第三章气相色谱常用进样技术.ppt

第三章第三章 气相色谱常用进样技术气相色谱常用进样技术第一节第一节 填充柱进样口填充柱进样口一一. 填充柱进样填充柱进样1. 柱连接柱连接◆◆玻璃柱可以直接插入气化室，由一个固定螺母加石玻璃柱可以直接插入气化室，由一个固定螺母加石墨垫密封墨垫密封◆◆不锈钢柱的柱端接在气化室的出口处，用螺母和金不锈钢柱的柱端接在气化室的出口处，用螺母和金属压环密封此时，应在气化室安装玻璃衬管，以属压环密封此时，应在气化室安装玻璃衬管，以避免极性组分的分解和吸附避免极性组分的分解和吸附2. 样品的适用范围样品的适用范围只要柱的分离能力可满足要求，填充柱进样口适合于只要柱的分离能力可满足要求，填充柱进样口适合于各种各样的可挥发性组分各种各样的可挥发性组分◆◆对于热不稳定的样品，最好采用玻璃柱，将样品直对于热不稳定的样品，最好采用玻璃柱，将样品直接进入柱头接进入柱头◆◆对于比较脏的样品，应采用衬管，防止污染物进入对于比较脏的样品，应采用衬管，防止污染物进入色谱柱而造成柱性能下降色谱柱而造成柱性能下降3. 操作参数操作参数进样量一般为进样量一般为1-5 µL进样速度的快慢对结果的影响不大进样速度的快慢对结果的影响不大。

①① 进样口温度进样口温度一般情况是进样口温度应接近或略高于样品中待测高沸点一般情况是进样口温度应接近或略高于样品中待测高沸点组分的沸点组分的沸点②②载气流速载气流速内径为内径为2mm2mm左右的填充柱，载气流速一般为左右的填充柱，载气流速一般为30 30 mLmL/min(/min(氦气氦气) )③③进样量和进样速度进样量和进样速度二二.大口径毛细管柱直接进样大口径毛细管柱直接进样1.柱连接柱连接◆将填充柱接头直接换成大口径毛细管柱专用接头就将填充柱接头直接换成大口径毛细管柱专用接头就可连接大口径柱可连接大口径柱◆◆所谓直接进样：是指用大口径（所谓直接进样：是指用大口径（≥≥0.53mm0.53mm）毛细）毛细管柱接在填充柱进样口，像填充柱进样一样，所有管柱接在填充柱进样口，像填充柱进样一样，所有气化的样品全部进入色谱柱气化的样品全部进入色谱柱71页图4-12. 样品的适用范围样品的适用范围对热不稳定的样品宜采用柱内直接进样；脏的样品对热不稳定的样品宜采用柱内直接进样；脏的样品则采用普通直接进样，利用衬管来保护色谱柱不被则采用普通直接进样，利用衬管来保护色谱柱不被污染3. 操作参数设置操作参数设置①①进样口温度进样口温度一般应高于待测组分沸点一般应高于待测组分沸点10-25 oC.②②载气流速载气流速 ③③进样量和进样速度进样量和进样速度进样量一般不超过进样量一般不超过1 µL。

第二节第二节 分流分流/不分流进样不分流进样一一. 进样口结构进样口结构分流分流/不分流进样口是毛细管不分流进样口是毛细管GC最常用的进样口，它最常用的进样口，它既可作分流进样，也可用作不分流进样既可作分流进样，也可用作不分流进样分流分流/不分流进样口与填充柱进样口的区别：不分流进样口与填充柱进样口的区别：①①前者有分流气出口及其控制装置；②②前者在分流气路上还有一个柱前压调节阀；③二者使用衬管结构不同48页 图3-7二二. 分流进样分流进样1.载气流速和衬管选择载气流速和衬管选择分流进样口可采用多种衬管用于分流进样的衬管大分流进样口可采用多种衬管用于分流进样的衬管大都不是直通的，管内有缩径处或烧结板、或者有玻璃都不是直通的，管内有缩径处或烧结板、或者有玻璃珠，或者填充有玻璃毛珠，或者填充有玻璃毛注：衬管的上端常用注：衬管的上端常用“O”形硅胶环密封，用一段时间形硅胶环密封，用一段时间后该环会老化而造成漏气，故要及时更换当进样口后该环会老化而造成漏气，故要及时更换当进样口温度超过温度超过400 oC，最好采用石墨密封环最好采用石墨密封环48页 图3-72. 样品的适用性样品的适用性◆分流进样适合于大部分可挥发样品，包括液体和气分流进样适合于大部分可挥发样品，包括液体和气体样品，特别是对一些化学试剂（如溶剂）的分析。

