页2023/2/72.2.流程流程载气裂解器六通阀气化室色谱柱GC检测器数据处理质谱仪数据处理压力表第5页，本讲稿共13页2023/2/73.3.对裂解器的要求对裂解器的要求 (1)(1)裂解反应控制裂解反应控制 裂解温度的精确控制(裂解温度不同，裂解产物不同)；可重复进行；(2)(2)裂解温度范围可调裂解温度范围可调 不同物质需要不同的裂解温度；400-1500 C (3)(3)裂解器与接口的体积小裂解器与接口的体积小 减小死体积；防止色谱峰变宽；(4)(4)对裂解反应无催化反应对裂解反应无催化反应 防止歧化反应和二次反应；
5、第6页，本讲稿共13页2023/2/74.4.裂解器裂解器 (1)(1)管式炉裂解器管式炉裂解器 外壁加热的圆管，简单，易于控制。死体积大，二次反应突出；(2)(2)热丝裂解器热丝裂解器 样品放置在加热丝的螺旋管中；(3)(3)居里点裂解器居里点裂解器 利用电磁感应加热；铁磁性材料置于高频电场中，吸收射频能量迅速升温，达到居里点温度时，变为顺磁质，不再吸收能量，温度稳定在该点；样品放置在铁磁性材料制成的加热元件上。不同组成的铁磁质合金具有不同居里点温度；(3)(3)激光裂解器激光裂解器第7页，本讲稿共13页2023/2/7二、顶空气相色谱的技术与应用二、顶空气相色谱的技术与应用applicat
6、ions and technology of headspace gas chromatograph对液体或固体试样中的挥发性成分进行气相色谱分析的技术；试样置于密闭的恒温系统中，气-液（气-固）两相达到热力学平衡时，测定气相组成。两种方式：两种方式：静态法：恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成；动态法：吹扫-捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸。第8页，本讲稿共13页2023/2/7理论依据理论依据 当当顶顶空空瓶瓶中中样样品品上上面面的的蒸蒸气气压压相相当当低低时时，峰峰面面积积Ai的的大大小与样品上面的气相中挥发性组分小与样品上面的气相中挥发性组分 i 的蒸气压的蒸气压pi成正比：成正比：Ai
7、=fi pifi为校正因子，在真实体系中，蒸气分压通常用下式表示：pi=poiixi poi为气相中组分i 的摩尔分数；xi为样品中组分i 的摩尔分数；i为组分i 的活度系数。Ai=fi pi=fiixi poi当系统平衡时：当系统平衡时：Ai=fi pi=ki xi 通过顶空分析，可确定试样中的含量。通过顶空分析，可确定试样中的含量。第9页，本讲稿共13页2023/2/7应用应用1 1：在职业病和法庭分析中，经常要测定体液等中的苯、甲苯、二甲苯等有毒成分，采用顶空分析是一种有效、方便、快速的方法。司法部司法鉴定科学技术学院制订了分析水、尿、血中苯类化合物的静态顶空分析方法。方法：方法：5mL
8、青霉素小瓶，取1mL试样（水、尿、血），加入0.4内标物和约1g硫酸铵至饱和，加盖密封，置于80 C的恒温器中30min，取0.6mL顶空的气样色谱分析。色谱柱：2m 2mm；80-100目；固定液 PEG 20M柱温：110 C，以10 C/min程序升温到110 C。第10页，本讲稿共13页2023/2/7应用应用2 2：分析血样中的酒精是顶空气相色谱应用最广泛的方法，可检查汽车司机是否酒后驾车。方法：方法：样品平衡温度 50C；平衡时间 30min；色谱柱：30m 0.53mm；石英毛细管柱；固定液：聚二甲苯硅氧烷；第11页，本讲稿共13页2023/2/7应用应用3 3：固体样品（塑料、
9、食品等）的顶空分析。塑料食品包装袋中的甲苯残留量的测定。方法：方法：将塑料食品包装袋剪成30mm10mm装入100mL玻璃注射器，在80C预热20min，用空气稀释为100mL，恒温10min后进样分析。色谱柱：500mm 3mm，填充柱，80-100目；固定液：20%的 PEG 20M；柱 温：80 C；最小检测浓度为0.031 mg/m2.第12页，本讲稿共13页2023/2/7内容选择内容选择第一节第一节 气相色谱仪气相色谱仪gas chromatographic instruments第二节第二节 气相色谱固定相及其选择气相色谱固定相及其选择stationary phases in gas chromatograph第三节第三节 气相色谱检测器气相色谱检测器detector of gas chromatograph第四节第四节 分离与操作条件选择分离与操作条件选择choice of chromatographic operating condition第五节第五节 气相色谱分析法的应用气相色谱分析法的应用application technology of gas chromatograph第六节第六节 毛细管色谱法毛细管色谱法capillary gas chromatograph结结束束第13页，本讲稿共13页2023/2/7