氣相色譜儀基礎(chǔ)知識
2021-03-19 08:52:25來源：admin
氣相色譜儀是實(shí)驗(yàn)室一種常用的分析氣體的儀器，它的應(yīng)用領(lǐng)域有很多，如石油，化工，醫(yī)療，環(huán)境，衛(wèi)生等等。既然氣相色譜儀用途這么大，你們對它的基本操作原理和構(gòu)成是否全面了解呢？下面譜析色譜小編為大家介紹一下氣相色譜儀的一些基礎(chǔ)知識。
一、氣相色譜原理
色譜法又叫層分析法，它是一種物理分離技術(shù)。
阿德分離原理是使混合物中的各組分在兩相間進(jìn)行分配，其中的一相是不動的，叫做固定相，另一相則是推動混合物流過此固定相的流體，叫做流動相。
當(dāng)流動相中所含的混合物經(jīng)過固定相，就會與固定相發(fā)生相互作用。由于各組分在性質(zhì)與結(jié)構(gòu)上的不同，相互作用的大小強(qiáng)弱也有差異。
因此在同一推動力作用下，不同組分在固定相中的滯留時間有長有短，從而按先后秩序從固定相中流出，這種借在兩相分配原理而使混合物中各組分獲得分離的技術(shù)，稱為色譜分離技術(shù)或色譜法。因用氣體為流動相，稱為氣相色譜。
色譜法具有：分離效能高、分析速度快。樣品用量高、靈敏度高。適用范圍廣等許多化學(xué)分析法無可與之比擬的優(yōu)點(diǎn)。
二、氣相色譜儀工作原理
利用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，組份就在其中的兩相間進(jìn)行反復(fù)多次分配。
由于固定相對各組份的吸附或溶解能力不同，因此各組份在色譜柱中的運(yùn)行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，按順序離開色譜柱進(jìn)入檢測器，產(chǎn)生的離子流訊號經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組份的色譜峰。
三、氣相色譜儀的組成部分
1、載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量
2、進(jìn)樣系統(tǒng)：包括進(jìn)樣器、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸氣）
3、色譜柱和柱溫：包括恒溫控制裝置（將多組分樣品分離為單個）
4、檢測系統(tǒng)：包括檢測器，控溫裝置
5、記錄系統(tǒng)：包括放大器、記錄儀、或數(shù)據(jù)處理裝置、工作站
四、什么叫保留時間？
從進(jìn)樣開始至每個組分流出曲線達(dá)極大值所需的時間，可作為色譜峰位置的標(biāo)志，此時間稱為保留時間，用 t 表示。
五、什么是色譜圖？
進(jìn)樣后色譜柱流出物通過檢測器系統(tǒng)時，所產(chǎn)生的響應(yīng)信號時間或載氣流出氣體積的叫曲線圖稱為色譜圖。
六、什么是色譜峰？峰面積？
1、色譜柱流出組分通過檢測器系統(tǒng)時所產(chǎn)生的響應(yīng)信號的微分曲線稱為色譜峰。
2、出峰到峰回到基線所包圍的面積，稱為峰面積。
七、怎樣測定載氣流速？
高檔色譜儀上均安裝有自動測試裝置，無自動測試裝置可用皂膜流量計(jì)測，將皂膜流量計(jì)連接在測檢測出口（也可將色譜柱與檢測器斷開皂膜流量計(jì)測接在色譜柱一端），測試每分鐘的流速。
