气相色谱仪原理及概述讲座.ppt

,山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司陈鹏,销售服务热线：0571-86023879C,气相色谱仪介绍原理、概述,色谱分析是一种多组份混合物的分离、分析工具。它主要利用物质的物理性质对混合物进行分离，测定混合物的各组份。并对混合物中的各组份进行定量、定性分析。气相色谱仪是以气体作为流动相（载气）。当样品被送入进样器后由载气携带进入色谱柱。由于样品中各组份在色谱柱中的流动相（气相）和固定相（液相或固相）间分配或吸附系数的差异。在载气的冲洗下，各组份在两相间作反复多次分配，使各组份在色谱柱中得到分离，然后由接在柱后的检测器根据组份的物理化学特性，将各组份按顺序检测出来。,气相色谱仪介绍,气相色谱仪,SP-6890型系列色谱仪,气相色谱仪介绍,各系列气相色谱仪组成：柱箱进样器检测器气路控制系统微机控制系统,气相色谱仪组成,气相色谱仪介绍,柱箱具有大容积柱箱，安装色谱柱时，操作非常方便。采用优质风叶，柱箱内的梯度很小。采用微机对柱箱进行温度控制，范围在室温上10399，精度为0.1。柱箱可进行程序升温，具有三阶程序升温功能，且升温速率达40/min。程序设定后，自动操作无需人工干预。完成程序升温过程后，柱箱自动后开门，温度将快速回到柱箱的初始温度，等待第二次程序升温过程。,柱 箱,气相色谱仪介绍,进样器具有五种进样器供选择填充柱进样器六通阀气体进样器毛细管不分流进样器毛细管分流进样器毛细管分流/不分流进样器,进 样 器,气相色谱仪介绍,填充柱进样器：可安装外径为3mm 6mm的不锈钢柱、玻璃柱及聚四氟乙烯柱，操作简单，被广泛应用。适合于分析组份少的样品(15个以内)。采用微算机对进样器进行温度控制，控制范围在室温上10399，精度0.1。,填 充 柱进 样 器,气相色谱仪介绍,六通阀气体进样器：在进样器前加一个六通阀，对气体分析可直接进样。是用于分析煤气、天燃气、液化气等气化物的最佳进样方式。,六通阀气体进样器,气相色谱仪介绍,毛细管不分流进样器：可安装内径为0.53mm大口径毛细管柱，适合分析组份较多、较复杂的样品，操作简单。采用微机对进样器进行温度控制，控制范围在室温上10399，精度0.1。,毛细管不分流进样器,毛细管分流进样器：可安装内径为0.25mm 0.38mm小口径毛细管柱，用于分析组份复杂而且结构相近(同分异构体)的高浓度样品，操作复杂。采用微机对进样器进行温度控制，控制范围在室温上10399，精度为0.1。,气相色谱仪介绍,毛细管分流进样器,毛细管分流/不分流进样器：独特的背压阀控制方式并带有隔膜清洗功能分流/不分流进样器，可有效地防止溶剂峰的拖尾及鬼峰。可安装内径为0.25mm 0.38mm小口径毛细管柱，用于分析组份很复杂而且结构相近(同分异构体)的低浓度样品，操作很复杂。采用微机对进样器进行温度控制，控制范围在室温上10399，精度为0.1。,气相色谱仪介绍,分流/不分流进样器,气相色谱仪介绍,分流/不分流进样(GROB不分流进样法)原理:由于在进样时分流通道被关闭,在进样器中被迅速气化的样品气体在柱头聚集并冷凝,40-60秒后分流通道打开,与此同时柱温根据设定已开始逐渐升温,由于溶剂效应(也可理解由于溶剂沸点低,再次并首先气化)溶剂气体排出分流出口使进入色谱柱的样品大部为溶质.这一过程可以理解为样品的浓缩.,分流/不分流进样法原理,气相色谱仪介绍,毛细管色谱柱分流/不分流进样原理(不分流状态)Purge on 状态*只有在进样后4060 秒 时间内处于本状态,原理图(不分流状态),毛细管分流/不分流进样技术的检测灵敏度要比毛细管分流进样技术高1-2个数量级.