氣相色譜法
| A+醫(yī)學(xué)百科 >> 氣相色譜法 |
目錄 |
拼音
qì xiàng sè pǔ fǎ
英文參考
gas phase chromatography
定義
氣相色譜法（gas chromatography 簡(jiǎn)稱GC）是色譜法的一種。色譜法中有兩個(gè)相，一個(gè)相是流動(dòng)
相，另一個(gè)相是固定相。如果用液體作流動(dòng)相，就叫液相色譜，用氣體作流動(dòng)相，就叫氣相色譜。
氣相色譜法由于所用的固定相不同，可以分為兩種，用固體吸附劑作固定相的叫氣固色譜，用涂有固定液的擔(dān)體作固定相的叫氣液色譜。
按色譜分離原理來分，氣相色譜法亦可分為吸附色譜和分配色譜兩類，在氣固色譜中，固定相為吸附劑，氣固色譜屬于吸附色譜，氣液色譜屬于分配色譜。
按色譜操作形式來分，氣相色譜屬于柱色譜，根據(jù)所使用的色譜柱粗細(xì)不同，可分為一般填充柱和毛細(xì)管柱兩類。一般填充柱是將固定相裝在一根玻璃或金屬的管中，管內(nèi)徑為2～6毫米。毛細(xì)管柱則又可分為空心毛細(xì)管柱和填充毛細(xì)管柱兩種。空心毛細(xì)管柱是將固定液直接涂在內(nèi)徑只有0.1～0.5毫米的玻璃或金屬毛細(xì)管的內(nèi)壁上，填充毛細(xì)管柱是近幾年才發(fā)展起來的，它是將某些多孔性固體顆粒裝入厚壁玻管中，然后加熱拉制成毛細(xì)管，一般內(nèi)徑為0.25～0.5毫米。
在實(shí)際工作中，氣相色譜法是以氣液色譜為主。
對(duì)儀器的一般要求
所用的儀器為氣相色譜儀。除另有規(guī)定外，載氣為氮?dú)猓簧V柱為填充柱或毛細(xì)管柱，填充柱的材質(zhì)為不銹鋼或玻璃,載體用直徑為0.25～0.18mm 、0.18～0.15mm或0.15～0.125mm經(jīng)酸洗并硅烷化處理的硅藻土或高分子多孔小球;常用玻璃或彈性石英毛細(xì)管柱的內(nèi)徑為0.20或0.32mm。進(jìn)樣口溫度應(yīng)高于柱溫30～50℃;進(jìn)樣量一般不超過數(shù)微升;柱徑越細(xì)進(jìn)樣量應(yīng)越少。檢測(cè)器為氫火焰離子化檢測(cè)器，檢測(cè)溫度一般高于柱溫，并不得低于100℃，以免水氣凝結(jié)，通常為250～350℃。
正文中各品種項(xiàng)下規(guī)定的條件，除檢測(cè)器種類、固定液品種及特殊指定的色譜柱材料不得任意改變外，其余如色譜柱內(nèi)徑、長(zhǎng)度、載體牌號(hào)、粒度、固定液涂布濃度、載氣流速、柱溫、進(jìn)樣量、檢測(cè)器的靈敏度等，均可適當(dāng)改變，以適應(yīng)具體品種并符合系統(tǒng)適用性試驗(yàn)的要求。一般色譜圖約于30分鐘內(nèi)記錄完畢。
原理
氣相色譜法是在以適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嘧龀傻闹軆?nèi)，利用氣體（載氣）作為移動(dòng)相，使試樣（氣體、液體或固體）在氣體狀態(tài)下展開，在色譜柱內(nèi)分離后，各種成分先后進(jìn)入檢測(cè)器，用記錄儀記錄色譜譜圖。 在對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)試后，按各單體的規(guī)定條件調(diào)整柱管、檢測(cè)器、溫度和載氣流量。進(jìn)樣口溫度一般應(yīng)高于柱溫30-50度。如用火焰電離檢測(cè)器，其溫度應(yīng)等于或高于柱溫，但不得低于100度，以免水汽凝結(jié)。色譜上分析成分的峰的位置，以滯留時(shí)間（從注入試樣液到出現(xiàn)成分最高峰的時(shí)間）和滯留容量（滯留時(shí)間×載氣流量）來表示。這些在一定條件下，就能反應(yīng)出物質(zhì)所具有特殊值，并據(jù)此確定試樣成分。
根據(jù)色譜上出現(xiàn)的物質(zhì)成分的峰面積或峰高進(jìn)行定量。峰面積可用面積測(cè)定儀測(cè)定，按半寬度法求得（即以峰1/2處的峰寬×峰高求得）。峰高的測(cè)定方法是從峰高的頂點(diǎn)向記錄紙橫座標(biāo)準(zhǔn)垂線，找出此垂線與峰的兩下端聯(lián)結(jié)線的交點(diǎn)，即以此交點(diǎn)至峰頂點(diǎn)的距離長(zhǎng)度為峰高。
發(fā)展簡(jiǎn)史
氣相色譜法的發(fā)展與兩個(gè)方面的發(fā)展是密不可分，一是氣相色譜分離技術(shù)的發(fā)展，二是其他學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展。
1952年James和Martin提出氣液相色譜法，同時(shí)也發(fā)明了第一個(gè)氣相色譜檢測(cè)器。這是一個(gè)接在填充柱出口的滴定裝置，用來檢測(cè)脂肪酸的分離，用滴定溶液體積對(duì)時(shí)間做圖，得到積分色譜圖。之后，他們又發(fā)明了氣體密度天平。1954年Ray提出熱導(dǎo)計(jì)，開創(chuàng)了現(xiàn)代氣相色譜檢測(cè)器的時(shí)代。此后至1957年，則進(jìn)入填充柱、TCD的年代。
