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气相色谱仪原理
作者:  浏览量:111  发布时间:2017-12-27 09:44:05

色谱法(Chromatography)是一种重要的分离分析技术和物化研究方法,其在生产、科研、教学等的众多领域中得到了广泛应用。气相色谱法作为色谱法的一种,具有分离效能好、分析速度快、检测灵敏度高、适用范围广和操作简便等特点。随着科学技术的发展,气相色谱法作为一种新型分离分析技术迅速的发展起来,它已成为分析测试和分离提纯不可或缺的手段。本文重点来简述下气相色谱仪原理及其应用。


一、气相色谱法分析图谱

气相色谱仪原理



二、基本原理

气相色谱(GC)是一种分离技术。实际工作中要分析的样品往往是复杂基体中的多组分混合物,对含有未知组分的样品,首先必须将其分离,然后才能对有关组分进行进一步的分析。混合物的分离是基于组分的物理化学性质的差异,GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体(即载气,一般是N2、He等)带入色谱柱,柱内含有液体或固体固定相,由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同,每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动的,这种平衡实际上很难建立起来,也正是由于载气的流动,使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解附,结果在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱,而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后,立即进入检测器,检测器能够将样品组分的存在与否转变为电信号,而电信号的大小与被测组分的量或浓度成比例,当将这些信号放大并记录下来时,就会得到色谱图(假设样品分离出三个组分),它包含了色谱的全部原始信息。在没有组分流出时,色谱图的记录是检测器的本底信号,即色谱图的基线。


三、气相色谱仪原理应用

以上原理应用实践产生制造的仪器就是气相色谱仪,由于功能强大,被应用在生活中的各个领域中。


1、农残检测

农作物中大量使用杀虫剂、除草剂、除真菌剂、灭鼠剂、植物生长调节剂等,在大大提高农作物产量的同时,也致使在农产品、畜产品中农药残留量超标对人类的健康也带来了很大的负面影响。研究开发快速、可靠、灵敏和实用的农药残留分析技术是控制农药残留、保证食品安全、避免国际间贸易争端的当务之急。农药残留分析是综合性较高、涉及面广泛的分离与分析过程。气相色谱法是一种经典的分析方法,由于其具有高选择性、高分离效能、高灵敏度和快速等优点,易气化且气化后热稳定的农药目标物均可采用GC分析测定,已成为目前农药残留分析中应用最多的仪器分析方法,此法的研究文献报道占农药残留分析文献报道的50°%以上。应用GC分析农药残留的关键是如何选择检测器。理想的检测器应具备灵敏度高、稳定性和重复性好、线性范围宽、响应速度快、结构简单、造价低、操作安全和应用范围广等特点。如:电子捕获检测器(ECD被广泛应用于含电负性较大的基团的农药目标物的分析;火焰光度检测器(FPD)用来检测含硫和磷农药目标物的分析;氮磷检测器(NPD)应用于有机氮和有机磷农药残留的分析。国内外对此方面的研究己有很多报道和综述。


2、食品分析

食物是人类生存的最基本需要,而食品的营养成分和食品安全又是当今世界十分关注的重大问题,因而食品分析就起着关键性作用。早在1976年英国G.J.Dickes与P.V.Nicholas两位对气相色谱分析食品有相当经验的有地位的食品分析专家,将当代食品分析的气相色谱法汇集出版了《食品分析的气相色谱法》[111。食品分析涉及成分分析和食品添加剂分析。在这两个方面气相色谱都能发挥其优势,食品成分部分有乳品,油脂,肉,鱼,蛋,香精油,果蔬与非酒精饮料,酒精饮料,糖制品,谷物制品;重要的营养组分如氨基酸、脂肪酸、糖类都可以用GC进行分析。食品添加剂方面有防腐剂,抗氧剂,乳化剂,稳定剂,其他添加剂等等有千余种,其中有许多可用GC来检测。


3、石化分析

多年来气相色谱的发展推动了石油和石化的发展,反过来石油和石化的发展又促进了气相色谱的前进和发展,气相色谱在石油和石化领域有着极大的应用场所。尽管近年高效液相色谱和近红外光谱在石油和石化分析中的应用研究颇受青睐,但在石油和石化分析中气相色谱仍是主要的分析手段。由于气相色谱法在所有的色谱方法当中是最容易做的方法,所以在各种化工生产的产品检验中对多成分、可挥发性组分的测定,GC应该是首选的方法,在高聚物分析中GC也发挥了十分积极的作用,像裂解气相色谱和反气相色谱都是针对高聚物分析的有力技术,所以有许多应用报告。当然从GC的研究角度不一定是开创性的研究,但是从实用角度对使用者来说是很有价值的。


4、环境监测

为了改善人类生存环境、洽理环境污染,对环境污染物的检测分析是当今世界一个重要的课题。气相色谱法是进行环境污染物分析研究和实际检测的有力手段。利用固相微萃取-气相色谱GPME-GC)联用技术可以进行大气、室内气体、各种水体和其他类型污染物的分析研究和测定。例如测定环境中的多环芳烃、苯及其同系物、酚类化合物、杂环化合物和一些有机挥发物。


四、总结

综上所述,气相色谱技术是一种成熟的分离和分析复杂混合物的方法,现已成为分析测试主要的工具或重要的分析手段。随着科技的进步,人们对气相色谱的研究的深入,使其朝更高灵敏度、更高选择性、更方便快捷的方向发展,不断推出新的方法来解决可能遇到的新的分析难题。气相色谱技术的飞速发展将为生产、生活各个领域的发展带来更加深远的影响。



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