測完后色譜升溫壓力表指示會升高，原因是溫度升高色譜柱對氣體的阻力增加，不要把壓力調(diào)下來，當(dāng)色譜溫度升高穩(wěn)流指示不會改變。測試載氣流速在室溫下測試。
八、怎樣控制載氣流速？
載氣流速的控制主要靠氣路上高壓鋼瓶上的減壓閥減壓，然后經(jīng)儀器的穩(wěn)壓閥穩(wěn)壓，再經(jīng)穩(wěn)流閥以達(dá)到控制載氣流量穩(wěn)定，減壓閥給出的壓力要高出穩(wěn)壓后的壓力。非程序升溫色譜一般沒有穩(wěn)流閥，只靠穩(wěn)壓閥控制流速。
九、氣相色譜分析怎樣測線速度？
1、一般測定線速度實(shí)際上是測定色譜柱的死時間；
2、甲烷作為不滯留物，測定甲烷的保留時間（TCD檢測器以空氣峰），
3、用色譜柱的長度除以甲烷的保留時間得到色譜柱的平均線速度。
十、氣相色譜分析中如何選擇載氣流速的最佳操作條件？
在色譜分析中，選擇好最佳的載氣流速可獲得塔板高度的最小值。因此，從速率理論關(guān)于峰形擴(kuò)張公式可求出最佳流速值。通常色譜柱內(nèi)徑4mm，可用流速為30ml/min。
十一、氣相色譜分析中如何選擇載氣的最佳操作條件？
1、載氣的性質(zhì)對柱效和分析時間有影響；
2、用相對分子質(zhì)量小的載氣時，最佳流速和最小塔板高度都比相對分子質(zhì)量大的載氣時優(yōu)越；
3、用輕載氣有利于提高分析速度，但柱效較低；
4、低速時，最好用這樣既能提高柱效又能減小噪聲；
5、另外，選擇載氣又要從檢測器的靈敏度考慮。
十二、氣相色譜分析中如何選擇氣化室溫度的最佳操作條件？
1、氣化室溫度控制在使樣品瞬間氣化而不造成樣品分解為最佳。
2、一般規(guī)律是氣化室溫度高于樣品的沸點(diǎn)溫度并要求保持氣化溫度恒定就可用峰高定量。
十三、色譜分析中，氣、液、固樣品各用什么進(jìn)樣器進(jìn)樣？
氣體樣品進(jìn)樣：用注射器進(jìn)樣；用氣體定量管進(jìn)樣，常用六通閥。
液體樣品進(jìn)樣：微量注射器。
固體樣品進(jìn)樣：固體樣品溶解后用微量注射器進(jìn)樣，頂空進(jìn)樣法。
十四、氣相色譜分析中如何選擇柱溫的最佳操作條件？
1、一般采用柱溫為被分析物的平均沸點(diǎn)左右或稍低一點(diǎn)；
2、柱溫不能高于固定液最高使用溫度，低于樣品分解溫度；
3、特殊情況下柱溫也可以低于柱溫很多（環(huán)己酮中環(huán)己基過氧化氫色譜分析中環(huán)己酮沸點(diǎn)160多度，用55度柱溫峰型和出峰速度都很好）。
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十五、在氣相色譜分析中如何選擇柱形、柱徑和柱長的最佳操作條件？
1、縮小柱子的直徑對提高柱效率，提高分離度是有利的，但直徑太小，對分析速度不利；
2、柱子直徑與柱曲率半徑相差越大越好；
3、一般填充柱柱長多用兩米左右，毛細(xì)管柱十幾、幾十米左右。
十六、熱導(dǎo)檢測器使用時應(yīng)注意什么？
1、溫度，熱導(dǎo)池溫度應(yīng)高于或接近柱溫，防止樣品冷凝；
2、熱絲，為避免熱絲氧化，要先通載氣，再通橋流，關(guān)閉時要先關(guān)橋流再關(guān)
十七、載氣熱導(dǎo)池的基本結(jié)構(gòu)有幾種？
1、熱導(dǎo)池檢測器是不銹鋼制成池體、池槽和熱敏元件所組成的；
2、基本結(jié)構(gòu)有三種：直通型；擴(kuò)散型；半擴(kuò)散型。
十八、熱導(dǎo)池檢測器溫度如何控制？