综上所述,不分流时间的长短,柱温初始恒温时间的长短以及柱温升温速率快慢都会对物质在柱子内的分离产生影响.在通常情况下,溶剂峰拖尾是不分流的时间过长，样品峰太小是不分流时间太短.,气相色谱仪介绍,经稳压后载气入口,稳流阀,三通管,二位三通电磁阀,针型阀,隔垫清扫输出0.5-5ml/分钟,分流输出根据分流比调节,毛细管色谱柱,毛细管色谱柱分流/不分流 进样原理(分流状态)Purge off 状态,气相色谱仪介绍,原理图（分流状态）,气相色谱仪介绍,检测器具有五种检测器供选择氢火焰离子化检测器(FID)热导检测器(TCD)电子捕获检测器(ECD)氮磷检测器(NPD)火焰光度检测器(FPD),检 测 器,单检测器系列色谱仪有五种型号机型SP-6890装备氢火焰离子化检测器(FID)装备热导检测器(TCD)装备电子捕获检测器(ECD)装备氮磷检测器(NPD)装备火焰光度检测器(FPD),气相色谱仪介绍,GC单检测器系列,气相色谱仪介绍,双气路气相色谱仪可装备五种检测器中的任意二种检测器，最多可装备三种检测器，但其中必须有一种为(TCD)或(ECD)检测器。,双气路GC检测器安装数,气相色谱仪介绍,检测器温控：微机控制温度控制范围：室温上10399精度：0.1,检测器温控范围,气路控制系统气路控制系统装备有稳压阀、稳流阀和针型阀从而保证了仪器的定性定量的重复性。采用高精度的刻度稳流阀和刻度针型阀保证流量的准确性和流量的重复性，而且使用方便。,气相色谱仪介绍,气路控制系统,气相色谱仪分析原理,进样,时刻A,时刻B,时刻C,时刻D,时刻E,时刻F,色谱柱（加热）,检测器（加热）,色谱图,进样（加热）,数据处理机或工作站,载气,色谱分离图,气相色谱仪介绍,原理：在氢氧焰的高温作用下，许多分子均将分裂为碎片，并有自由基和激态分子产生，从而在氢焰中形成这些高能粒子所组成的高能区，当有机分子进入此高能区时，就会被电离，从而在外电路中输出离子电流信号。,信号输出,载气入口,点火电压,火焰离子化检测器（FID）原理,气相色谱仪介绍,特点：体积小，灵敏度高，死体积小，应答时间快，但对部分物质如H2、O2、N2、CO、CO2、NO、NO2、CS2、H2O等无响应。属破坏性检测器。,信号输出,载气入口,点火电压,FID检测器特点,气相色谱仪介绍,技术指标敏感度：110-11g/s 噪 声：0.02mv线性范围：106最高使用温度：399,信号输出,载气入口,点火电压,FID检测器技术指标,气相色谱仪介绍,信号输出,载气入口,点火电压,适用范围可挥发的有机化合物。可广泛用于科研、高等院校、环保、卫生防疫、临床医学、质检、食品、香料、生物化学、石油化工、冶金、煤炭等行业。,FID检测器适用范围,气相色谱仪介绍,原理：气流中样品浓度发生变化，则从热敏元件上所带走的热量也就不同，从而改变热敏元件的电阻值，由于热敏元件为组成惠斯顿电桥之臂，只要桥路中任何一臂电阻发生变化，则整个线路就立即有信号输出。,载气入口,载气出口,载气出口,热导检测器（TCD）原理,气相色谱仪介绍,特点：此检测器几乎对所有可挥发的有机和无机物质均能响应。但灵敏度较低，被測样品的浓度不得低于万分之一。属非破坏性检测器。,载气入口,载气出口,载气出口,TCD检测器特点,气相色谱仪介绍,技术指标灵敏度：3500mV.ml/mg 噪 声：0.02mv线性范围：104最高使用温度：399,载气入口,载气出口,载气出口,TCD检测器技术指标,气相色谱仪介绍,适用范围所有可挥发的有机和无机物。可广泛用于科研、高等院校、石油化工、化工、冶金、煤炭、电力等行业。