南京科捷丨多种色谱分析方法之气相色谱法
气相色谱法
一 气相色谱法概述
色谱法概述
色谱法是一种重要的别离剖析办法，它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数（或吸附系数、浸透性），当两相作相对运动时，这些 物质在两相中进行屡次重复分配而实现别离。在色谱技能中，活动相为气体的叫气相色谱，活动相为液体的叫液相色谱。固定相能够装在柱内，也能够做成薄层。前者叫柱色谱，后者叫薄层色谱。依据色谱法原理制成的仪器叫色谱仪，现在，主要有气相色谱仪和液相色谱仪。
色谱法的创始人是俄国的植物学家茨维特（Tswett）。1906年，他将从植物色素提取的石油醚提取液倒人一根装有碳酸钙吸附剂的竖直玻璃管中，然后用石油醚淋洗，成果使不同色素得到别离，在管内显示出不同的色带，色谱一词也由此得名。这便是zui初的色谱法。后来，这种办法逐步广泛地用于无色物质的别离，但色谱一词仍沿用至今，在50时代，色谱法有了很大的开展。1952年，詹姆斯和马丁以气体作为活动相剖析了脂肪酸同系物并提出了塔板理论。1956年范第姆特总结了前人的经验，提出了反映载气流速和柱效关系的范笨姆特方程，树立了初步的色谱理论。同年，高莱（Golay）发明晰毛细管拄，以后又相继发明晰各种检测器，使色谱技能更加完善。50时代晚期，呈现了气相色谱和质谱联用的仪器，克服了气相色谱不适于定性的缺点。近时代，因为检测技能的进步和高压泵的呈现，液相色谱迅远开展，使得色谱法的运用范围大大扩展。现在，因为能的色谱往、高灵敏的检测器及微处理机的运用，使得色谱法已成为一种剖析速度快、灵敏度高、运用范围广的剖析仪器。
色谱法是一种别离剖析技能,经色谱柱别离后,组分要借用其他检测手法一一检测，色谱法的本质在于色谱柱高挑选性的别离作用和高灵敏度检测技能的结合。混合组份的样品在色谱柱中的别离依据是：
同一时刻进入色谱柱的各组份，因为在活动相和固定相之间溶解、吸附、浸透或离子交换的不同，随活动相在色谱柱中运行时，在两相之间进行重复屡次（103—106）的分配进程，使得原来分配系数具有微小不同的各组份，产生了保存才干明显差异的作用，然后各组份在色谱柱中的移动速度就不同，通过必定长度的色谱柱后，互相别离开来，zui后按次序流出色谱柱而进入检测器，在色谱数据处理机或作业站上显示出各组份的色谱行为和谱峰数值。基于上述原理树立的剖析办法称为色谱法。气相色谱法是活动相为气体的一类色谱剖析法。
二 气相色谱办法开发
办法开发的一般进程
就GC而言，便是首要确认样品预处理办法，然后优化别离条件。直到到达满意的别离成果。zui后树立数据处理的办法，包含定性鉴定和定量测定。当然这一办法要真实成为实用办法，还要进行验证。下面是办法开发的一般进程。
1）样品来历及其预处理办法
GC直接剖析的样品有必要是气体或液体，固体样品在剖析前应当溶解在恰当的溶剂中，并且要确保样品中不含GC不能剖析的组份（如无机盐）或可能会损坏色谱柱的组份。
这样，我们在接到一个未知样品时，就有必要了解它的来历，估计可能含有的组分，以及样品的沸点范围。如能确认直接进样剖析，只需找一种适宜的溶剂，如丙酮，己烷、氯仿，苯等便是GC常用的溶剂。一般讲，溶剂应具有较低沸点，然后使其简略与样品别离。尽可能防止用水，二氯甲烷和甲醇作溶剂，它们对延伸色谱柱的运用寿命不利。假如用毛细管剖析，应留意样品浓度不要太高，以免形成柱超载，通常样品的浓度为mg/ml级或更低。
假如样品中有不能用GC直接剖析的组分，或样品浓度太低，就有必要进行必要的预处理，包含选用一些预别离手法，如各种萃取技能，浓缩办法，提纯办法等。
2）确认仪器装备
所谓仪器装备便是用于剖析样品的办法选用什么进样设备，什么载气，什么色谱柱及其什么检测器。比方，要用GC剖析啤酒的挥发性成分，就需求一个顶空进样器，要测定水中痕量含氯农药的残留量，就要用电子抓获检测器。就色谱柱而言，常用的固定相有非极性的OV—1（SE—30）弱极性的SE—54，极性OV—17和PEG—20M等，可依据极性相似相容原理来选用，即别离一般脂肪烃类（如柴油或汽油）时多用OV—1（SE—30）。剖析醇类和酯类（如含酒*料）多用PEG—20M，剖析农药残留量则多用OV—17或OV—1701而要剖析特殊的样品，如手性异构体，就需求特殊的色谱柱，关于很杂乱的混合物，SE—54往往是首要的固定相。
3） 确认安初始操作条件
初始别离条件，主要包含进样量，进样器温度，检测器温度，色谱柱温度和载气流速度。
1. 进样量要依据样品浓度，色谱柱容量和检测器灵敏度来确认。
2. 进样口温度主要有样品的沸点范围决议，还要考虑色谱柱的运用温度。首要要确保待测样品悉数汽化，其次要确保汽化的样品组分能够悉数流出色谱柱，而不会在柱中冷凝。
原则进步样口温度一般要挨近样品中沸点zui高的组分的沸点，但要低于易分化组分的分化温度，常用条件为250℃—350℃。
实践操作中，只确保样品*汽化即可而不用进行很的优化。
