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氣相色譜儀系統(tǒng)介紹

來源:上海杰星生物科技有限公司   2023年12月11日 16:08  

氣相色譜儀的系統(tǒng)和進樣基礎(chǔ)簡述!

Ⅰ、什么是氣相色譜?

氣相色譜(GC)是一種把混合物分離成單個組分的實驗技術(shù)。它被用來對樣品組分進行鑒定和定量測定?;跁r間的差別進行分離:和物理分離(比如蒸餾和類似的技術(shù))不同,氣相色譜(GC)是基于時間差別的分離技術(shù)。將氣化的混合物或氣體通過含有某種物質(zhì)的管,基于管中物質(zhì)對不同化合物的保留性能不同而得到分離。這樣,就是基于時間的差別對化合物進行分離。樣品經(jīng)過檢測器以后,被記錄的就是色譜圖每一個峰代表最初混合樣品中不同的組分。峰出現(xiàn)的時間稱為保留時間,可以用來對每個組分進行定性,而峰的大?。ǚ甯呋蚍迕娣e)則是組分含量大小的度量。

色譜系統(tǒng)

一個氣相色譜系統(tǒng)包括:

1、載氣源,

它能將樣品帶入GC系統(tǒng)進樣口;載氣必須是純凈的。污染物可能與樣品或色譜柱反應(yīng),產(chǎn)生假峰進入檢測器使基線噪音增大等(推薦使用配備有水分、烴類化合物和氧氣捕集阱的高純載氣。)。若使用氣體發(fā)生器而不是氣體鋼瓶時,應(yīng)對每一臺GC都裝配凈化器,并且使氣源盡可能靠近儀器的背面。

2、進樣口

它同時還作為液體樣品的氣化室;進樣口就是將揮發(fā)后的樣品引入載氣流。常用的進樣裝置是注射進樣口和進樣閥。

注射進樣口

用于氣體和液體樣品進樣。常用來加熱使液體樣品蒸發(fā)。用氣體或液體注射器穿透隔墊將樣品注入載氣流。其原理(非實際設(shè)計尺寸)

進樣閥

樣品從機械控制的定量管被掃入載氣流。因為進樣量通常差別很大,所以對氣體和液體樣品采用不同的進樣閥。其原理(非實際設(shè)計尺寸)。進樣閥通常與進樣口連接,特別在分流進樣模式時,進樣閥連接到分流/不分流進樣口。

3、色譜柱,

實現(xiàn)隨時間的分離;分離就在色譜柱中進行。因為用戶可以選擇不同的色譜柱。故使用一臺儀器能夠進行許多不同的分析。因為大多數(shù)分離都強烈依賴于溫度.故色譜柱要安裝在能夠精密控溫的柱箱內(nèi)

4、檢測器

當組分通過時,檢測器電信號的輸出值改變,從而對組分做出響應(yīng);從色譜柱里出來的含有分離組分的載氣流通過檢測器而產(chǎn)生信號。檢測器的輸出信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化后成為色譜圖,檢測器有幾種類型的檢測器可供選擇,但是所有的檢測器的功能都是相同的:當純的載氣(沒有待分離組分)流經(jīng)檢測器時,產(chǎn)生穩(wěn)定的電信號(基線);當有待分離組分通過檢測器時,產(chǎn)生不同的電信號(基線)。

5、數(shù)據(jù)處理裝置

測量色譜圖記錄下了檢測器輸出的電信號。它可以通過以下幾種方式進行處理:帶狀圖記錄儀上記錄、使用數(shù)字積分儀處理、用計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理。傳統(tǒng)的帶狀圖記錄儀必須手工測量峰的保留時間和峰大小。積分儀和數(shù)據(jù)系統(tǒng)則可直接進行這些測量(強烈推薦使用積分儀和數(shù)據(jù)系統(tǒng),因為它們有很好的重現(xiàn)性和靈敏度)。

計算

色譜峰的保留時間和峰大小必須轉(zhuǎn)換成待分離組分的名稱和含量。這可以通過與已知樣品(校準樣品)的保留時間和響應(yīng)值大小進行比較來完成。這種比較可以手工完成,但是鑒于速度和準確性. 采用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

儀器控制

某些數(shù)據(jù)系統(tǒng)和GC組合還可通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)計算機提供對GC的直接控制。這樣就能創(chuàng)建可存儲的方法.需要時調(diào)用儲存的方法即可.從而可實現(xiàn)高度的自動化分析。一些樣品已經(jīng)是氣體(例如室內(nèi)或室外的空氣,可燃氣體等),則可以用氣體注射器或氣體進樣閥直接進樣。

Ⅱ、氣相色譜的進樣方式

一些樣品已經(jīng)是氣體(例如室內(nèi)或室外的空氣可燃氣體等),則可以用氣體注射器或氣體進樣閥直接進樣。大多數(shù)樣品為液體,為了用氣相色譜來分析,必須首先使之氣化,這常常由加熱的進樣口和液體注射器或液體進樣閥相結(jié)合而完成的。

進樣口的設(shè)計和選擇取決于色譜柱的直徑和類型,填充柱和大口徑毛細管柱使用填充柱進樣口,小口徑的毛細管柱使用分流/不分流進樣口。

填充柱進樣口

為填充柱設(shè)計的,可更換的襯管使進樣口適用于特定內(nèi)徑的色譜柱,柱內(nèi)徑一般為1/8或1/4英寸。典型的設(shè)計如圖8所示。

當用大口徑毛細管柱時,專用的襯管使得它們可以用于填充柱進樣口,這種色譜柱的柱容量與填充柱的類似。

樣品用注射器穿過隔墊注入到載氣流中。加熱的進樣口使樣品(如果是液體)氣化,而后載氣將氣化的樣品帶入色譜柱。

填分流/不分流進樣口

分流/不分流進樣用毛細管柱,有兩種操作模式:

1、分流模式

毛細管柱有較小的樣品容量,進樣量必須非常少,通常遠少于1 μL,以防止色譜柱超載。如此小的樣品量操作起來是很困難的,分流模式提供了一種方法來解決此問題,即采用通常的進樣量氣化,然后只把其中一部分引入到色譜柱內(nèi)進行分析,其余大部分經(jīng)分流出口放空.