1958年Gloay首次提出毛細(xì)管，同年，Mcwillian和Harley同時(shí)發(fā)明了FID，Lovelock發(fā)明了氬電離檢測(cè)器（AID）使檢測(cè)方法的靈敏度提高了2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。
20世紀(jì)60年代和70年代，由于氣相色譜技術(shù)的發(fā)展，柱效大為提高，環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，提出了痕量分析的要求，又陸續(xù)出現(xiàn)了一些高靈敏度、高選擇性的檢測(cè)器，如1960年Lovelock提出電子俘獲檢測(cè)器（ECD）；1966年Brody等發(fā)明了FPD；1974年Kolb和Bischoff提出了電加熱的NPD；1976年國HNU公司推出了實(shí)用的窗式光電離檢測(cè)器（PID）等。同時(shí)，由于電子技術(shù)的發(fā)展，原有的檢測(cè)器在結(jié)構(gòu)和電路上又作了重大的改進(jìn)，如TCD出現(xiàn)了衡電流、橫熱絲溫度及衡熱絲溫度檢測(cè)電路；ECD出現(xiàn)衡頻率變電流、衡電流脈沖調(diào)制檢測(cè)電路等，從而使性能又有所提高。
20世紀(jì)80年代，由于彈性石英毛細(xì)管柱的快速廣泛應(yīng)用，對(duì)檢測(cè)器提出了體積小、響應(yīng)快、靈敏度高、選擇性好的要求，特別是計(jì)算機(jī)和軟件的發(fā)展，使TCD、FID、ECD、和NPD的靈敏度和穩(wěn)定性均有很大提高，TCD和ECD的檢測(cè)池體積大大縮小。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代，由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和軟件的飛速發(fā)展使MSD生產(chǎn)成本和復(fù)雜性下降，以及穩(wěn)定性和耐用性增加，從而成為最通用的氣相色譜檢測(cè)器之一。期間出現(xiàn)了非放射性的脈沖放電電子俘獲檢測(cè)器（PDECD）、脈沖放電氦電離檢測(cè)器（PDHID）和脈沖放電光電離檢測(cè)器（PDECD）以及集次三者為一體的脈沖放電檢測(cè)器（PDD）。四年后，美國Varian公司推出了商品儀器，它比通常FPD靈敏度高100倍。另外，快速GC和全二維GC等快速分離技術(shù)的迅猛發(fā)展，也促使快速GC檢測(cè)方法逐漸成熟。
分類
定量方法可分以下三種：
1、內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)法 取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分，按依次增加或減少的已知階段量，各自分別加入各單體所規(guī)定的定量?jī)?nèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中，調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取此標(biāo)準(zhǔn)液的一定量注入色譜柱，根據(jù)色譜圖取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分的峰面積和峰高和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的峰面積和峰高的比例為縱座標(biāo)，取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分量和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量之比，或標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分量為橫坐標(biāo)，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線。
然后按單體中所規(guī)定的方法調(diào)制試樣液。在調(diào)制試樣液時(shí)，預(yù)先加入與調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)等量的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。然后按制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)的同樣條件下得出的色譜，求出被測(cè)成分的峰面積或峰高和內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的峰積或峰高之比，再按標(biāo)準(zhǔn)曲線求出被測(cè)成分的含量。
