氣相色譜儀基礎知識
2021-03-19 08:52:25來源：admin
氣相色譜儀是實驗室一種常用的分析氣體的儀器，它的應用領域有很多，如石油，化工，醫療，環境，衛生等等。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。
阿德分離原理是使混合物中的各組分在兩相間進行分配，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。
當流動相中所含的混合物經過固定相，就會與固定相發生相互作用。由于各組分在性質與結構上的不同，相互作用的大小強弱也有差異。
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，稱為色譜分離技術或色譜法。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分析法無可與之比擬的優點。
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不同，當汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組份就在其中的兩相間進行反復多次分配。
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行速度就不同，經過一定的柱長后，便彼此分離，按順序離開色譜柱進入檢測器，產生的離子流訊號經放大后，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：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量
2、進樣系統：包括進樣器、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：包括檢測器，控溫裝置
5、記錄系統：包括放大器、記錄儀、或數據處理裝置、工作站
四、什么叫保留時間？
從進樣開始至每個組分流出曲線達極大值所需的時間，可作為色譜峰位置的標志，此時間稱為保留時間，用 t 表示。
五、什么是色譜圖？
進樣后色譜柱流出物通過檢測器系統時，所產生的響應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時所產生的響應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測，將皂膜流量計連接在測檢測出口（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，不要把壓力調下來，當色譜溫度升高穩流指示不會改變。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，然后經儀器的穩壓閥穩壓，再經穩流閥以達到控制載氣流量穩定，減壓閥給出的壓力要高出穩壓后的壓力。非程序升溫色譜一般沒有穩流閥，只靠穩壓閥控制流速。
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，從速率理論關于峰形擴張公式可求出最佳流速值。通常色譜柱內徑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、載氣的性質對柱效和分析時間有影響；
2、用相對分子質量小的載氣時，最佳流速和最小塔板高度都比相對分子質量大的載氣時優越；
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、一般規律是氣化室溫度高于樣品的沸點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、固樣品各用什么進樣器進樣？
氣體樣品進樣：用注射器進樣；用氣體定量管進樣，常用六通閥。
液體樣品進樣：微量注射器。
固體樣品進樣：固體樣品溶解后用微量注射器進樣，頂空進樣法。
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左右或稍低一點；
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（環己酮中環己基過氧化氫色譜分析中環己酮沸點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，毛細管柱十幾、幾十米左右。
十六、熱導檢測器使用時應注意什么？
1、溫度，熱導池溫度應高于或接近柱溫，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，關閉時要先關橋流再關
十七、載氣熱導池的基本結構有幾種？
1、熱導池檢測器是不銹鋼制成池體、池槽和熱敏元件所組成的；
2、基本結構有三種：直通型；擴散型；半擴散型。
十八、熱導池檢測器溫度如何控制？
1、熱導池檢測器溫度要求高于柱溫，防止分離物質冷凝污染。
2、更重要的是控溫精度要求能控制在此。0.05以內。
十九、簡述氣相色譜檢測器的性能指標？
1、靈敏度；2、敏感度；3、線性范圍；4、穩定性。
二十、熱導檢測器（TCD）的基本原理？
1、熱導檢測器是基于不同的物質有不同的熱導系數。
2、在未進樣時，兩池孔的鎢絲溫度和阻值減小是相等的。
3、在進樣時，載氣經參比池，而載氣帶著試樣組分流經測量池，由于被組分與載氣組成的混合氣體的熱導系數與載氣的熱導系數不同。
4、因此測量池中的鎢絲溫度發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進行清洗。
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色譜流出物中可燃性有機物在氫一氧火焰中發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射極之間所造成的靜電場；
3、當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，組分不同程度的變為碎片或分子。
2、 由于外層電子互相碰撞而被激發，當電子由激發態返回低能態或基態時，發射出特征波長的光譜，這種特征光譜通過經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動，形成基流。
2、當具有負電性的組分（即能捕獲電子的組分）進入檢測室后，捕獲了檢測室內的電子，變成負電荷的離子，由于電子被組分捕獲，使得檢測室基流減少，產生色譜峰信號。
二十五、氮磷檢測器（NPD）的基本原理？
1、目前認為響應機理主要有氣相電離理論和表面電離理論，通常認為氣相電離理論能更好地解釋NPD工作原理。
2、氣相電離理論認為氮、磷化合物先在氣相邊界層中熱化學分解，產生負電性的基團;該電負性基團在與氣相的銣原子（Rb）進行化學電離反應，生成銣離子和負離子,負離子在收集極釋放出一個電子,并與氫離子反應,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？
在色譜柱內不能移動而能起分離作用的物質稱為固定相。
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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稱吸附劑；
2、一類是能起分離作用的液體物質稱為固定液。
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、熱穩定性好，蒸汽壓低，色譜溫度下呈液態；
2、試樣在固定液中有足夠的溶解能力；
3、選擇性高；
4、具有化學惰性。
三十、氣相色譜用載體應具備哪些特性？
1、應具有大的比表面積；
2、應具有化學惰性；
3、載體形狀規則；
4、要有較大的機械強度。
三十一、簡述色譜柱管的預處理？
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、根據配比先稱取一定量的固定液，溶解在有機溶劑中；
2、加入載體，溶劑應把載體沒入，輕輕攪拌；
3、用紅外燈照射使溶劑蒸發，溶劑揮發后涂漬完畢；
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及其它易揮發雜質，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？
內標法；外標法；歸一化法。
三十六、氣相色譜法定量依據是什么？
1、檢測器產生的響應信號大小與進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、記錄系統正確記錄
3、準確測量色譜面積就可以進行定量。
三十七、什么是校正因子？
1、校正因子是相對響應的倒數，它與峰面積的乘積正比于物質的量。
2、即進入檢測器中組分的量與檢測器產生的相應色譜峰之間的關系。
三十八、在氣相色譜分析中，如何測定定量校正因子？
1、準確稱量被測組分和標準物質，混合后，在實驗條件下進行分析，分別測量相應的峰面積。
2、然后計算質量校正因子；摩爾校正因子，如果數次的測量值接近，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：熱導池檢測器；皂膜流量計；秒表。
2、試劑：13或5分子篩；（60－80目）；使用前預先在高溫爐內，于350度活
4小時后備用。純氧氣、氮氣、甲烷、一氧化碳裝入球膽或聚乙烯取樣袋中。氫氣裝在高壓鋼瓶內
