氣相色譜儀的原理和操作基礎(chǔ)
更新時(shí)間:2012-08-23 點(diǎn)擊次數(shù):4048
1.氣相色譜儀原理
氣相色譜是對(duì)氣體物質(zhì)或可以在一定溫度下轉(zhuǎn)化為氣體的物質(zhì)進(jìn)行檢測分析。由于物質(zhì)的物性不同,其試樣中各組份在氣相和固定液液相間的分配系數(shù)不同,當(dāng)汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運(yùn)行時(shí),組份就在其中的兩相間進(jìn)行反復(fù)多次分配,由于固定相對(duì)各組份的吸附或溶解能力不同,雖然載氣流速相同,各組份在色譜柱中的運(yùn)行速度就不同,經(jīng)過一定時(shí)間的流動(dòng)后,便彼此分離,按順序離開色譜柱進(jìn)入檢測器,產(chǎn)生的訊號(hào)經(jīng)放大后,在記錄器上描繪出各組份的色譜峰。根據(jù)出峰位置,確定組分的名稱,根據(jù)峰面積確定濃度大小。
2.氣相色譜儀操作基礎(chǔ)
對(duì)一個(gè)混合試樣成功地分離,是氣相色譜法完成定性及定量分析的前提和基礎(chǔ)。衡量氣相色譜分離好壞的程度可用分離度R表示。而其中氣相色譜分離條件的選擇至為關(guān)鍵。主要涉及以下幾個(gè)方面:
2.1)載氣對(duì)柱效的影響
載氣對(duì)柱效的影響主要表現(xiàn)在組分在載氣中的擴(kuò)散系數(shù)Dm(g)上,它與載氣分子量的平方根成反比,即同一組分在分子量較大的載氣中有較小的Dm(g)。根據(jù)速率方程可知:
a)渦流擴(kuò)散項(xiàng)與載氣流速無關(guān);
b)當(dāng)載氣流速u小時(shí),分子擴(kuò)散項(xiàng)對(duì)柱效的影響是主要的,因此選用分子量較大的載氣,如N2、Ar,可使組分的擴(kuò)散系數(shù)Dm(g)較小,從而減小分子擴(kuò)散的影響,提高柱效;
c)當(dāng)載氣流速u較大時(shí),傳質(zhì)阻力項(xiàng)對(duì)柱效的影響起主導(dǎo)作用,因此選用分子量較小的氣體,如H2、He作載氣可以減小氣相傳質(zhì)阻力,提高柱效。
2.2)載氣流速(u)對(duì)柱效的影響
從速率方程可知,分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速成反比,傳質(zhì)阻力項(xiàng)與流速成正比,所以要使理論塔板高度Hzui小,柱效zui高,必有一*流速。在實(shí)際分析中,為了縮短分析時(shí)間,選用的載氣流速稍高于*流速。
2.3)固定液的配比(又稱為液擔(dān)比)
從速率方程式可知,固定液的配比主要影響Csu,降低df,可使Csu減小從而提高柱效。但固定液用量太少,易存在活性中心,致使峰形拖尾;且會(huì)引起柱容量下降,進(jìn)樣量減少。在填充柱色譜中,液擔(dān)比一般為5%~25%。
2.4)色譜柱溫的選擇
柱溫是影響氣相色譜分離的重要參數(shù)之一,主要影響來自于K、k、Dm(g)、Ds(l);從而直接影響分離效能和分析速度。柱溫與R和t密切相關(guān)。提高t,可以改善Cu,有利于提R,縮短t。但是提高柱溫又會(huì)增加B/u導(dǎo)致R降低,r21變小。但降低t又會(huì)使分析時(shí)間增長。
在實(shí)際分析中應(yīng)兼顧這幾方面因素,選擇原則是在是在難分離物質(zhì)對(duì)能得到良好的分離,分析時(shí)間適宜且峰形不托尾的前提下,盡可能采用較低的柱溫。同時(shí),選用的柱溫不能高于色譜柱中固定液的zui高使用溫度(通常低20-50℃)。對(duì)于沸程寬的多組分混合物可采用“程序升溫法”,可以使混合物中低沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)的組分都能獲得良好的分離。
2.5)氣化溫度的選擇
氣化溫度的選擇主要取決于待測試樣的揮發(fā)性、沸點(diǎn)范圍。穩(wěn)定性等因素。氣化溫度一般選在組分的沸點(diǎn)或稍高于其沸點(diǎn),以保證試樣*氣化。對(duì)于熱穩(wěn)定性較差的試樣,氣化溫度不能過高,以防試樣分解。
2.6)色譜柱長和內(nèi)徑的選擇
能使待測組分達(dá)到預(yù)期的分離效果,盡可能使用較短的色譜柱。一般常用的填充柱為l~3m。填充色譜柱內(nèi)徑為3~4mm。
2.7)進(jìn)樣時(shí)間和進(jìn)樣量的選擇
a)進(jìn)樣迅速(塞子狀)以防止色譜峰擴(kuò)張。
b)進(jìn)樣量要適當(dāng):在檢測器靈敏度允許下,盡可能少的進(jìn)樣量:液體樣0.1~10ul,氣體試樣為0.1~10ml。
2.8)燃?xì)夂椭細(xì)獾谋壤?br />
在氣相色譜分析中,燃?xì)夂椭細(xì)獾谋壤龝?huì)嚴(yán)重的影響組分的分離,一般兩者的比例為1:8~1:15。
而真正實(shí)現(xiàn)對(duì)-個(gè)混合試樣成功地分離,色譜條件的選擇中zui為關(guān)鍵的是色譜柱的選擇、柱溫的選擇、載氣的選擇及其流速的確定、燃?xì)夂椭細(xì)獾谋壤取?