体样品，特别是对一些化学试剂（如溶剂）的分析◆◆分流进样的适用范围宽，灵活性大，分流比可调范分流进样的适用范围宽，灵活性大，分流比可调范围广，故成为毛细管围广，故成为毛细管GC首选的进样方式首选的进样方式三三. 操作参数设置操作参数设置1. 温度温度进样口温度等于或接近于样品中最重组分的沸点进样口温度等于或接近于样品中最重组分的沸点注：对于一个未知的新样品，可将进样口温度设置为注：对于一个未知的新样品，可将进样口温度设置为300 oC，进行试验进行试验2. 载气流速载气流速◆◆常用毛细管常用毛细管GC所用柱内载气线流速为：氦气所用柱内载气线流速为：氦气30-50 cm/s；氮气；氮气 20-40 cm/s；氢气；氢气40-60 cm/s◆◆分流比分流比20：：1~200：：13.进样量和进样速度进样量和进样速度◆◆分流进样的进样量一般不超过分流进样的进样量一般不超过2 µ µL,L,最好控制在最好控制在0.5 0.5 µL以下◆◆进样速度越快越好；一是防止不均匀气化，二是进样速度越快越好；一是防止不均匀气化，二是保持窄的谱带保持窄的谱带四四.分流歧视问题分流歧视问题分流歧视：在一定分流比条件下，不同样品组分的实分流歧视：在一定分流比条件下，不同样品组分的实际分流比是不同的，这就会造成进入色谱柱的样品组际分流比是不同的，这就会造成进入色谱柱的样品组成不同于原来的样品组成，从而影响定量分析的准确成不同于原来的样品组成，从而影响定量分析的准确度。

度分流歧视的原因：分流歧视的原因：①①不均匀气化由于样品中各组分的极性不同，沸点不均匀气化由于样品中各组分的极性不同，沸点各异，因而汽化速度各不相同这些导致沸点不同的各异，因而汽化速度各不相同这些导致沸点不同的组分到达分流点时，汽化状态可能不完全相同气化组分到达分流点时，汽化状态可能不完全相同气化不太完全的组分被就比完全汽化的组分可能多分流掉不太完全的组分被就比完全汽化的组分可能多分流掉一些样品一些样品②②组分在载气中的扩散速度组分在载气中的扩散速度③③分流比的大小也会影响分流歧视分流比的大小也会影响分流歧视消除分流歧视的措施：消除分流歧视的措施：注注：：分分流流歧歧视视是是难难以以消消除除的的，，但但只只要要操操作作是是重重现现的的，，一一定定程程度度的的歧歧视视是是重重现现的的，，就就可可以以通通过过标标准准样样品品的的校校准来消除歧视效应对定量精度的影响准来消除歧视效应对定量精度的影响①①色谱柱的初始温度尽可能高一些色谱柱的初始温度尽可能高一些②②保证安装的色谱柱入口端超过了分流点保证安装的色谱柱入口端超过了分流点③③保证柱保证柱入口端处于气化室衬管的中央即气化室入口端处于气化室衬管的中央。

