南京科捷丨多種色譜分析方法之氣相色譜法
氣相色譜法
一 氣相色譜法概述
色譜法概述
色譜法是一種重要的別離剖析辦法，它是利用不同物質在兩相中具有不同的分配系數（或吸附系數、浸透性），當兩相作相對運動時，這些 物質在兩相中進行屢次重復分配而實現別離。在色譜技能中，活動相為氣體的叫氣相色譜，活動相為液體的叫液相色譜。固定相能夠裝在柱內，也能夠做成薄層。前者叫柱色譜，后者叫薄層色譜。依據色譜法原理制成的儀器叫色譜儀，現在，主要有氣相色譜儀和液相色譜儀。
色譜法的創始人是俄國的植物學家茨維特（Tswett）。1906年，他將從植物色素提取的石油醚提取液倒人一根裝有碳酸鈣吸附劑的豎直玻璃管中，然后用石油醚淋洗，成果使不同色素得到別離，在管內顯示出不同的色帶，色譜一詞也由此得名。這便是zui初的色譜法。后來，這種辦法逐步廣泛地用于無色物質的別離，但色譜一詞仍沿用至今，在50時代，色譜法有了很大的開展。1952年，詹姆斯和馬丁以氣體作為活動相剖析了脂肪酸同系物并提出了塔板理論。1956年范第姆特總結了前人的經驗，提出了反映載氣流速和柱效關系的范笨姆特方程，樹立了初步的色譜理論。同年，高萊（Golay）發明晰毛細管拄，以后又相繼發明晰各種檢測器，使色譜技能更加完善。50時代晚期，呈現了氣相色譜和質譜聯用的儀器，克服了氣相色譜不適于定性的缺點。近時代，因為檢測技能的進步和高壓泵的呈現，液相色譜迅遠開展，使得色譜法的運用范圍大大擴展。現在，因為能的色譜往、高靈敏的檢測器及微處理機的運用，使得色譜法已成為一種剖析速度快、靈敏度高、運用范圍廣的剖析儀器。
色譜法是一種別離剖析技能,經色譜柱別離后,組分要借用其他檢測手法一一檢測，色譜法的本質在于色譜柱高挑選性的別離作用和高靈敏度檢測技能的結合。混合組份的樣品在色譜柱中的別離依據是：
同一時刻進入色譜柱的各組份，因為在活動相和固定相之間溶解、吸附、浸透或離子交換的不同，隨活動相在色譜柱中運行時，在兩相之間進行重復屢次（103—106）的分配進程，使得原來分配系數具有微小不同的各組份，產生了保存才干明顯差異的作用，然后各組份在色譜柱中的移動速度就不同，通過必定長度的色譜柱后，互相別離開來，zui后按次序流出色譜柱而進入檢測器，在色譜數據處理機或作業站上顯示出各組份的色譜行為和譜峰數值。基于上述原理樹立的剖析辦法稱為色譜法。氣相色譜法是活動相為氣體的一類色譜剖析法。
二 氣相色譜辦法開發
辦法開發的一般進程
就GC而言，便是首要確認樣品預處理辦法，然后優化別離條件。直到到達滿意的別離成果。zui后樹立數據處理的辦法，包含定性鑒定和定量測定。當然這一辦法要真實成為實用辦法，還要進行驗證。下面是辦法開發的一般進程。
1）樣品來歷及其預處理辦法
GC直接剖析的樣品有必要是氣體或液體，固體樣品在剖析前應當溶解在恰當的溶劑中，并且要確保樣品中不含GC不能剖析的組份（如無機鹽）或可能會損壞色譜柱的組份。
這樣，我們在接到一個未知樣品時，就有必要了解它的來歷，估計可能含有的組分，以及樣品的沸點范圍。如能確認直接進樣剖析，只需找一種適宜的溶劑，如丙酮，己烷、氯仿，苯等便是GC常用的溶劑。一般講，溶劑應具有較低沸點，然后使其簡略與樣品別離。盡可能防止用水，二氯甲烷和甲醇作溶劑，它們對延伸色譜柱的運用壽命不利。假如用毛細管剖析，應留意樣品濃度不要太高，以免形成柱超載，通常樣品的濃度為mg/ml級或更低。