3. 色谱柱温度的确认主要由样品的杂乱程度和汽化温度决议。
原则上既要确保待测物的*别离，又要确保一切组分能流出色谱柱，且剖析时刻越短越好。组成简略的样品用恒温剖析，这样剖析周期会短一些。关于组成杂乱的样品，常需求用程序开温别离，因为在恒温条件下，假如柱温较低，则低沸点组合别离得好，而高沸点组分的流出时刻会太长，形成峰展宽，甚至滞留在柱中形成柱污染，反之柱温太高，低沸点组分又难以别离。
实践上，毛细柱的zui大长处便是能够在较宽的温度范围内操作。这样既确保了待测组分的良好别离，又能实现尽可能短的剖析时刻。
一般地讲，色谱柱的初始温度应挨近样品中zui轻组分的沸点，而zui终温度则则取决于zui重组分的沸点。升温速率则要依样品的杂乱程度决议，在具体作业中操作条件的挑选必定要依据样品的实践别离状况来优化设定。
4. 检测器温度是指检测器加热块温度而不是实践检测点，如火焰的温度。
检测器温度设置原则是确保流出色谱柱的组分不会冷凝，同是又满足检测器灵敏度的要求。大部分检测器的灵敏度受温度影响不大，故检测器温度可参照色谱柱的zui高温度设定。
5. 载气流速的确认相对简略一些，开始可按照比*流速（氮气约20cm/S、氦气约25cm/S、氢气约为30cm/S）高10%来设定，然后依据别离状况进行调理，原则是既确保待测物的*别离，又要确保尽可能短的剖析时刻，用填充柱时载气流速一般设为30ml/min。
当仪器没有装备电子气路（EPC）控制时，有必要通过皂膜流量计或测定时刻的办法来测定载气流速，通过调理柱前压的办法来改动载气流速，色谱柱越长，内径越小柱温越高，需求柱前压越高。
当所用检测器需求焚烧气和辅助气时，还要设定这些气体的流量。
如FID检测器，可设定为：空气300—400ml/min、氢气30—40ml/min
用毛细柱时：
尾吹气（氮气）可设为30—40ml/min
4）别离条件优化
别离条件的优化是一个很大的标题，这里只从实用视点简略介绍优化办法。这里只着重操作条件柱温文载汽流速的优化。
事实上，当样品和仪器装备确认后，一个色谱技能人员zui经常的作业除了替换色谱柱处便是要改动色谱柱温度和载气流速以期到达*化的别离。柱温对别离成果的影响要比载气的影响大。
条件优化的意图便是在zui短的剖析时刻内到达符合要求的别离成果。所以在初始条件下样品中难别离物质对的别离度R大于1.5时。可来用增大载气流速，进步柱温或开温速率的办法来缩短剖析时刻，反之亦然。
比较难的问题是确认色谱图上的峰是否单一组分的峰。可用规范样品对照，假如某一意图峰是两个或以上组分的共流出峰，优化别离的任务就比较艰巨了，在改动柱温文载气流速也达不到基线别离的意图时就应替换更长的色谱柱，甚至替换不同固定相色谱柱，因为在GC中，色谱柱是别离胜败的要害。
5）定性鉴定
所谓定性，便是确认色谱峰的归属，关于简略样品，可依据准物质对照用保存值来确认色谱图上的峰哪个是要剖析的峰。
定性时有必要留意，在同一色谱柱上，不同化合物可能有相同的保存值，所以对未知物的定性仅仅用一个保存数据是不够的，双柱或多柱保存数值定性是GC中较为可靠的办法，因为不同化合物在不同色谱柱上具有相同保存值的几率要小的多。
6）定量剖析
在这一进程中是要确认用什么定量办法来测定待测组分的含量。
常用办法有：峰面积（峰高）百分法，归一化法、内标法、外标法和规范参加法（叠加法）。峰面积（峰高）百分比法zui简略也zui不准确，只做精略定量。
不同化合物在同一条件下，同一检测器上的响应因子往往不同，故须用规范样品测定响应因子进行校对后，方可得到准确的定量成果，故其他几种办法均需校对。归一化法较为杂乱，它要求样品中一切组分均出峰且要求一切组分的规范品才干定量，故很少选用。外标法是选用zui频繁的办法，只需用一系列浓度的规范样品作出作业曲线（样品量或浓度对峰面积或峰高作图）就可在*一致的条件下对求知样品进行定量剖析，只需待测组分出峰且别离*即可，而不考虑其他组分是否出峰和别离安全，但是外标法定量，剖析条件有必要重现，特别是进样量。
比较而言，内标法定量精度zui高，因为它是相关于规范物（叫内标物）的响应值来定量的。而内标物要分别参加到规范样品和求知样品中，这样可抵消因为操作条件（包含进样量）的动摇带来的误差，与外标法类似，内标法只需求待测组分出峰或*别离即可，其他组分则可用快速升高柱温使其流出或用反吹法将其放空，这样就可到达缩短剖析时刻的意图。抱负内标物的保存时刻和响应因子应该与待测物尽可能挨近，且要*别离，内标定量时，样品制备进程要多一个定量参加内标物的进程，规范样品和未知样品均要参加必定量的内标物，因此，只需定量精度要求不高，应防止运用内标法。
至于规范参加法，是在未知样品中定量参加待测物的规范品然后依据峰面积（或峰高）的增加量来进行定量核算，其制备进程与内标法类似，但核算原理则*来自外标法。度介于两者之间。
丨关于南京科捷
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