即气化室内色谱柱与衬管是同轴的）内色谱柱与衬管是同轴的）三三. 不分流进样不分流进样不分流进样：不分流进样与分流进样采用同一个进不分流进样：不分流进样与分流进样采用同一个进样口，也就是说，不分流进样就是将分流气路的电样口，也就是说，不分流进样就是将分流气路的电磁阀关闭，让样品全部进入色谱柱磁阀关闭，让样品全部进入色谱柱注：不分流进样应用范围很有限原因有：操作条件注：不分流进样应用范围很有限原因有：操作条件优化比较复杂，对操作技术的要求较高样品初始谱优化比较复杂，对操作技术的要求较高样品初始谱带较宽，溶剂峰严重拖尾，掩盖早流出组分的色谱峰带较宽，溶剂峰严重拖尾，掩盖早流出组分的色谱峰这一现象也叫溶剂效应这一现象也叫溶剂效应77页图4-3消除溶剂效应可采取的措施：消除溶剂效应可采取的措施：注：确定一个瞬间不分流时间是分析成败的关键注：确定一个瞬间不分流时间是分析成败的关键2.衬管的容积小一些有利，可采用直通式衬管衬管的容积小一些有利，可采用直通式衬管1.采采用用瞬瞬间间不不分分流流技技术术即即进进样样开开始始时时关关闭闭分分流流电电磁磁阀阀，，使使系系统统处处于于不不分分流流状状态态，，待待大大部部分分气气化化的的样样品品进进入入色色谱谱柱柱后后，，开开启启分分流流阀阀，，使使系系统统处处于于分分流流状状态态直直到到分分析析结结束束，，注注射射下下一一个个样样品品时时再再关关闭闭分分流流阀阀。

这这样样，，气气化化室室内内残残留留的的溶溶剂剂气气体体，，其其中中也也包包含含一一小小部部分分样样品品组组分分就就很很快快从从分分流流出出口口放放空空，，从从而而在在很很大大程度上消除了溶剂拖尾程度上消除了溶剂拖尾瞬间不分流时间的确定瞬间不分流时间的确定①①这一时间应足够长，这一时间应足够长，让大部分样品进入色谱柱，避让大部分样品进入色谱柱，避免分流歧视的影响免分流歧视的影响②②又要尽可能短，以最大限度地消除溶剂拖尾，使早又要尽可能短，以最大限度地消除溶剂拖尾，使早流出峰的分析更为准确流出峰的分析更为准确③③一般情况下，这一时间值在一般情况下，这一时间值在30-8030-80秒文献报道多文献报道多采用采用0.75min0.75min补充：怎样用实验方法来确定瞬间不分流时间？补充：怎样用实验方法来确定瞬间不分流时间？①①首先，确定溶解样品的溶剂、衬管的容积、进样量、进样速首先，确定溶解样品的溶剂、衬管的容积、进样量、进样速度及载气流速度及载气流速②②刚开始的时候，可将这一时间设置长一些（刚开始的时候，可将这一时间设置长一些（90-120s90-120s），以保），以保证全部样品组分进入色谱柱。

证全部样品组分进入色谱柱对样品进行分析之后，选择一个对样品进行分析之后，选择一个待测组分的峰面积（该峰的待测组分的峰面积（该峰的k’k’值应大于值应大于5 5）作为测定指标，该）作为测定指标，该峰面积就代表了峰面积就代表了100%100%的样品进入了色谱柱的样品进入了色谱柱③③然后逐步缩短不分流时间分别进样分析，计算同一组分在不然后逐步缩短不分流时间分别进样分析，计算同一组分在不同溶剂吹扫时间条件下的峰面积与第一次分析的峰面积之比，同溶剂吹扫时间条件下的峰面积与第一次分析的峰面积之比，直到此比值小于直到此比值小于0.950.95，此时的不分流时间为最短时间此时的不分流时间为最短时间④④再进一步微调不分流时间，使同一组分的峰面积达到第一次再进一步微调不分流时间，使同一组分的峰面积达到第一次分析时峰面积的分析时峰面积的95%-99%95%-99%，此时的吹扫时间即位最佳条件此时的吹扫时间即位最佳条件注：对于高沸点样品，不分流时间长一些有利于提高注：对于高沸点样品，不分流时间长一些有利于提高分析灵敏度，而不影响测定准确度；对于低沸点样品，分析灵敏度，而不影响测定准确度；对于低沸点样品，则要尽可能使不分流时间短一些，最大限度地消除溶则要尽可能使不分流时间短一些，最大限度地消除溶剂拖尾峰，以保证准确度。