,载气入口,载气出口,载气出口,TCD检测器适用范围,气相色谱仪介绍,原理：使载气分子在63Ni辐射源中所产生的粒子的作用下离子化，在电场中形成稳定的基流，当含电负性基团的组分通过时，俘获电子使基流减小而产生电信号。,电子捕获检测器（ECD）原理,气相色谱仪介绍,特点：对电负性物质（例如：卤化物,有机汞，有机氯及过氧化物，金属有机物，硝基、甾类化合物等）有很高的灵敏度。属非破坏性检测器。,ECD检测器特点,技术指标灵敏度：110-13 g/s噪 声：0.02mv线性范围：5103最高使用温度：350,气相色谱仪介绍,ECD检测器技术指标,气相色谱仪介绍,适用范围对卤素、硝基等化合物选择性极好。可广泛用于生物、医药、卫生防疫、农药残留、环境保护及气象追踪等领域的分析中。,ECD检测器适用范围,气相色谱仪介绍,注意：ECD检测器所使用的载气必须充分干燥，脱氧，不能使用发生器，必须用高纯气。如使用高纯氮气或氦作载气（99.999%),ECD检测器气体使用要求,气相色谱仪介绍,原理在FID中加入一个用碱金属盐制成的玻璃珠当样品分子含有在燃烧时能与碱盐起反应的元素时，则将使碱盐的挥发度增大，这些碱盐蒸气在火焰中将被激发电离，而产生新的离子流，从而输出信号。,空气入口,氢气入口,信号输出,载气入口,高压,铷珠,氮磷检测器（NPD）原理,气相色谱仪介绍,特点这是一种有选择性的检测器，对含有能增加碱盐挥发性的化合物特别敏感。对含氮、磷有机物有很高的灵敏度。属破坏性检测器。,空气入口,氢气入口,信号输出,载气入口,高压,铷珠,NPD检测器特点,气相色谱仪介绍,技术指标敏感度：510-12 g/s（N）110-12 g/s（P）噪 声：210-13 A 最高使用温度：399,空气入口,氢气入口,信号输出,载气入口,高压,铷珠,NPD检测器技术指标,气相色谱仪介绍,适用范围含氮、磷化合物的分析。可广泛用于环境保护、临床医学、食品、药物、香料、刑事法医等分析领域。,空气入口,氢气入口,信号输出,载气入口,高压,铷珠,NPD检测器适用范围,气相色谱仪介绍,原理燃烧着的氢焰中，当有样品进入时，则氢焰的谱线和发光强度均发生变化，然后由光电倍增管将光度变化转变为电信号,载气入口,空气入口,火焰光度检测器（FPD）原理,气相色谱仪介绍,特点对硫、磷化合物有很高的选择性，适当选择光电倍增管前的滤光片将有助于提高选择性，排除干扰。,载气入口,空气入口,FPD检测器特点,气相色谱仪介绍,技术指标敏感度：110-11 g/s（P）110-10 g/s（S）噪 声：810-11A最高使用温度：399,载气入口,空气入口,FPD检测器技术指标,气相色谱仪介绍,使用范围含磷、硫化合物的分析。可用于石油、化工、环境保护及食品中农药残留量等分析领域中。,载气入口,空气入口,FPD检测器适用范围,GC常见故障原因及解决办法1,过大的基线噪音 A)进样器被污染(清洗进样器，更换衬管和密封垫/试验进行浓缩测试；载气管线也可能需要清洗)B)色谱柱被污染(烘烤色谱柱,用溶剂清洗色谱柱/限定烘烤1-2小时,只用于键合交联的固定相,检查进样口被污染的情况),GC常见故障原因及解决办法2,C)检测器被污染(清洗检测器/一般噪音随时间而增加，而不是突然出现)D)气体被污染或质量差(使用高纯度气体；)也要检查捕集阱是否过期或漏气/一般是在更换气瓶以后有问题出现)E)色谱柱插入检测器过长(重新安装色谱柱/参考GC手册，确定适当的距离)F)进入检测器的流速不正确(按照建议的值调节流速/参考GC手册，确定适当的距离)G)MS、ECD或TCD有泄漏(检查并排除泄漏/常常是在柱接头或进样器处),GC常见故障原因及解决办法3,H)检测器灯丝老化，灯或电子倍增器老化(更换适用的部件)I)隔垫降解(更换隔垫/在高温分析时要使用合适的隔垫)基线不稳定或扰动 