（一）色譜法的定義及發(fā)展
1定義
色譜法是一種分離方法，它利用物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)的微小差異進(jìn)行分離。當(dāng)兩相做相對(duì)移動(dòng)時(shí)，使被測物質(zhì)在兩相之間進(jìn)行多次分配，這樣原來的微小差異產(chǎn)生了很大的效果，使各組分分離。
色譜法是混合物有效的分離、分析方法。植物學(xué)家茨維特在1906年使用的裝置如圖所示。
試樣混合物的分離過程也就是試樣中各組分在稱之為色譜分離柱中的兩相間不斷進(jìn)行著的分配過程。其中的一相固定不動(dòng)，稱為固定相；另一相是攜帶試樣混合物流過此固定相的流體（氣體或液體），稱為流動(dòng)相。
2、發(fā)展歷史
?1906年植物學(xué)家Tswett命名自己發(fā)明的分離植物色素的新方法為色譜法。因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)著名的學(xué)者，因此他發(fā)表出來的文章并沒有得到重視。
? 1931年，德國的Kuhn和Lederer重復(fù)了Tswett的實(shí)驗(yàn)，得到很好的結(jié)果，色譜法因此得到很大的推廣。
? 1940年，Martin和Synge提出了液液分配色譜法，又把塔板的概念引入色譜法中，初步建立了塔板理論。
? 1941年，他們提出了用氣體代替流體做流動(dòng)相的可能性，在他們發(fā)展了完整的氣液色譜法之后，他們得了1952年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
（二）色譜法的分類
(1)氣相色譜：流動(dòng)相為氣體（稱為載氣）。
按分離柱不同可分為：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜；按固定相的不同又分為：氣固色譜和氣液色譜
(2)液相色譜：流動(dòng)相為液體（也稱為淋洗液）。
按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜。
離子色譜：液相色譜的一種，以特制的離子交換樹脂為固定相，不同pH值的水溶液為流動(dòng)相。
1 基線
無試樣通過檢測器時(shí)，檢測到的信號(hào)即為基線。
2 保留值
（1）時(shí)間表示的保留值
? 保留時(shí)間（tR）：組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時(shí)所需的時(shí)間；
? 死時(shí)間（tM）：不與固定相作用的氣體（如空氣）的保留時(shí)間；
? 調(diào)整保留時(shí)間（tR'）：tR'=tR－tM
（2）用體積表示的保留值
? 保留體積（VR）：VR = tR×F0
F0為柱出口處的載氣流量，單位：mL / min。
? 死體積（VM）：VM=tM×F0
? 調(diào)整保留體積(VR')：VR'= VR－VM
3 相對(duì)保留值
組分2與組分1調(diào)整保留值之比：r21= t´R2 /t´R1=V´R2 /V´R1
相對(duì)保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條件無關(guān)，它表示了固定相對(duì)這兩種組分的選擇性。
4 區(qū)域?qū)挾?/span>
用來衡量色譜峰寬度的參數(shù)，有三種表示方法：
（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)：即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。
（2）半峰寬(Y1/2)：色譜峰高一半處的寬度Y1/2=2.354 s
（3）峰底寬(Wb)：Wb=4s
1 峰面積的測量
2 定量校正因子
3 常用的幾種定量分析方法
（1）歸一化法
（2）外標(biāo)法
（3）內(nèi)標(biāo)法
1 主要流程
2 主要部件
（1）載氣系統(tǒng)
包括氣源、凈化干燥管和載氣流速控制；
常用的載氣有：氫氣、氮?dú)狻⒑猓?br />
凈化干燥管：去除載氣中的水、有機(jī)物等雜質(zhì)（依次通過分子篩、活性炭等）；
載氣流速控制：壓力表、流量計(jì)、針形穩(wěn)壓閥，控制載氣流速恒定。
（2）進(jìn)樣裝置
氣體進(jìn)樣器（六通閥）：推拉式和旋轉(zhuǎn)式兩種。試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進(jìn)入分離柱。
（3）色譜柱（分離柱）
（4）檢測系統(tǒng)
（5）溫控系統(tǒng)
氣相色譜(GC)是一種分離技術(shù).實(shí)際工作中要分析的樣品往往是復(fù)雜基體中的多組分混合物，對(duì)含有未知組分的樣品，首先必須將其分離，然后才能對(duì)有關(guān)組分進(jìn)行進(jìn)一步的分析.混合物的分離是基于組分的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，GC主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離.