剂拖尾峰，以保证准确度4. 不分流进样口操作参数设置不分流进样口操作参数设置①进样口温度进样口温度的设置可以比分流进样时稍低一些②载气流速不分流进样的载气流速应当高一些，其上限应以保证分离度为准③③进样量和进样速度进样量和进样速度进样量一般不超过进样量一般不超过2 2μL；；进样速度应快一些进样速度应快一些第三节第三节 冷柱上进样冷柱上进样冷柱上进样：是将样品直接注入处于室温或更低温冷柱上进样：是将样品直接注入处于室温或更低温度下的色谱柱内，然后再逐步升高温度使样品组分度下的色谱柱内，然后再逐步升高温度使样品组分依次汽化通过色谱柱进行分离依次汽化通过色谱柱进行分离适用对象：适用对象：热不稳定的化合物；样品较为干净热不稳定的化合物；样品较为干净◆◆优点：优点：①①消除了进样口对样品的歧视效应，包括注射针头的消除了进样口对样品的歧视效应，包括注射针头的歧视效应歧视效应②②避免了样品的分解避免了样品的分解③③样品进入色谱柱处于低温，很容易实现早流出峰的样品进入色谱柱处于低温，很容易实现早流出峰的溶剂聚焦溶剂聚焦④④冷柱上进样的分析准确度、精密度均比分流冷柱上进样的分析准确度、精密度均比分流/ /不分不分流进样高。

流进样高◆◆缺点：缺点：①①与分流与分流/ /不分流进样相比，冷柱上进样的进样体积要不分流进样相比，冷柱上进样的进样体积要小大的进样量容易造成柱超载大的进样量容易造成柱超载②②操作较为复杂对初始柱温、溶剂性质、进样速度等操作较为复杂对初始柱温、溶剂性质、进样速度等有较为严格的要求，且要用特殊的注射器有较为严格的要求，且要用特殊的注射器③③毛细管柱容易被污染，样品记忆效应较为明显毛细管柱容易被污染，样品记忆效应较为明显④④在溶剂峰前面流出的组分很难实现聚焦，测定起来较在溶剂峰前面流出的组分很难实现聚焦，测定起来较为困难二二.进样口设计进样口设计1.0.53 mm大口径柱时，可采用标准注射器；大口径柱时，可采用标准注射器；注：手动进样导针管不用隔垫，而是用一个橡胶制注：手动进样导针管不用隔垫，而是用一个橡胶制成的鸭嘴密封装置成的鸭嘴密封装置 2. 如果用如果用0.32mm内径的毛细管柱，手动进样时采内径的毛细管柱，手动进样时采用用细的石英玻璃注射针头细的石英玻璃注射针头进样口的导针装置换进样口的导针装置换成手动进样导针管成手动进样导针管操作要领：操作要领：注：冷柱上进样不用衬管，常常采用保留间隙管。

注：冷柱上进样不用衬管，常常采用保留间隙管①①进样时，按下导针管，此时鸭嘴密封装置松开，进样时，按下导针管，此时鸭嘴密封装置松开，将注射针头插入柱头；将注射针头插入柱头；②②针头插入预定位置后，松开导针管，使鸭嘴处于针头插入预定位置后，松开导针管，使鸭嘴处于密封状态密封状态③③迅速将样品压入柱内，立即抽出注射器几秒后，迅速将样品压入柱内，立即抽出注射器几秒后，就可开始进样口和柱箱的升温程序就可开始进样口和柱箱的升温程序第四节第四节 程序升温汽化进样程序升温汽化进样(PTV) 一一.程序升温汽化进样的特点程序升温汽化进样的特点1. 定义：将液体或气体样品注射入处于低温的进样口定义：将液体或气体样品注射入处于低温的进样口衬管内，然后按设定程序升高进样口温度衬管内，然后按设定程序升高进样口温度注：注：PTV实际是把分流实际是把分流/不分流进样和冷柱上进样结不分流进样和冷柱上进样结合为一体合为一体 2. PTV的特点：的特点：① ① 消除了注射针头的歧视效应；消除了注射针头的歧视效应；② ② 不需要特殊的注射器；不需要特殊的注射器；③ ③ 可以实现大体积进样；可以实现大体积进样；④ ④ 抑制了进样口歧视（即分流歧视）；抑制了进样口歧视（即分流歧视）；⑤ ⑤ 可除去溶剂和低沸点组分，实现样品浓缩；可除去溶剂和低沸点组分，实现样品浓缩；⑥ ⑥ 不挥发物可滞留在衬管内，保护了色谱柱；不挥发物可滞留在衬管内，保护了色谱柱；⑦ ⑦ 可低温捕集气体样品，便于同阀进样或顶空进样技术结合；可低温捕集气体样品，便于同阀进样或顶空进样技术结合；⑧ ⑧ 有多种操作模式，即分流模式、不分流模式和溶剂消除模式；有多种操作模式，即分流模式、不分流模式和溶剂消除模式；⑨ ⑨ 分析重现性接近于冷柱上进样。