A)进样器被污染(清洗进样器/试验进行浓缩测试；载气管线也可能需要清洗)B)色谱柱被污染(烘烤色谱柱/限定烘烤1-2小时)C)检测器不平衡(使检测器稳定/一些检测器需要24小时才能稳定),GC常见故障原因及解决办法4,D)色谱柱没有老化好(充分老化色谱柱/对痕量分析要更严格一些)E)在程序升温过程中改变载气流速(在很多情况下是正常的/MS、TCD和ECD响应随流速而改变)F)色谱柱被污染(把色谱柱切去一段,用溶剂清洗色谱柱/把色谱柱前端切去1/2-1米,只用于键合交联的固定相,检查进样口被污染的情况)G)色谱柱活性(不可逆，要更换色谱柱/只影响活性化合物),GC常见故障原因及解决办法5,H)溶剂相极性不匹配(改变样品溶剂,安装保留间隙管/早流出的峰或靠近溶剂前沿的峰更容易出现拖尾,3-5m保留间隙柱就足够了)I)对不分流进样或柱上进样溶剂效应显著分流比太低(降低初始的柱温,增加分流比/保留值增加，峰拖尾减弱/在分流排放口处的流速为20ml/min或更高),GC常见故障原因及解决办法6,J)色谱柱安装不好(早流出的峰更容易拖尾)K)一些活性化合物总是有拖尾(对胺和羧酸最为常见)分裂峰 A)进样技术(改变进样技术/常与推进推杆不正确有关，或者在进样针里有样品，使用自动进样器)B)混合样品溶济到单一溶剂(改变样品溶剂/溶剂的极性或沸点有很大的差别时更严重),GC常见故障原因及解决办法7,C)色谱柱安装不好(重新安装在进样器端的色谱柱/插入距离非常不恰当)D)在进样器中样品分解(降低进样口温度改用柱上进样/温度过低会使峰变宽或拖尾需要柱上进样器)E)样品聚焦不好(使用保留间隙管/对于不分流或柱上进样),GC常见故障原因及解决办法8,保留时间波动 A)改变载气流速(检查载气流速/所有峰的保留时间都以相同的方向偏离，波动程度也相同)B)改变柱温(检查色谱柱温度/不是所有峰的保留时间都改变相同的量)C)改变柱尺寸(验证色谱柱规格的一致性D)化合物浓度有大的变化(试验不同的样品浓度/也可能影响到相邻的峰，增加分流比或解释样品可纠正样品的超载),GC常见故障原因及解决办法9,E)进样器泄漏(在进样器处检漏/也常会改变峰的大小)F)气体管路堵塞(清洗或更换堵塞的管路/分流管路常会堵塞；也要检查流量控制器和电磁阀)G)隔垫泄漏(更换隔垫/检查针是否有倒刺)H)样品溶剂不相容(改变溶剂，使用保留间隙柱/对于不分流进样),GC常见故障原因及解决办法10,色谱峰大小改变 A)检测器响应改变(检查气流，温度和设定值,检查背景值和噪音/对所有的峰影响不一样,可能是系统被污染，而不是检测器)B)分流比改变/吹扫开始时间改变(检查分流比/检查吹扫激活时间,对所有的峰影响不一样,是对不分流进样器)C)进样量改变(检查进样技术/进样量不是线性的 D)样品浓度改变(检查和验证样品浓度/这一改变也可能是由于降解，蒸发或样品温度改变，或PH改变),GC常见故障原因及解决办法11,E)注射器泄漏(使用不同的注射器/样品泄漏到活塞或到针的周围，这样的泄漏不易发现)F)色谱柱污染(切去一段色谱柱,用溶剂冲洗色谱柱/色谱柱前端切去1/2-1m,只用于键合交联的固定相)G)色谱柱活性(不可逆/只影响活性化合物)H)共流出(改变柱温或固定相/降低柱温并检查是否有肩峰或拖尾),GC常见故障原因及解决办法12,I)进样器歧视改变(保持同样的进样参数/分流进样更为严重)J)样品反冲(少进样，使用大的衬管，降低进样口温度/减少溶剂提高流速更为有效K)进样口污染物分解(清洗进样口，更换衬管，更换金密封垫/只能使用去活的衬管和管中的玻璃毛),GC常见故障原因及解决办法13,分离的降低A)分离不好(不同的