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氣相色譜實驗中二十七個常識問題分析

時間:2019-10-30閱讀:1911

  氣相色譜 常識問答

  一、氣相色譜 法有哪些特點?

  答:氣相色譜 是色譜中的一種,就是用氣體做為流動相的色譜法,,在分離分析方面,,具有如下一些特點:

  1,、靈敏度:可檢出10-10 克的物質(zhì),,可作超純氣體,、高分子 單體的痕跡量雜質(zhì)分析和空氣中微量毒物的分析。

  2,、高選擇性:可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種同分異構(gòu)體和各種同位素,。

  3,、能:可把組分復(fù)雜的樣品分離成單組分,。

  4、速度快:一般分析、只需幾分鐘即可完成,,有利于指導(dǎo)和控制生產(chǎn),。

  5、應(yīng)用范圍廣:即可分析低含量的氣,、液體,,亦可分析高含量的氣、液體,,可不受組分含量的限制,。

  6、所需試樣量少:一般氣體樣用幾毫升,,液體樣用幾微升或幾十微升,。

  7、設(shè)備和操作比較簡單儀器價格便宜,。

  二,、氣相色譜 的分離原理為何?

  答:氣相色譜是一種物理的分離方法。利用被測物質(zhì)各組分在不同兩相間分配系數(shù)(溶解度)的微小差異,,當(dāng)兩相作相對運動時,,這些物質(zhì)在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配,使原來只有微小的性質(zhì)差異產(chǎn)生很大的效果,,而使不同組分得到分離,。 三、何謂氣相色譜?它分幾類? 答:凡是以氣相作為流動相的色譜技術(shù),,通稱為氣相色譜,。

  一般可按以下幾方面分類:

  1、按固定相聚集態(tài)分類:

  (1)氣固色譜:固定相是固體吸附劑,,

  (2)氣液色譜:固定相是涂在擔(dān)體表面的液體,。

  2、按過程物理化學(xué)原理分類:

  (1)吸附色譜:利用固體吸附表面對不同組分物理吸附性能的差異達(dá)到分離的色譜,。

  (2)分配色譜:利用不同的組分在兩相中有不同的分配系數(shù)以達(dá)到分離的色譜,。 (3)其它:利用離子交換原理的離子交換色譜:利用膠體的電動效應(yīng)建立的電色譜;利用溫度變化發(fā)展而來的熱色譜等等。

  3,、按固定相類型分類:

  (1)柱色譜:固定相裝于色譜柱內(nèi),,填充柱、空心柱,、毛細(xì)管柱均屬此類,。

  (2)紙色譜:以濾紙為載體,

  (3)薄膜色譜:固定相為粉末壓成的薄漠,。

  4,、按動力學(xué)過程原理分類:可分為沖洗法,,取代法及迎頭法三種。

  四,、氣相色譜法簡單分析裝置流程是什么?

  答:氣相色譜法簡單分析裝置流程基本由四個部份組成: 1,、氣源部分,2,、進(jìn)樣裝置,,3、色譜柱,,4,、鑒定器和記錄器.

  五、氣相色譜法的一些常用術(shù)語及基本概念解釋?

  答:

  1,、相,、固定相和流動相:一個體系中的某一均勻部分稱為相;在色譜分離過程中,固定不動的一相稱為固定相;通過或沿著固定相移動的流體稱為流動相,。

  2,、色譜峰:物質(zhì)通過色譜柱進(jìn)到鑒定器后,記錄器上出現(xiàn)的一個個曲線稱為色譜,。

  3,、基線:在色譜操作條件下,沒有被測組分通過鑒定器時,,記錄器所記錄的檢測器噪聲隨時間變化圖線稱為基線,。

  4、峰高與半峰寬:由色譜峰的濃度極大點向時間座標(biāo)引垂線與基線相交點間的高度稱為峰高,,一般以h表示,。色譜峰高一半處的寬為半峰寬,一般以 x1/2表示,。

  5,、峰面積:流出曲線(色譜峰)與基線構(gòu)成之面積稱峰面積,用A表示,。

  6,、死時間、保留時間及校正保留時間:從進(jìn)樣到惰性氣體峰出現(xiàn)極大值的時間稱為死時間,,以td表示,。從進(jìn)樣到出現(xiàn)色譜峰高值所需的時間稱保留時間,以tr表示,。保留時間與死時間之差稱校正保留時間,。以Vd表示。

  7,、死體積,,保留體積與校正保留體積:死時間與載氣平均流速的乘積稱為死體積,,以Vd表示,載氣平均流速以Fc表示,,Vd=tdxFc,。保留時間與載氣平均流速的乘積稱保留體積,,以Vr表示,,Vr=trxFc。

  8,、保留值與相對保留值:保留值是表示試樣中各組分在色譜柱中的停留時間的數(shù)值,,通常用時間或用將組分帶出色譜柱所需載氣的體積來表示。以一種物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn),,而求出其他物質(zhì)的保留值對此標(biāo)準(zhǔn)物的比值,,稱為相對保留值。

  9,、器噪音:基線的不穩(wěn)定程度稱噪音,。 10、基流:氫焰色譜,,在沒有進(jìn)樣時,,儀器本身存在的基始電流(底電流),簡稱基流,。

  六,、一般選擇載氣的依據(jù)是什么?氣相色譜常用的載氣有哪些?

