氣相色譜儀系統(tǒng)介紹
更新時(shí)間：2023-12-11 瀏覽次數(shù)：1757
氣相色譜儀的系統(tǒng)和進(jìn)樣基礎(chǔ)簡(jiǎn)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(gè)組分的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。它被用來(lái)對(duì)樣品組分進(jìn)行鑒定和定量測(cè)定?；跁r(shí)間的差別進(jìn)行分離：和物理分離（比如蒸餾和類(lèi)似的技術(shù)）不同，氣相色譜（GC)是基于時(shí)間差別的分離技術(shù)。將氣化的混合物或氣體通過(guò)含有某種物質(zhì)的管，基于管中物質(zhì)對(duì)不同化合物的保留性能不同而得到分離。這樣，就是基于時(shí)間的差別對(duì)化合物進(jìn)行分離。樣品經(jīng)過(guò)檢測(cè)器以后，被記錄的就是色譜圖每一個(gè)峰代表最初混合樣品中不同的組分。峰出現(xiàn)的時(shí)間稱(chēng)為保留時(shí)間，可以用來(lái)對(duì)每個(gè)組分進(jìn)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(gè)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(jìn)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(jìn)入檢測(cè)器使基線(xiàn)噪音增大等（推薦使用配備有水分、烴類(lèi)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(shí)，應(yīng)對(duì)每一臺(tái)GC都裝配凈化器，并且使氣源盡可能靠近儀器的背面。
2、進(jìn)樣口
它同時(shí)還作為液體樣品的氣化室；進(jìn)樣口就是將揮發(fā)后的樣品引入載氣流。常用的進(jìn)樣裝置是注射進(jìn)樣口和進(jìn)樣閥。
注射進(jìn)樣口
用于氣體和液體樣品進(jìn)樣。常用來(lái)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(shí)際設(shè)計(jì)尺寸）
進(jìn)樣閥
樣品從機(jī)械控制的定量管被掃入載氣流。因?yàn)檫M(jìn)樣量通常差別很大，所以對(duì)氣體和液體樣品采用不同的進(jìn)樣閥。其原理（非實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸）。進(jìn)樣閥通常與進(jìn)樣口連接，特別在分流進(jìn)樣模式時(shí)，進(jìn)樣閥連接到分流/不分流進(jìn)樣口。
3、色譜柱，
實(shí)現(xiàn)隨時(shí)間的分離；分離就在色譜柱中進(jìn)行。因?yàn)橛脩?hù)可以選擇不同的色譜柱。故使用一臺(tái)儀器能夠進(jìn)行許多不同的分析。因?yàn)榇蠖鄶?shù)分離都強(qiáng)烈依賴(lài)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(cè)器
當(dāng)組分通過(guò)時(shí)，檢測(cè)器電信號(hào)的輸出值改變，從而對(duì)組分做出響應(yīng)；從色譜柱里出來(lái)的含有分離組分的載氣流通過(guò)檢測(cè)器而產(chǎn)生信號(hào)。檢測(cè)器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后成為色譜圖，檢測(cè)器有幾種類(lèi)型的檢測(cè)器可供選擇，但是所有的檢測(cè)器的功能都是相同的：當(dāng)純的載氣（沒(méi)有待分離組分）流經(jīng)檢測(cè)器時(shí)，產(chǎn)生穩(wěn)定的電信號(hào)（基線(xiàn)）；當(dāng)有待分離組分通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，產(chǎn)生不同的電信號(hào)（基線(xiàn)）。
5、數(shù)據(jù)處理裝置
測(cè)量色譜圖記錄下了檢測(cè)器輸出的電信號(hào)。它可以通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行處理：帶狀圖記錄儀上記錄、使用數(shù)字積分儀處理、用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理。傳統(tǒng)的帶狀圖記錄儀必須手工測(cè)量峰的保留時(shí)間和峰大小。積分儀和數(shù)據(jù)系統(tǒng)則可直接進(jìn)行這些測(cè)量（強(qiáng)烈推薦使用積分儀和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈冇泻芎玫闹噩F(xiàn)性和靈敏度）。
計(jì)算
色譜峰的保留時(shí)間和峰大小必須轉(zhuǎn)換成待分離組分的名稱(chēng)和含量。這可以通過(guò)與已知樣品（校準(zhǔn)樣品）的保留時(shí)間和響應(yīng)值大小進(jìn)行比較來(lái)完成。這種比較可以手工完成，但是鑒于速度和準(zhǔn)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(guò)數(shù)據(jù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)提供對(duì)GC的直接控制。這樣就能創(chuàng)建可存儲(chǔ)的方法.需要時(shí)調(diào)用儲(chǔ)存的方法即可.從而可實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)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?xì)怏w等），則可以用氣體注射器或氣體進(jìn)樣閥直接進(jìn)樣。
Ⅱ、氣相色譜的進(jìn)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?xì)怏w等），則可以用氣體注射器或氣體進(jìn)樣閥直接進(jìn)樣。大多數(shù)樣品為液體，為了用氣相色譜來(lái)分析，必須首先使之氣化，這常常由加熱的進(jìn)樣口和液體注射器或液體進(jìn)樣閥相結(jié)合而完成的。
進(jìn)樣口的設(shè)計(jì)和選擇取決于色譜柱的直徑和類(lèi)型，填充柱和大口徑毛細(xì)管柱使用填充柱進(jìn)樣口，小口徑的毛細(xì)管柱使用分流/不分流進(jìn)樣口。
填充柱進(jìn)樣口
為填充柱設(shè)計(jì)的，可更換的襯管使進(jìn)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(jì)如圖8所示。
當(dāng)用大口徑毛細(xì)管柱時(shí)，專(zhuān)用的襯管使得它們可以用于填充柱進(jìn)樣口，這種色譜柱的柱容量與填充柱的類(lèi)似。
樣品用注射器穿過(guò)隔墊注入到載氣流中。加熱的進(jìn)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(jìn)樣口
分流/不分流進(jìn)樣用毛細(xì)管柱，有兩種操作模式：
1、分流模式
毛細(xì)管柱有較小的樣品容量，進(jìn)樣量必須非常少，通常遠(yuǎn)少于1 μL，以防止色譜柱超載。如此小的樣品量操作起來(lái)是很困難的，分流模式提供了一種方法來(lái)解決此問(wèn)題，即采用通常的進(jìn)樣量氣化，然后只把其中一部分引入到色譜柱內(nèi)進(jìn)行分析，其余大部分經(jīng)分流出口放空.