柱温/检查色谱柱温度/与其她的色谱峰差别明显)B)不同的柱尺寸或固定相(确认色谱柱尺寸相同/与其她的色谱峰差别明显)C)和其他峰共流出(改变柱温/降低柱温并检查是否有肩峰或拖尾)D)增加峰宽(改变载气流速/检查载气流速/也会改变保留时间)F)色谱柱污染(切去一段色谱柱,用溶剂冲洗色谱柱/色谱柱前端切去1/2-1m,只用于键合交联的固定相),GC常见故障原因及解决办法14,G)进样器改变(检查进样器设定值/典型的变化、分流比、衬管、温度、进样量）H）样品浓度改变（试验使用不同的样品浓度/在较高浓度下峰宽增加）I）溶剂效应不佳，聚焦不够（降低柱温，使用好的溶剂，样品和固定相极性匹配，使用保留间隙柱/对不分流进样器）,气相色谱仪介绍,填充色谱柱管的材料选择绝大部分的应用场合都使用不锈钢管材料，对于有反应性易分解或具有腐蚀性的样品可使用玻璃或聚四氟乙烯管材料。,填充柱管材选择,气相色谱仪介绍,填充色谱柱的尺寸选择外径3（内径2）长度2m是最常用的尺寸，一般用于分离组份较少的样品。1m长度的次之，用于分离组份更少的样品。在特殊用途上有采用3m或4m的，但超过4m的很少应用。内径3的填充柱应用越来越少，只有在应用玻璃柱时使用这种内径。,填充柱尺寸选择,气相色谱仪介绍,填充柱的选购需标明填充柱的材料、内径、长度固定液的名称、浓度担体的名称、目数如：不锈钢填充柱；3mm2m 3%OV-101/chromsorb 80100目,填充柱选购需标明内容,气相色谱仪介绍,长度：1015米短柱，主要用于分离少于10个组份的样品；2030米中长柱，主要分离1050个组份内的样品；50米长柱，分离大于50个组份或含有难分离物质对的复杂样品；,毛细管柱的选择（长度）,气相色谱仪介绍,内径：常用的毛细管柱内径有0.25mm、0.32mm及0.53mm三种。内径0.25mm和0.32mm属小口经毛细管柱，用于分流进样；内径0.53mm属大口径毛细管柱，用于不分流进样；,毛细管柱的选择（内径）,气相色谱仪介绍,液膜厚度：0.10.2m，低负荷量，高温流失小，适用于高沸点化合物样品；0.250.33m，属于标准液膜,较常用；0.51m，属厚液膜,样品负荷量大,常用；15m，属特厚液膜，有较高的负荷量，在高温下流失较大，老化时间要长，适用于低沸点样品。,毛细管柱的选择（膜厚）,气相色谱仪介绍,毛细管柱的选购需标明固定液内径长度膜厚如：石英毛细管柱；SE54，0.53mm25m0.33um,毛细管柱的选购需标明内容,气相色谱仪介绍,作用：转化炉在气相色谱仪中的应用，是将被分析对象中的一氧化碳或二氧化碳与氢气在高温(温度在360左右)镍催化作用下，转化成甲烷，然后经FID检测器检测。检测灵敏度可达到10PPM以下。常用于检测被分析对象中较低浓度的一氧化碳和二氧化碳成份。,转化炉（作用）,气相色谱仪介绍,柱前转化炉：是将被分析对象中的一氧化碳和二氧化碳成份在分离之前经转化炉转换成甲烷，再经分析柱(色谱柱)分离，经FID检测器检测。分析结果为一氧化碳和二氧化碳及甲烷(分析对象中含有甲烷)的总含量。（色谱图出一个峰）,柱前转化炉,气相色谱仪介绍,柱后转化炉：是将被分析对象中的一氧化碳和二氧化碳成份和其它物质在分析柱(色谱柱)中分离后，经转化炉转化成甲烷，由FID检测器检测。分析结果分别为一氧化碳、二氧化碳及甲烷(分析对象中含有甲烷)的含量。（色谱图出三个峰）,柱后转化炉,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890进 样 器：六通阀进样器检 测 器：FID色 谱 柱：填充柱进 样 量：1ml数据处理：工作站,1.CO，2.CH4，3.CO2，4.C2H2，5.C2H4，6.C2H6。