气相色谱法

气相色谱简介

气相色谱定义

气相色谱法是以惰性气体(Ｈe、N2、Ar、H2等)为流动相的柱色谱分离技术，当与适当的检测手段相结合后，就构成了气相色谱分析法。气相色谱是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。

气相色谱发展历史

气液相色谱法1952年由James和Martin提出，与此同时他们还发明了diyi个气相色谱检测器。这是一个接在填充柱出口的滴定装置，用来检测脂肪酸的分离。用滴定溶液体积对时间做图，得到积分色谱图。以后，他们又发明了气体密度天平。1954年Ray提出热导计，开创了现代气相色谱检测器的时代。此后至1957年，是填充柱、TCD年代。

1958年Gloay首次提出毛细管，同年，Mcwillian和Harley同时发明了FID，Lovelock发明了氩电离检测器（AID）使检测方法的灵敏度提高了2～3个数量级。

20世纪60和70年代，由于气相色谱技术的发展，柱效大为提高，环境科学等学科的发展，提出了痕量分析的要求，又陆续出现了一些高灵敏度、高选择性的检测器。

进入20世纪90年代，由于电子技术、计算机和软件的飞速发展使MSD生产成本和复杂性下降，以及稳定性和耐用性增加，从而成为Z通用的气相色谱检测器之一。

气相色谱分类

1、按分离机理分

依据分离机理不同，气象色谱可分为分配色谱（即气液色谱）和吸附色谱（即气固色谱）。应当指出，气液色谱并不总是纯粹的分配色谱，气固色谱也不完全是吸附色谱。一个色谱过程常常是两种或多种机理的结合，只是有一种机理起主导作用而已。

2、按固定相状态分

气象色谱根据固定相状态分可分为气固色谱和气液色谱。前者采用固体固定相，如多孔氧化铝或高分子小球等，主要用于分离气体和较低分子量的有机化合物，其分离主要是基于吸附机理。后者则为液体固定相，分离主要基于分配机理。在实际GC分析中，90%以上的应用为气液色谱。

3、按进样方式分

按进样方式分可分为常规色谱、顶空色谱和裂解色谱等。

气相色谱原理、特点

原理

气相色谱的流动相为惰性气体，包括氦气、氮气、氩气等。气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，Z先离开色谱柱进入检测器，而吸附力Z强的组分Z不容易被解吸下来，因此Z后离开色谱柱。如此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。

特点

气相色谱分离过程中，由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。另外加上可选作固定相的物质很多，因此气相色谱法是一个分析速度快和分离效率高的分离分析方法。

对比其他分析仪，气相色谱法的优点是：

(1)分析速度快，仅用几分钟至几十分钟就可完成一次分析，操作简单。

(2)灵敏度高，可测定痕量物质，可进行mg级的定量分析，进样量可在1mg以下。

(3)应用范围广，能分析气体、液体和固体。

(4)选择性高，可分离性能相近物质和多组分混合物。

另外，还有操作稍有失误不会损伤仪器、试祥分析费用低等特点。所以．气相色谱法在环境监测中得到广泛的应用。

气相色谱仪

气相色谱仪，是利用气象色谱分析原理的仪器。气相色谱仪通常可用于试样中热稳定且沸点不超过500°C的有机物，如挥发性有机物、有机磷、有机氯、多环芳烃、酞酸酯等，具有快速、有效、灵敏度高等优点，在土壤有机物等研究中发挥重要作用。

气相色谱仪的构造

气相色谱仪有两部分组成，即分析单元和显示单元。前者主要包括气源及进样装置﹑控制计量装置﹑恒温器和色谱柱。后者主要包括检定器和自动记录仪。色谱柱（包括固定相）和检定器是气相色谱仪的核心部件。

（1）进样系统 进样就是把气体或液体样品匀速而定量地加到色谱柱上端。

（2）气路系统 气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。整个气路系统要求载气纯净、密闭性好、流速稳定及流速测量准确。

（3）信号记录或微机数据处理系统 近年来气相色谱仪主要采用色谱数据处理机。色谱数据处理机可打印记录色谱图，并能在同一张记录纸上打印出处理后的结果，如保留时间、被测组分质量分数等。

（4）分离系统分离系统的核心是色谱柱，它的作用是将多组分样品分离为单个组分。色谱柱分为填充柱和毛细管柱两类。

（5）检测系统检测器的作用是把被色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量转化成电信号，经放大后，由记录仪记录成色谱图。

（6）温度控制系统 用于控制和测量色谱柱、检测器、气化室温度，是气相色谱仪的重要组成部分。　气相色谱仪分为两类：一类是气固色谱仪，另一类是气液分配色谱仪。这两类色谱仪所分离的固定相不同，但仪器的结构是通用的。

气相色谱仪分离分析过程

将分析样品在进样口中气化后，由载气带入色谱柱，通过对欲检测混合物中组分有不同保留性能的色谱柱，使各组分分离，依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。

气象色谱（气相色谱仪）应用

1、气象色谱（仪）应用领域

环境保护：大气水源等污染地的痕量毒物分析、监测和研究

生物化学：临床应用，病理和毒理研究；

有机化学：有机合成领域内的成分研究和生产控制；

食品发酵：徽生物饮料中微量组分的分析研究；

中西药物：原料中间体及成品分析；

石油加工：石油化工，石油地质，油质组成等分析控制和控矿研究；

卫生检查：劳动保护公害检测的分析和研究；

科学：军事检测控制和研究；

2、气象色谱应用实例

a、车用和航空汽油中苯及甲苯分析：

选用热导检测器或氢焰离子化检测器，双柱串联，通过阀自动切换，并配有反吹系统，实现一次进样完成对汽油中苯及甲苯的定性及定量分析。分析结果符合国标GB17930-1999。

b、白酒中有关醛、醇、酯的分析：

采用氢焰离子化检测器，使用20%DNP+7%吐温-80，或兰州化物所大口径￠0.53mm专用毛细管柱，完成浓香型白酒和清香型白酒中主要的醇、醛、酸、酯各个组分的分析。使用毛细管柱除提高了分析效率外，还能检出有机酸，为复杂的酿造发酵工艺提供了更多有价值的信息。分析结果完全符合国标GB10345.7-89/GB10345.8-89。

c、室内空气检测分析：

选用氢焰离子化检测器，配以热解吸进样器、填充柱或毛细管柱，按国标GB50325-2001选用专用的色谱柱可完成对室内空气中苯、甲苯、二甲苯及总挥发性有机合物（TVOC）的检测。采用衍生气相色谱法，经2.4-二硝基苯肼衍生，用环已烷萃取，以OV-17和QF-1混涂色谱柱分离，用电子俘获检测器（ECD）测定室内空气中的甲醛，与用比色法测定甲醛相比，具有灵敏、准确、无干扰、试剂易保存等优点。