1、熱導(dǎo)池檢測器溫度要求高于柱溫，防止分離物質(zhì)冷凝污染。
2、更重要的是控溫精度要求能控制在此。0.05以內(nèi)。
十九、簡述氣相色譜檢測器的性能指標(biāo)？
1、靈敏度；2、敏感度；3、線性范圍；4、穩(wěn)定性。
二十、熱導(dǎo)檢測器（TCD）的基本原理？
1、熱導(dǎo)檢測器是基于不同的物質(zhì)有不同的熱導(dǎo)系數(shù)。
2、在未進(jìn)樣時，兩池孔的鎢絲溫度和阻值減小是相等的。
3、在進(jìn)樣時，載氣經(jīng)參比池，而載氣帶著試樣組分流經(jīng)測量池，由于被組分與載氣組成的混合氣體的熱導(dǎo)系數(shù)與載氣的熱導(dǎo)系數(shù)不同。
4、因此測量池中的鎢絲溫度發(fā)生變化使兩池孔中的兩根鎢絲阻值有了差異。
5、通過電橋測出這個差異，從而測出被測組分含量。
二十一、氫火焰檢測器的注意事項(xiàng)是什么？
1、離子頭絕緣要好，外殼要接地；
2、氫火焰離子化檢測器使用溫度應(yīng)大于是100度；
3、離子頭的噴嘴和收集極，在使用一定時間后應(yīng)進(jìn)行清洗。
二十二、氫火焰離子檢測器（FID）的基本原理？
1、氫火焰檢測器是根據(jù)色譜流出物中可燃性有機(jī)物在氫一氧火焰中發(fā)生電離的原理而制成的；
2、由于在火焰附近存在著由收集極和發(fā)射極之間所造成的靜電場；
3、當(dāng)被測組分燃燒生成離子，在電場作用下定向移動而形成離子流，經(jīng)微電流放大器放大，然后到記錄儀記錄。（目前氫火焰離子檢測器的基本原理說法有兩種，一種是在火燃的作用下離子化，另一種是在電場作用下離子化。）
二十三、火焰光度檢測器（FPD）的基本原理？
1、主要原理為組分在富氫火焰中燃燒時，組分不同程度的變?yōu)樗槠蚍肿印?/span>
2、 由于外層電子互相碰撞而被激發(fā)，當(dāng)電子由激發(fā)態(tài)返回低能態(tài)或基態(tài)時，發(fā)射出特征波長的光譜，這種特征光譜通過經(jīng)選擇濾光片后被測量。
二十四、電子捕獲器檢測器（ECD）的基本原理？
1、主要原理為檢測室內(nèi)的放射源放出β射線（初級電子），與通過檢測室的載氣碰撞產(chǎn)生次級電子和正離子，在電場作用上，分別向與自己極性相反的電極運(yùn)動，形成基流。
2、當(dāng)具有負(fù)電性的組分（即能捕獲電子的組分）進(jìn)入檢測室后，捕獲了檢測室內(nèi)的電子，變成負(fù)電荷的離子，由于電子被組分捕獲，使得檢測室基流減少，產(chǎn)生色譜峰信號。
二十五、氮磷檢測器（NPD）的基本原理？
1、目前認(rèn)為響應(yīng)機(jī)理主要有氣相電離理論和表面電離理論，通常認(rèn)為氣相電離理論能更好地解釋NPD工作原理。
2、氣相電離理論認(rèn)為氮、磷化合物先在氣相邊界層中熱化學(xué)分解，產(chǎn)生負(fù)電性的基團(tuán);該電負(fù)性基團(tuán)在與氣相的銣原子（Rb）進(jìn)行化學(xué)電離反應(yīng)，生成銣離子和負(fù)離子,負(fù)離子在收集極釋放出一個電子,并與氫離子反應(yīng),同時輸出組分信號。
二十六、在氣固色譜中，常用的固定相有哪些？
1、活性炭；2、氧化鋁；3、硅膠；4、分子篩；5、高分子多孔小球。
色譜柱固定液選擇原則是什么？
1、相似相溶原則；
2、利用分子間特殊作用力原則；
3、利用混合固定液原則。
什么是固定相？
在色譜柱內(nèi)不能移動而能起分離作用的物質(zhì)稱為固定相。