,矿井气中的微量CO、CO2检测实例,GC 应 用 实 例,四氯化碳,三氯甲烷,仪器型号：SP-6890进 样 器：毛细管不分流进样器检 测 器：ECD色 谱 柱：6mm玻璃填充柱进 样 量：0.6ul数据处理：积分仪,挥发性卤代烃分析实例,GC 应 用 实 例,丁二酸二甲酯,马来酸二甲酯,仪器型号：SP-6890进 样 器：填充柱进样器检 测 器：FID色 谱 柱：3mm不锈钢填充柱进 样 量：0.4ul数据处理：工作站,同分异构体物质的分离,丁二酸二甲酯、马来酸二甲酯分析,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890进 样 器：填充柱进样器检 测 器：TCD色 谱 柱：3mm不锈钢填充柱进 样 量：0.6ul数据处理：工作站,同分异构体物质的分离,丁二酸二甲酯,马来酸二甲酯,丁二酸二甲酯、马来酸二甲酯分析,1.乙醇2.桉油3.环己酮4.樟脑5.薄荷脑6.水杨酸甲酯7.丁香酚,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890进 样 器：毛细管分流进样器检 测 器：FID色 谱 柱：0.25mm毛细管柱进 样 量：1ul数据处理：积分仪,风油精的分析实例,GC 应 用 实 例,3-氯-1，2-丙二醇,仪器型号：SP-6890进 样 器：毛细管不分流进样器检 测 器：ECD色 谱 柱：0.53mm毛细管柱进 样 量：0.6ul数据处理：工作站,酱油中的氯丙醇分析实例,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890进 样 器：毛细管不分流进样器检 测 器：ECD色 谱 柱：0.53毛细管柱进 样 量：1ul数据处理：工作站,六六六、DDT等农药残流分离,有机氯农药残留分析实例,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890进 样 器：毛细管不分流进样器检 测 器：ECD色 谱 柱：0.53毛细管柱进 样 量：1ul数据处理：工作站,鱼腥草分析实例,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890进 样 器：填充柱进样器检 测 器：FID色 谱 柱：白酒分析专用填充柱进 样 量：1ul数据处理：积分仪,浓香型白酒香味成份分析（填充柱）,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890进 样 器：毛细管不分流进样器检 测 器：FID色 谱 柱：白酒分析专用毛细管柱进 样 量：0.3ul数据处理：积分仪,浓香型白酒香味成份分析（毛细管）,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890E进 样 器：毛细管不分流进样器检 测 器：ECD色 谱 柱：0.53毛细管柱进 样 量：0.2ul数据处理：工作站,12 3 4 5,6,7,8,9,1.BHC，2.BHC，3.BHC，4.BHC,5.环氧七氯，6.PP-DDE，7.OP-DDT，8.PP-DDD，9.PP-DDT。,含氯农药残留分析实例,GC 应 用 实 例,仪器型号：SP-6890E进 样 器：分流/不分流进样器检 测 器：ECD色 谱 柱：0.32毛细管柱进 样 量：0.1ul数据处理：工作站,农药残留分析实例,谢谢大家！,山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司电话,