分析重现性接近于冷柱上进样二二. PTV进样口的设计进样口的设计PTV进样口与分流进样口与分流/不分流进样口类似，区别在于：不分流进样口类似，区别在于：①① 进样口热容低，便于快速升温或冷却；进样口热容低，便于快速升温或冷却；②② 衬管容积较小，以便减小样品的初始谱带宽度；衬管容积较小，以便减小样品的初始谱带宽度；③③ 分流出口和汽化室温度用时间编程控制；分流出口和汽化室温度用时间编程控制；④④ 配备有冷却装置配备有冷却装置三三. PTV升温汽化进样模式升温汽化进样模式1. PTV分流进样分流进样PTV分分流流进进样样：：即即液液体体样样品品直直接接注注入入冷冷的的汽汽化化室室，，抽抽出出注注射射器器后后，，打打开开分分流流出出口口阀阀，，同同时时进进样样口口开开始始升升温温汽汽化化后后的的样样品品与与传传统统的的分分流流进进样样一一样样，，大大部部分被分流掉，少部分进入色谱柱分被分流掉，少部分进入色谱柱 注：与传统分流进样的区别在于样品不是瞬间汽化，注：与传统分流进样的区别在于样品不是瞬间汽化，而是依据其沸点高低依次汽化所以，样品是顺序进而是依据其沸点高低依次汽化所以，样品是顺序进入色谱柱的。

入色谱柱的2. PTV不分流进样不分流进样PTV不分流进样：进样时汽化室处于低温条件下分流出口的控制完全与传统的不分流进样相同：进样口开始升温时，关闭分流阀，待大部分样品进入色谱柱后（约0.5-1.5min），打开分流阀，使残留溶剂放空3. 溶剂消除分流溶剂消除分流/不分流进样不分流进样溶溶剂剂消消除除分分流流/不不分分流流进进样样：：进进样样时时关关闭闭分分流流出出口口阀阀，，进进样样口口温温度度控控制制在在接接近近于于但但低低于于溶溶剂剂的的沸沸点点样样品品被被缓缓慢慢地地注注入入，，进进样样后后，，立立即即打打开开分分流流出出口口，，并并采采用用较较大大的的放放空空气气体体流流量量（（可可高高达达1000 mL/min）），，将将溶溶剂剂气气体体消消除除，，也也可可同同时时缓缓慢慢升升高高进进样样口口温温度度，，以以加加速速溶溶剂剂汽汽化化大大部部分分溶溶剂剂气气体体放放空空后后，，可可以以关关闭闭分分流流出出口口，，以以溶溶剂剂不不分分流流方方式式进进行行分分析析，，也也可可不不关关闭闭分分流流出出口口，，以溶剂消除分流方式进行分析以溶剂消除分流方式进行分析缺点：缺点：低沸点组分很可能随溶剂一起放空。