分流閥開啟并一直維持此狀態(tài)。樣品被注射進襯管,同時被氣化。氣化的樣品在色譜柱(氣流阻力大)和分流放空口(氣流阻力可調(diào))之間分配。

2、不分流進樣模式

此模式特別適用于低濃度的樣品。它將樣品捕集在柱頭,同時將殘留在進樣口的溶劑氣體放空。此模式包括兩個步驟:

a.注射樣品

關(guān)閉分流閥。載氣流在隔墊吹掃氣出口和色譜柱之間分配。柱頭壓力由分流放空調(diào)節(jié)閥來設(shè)定,從而設(shè)定流過色譜柱的流速;注射樣品。溶劑(主要的樣品成分)在富集樣品的柱頭產(chǎn)生飽和區(qū)帶。

b.進樣口吹掃

在樣品被捕集到色譜柱頭之后,打開分流閥,將殘留在進樣口中的氣體(此時大部分是溶劑)放空。現(xiàn)在流路和分流模式是相同的(圖9),升高柱溫,開始將樣品組分引入色譜柱并分離。

此方法對于沸點比溶劑高的組分的分離是很有效的。溶劑峰將會很大,要采用程序升溫將目標化合物的峰和溶劑峰分離。

不分流模式進樣步驟:

1)在加熱的進樣口中使樣品和溶劑揮發(fā)。

2)采用較低的柱溫在柱頭產(chǎn)生一個溶劑飽和區(qū)帶。

3)利用此區(qū)帶使樣品在柱頭進行富集和重組。

4)在所有樣品,或至少是大部分樣品進入色譜柱后,通過打開分流放空閥放空進樣口中殘留的樣品氣體。

5)升高柱溫,先將溶劑,然后將樣品從柱頭釋放。操作參數(shù)初始值設(shè)定。

注射進樣技術(shù)

每一個色譜峰的起始點是與載氣混合的揮發(fā)的樣品區(qū)域的一部分,在樣品組分于柱內(nèi)被分離的過程中,樣品區(qū)域由于擴散而展寬。任何色譜峰的寬度都不會比初始區(qū)域?qū)挾雀?。由于分離窄峰比寬峰容易得多,故必須使初始區(qū)域?qū)挾茸钚』?。理想的注射進樣技術(shù)是:

1)將樣品充入注射器,調(diào)節(jié)進樣量;

2)將注射器的針尖以盡可能深地速度穿過進樣隔墊(進樣口的設(shè)計者假定您會這樣做);

3)快速壓下注射器推桿;

4)立即把針從進樣口拔出。

重要的就是速度,任何遲疑都將導致樣品區(qū)域?qū)挾仍龃蟆?/span>

如果一個熟練的操作者按以上方法進樣,他能達到3%~4%的進樣量重復性,能夠限制注射器推桿移動距離的機械裝置能提高進樣重復性。

應(yīng)避免使用在兩個氣泡間捕集樣品的注射技術(shù)。這樣您必須做兩次估算,因而使進樣量的誤差增倍。

自動進樣的優(yōu)點

自動進樣器是解決進樣問題的一個方法,它們能夠?qū)崿F(xiàn)高度重復的進樣。因此,它們通常允許采用更簡單的峰的含量計算方法(用外標法,而不是內(nèi)標法)。如果配備有自動進樣器(裝備有樣品盤,并與數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接),就可以進行全自動分析。

進樣閥

1、氣體樣品進樣閥,包括一個定量管和將定量管接入載氣流和脫離載氣流的閥體。樣品量通過定量管來確定。定量管是可以更換的,因此一個進樣閥能夠提供多種高度重復的進樣體積。

2、液體進樣閥,這與氣體進樣閥的原理是一樣的。由于液體進樣要求更小的進樣體積,因此“定量管”是構(gòu)成閥體的一部分,且是不可更換的。如果要改變進樣量,您必須更換整個進樣閥。

進樣口溫度

1、氣體樣品

對于氣體樣品而言,進樣口不需要氣化任何物質(zhì),因此也就沒有必要加熱。然而,大多數(shù)色譜工作者更傾向于加熱進樣口以保證進樣口不會使任何物質(zhì)冷凝。常用的進樣口溫度為100℃。

2、液體樣品

液體樣品要求加熱進樣口,溫度要足夠高以使樣品氣化,但又不能過高而導致樣品分解。

1)溫度足夠高  開始將進樣口溫度設(shè)置為溶劑沸點值并觀察色譜峰形。如果所有色譜峰的峰形大致相同(大小不同),說明進樣口溫度已經(jīng)足夠高了。如果后流出的色譜峰顯得過寬,就將進樣口溫度升高10℃看峰形是否改善。

2)溫度過高  如果出現(xiàn)的峰數(shù)比組分數(shù)還多,且峰型較差,說明可能有樣品分解發(fā)生。

在進樣口發(fā)生分解所產(chǎn)生的峰,其大小主要取決于進樣口溫度。為了驗證是否發(fā)生分解,稍稍降低進樣口溫度后進行第二次分析,然后比較峰的大小。若有明顯的變化,就表明在進樣口處有樣品分解發(fā)生。



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