待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體(即載氣，一般是n2、he等)帶入色譜柱，由于樣品中各組分的沸點(diǎn)、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動(dòng)相和固定相之間形成分配或吸附平衡.但由于載氣是流動(dòng)的，這種平衡實(shí)際上很難建立起來，也正是由于載氣的流動(dòng)，使樣品組分在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行反復(fù)多次的分配或吸附/解附，結(jié)果在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出.當(dāng)組分流出色譜柱后，立即進(jìn)入檢測器，檢測器能夠?qū)悠方M分的存在與否轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而電信號(hào)的大小與被測組分的量或濃度成比例，當(dāng)將這些信號(hào)放大并記錄下來時(shí)，就形成了色譜圖.
二、氣相色譜儀的組成部分氣相色譜由以下幾大系統(tǒng)組成：
(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(gè))；
(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。
三、氣相色譜的定性定量分析(-)定性分析
氣相色譜的定性分析主要有相對(duì)保留值定性法、保留值規(guī)律定性法、已知物增加峰高定性法、化學(xué)試劑定性法、文獻(xiàn)值對(duì)照定性法和檢測器定性法.
(二)定量方法)
1，歸一化法:如果試樣中所有組分均能流出色譜柱，并在檢測器上都有響應(yīng)信號(hào)，都能出現(xiàn)色譜峰，可用此法計(jì)算各待測組分的含量.
2.內(nèi)標(biāo)法:在試樣中加入一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物來測定組分的含量.內(nèi)標(biāo)物應(yīng)選用試樣中不存在的純物質(zhì)，其色譜峰應(yīng)位于待測組分色譜峰附近或幾個(gè)待測組分色譜峰的中間，并與待測組分分離，內(nèi)標(biāo)物的加入量也應(yīng)接近試樣中待測組分的含量.
3，外標(biāo)法:取待測試樣的純物質(zhì)配成一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別取一定體積，進(jìn)樣分析.從色譜圖上測出峰面積(或峰高)，以峰面積(或峰高)對(duì)含量作圖即為標(biāo)準(zhǔn)曲線.然后在相同的色譜操作條件，分析待測試樣，從色譜圖上測出試樣的峰面積(或峰高)，由上述標(biāo)準(zhǔn)曲線查出待測組分的含量.
四、氣相色譜柱
1.氣相色譜柱的分類，按照尺寸、主要以色譜柱的內(nèi)經(jīng)分類為毛細(xì)管色譜空心柱和填充色譜柱；按色譜柱中固定相類型分類，可將色譜柱分為吸附柱和分配柱.
2.固定液的選擇和固定液的配比，試樣在色譜柱中兩相間的分配行為決定于試樣中各組分本身性質(zhì)與固定液，因而固定液對(duì)于試樣能否被有效分離起決定性作用，固定液的選擇是在基本原則指導(dǎo)下，多根據(jù)操作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。固定液選擇的總原則是“相似相溶”。
(1)固定液的選擇，分離非極性組分時(shí)，通常選擇用非極性固定相，各組分按沸點(diǎn)順序出峰，低沸點(diǎn)組分先出峰；分離極性組分時(shí)，一般選擇用極性固定液，各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰；分離非極性和極性的混合物，一般選用極性固定液，此時(shí)非極性(或易被極化的)組分后出峰；醇、胺、水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液；組成復(fù)雜、較難分離的試樣，通常使用特殊固定液或混合固定相.
