氣相色譜的基本原理
1、氣相色譜分析法的分離原理
在互不相溶的兩相——流動相和固定相的體系中,當兩相作相對運動時,第三組分(即溶質或吸附質)連續不斷地在兩相之間進行分配,這種分配過程即為色譜過程。由于流動相、固定相以及溶質混合物性質的不同,在色譜過程中溶質混合物中的各組分表現出不同的色譜行為,從而使各組分彼此相互分離,這就是色譜分析法的實質。也就是說,當一種不與被分析物質發生化學反應的被稱為載氣的*性氣體(例如H2 、N2 、He、 Ar 、CO2等)攜帶樣品中各組分通過裝有固定相的色譜柱時,由于試樣分子與固定相分子間發生吸附、溶解、結合或離子交換,使試樣分子隨載氣在兩相之間反復多次分配,使那些分配系數只有微小差別的組分發生很大的分離效果,從而使不同組分得到*分離。一個試樣中含A、B二個組分,已知B組分在固定相中的分配系數大于A,即KB> KA。
氣相色譜儀設計基于色譜分析與氫火焰離子化檢測原理。由于氫火焰離子化檢測器對有機化合物特別敏感,zui小檢測器可達10-9克,而對無機化合物無響應或響應很小。FID響應特性屬于質量檢測器,因此對溫度、壓力、流量等操作條件極不敏感,具有其他常用檢測器*的操作特性,是目前氣相色譜儀必配的檢測器。值得指出的是,氫火焰離子化檢測器也是目前氣相色譜儀常用檢測中*可以進水樣的檢測器。
當樣品進入色譜柱時,組分A、B以一條混合譜帶出現,由于組分B在固定相中的溶解能力比A大,因此組分A的移動速度大于B,經過多次反復分配后,分配系數較小的組分A首先被帶出色譜柱,而分配系數較大的組分B則遲被帶出色譜柱,于是樣品中各組分達到分離的目的。設法將流出色譜柱某組分的濃度變化用電壓、電流信號記錄下來,便可逐一進行定性和定量分析。
2、色譜曲線
通常,如果進樣濃度很小,在吸附等溫線的線性范圍內,色譜流出曲線可以假設為對稱的。
從流出曲線上可以得到如下的信息:
(1) 根據色譜峰的數目,得知該試樣中至少含有多少組分;
(2) 根據色譜峰的位置,即利用保留值可以進行定性鑒定;
(3) 根據峰面積或峰高,可以進行定量分析;
(4) 根據峰的保留值和峰寬,可對色譜柱的分離效能作出評價。
3、色譜柱系統
色譜法中一個首要問題是設法將混合物中的不同組分加以分離,然后通過檢測器對已分離的各組分進行鑒定或測定。完成分離過程所需要的色譜柱便是色譜儀的關鍵部件之一。
在色譜柱內不移動、起分離作用的物質稱為固定相。氣固色譜的固定相是具有活性的多孔性固體物質(吸附劑)、高分子多孔聚合物等固體固定相。氣-液色譜的固定相有時僅指起分離作用的液態物質(固定液),但一般是指承載有固定液的惰性固體,即液態固相。
4、毛細管柱氣相色譜法
毛細管氣相色譜法是1957年由美國學者Golay在填充柱氣相色譜法基礎上提出的,是使用具有高分辨能力的毛細管色譜柱來分離復雜組分的色譜法。
毛細管色譜柱內徑只有0.1~0.53mm,長度可達100m,甚至更長,空心。雖然每米理論板數與填充柱相近,但可以使用50~100m的柱子,而柱壓降只相當于4m長的填充柱,總理論板數可達10~30萬。
毛細管色譜的出現使色譜分離能力大大提高,對于分析復雜的有機混合物樣品,如石油化工、環境污染、天然產品、生樣樣品、食品等方面開辟了廣闊的前景,已成為色譜學科中一個*特色的分支。