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二十七、色譜固定相分幾類？
1、一類為具有吸附性的多孔固體物質(zhì)稱吸附劑；
2、一類是能起分離作用的液體物質(zhì)稱為固定液。
二十八、常用的固體吸附固定相有哪些？
常用的固體吸附固定相有：吸附劑、高分子多孔小球、化學(xué)鍵合固定相。
二十九、氣相色譜選擇固定液的要求是什么？
1、熱穩(wěn)定性好，蒸汽壓低，色譜溫度下呈液態(tài)；
2、試樣在固定液中有足夠的溶解能力；
3、選擇性高；
4、具有化學(xué)惰性。
三十、氣相色譜用載體應(yīng)具備哪些特性？
1、應(yīng)具有大的比表面積；
2、應(yīng)具有化學(xué)惰性；
3、載體形狀規(guī)則；
4、要有較大的機(jī)械強(qiáng)度。
三十一、簡述色譜柱管的預(yù)處理？
1、將截取所需長度的不銹鋼管彎成所需形狀；
2、用10％熱堿洗去油污，用自來水洗凈；
3、用10％鹽酸洗去管內(nèi)金屬氧化物；
4、先用水后用乙醇沖洗，烘干后待用。
三十二、色譜柱的載體是如何涂漬的？
1、根據(jù)配比先稱取一定量的固定液，溶解在有機(jī)溶劑中；
2、加入載體，溶劑應(yīng)把載體沒入，輕輕攪拌；
3、用紅外燈照射使溶劑蒸發(fā)，溶劑揮發(fā)后涂漬完畢；
三十三、怎樣老化色譜柱？
1、在室溫下，將柱子接真空泵的一端接在色譜儀的氣化室上，另一端放空；
2、通載氣在室溫下吹0、5，使柱中空氣被吹干凈；
3、然后升溫，在高于使用溫度20－30度的溫度下保持12－24。
4、降至室溫，完成老化，接檢測器。
三十四、為什么老化色譜柱？
1、新填的色譜柱中有殘余的溶劑和固定液中的一部分低分子量的物質(zhì)及其它易揮發(fā)雜質(zhì)，所以老化。
2、另一個目的是可以使固定液均勻地涂在載體上。
三十五、色譜定量分析常用有幾種方法？
內(nèi)標(biāo)法；外標(biāo)法；歸一化法。
三十六、氣相色譜法定量依據(jù)是什么？
1、檢測器產(chǎn)生的響應(yīng)信號大小與進(jìn)入檢測器組分的量成正比。因此只要色譜柱能將試樣中所有組分完全分離
2、記錄系統(tǒng)正確記錄
3、準(zhǔn)確測量色譜面積就可以進(jìn)行定量。
三十七、什么是校正因子？
1、校正因子是相對響應(yīng)的倒數(shù)，它與峰面積的乘積正比于物質(zhì)的量。
2、即進(jìn)入檢測器中組分的量與檢測器產(chǎn)生的相應(yīng)色譜峰之間的關(guān)系。
三十八、在氣相色譜分析中，如何測定定量校正因子？
1、準(zhǔn)確稱量被測組分和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，混合后，在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行分析，分別測量相應(yīng)的峰面積。
2、然后計(jì)算質(zhì)量校正因子；摩爾校正因子，如果數(shù)次的測量值接近，可取平均值
三十九、氣相色譜永久性氣體的分析采用的儀器和試劑如何？
1、儀器：熱導(dǎo)池檢測器；皂膜流量計(jì)；秒表。
2、試劑：13或5分子篩；（60－80目）；使用前預(yù)先在高溫爐內(nèi)，于350度活
4小時后備用。純氧氣、氮?dú)狻⒓淄椤⒁谎趸佳b入球膽或聚乙烯取樣袋中。氫氣裝在高壓鋼瓶內(nèi)