假如樣品中有不能用GC直接剖析的組分，或樣品濃度太低，就有必要進行必要的預處理，包含選用一些預別離手法，如各種萃取技能，濃縮辦法，提純辦法等。
2）確認儀器裝備
所謂儀器裝備便是用于剖析樣品的辦法選用什么進樣設備，什么載氣，什么色譜柱及其什么檢測器。比方，要用GC剖析啤酒的揮發性成分，就需求一個頂空進樣器，要測定水中痕量含氯農藥的殘留量，就要用電子抓獲檢測器。就色譜柱而言，常用的固定相有非極性的OV—1（SE—30）弱極性的SE—54，極性OV—17和PEG—20M等，可依據極性相似相容原理來選用，即別離一般脂肪烴類（如柴油或汽油）時多用OV—1（SE—30）。剖析醇類和酯類（如含酒*料）多用PEG—20M，剖析農藥殘留量則多用OV—17或OV—1701而要剖析特殊的樣品，如手性異構體，就需求特殊的色譜柱，關于很雜亂的混合物，SE—54往往是首要的固定相。
3） 確認安初始操作條件
初始別離條件，主要包含進樣量，進樣器溫度，檢測器溫度，色譜柱溫度和載氣流速度。
1. 進樣量要依據樣品濃度，色譜柱容量和檢測器靈敏度來確認。
2. 進樣口溫度主要有樣品的沸點范圍決議，還要考慮色譜柱的運用溫度。首要要確保待測樣品悉數汽化，其次要確保汽化的樣品組分能夠悉數流出色譜柱，而不會在柱中冷凝。
原則進步樣口溫度一般要挨近樣品中沸點zui高的組分的沸點，但要低于易分化組分的分化溫度，常用條件為250℃—350℃。
實踐操作中，只確保樣品*汽化即可而不用進行很的優化。
3. 色譜柱溫度的確認主要由樣品的雜亂程度和汽化溫度決議。
原則上既要確保待測物的*別離，又要確保一切組分能流出色譜柱，且剖析時刻越短越好。組成簡略的樣品用恒溫剖析，這樣剖析周期會短一些。關于組成雜亂的樣品，常需求用程序開溫別離，因為在恒溫條件下，假如柱溫較低，則低沸點組合別離得好，而高沸點組分的流出時刻會太長，形成峰展寬，甚至滯留在柱中形成柱污染，反之柱溫太高，低沸點組分又難以別離。
實踐上，毛細柱的zui大長處便是能夠在較寬的溫度范圍內操作。這樣既確保了待測組分的良好別離，又能實現盡可能短的剖析時刻。
一般地講，色譜柱的初始溫度應挨近樣品中zui輕組分的沸點，而zui終溫度則則取決于zui重組分的沸點。升溫速率則要依樣品的雜亂程度決議，在具體作業中操作條件的挑選必定要依據樣品的實踐別離狀況來優化設定。
4. 檢測器溫度是指檢測器加熱塊溫度而不是實踐檢測點，如火焰的溫度。
檢測器溫度設置原則是確保流出色譜柱的組分不會冷凝，同是又滿足檢測器靈敏度的要求。大部分檢測器的靈敏度受溫度影響不大，故檢測器溫度可參照色譜柱的zui高溫度設定。
5. 載氣流速的確認相對簡略一些，開始可按照比*流速（氮氣約20cm/S、氦氣約25cm/S、氫氣約為30cm/S）高10%來設定，然后依據別離狀況進行調理，原則是既確保待測物的*別離，又要確保盡可能短的剖析時刻，用填充柱時載氣流速一般設為30ml/min。
當儀器沒有裝備電子氣路（EPC）控制時，有必要通過皂膜流量計或測定時刻的辦法來測定載氣流速，通過調理柱前壓的辦法來改動載氣流速，色譜柱越長，內徑越小柱溫越高，需求柱前壓越高。
當所用檢測器需求焚燒氣和輔助氣時，還要設定這些氣體的流量。