  答:作為氣相色譜載氣的氣體,要求要化學(xué)穩(wěn)定性好;純度高;價格便宜并易取得;能適合于所用的檢測器,。常用的載氣有氫氣,、氮氣、氬氣,、氦氣,、二氧化碳?xì)獾鹊取?/span>

  七、載氣為什么要凈化?應(yīng)如何凈化?

  答:所謂凈化,,就是除去載氣中的一些有機物,、微量氧,水分等雜質(zhì),,以提高載氣的純度,。不純凈的氣體作載氣,可導(dǎo)致柱失效,,樣品變化,,氫焰色譜可導(dǎo)致基流噪音增大,熱導(dǎo)色譜可導(dǎo)致鑒定器線性變劣等,,所以載氣必須經(jīng)過凈化,。一般均采用化學(xué)處理的方法除氧,,如用活性銅除氧;采用分子篩、活性碳等吸附劑除有機雜質(zhì);采用矽膠,,分子篩等吸附劑除水分,。

  八、試樣的進(jìn)樣方法有哪些?

  答:色譜分離要求在短的時間內(nèi),,以“塞子”形式打進(jìn)一定量的試樣,,進(jìn)樣方法可分為:

  1、氣體試樣:大致進(jìn)樣方法有四種: (1)注射器進(jìn)樣,,(2)量管進(jìn)樣,,(3)定體積進(jìn)樣,(4)氣體自動進(jìn)樣,。 一般常用注射器進(jìn)樣及氣體自動進(jìn)樣,。注射器進(jìn)樣的優(yōu)點是使用靈活,方法簡便,,但進(jìn)樣量重復(fù)性較差,。氣體自動進(jìn)樣是用定量閥進(jìn)樣,重復(fù)性好,,且可自動操作,。

  2、液體試樣:一般用微量注射器進(jìn)樣,,方法簡便,,進(jìn)樣迅速。也可采用定量自動進(jìn)樣,,此法進(jìn)行重復(fù)性良好,。

  3、固體試樣:通常用溶劑將試樣溶解,,然后采用和液體進(jìn)樣同樣方法進(jìn)樣,。也有用固體進(jìn)樣器進(jìn)樣的。

  九,、簡述在氣相色譜分析中柱長,、柱內(nèi)徑、柱溫,、載氣流速,、固定相、進(jìn)樣等操作條件對分離的影響?

  答:操作條件對于色譜分離有很大影響,。

  1,、柱長,柱內(nèi)徑:一般講,,柱管增長,,可改善分離能力,,短則組分餾出的快些;柱內(nèi)徑小分離效果好,柱內(nèi)徑大處理量大,,但柱內(nèi)徑過大,,將導(dǎo)致?lián)w不能均勻地分布在色譜柱中。分析用柱管一般內(nèi)徑為3-6毫米,,柱長為1-4米,。

  2、柱溫:是一個重要的操作變數(shù),,直接影響分離效能和分析速度,。選擇柱溫的根據(jù)是混合物的沸點范圍,,固定液的配比和鑒定器的靈敏度,。提高柱溫可縮短分析時間;降低柱溫可使色譜柱選擇性增大,有利于組分的分離和色譜柱穩(wěn)定性提高,,柱壽命延長,。一般采用等于或高于數(shù)十度于樣品的平均沸點的柱溫為較合適,對易揮發(fā)樣用低柱溫,,不易揮發(fā)的樣品采用高柱溫,。

  3、載氣流速:載氣流速是決定色譜分離的重要原因之一,。一般講流速高色譜峰狹,,反之則寬些,但流速過高或過低對分離都有不利的影響,。流速要求要平穩(wěn),,常用的流速范圍每分鐘在10-100亳升之間。

  4,、固定相:固定相是由固體吸附劑或涂有固定液的擔(dān)體構(gòu)成,。 (1)固體吸附劑或擔(dān)體粗細(xì):一般采用40-60目、60-80目,、80-100目,。當(dāng)用同等長度的柱子,顆粒細(xì)的分離效率就要比粗的好些,。 (2)固定液含量:固定液含量對分離效率的影響很大,,它與擔(dān)體的重量比一般用15%-25%。比例過大有損于分離,,比例過小會使色譜峰拖尾,。