所用的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，應(yīng)采用其峰面積的位置與被測(cè)成分的峰的位置盡可能接近并與被測(cè)成分以外的峰位置完全分離的穩(wěn)定的物質(zhì)。
2、絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分 按依次增加或減少階段法，各自調(diào)制成標(biāo)準(zhǔn)液，注入一定量后，按色譜圖取標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分的峰面積或峰高為縱座標(biāo)，而以標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)成分的含量為橫坐標(biāo)，制成標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后按單體中所規(guī)定的方法制備試樣液。取試樣液按制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)相同的條件作出色譜，求出被測(cè)成分的峰面積和峰高，再按標(biāo)準(zhǔn)曲線求出被測(cè)成分的含量。
3、峰面積百分率法 以色譜中所得各種成分的峰面積的總和為100，按各成分的峰面積總和之比，求出各成分的組成比率。
應(yīng)用
只要在氣相色譜儀允許的條件下可以氣化而不分解的物質(zhì)，都可以用氣相色譜法測(cè)定。對(duì)部分熱不穩(wěn)定物質(zhì)，或難以氣化的物質(zhì)，通過化學(xué)衍生化的方法，仍可用氣相色譜法分析。
在石油化工、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物化學(xué)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用
1．在衛(wèi)生檢驗(yàn)中的應(yīng)用
空氣、水中污染物如揮發(fā)性有機(jī)物、多環(huán)芳烴[苯、甲苯、苯并（a）比等]；農(nóng)作物中殘留有機(jī)氯、有機(jī)磷農(nóng)藥等；食品添加劑苯甲酸等；體液和組織等生物材料的分析如氨基酸、脂肪酸、維生素等。
2．在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中的應(yīng)用
體液和組織等生物材料的分析：如脂肪酸、甘油三酯、維生素、糖類等。
3. 在藥物分析中的應(yīng)用
抗癲癇藥、中成藥中揮發(fā)性成分、生物堿類藥品的測(cè)定等。
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)為：
①分離效率高，分析速度快，例如可將汽油樣品在兩小時(shí)內(nèi)分離出200多個(gè)色譜峰,一般的樣品分析可在20分種內(nèi)完成。
②樣品用量少和檢測(cè)靈敏度高，例如氣體樣品用量為 1毫升，液體樣品用量為0.1微升,固體樣品用量為幾微克。用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器能檢測(cè)出含量在百萬分幾至十億分幾的雜質(zhì)。
③選擇性好，可分離、分析恒沸混合物，沸點(diǎn)相近的物質(zhì)，某些同位素,順式與反式異構(gòu)體,鄰、間、對(duì)位異構(gòu)體，旋光異構(gòu)體等。
④應(yīng)用范圍廣，雖然主要用于分析各種氣體和易揮發(fā)的有機(jī)物質(zhì)，但在一定的條件下，也可以分析高沸點(diǎn)物質(zhì)和固體樣品。應(yīng)用的主要領(lǐng)域有石油工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、臨床化學(xué)、藥物學(xué)、食品工業(yè)等。
缺點(diǎn)：在對(duì)組分直接進(jìn)行定性分析時(shí)，必須用已知物或已知數(shù)據(jù)與相應(yīng)的色譜峰進(jìn)行對(duì)比，或與其他方法（如質(zhì)譜、光譜）聯(lián)用，才能獲得直接肯定的結(jié)果。在定量分析時(shí)，常需要用已知物純樣品對(duì)檢測(cè)后輸出的信號(hào)進(jìn)行校正。
展望
今后氣相色譜法還將有很大的發(fā)展，耐高溫的極性高效開管柱和選擇性好、靈敏度高的檢測(cè)器的研制，色譜定性和定量分析規(guī)律的研究，微處理機(jī)進(jìn)一步的應(yīng)用，生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等方面新的分析方法都是很活躍的研究課題。智能氣相色譜法的研究也是今后發(fā)展的方向。
| 關(guān)于“氣相色譜法”的留言： |  訂閱討論RSS
|
|
目前暫無留言 | |
| 添加留言 | |