如FID檢測器，可設定為：空氣300—400ml/min、氫氣30—40ml/min
用毛細柱時：
尾吹氣（氮氣）可設為30—40ml/min
4）別離條件優化
別離條件的優化是一個很大的標題，這里只從實用視點簡略介紹優化辦法。這里只著重操作條件柱溫文載汽流速的優化。
事實上，當樣品和儀器裝備確認后，一個色譜技能人員zui經常的作業除了替換色譜柱處便是要改動色譜柱溫度和載氣流速以期到達*化的別離。柱溫對別離成果的影響要比載氣的影響大。
條件優化的意圖便是在zui短的剖析時刻內到達符合要求的別離成果。所以在初始條件下樣品中難別離物質對的別離度R大于1.5時。可來用增大載氣流速，進步柱溫或開溫速率的辦法來縮短剖析時刻，反之亦然。
比較難的問題是確認色譜圖上的峰是否單一組分的峰。可用規范樣品對照，假如某一意圖峰是兩個或以上組分的共流出峰，優化別離的任務就比較艱巨了，在改動柱溫文載氣流速也達不到基線別離的意圖時就應替換更長的色譜柱，甚至替換不同固定相色譜柱，因為在GC中，色譜柱是別離勝敗的要害。
5）定性鑒定
所謂定性，便是確認色譜峰的歸屬，關于簡略樣品，可依據準物質對照用保存值來確認色譜圖上的峰哪個是要剖析的峰。
定性時有必要留意，在同一色譜柱上，不同化合物可能有相同的保存值，所以對未知物的定性僅僅用一個保存數據是不夠的，雙柱或多柱保存數值定性是GC中較為可靠的辦法，因為不同化合物在不同色譜柱上具有相同保存值的幾率要小的多。
6）定量剖析
在這一進程中是要確認用什么定量辦法來測定待測組分的含量。
常用辦法有：峰面積（峰高）百分法，歸一化法、內標法、外標法和規范參加法（疊加法）。峰面積（峰高）百分比法zui簡略也zui不準確，只做精略定量。
不同化合物在同一條件下，同一檢測器上的響應因子往往不同，故須用規范樣品測定響應因子進行校對后，方可得到準確的定量成果，故其他幾種辦法均需校對。歸一化法較為雜亂，它要求樣品中一切組分均出峰且要求一切組分的規范品才干定量，故很少選用。外標法是選用zui頻繁的辦法，只需用一系列濃度的規范樣品作出作業曲線（樣品量或濃度對峰面積或峰高作圖）就可在*一致的條件下對求知樣品進行定量剖析，只需待測組分出峰且別離*即可，而不考慮其他組分是否出峰和別離安全，但是外標法定量，剖析條件有必要重現，特別是進樣量。
比較而言，內標法定量精度zui高，因為它是相關于規范物（叫內標物）的響應值來定量的。而內標物要分別參加到規范樣品和求知樣品中，這樣可抵消因為操作條件（包含進樣量）的動搖帶來的誤差，與外標法類似，內標法只需求待測組分出峰或*別離即可，其他組分則可用快速升高柱溫使其流出或用反吹法將其放空，這樣就可到達縮短剖析時刻的意圖。抱負內標物的保存時刻和響應因子應該與待測物盡可能挨近，且要*別離，內標定量時，樣品制備進程要多一個定量參加內標物的進程，規范樣品和未知樣品均要參加必定量的內標物，因此，只需定量精度要求不高，應防止運用內標法。
至于規范參加法，是在未知樣品中定量參加待測物的規范品然后依據峰面積（或峰高）的增加量來進行定量核算，其制備進程與內標法類似，但核算原理則*來自外標法。度介于兩者之間。
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