(2)固定液配比的選擇，固定液在擔(dān)體上涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，配比通常在5%~25%之間，配比越低，在擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快，配比較低時(shí)，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小，分析工作中通常傾向于使用較低的配比。
3分離柱長和柱內(nèi)徑的選擇，填充色譜柱的柱長通常為1~3m，內(nèi)徑3~4mm，材質(zhì)有玻璃、石英玻璃、不銹鋼(較常用)。增加柱長對(duì)提高分離度有利，但組分的保留時(shí)間增加，且柱阻力增加，不便操作.柱長的選擇原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時(shí)間.對(duì)于空心毛細(xì)管色譜柱其選用原則相似，不過空心毛細(xì)管色譜柱不存在固定液配比之說，但講液層厚度，一般液層厚度在0.1~0.6um之間，液層薄、柱效高，但柱容量小。
4。色譜柱選擇原則，在滿足分析要求的條件下，先填充柱后毛細(xì)管柱，選毛細(xì)管柱，先大口徑后小口徑；柱長越短越好，固定相用量越少越好；非極性比極性好，最高使用溫度越高越好，自身穩(wěn)定性好，抗污染能力強(qiáng)、老化、活化、再生簡單、時(shí)間短、使用周期長.
(一)FID檢測器
1，原理:當(dāng)有機(jī)物經(jīng)過檢測器時(shí)，在火焰那里會(huì)產(chǎn)生離子，在極化電壓的作用下，噴嘴和收集極之間的電流會(huì)增大，對(duì)這個(gè)電流信號(hào)進(jìn)行檢測和記錄即可得到相應(yīng)的譜圖.只有選擇最佳氣流比，使火焰達(dá)到穩(wěn)定的擴(kuò)撒型火焰時(shí)，才能得到較高的靈敏度.
2。特點(diǎn)：FID是目前所有檢測器中最令人滿意，近似理想的一個(gè)通用檢測器，其檢測限低，由屬于質(zhì)量型檢測器，故對(duì)操作條件變化相對(duì)不夠敏感，穩(wěn)定性好，特別適合用于常量至微量的常規(guī)分析；FID對(duì)水、空氣沒有什么響應(yīng)，故而特別適合于生物物質(zhì)的水相樣品盒空氣污染物的測定；FID響應(yīng)時(shí)間快，和毛細(xì)管分析技術(shù)配合使用，能完成痕量及快速分析.
(二)TCD檢測器
1.原理:在一個(gè)處于熱平衡的TCD中，組分進(jìn)入測量臂池腔，就會(huì)由于氣體組成的改變，引起氣體熱導(dǎo)系數(shù)的變化，從而引起熱敏元件溫度的變化，熱敏元件的溫度變化，就會(huì)引起熱敏元件阻值的變化，熱敏元件阻值的變化使惠斯頓電橋輸出信號(hào)的變化.信號(hào)大小與被測物質(zhì)濃度成函數(shù)關(guān)系.2.中藥檢測條件的選擇。
(1)載氣種類，TCD檢測器通常使用氫氣或者氦氣作為載氣，因?yàn)樗鼈兊臒釋?dǎo)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它化合物，故靈敏度高，且易于定量，線性范圍寬。從理論上講用氦氣較合理，但它價(jià)格昂貴，因此在我國一般都選用氫氣作載氣.
(2)載氣純度，載氣純度影響靈敏度，實(shí)驗(yàn)證明:在電橋電流120~200 mA范圍內(nèi)，用99.999%的超純氫氣比用99%的普氫靈敏度高6%~13%，同時(shí)，基線漂移和噪聲也可以大大降低。載氣純度對(duì)峰形也有影響，用TCD作高純氣中雜質(zhì)檢測時(shí)，載氣純度應(yīng)比被測氣體高十倍以上，否則易出倒峰.
(3)載氣流速，TCD為濃度型檢測器，對(duì)流速波動(dòng)很敏感，TCD的峰面積響應(yīng)值反比于載氣流速。因此，在檢測過程中載氣流速必須保持恒定.在柱分離許可的情況下以低一些為妥.流速波動(dòng)可能導(dǎo)致基線噪聲和漂移增大.
(4)電橋電流，電橋電流可以顯著提高TCD的靈敏度.一般認(rèn)為S值與電流的3次方成正比.但是電流的提高又受到噪聲和使用壽命的限制.橋流設(shè)定與TCD檢測池的溫度及使用的載氣種類密切相關(guān).
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