分流閥開(kāi)啟并一直維持此狀態(tài)。樣品被注射進(jìn)襯管，同時(shí)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(jìn)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(shí)將殘留在進(jìn)樣口的溶劑氣體放空。此模式包括兩個(gè)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(lái)設(shè)定，從而設(shè)定流過(guò)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(jìn)樣口吹掃
在樣品被捕集到色譜柱頭之后，打開(kāi)分流閥，將殘留在進(jìn)樣口中的氣體（此時(shí)大部分是溶劑）放空?，F(xiàn)在流路和分流模式是相同的（圖9)，升高柱溫，開(kāi)始將樣品組分引入色譜柱并分離。
此方法對(duì)于沸點(diǎn)比溶劑高的組分的分離是很有效的。溶劑峰將會(huì)很大，要采用程序升溫將目標(biāo)化合物的峰和溶劑峰分離。
不分流模式進(jìn)樣步驟：
1）在加熱的進(jìn)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(gè)溶劑飽和區(qū)帶。
3）利用此區(qū)帶使樣品在柱頭進(jìn)行富集和重組。
4）在所有樣品，或至少是大部分樣品進(jìn)入色譜柱后，通過(guò)打開(kāi)分流放空閥放空進(jìn)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(jìn)樣技術(shù)
每一個(gè)色譜峰的起始點(diǎn)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(guò)程中，樣品區(qū)域由于擴(kuò)散而展寬。任何色譜峰的寬度都不會(huì)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(jìn)樣技術(shù)是：
1）將樣品充入注射器，調(diào)節(jié)進(jìn)樣量；
2）將注射器的針尖以盡可能深地速度穿過(guò)進(jìn)樣隔墊（進(jìn)樣口的設(shè)計(jì)者假定您會(huì)這樣做）；
3）快速壓下注射器推桿；
4）立即把針從進(jìn)樣口拔出。
重要的就是速度，任何遲疑都將導(dǎo)致樣品區(qū)域?qū)挾仍龃蟆?/span>
如果一個(gè)熟練的操作者按以上方法進(jìn)樣，他能達(dá)到3%~4%的進(jìn)樣量重復(fù)性，能夠限制注射器推桿移動(dòng)距離的機(jī)械裝置能提高進(jìn)樣重復(fù)性。
應(yīng)避免使用在兩個(gè)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(jìn)樣量的誤差增倍。
自動(dòng)進(jìn)樣的優(yōu)點(diǎn)
自動(dòng)進(jìn)樣器是解決進(jìn)樣問(wèn)題的一個(gè)方法，它們能夠?qū)崿F(xiàn)高度重復(fù)的進(jìn)樣。因此，它們通常允許采用更簡(jiǎn)單的峰的含量計(jì)算方法（用外標(biāo)法，而不是內(nèi)標(biāo)法）。如果配備有自動(dòng)進(jìn)樣器（裝備有樣品盤(pán)，并與數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接），就可以進(jìn)行全自動(dòng)分析。
進(jìn)樣閥
1、氣體樣品進(jìn)樣閥，包括一個(gè)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(guò)定量管來(lái)確定。定量管是可以更換的，因此一個(gè)進(jìn)樣閥能夠提供多種高度重復(fù)的進(jìn)樣體積。
2、液體進(jìn)樣閥，這與氣體進(jìn)樣閥的原理是一樣的。由于液體進(jìn)樣要求更小的進(jìn)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(jìn)樣量，您必須更換整個(gè)進(jìn)樣閥。
進(jìn)樣口溫度
1、氣體樣品
對(duì)于氣體樣品而言，進(jìn)樣口不需要?dú)饣魏挝镔|(zhì)，因此也就沒(méi)有必要加熱。然而，大多數(shù)色譜工作者更傾向于加熱進(jìn)樣口以保證進(jìn)樣口不會(huì)使任何物質(zhì)冷凝。常用的進(jìn)樣口溫度為100℃。
2、液體樣品
液體樣品要求加熱進(jìn)樣口，溫度要足夠高以使樣品氣化，但又不能過(guò)高而導(dǎo)致樣品分解。
1）溫度足夠高 開(kāi)始將進(jìn)樣口溫度設(shè)置為溶劑沸點(diǎn)值并觀(guān)察色譜峰形。如果所有色譜峰的峰形大致相同（大小不同），說(shuō)明進(jìn)樣口溫度已經(jīng)足夠高了。如果后流出的色譜峰顯得過(guò)寬，就將進(jìn)樣口溫度升高10℃看峰形是否改善。
2）溫度過(guò)高 如果出現(xiàn)的峰數(shù)比組分?jǐn)?shù)還多，且峰型較差，說(shuō)明可能有樣品分解發(fā)生。
在進(jìn)樣口發(fā)生分解所產(chǎn)生的峰，其大小主要取決于進(jìn)樣口溫度。為了驗(yàn)證是否發(fā)生分解，稍稍降低進(jìn)樣口溫度后進(jìn)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(jìn)樣口處有樣品分解發(fā)生。
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