低沸点组分很可能随溶剂一起放空四四.样品的适用性样品的适用性1.PTV分流进样适合于大部分样品的分析分流进样适合于大部分样品的分析2.痕量分析采用痕量分析采用PTV不分流进样技术不分流进样技术3.只分析高沸点组分，可采用溶剂消除不分流进样只分析高沸点组分，可采用溶剂消除不分流进样4.分析中等挥发性组分，宜采用分析中等挥发性组分，宜采用PTV不分流进样不分流进样5.PTV进样很适合分析进样很适合分析“脏脏”的样品第五节第五节 大体积进样（大体积进样（LVI））一一. 提高分析灵敏度的方法提高分析灵敏度的方法1.样品浓缩样品浓缩2.使用选择性高灵敏度检测器使用选择性高灵敏度检测器3.降低仪器系统噪声降低仪器系统噪声4.改进进样技术改进进样技术二二.实现大体积进样的方式实现大体积进样的方式LVI进样：一是基于冷柱上进样；二是基于进样：一是基于冷柱上进样；二是基于PTV技术一）用冷柱上进样口实现大体积进样（一）用冷柱上进样口实现大体积进样进进样样时时，，打打开开溶溶剂剂放放空空阀阀，，控控制制柱柱箱箱温温度度使使溶溶剂剂选选择择性性地地汽汽化化由由于于溶溶剂剂放放空空出出口口的的气气阻阻远远小小于于分分析析柱柱的的气气阻阻，，所所以以大大量量溶溶剂剂气气体体通通过过放放空空阀阀被被排排除除仪仪器器系系统统。

当当大大部部分分溶溶剂剂气气体体放放空空后后，，关关闭闭放放空空阀阀，，同同时时开开始始升升高高柱柱温温，，使使残残留留溶溶剂剂和和待待测测样样品品组组分分汽汽化进入分析柱进行分离化进入分析柱进行分离注：溶剂放空时间的确定注：溶剂放空时间的确定（二）用（二）用PTVPTV进样口实现大体积进样进样口实现大体积进样PTVPTV用于用于LVILVI时采用溶剂消除模式分析步骤如下：时采用溶剂消除模式分析步骤如下：注：两次进样之间的时间差对分析结果的影响很大注：两次进样之间的时间差对分析结果的影响很大①①进进样样和和溶溶剂剂放放空空进进样样过过程程中中将将柱柱前前压压调调节节为为零零分分流流出出口口的的流流量量设设置置为为100-150 mL/min样样品品以以液液体体状状态态进进入入冷冷的的衬衬管管，，溶溶剂剂及及部部分分低低沸沸点点组组分分随随载载气气从从分分流流出出口口放放空空当当大大部部分分溶溶剂剂挥挥发发放放空空后后，，可可进行二次进样，再重复以上溶剂放空过程；进行二次进样，再重复以上溶剂放空过程；③③色谱分离色谱分离当样品转移到色谱柱后，就开始柱箱当样品转移到色谱柱后，就开始柱箱程序升温分析。

与此同时，将分流放空出口气流量程序升温分析与此同时，将分流放空出口气流量恢复到恢复到30-50 mL/min.②②不分流转移样品不分流转移样品当最后一次累积进样的溶剂大当最后一次累积进样的溶剂大部分放空后，关闭分流放空阀，同时将柱前压调节部分放空后，关闭分流放空阀，同时将柱前压调节到分析所需值，然后开始进样口程序升温，直到温到分析所需值，然后开始进样口程序升温，直到温度达到或接近待测物中最重组分的沸点在此过程度达到或接近待测物中最重组分的沸点在此过程中，样品组分依次进入色谱柱中，样品组分依次进入色谱柱注：用注：用PTV进行进行LVI分析分析时，还应考时，还应考虑进样口衬虑进样口衬管和隔垫问管和隔垫问题总结：总结：①①配置溶剂放空的冷柱上进样口适合于分析相配置溶剂放空的冷柱上进样口适合于分析相对干净的样品中的痕量低沸点组分；对干净的样品中的痕量低沸点组分；②②PTV进样口则适合于分析相对进样口则适合于分析相对“脏脏”的样品的痕量的样品的痕量高沸点组分高沸点组分③③如果一个低沸点样品又脏，可通过低温冷冻如果一个低沸点样品又脏，可通过低温冷冻PTV进进样口来分析样口来分析第六节第六节 阀进样阀进样阀进样：用机械阀将气体或液体样品定量引入色谱系阀进样：用机械阀将气体或液体样品定量引入色谱系统。

统应用范围：动态气流或液流的控制应用范围：动态气流或液流的控制载样位置载样位置进样位置进样位置气体进样阀气体进样阀液体进样阀：液体进样阀：定量管的容积应大大小于气体进样阀这定量管的容积应大大小于气体进样阀这时采用内部定量管来控制进样量一般小于时采用内部定量管来控制进样量一般小于5μL。