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技术知识

什么是色谱分析法?

  色谱分析法又称层析法,是根据试样在不同的两相中做相对运动时,由于不同的物质在两相中分配系数不同,从而达到分离效果,然后再用检测器测定各组分含量的分析方法。其具体包括气相色谱分析法、液相色谱分析法、纸色谱分析法。

  1. 色谱分析的原理

  色谱分析的核心部件是色谱柱,它的结构比较简单,在一个不锈钢、玻璃或石英等惰性细管内装填固定相(填充柱),或直接将固定液涂在毛细管内壁(毛细管柱)。固定相就是在化学惰性的固体微粒(称为担体)表面涂上很薄一层被称为“固定液”的高沸点有机化合物溶液,真正起分离作用的是“固定液”,担体只是起承担固定液的作用,因此,有时也将固定液直接称为“固定相'。

  试样汽化后被载气携带进人色谱柱,各待测组分与固定液接触时就溶解到固定液中去。载气连续流经色谱柱时,溶解在固定液中的待测组分会从固定液中挥发到载气中,随着载气向前流动,然后又溶解在较前面的固定相中,这样反复多次的溶解、挥发、再溶解、再挥发不断进行-由于各组分在固定液中溶解能力不同,溶解度大的组分就较难挥发,在固定液中停留的时间较长,往前移动得就慢些;而溶解度较小的组分,在固定液中停留的时间较短,往前移动得快些。经过一定时间后,各组分就彼此分离开来,原来试样中混在一起的各组分陆续变成纯净物随载气从色谱柱流出,用检测器依次检测各组分,避免了相互干扰,从而完成各组分的分析测试。相对于固定相来讲,载气不停地向前流动,所以,载气也称为流动相。图1-3可以说明组分A、B的分离过程。

  B组分在固定液中的溶解度比A大,所以A组分先被带出,当A流人检测器时,出现响应信号,记录仪上同步记录的色谱流出曲线突起,形成A信号峰组分完全通过检测器后,流出曲线恢复平直;继而B组分流出,形成B信号峰。

混合物在色谱柱中的分离过程

  2 . 气相色谱仪

  由前述可知,气相色谱法就是载气载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相,使试样中的各组分分离,然后分别检测。其简单流程如图1-4所示s载气由高压钢瓶供给,经减压阀减压后,进人载气净化干燥管,经针形阀调节流量和压力(由流量计和压力表指示载气的柱前流量和压力)后,以稳定的压力、恒定的流量连续流过进样器(包括汽化室),试样就在进样器注人(如为液体试样,则经汽化室瞬间汽化为气体)s由载气携带试样进人色谱柱,将各组分分离,各组分依次进人检测器后放空。检测器信号由记录仪记录,得到色谱图。
 

气相色谱流程图

  由 图 1-4可 知 ,气 相 色 谱 仪 一 般由以下 5 个 部 分 组成 。

  ( 1 ) 载 气 系 统 :气 源 、气 体 净 化 、气 体 流 量 控 制 和 测 量 ,提供符合分析要求的 载 气。

  载 气是 用 来 载送 试 样通 过色 谱柱的惰性气体,常 用 的 载 气 有 H 2、N 2、1等 。

  ( 2 ) 进 样 系 统 :进 样 器 、汽 化 室 ,将 样 品 快 速而 定量地 加 到载 气通 道,并被载气带

  进 色 谱 。

  ( 3 ) 分 离 系 统 :色 谱 柱 、柱 箱 以及 恒 温 控 制 装 置 ,其 核 心 是 色 谱 柱 ,作用是将多组

  分 样 品 分离 为单 个 组 分。 目前常用的色谱柱有填充柱和毛细管柱两种柱型s

  ( 4 ) 检 测 系 统 :检 测 器 、检 测器 的 电 源 及 控 温 装 置 ,检测器的作用是将各组分在载

  气中 的 浓度 变化 转 变 为 电 信号 & 目前最常用的检测器是热导池检测器、氢火焰检测器和

  电子捕获检测器 。

  ( 5 ) 记 录 或 数据处理系 统 :放 大 器 、记 录 仪 ,将检测器的电信号进行记录获得色谱

  图。新 型仪器 大多采用电 子 积分 仪或色 谱 工作 站 来代 替 记 录 仪 ,它利用计算机技术对检

  测 器 的 电 信 号 进 行 处 理 ,在得到色谱图的同时对所得数据进行处理加工

  3. 气象色谱的应用

  1 ) 定性分析

  气 相 色 谱 是 一 种 高 效 、快 速 的 分 离 分析技术,它可以在很短的时间内将混合在一起的多 种物质 分 离 开来 ,并 得 到 色 谱 图 。气相色谱的定性分析就是要确定色谱图中每个色谱 峰 代 表 什 么 物 质。复 杂 组 分 、没有已 知纯 物质 的 组 分的定性 比较 困难 ,往往需要多种仪 器 综 合 解 决 。常 用的定性方 法如下。

  ( 1 ) 用 纯 物质 对照 定性。

  当 固 定相和 操 作 条 件 (如 柱 温 、柱 长 、柱 内 径 、载 气 流 速 )不 变 时 . 任何一种物质

  都有一定的保 留 时间或 保 留体 积,与是 否 存在 其他 组分无关。因 此 ,将纯物质在相同色

  谱条 件下 的保 留值 与未 知物 的保 留值 进行 比较 ,如 果 两 者 相 同 ,则未知物就可能是该物

  质 。 由于在一定 色谱条件下,可能 会有 不止 一种 物质 具有 相 同的 保 留 值 ,因此还需要通

  过 改 变 温 度 、改变 不 同 极性 的 色 谱柱等重复试验 和比较判断,才能得到可 靠的 结 果 。但

  用于在一 个较小 的已 知范围 内定性 时,该法 仍 是 一 种比 较简 单 和 常用的方 法。

  ( 2 ) 利用文 献保 留 值 定 性 a

  对于难以 估 计 未 知 组 分 ,或难以 找 到标 准 纯 物质 时,可 以利 用 文 献保 留 值 进 行定性,

  即 利用已知 物的 文献保留 值与未知组分的保留值进行比较。

  2 ) 定量分析

  在一定的 色 谱 条 件 下 ,待 分 析 组 分的质量 (m ) 或 其 在 载 气 中 的 浓 度 (C ) 与检测器

  响 应 信 号 (峰 面 积 2 或 峰 高 A ) 成 正 比 ,这 是 色 谱 定量分析的 依 据 ,公 式 如 下 :

  m =f •A

  由 式 (1-5 ) 可 见 ,只 要 准 确 测 得 峰 面 积 和求出 比 例 常 数 (称 为定量校 正 因 子 ) 后 ,根 据 式 (1-5 ) 正确选 用 计 算 方 法 ,就 能够 确 定待测组分的质量 或浓度。

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