  5、進(jìn)樣:一般講進(jìn)樣快,,進(jìn)樣量小,,進(jìn)樣溫度高其分離效果好,。對進(jìn)液體樣,速度要快,,汽化溫度要高于樣品中高沸點組分的沸點值,,一次汽化,保證色譜峰形不致展寬,、使柱效高,。當(dāng)進(jìn)樣量在一定限度時,色譜峰的半峰寬是不變的,。若進(jìn)樣量過多就會造成色譜柱超載,。一般講柱長增加四倍,樣品的許可量增加一倍,。對于常規(guī)分析,,液體進(jìn)樣量為1-20微升;氣體進(jìn)樣量為0、1-5毫升,。

  十,、色譜柱管材料應(yīng)根據(jù)什么原則選擇?常用的柱管是由什么材質(zhì)制成的?

  答:對色譜柱管材質(zhì),應(yīng)按如下要求選擇:

  1,、應(yīng)與固定相,、試樣、載氣不起化學(xué)反應(yīng),。

  2,、要易于加工成型。

  3,、管內(nèi)壁應(yīng)光滑,,橫截面應(yīng)均勻呈圓形。一般色譜柱管形狀呈U型或螺旋形,,大多由銅,、不銹鋼,玻璃等材質(zhì)制成,。

  十一,、新的色譜柱管(銅或不銹鋼管)應(yīng)怎樣處理后方能使用?

  答:新柱管應(yīng)先用稀酸或稀堿(1:1鹽酸或氫氧化鈉)洗滌,以除去油污等臟垢,,而后用自來水沖洗,繼而用蒸餾水沖洗至中性,,再用干凈的空氣吹洗并烘干后,即可使用了,。

  十二,、什么叫擔(dān)體?對擔(dān)體有哪些要求?

  答:擔(dān)體是一種多孔性化學(xué)惰性固體,在氣相色譜中用來支撐固定液。對擔(dān)體有如下幾點要求:

  1,、表面積較大,,一般應(yīng)在0、5-2米 /克之間;

  2,、具有化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性;

  3,、有一定的機械強度,使涂漬和填充過程不引起粉碎;

  4,、有適當(dāng)?shù)目紫督Y(jié)構(gòu),,利于兩相間快速傳質(zhì);

  5、能制成均勻的球狀顆粒,,利于氣相滲透和填充均勻性好;

  6,、有很好的浸潤性,便于固定液的均勻分布,。*上述要求的擔(dān)體是困難的,,人們在實踐中只能找出性能比較優(yōu)良的擔(dān)體。

  十三,、擔(dān)體分幾類?其特點如何?

  答:通常分為硅藻土和非硅藻土兩大類,,每一類又有種種小類,。

  1,、 硅藻土類型: (1)白色的:表面積小,疏松,,質(zhì)脆,,吸附性能小,經(jīng)適當(dāng)處理,,可分析強極性組分; (2)紅色的:有較大的表面積和較好的機械強度,,但吸附性較大。

  2,、 非硅藻土類型:

  (1)氟擔(dān)體:表面惰性好,,可用來分析高極性和腐蝕性物質(zhì),但裝柱不易,,柱效率低些,。

  (2)玻璃微球:表面積小,用它做擔(dān)體柱溫可以大大降低,,而分離*且快速,。但涂漬困難,柱效低,。

  (3)多孔性高聚物小球:機械強度高,,熱穩(wěn)定性好,吸附性低,耐腐蝕,,分離效率高,,是一種性能優(yōu)良的新型色譜固定相。

  (4)炭分子篩:中性,,表面積大,,強度高,祛壽命長,,在微量分析上有無比的*性,。

  (5)活性炭:可以單獨做為固定相。

  (6)沙:主要用于分離金屬,。

  十四,、一般常用的擔(dān)體有哪幾種?各屬哪類?

  答:101擔(dān)體:為白色硅藻土擔(dān)體; 102擔(dān)體:為白色硅藻土擔(dān)體; celite545:為白色硅藻土擔(dān)體; 201擔(dān)體:為紅色硅藻土擔(dān)體; 6201擔(dān)體:為紅色硅藻土擔(dān)體; C-22保溫磚:為紅色硅藻土擔(dān)體; chromosorb:為紅色硅藻土擔(dān)體。

  十五,、使用擔(dān)體為何要進(jìn)行處理?一般處理的方法有哪些?

  答:常用的擔(dān)體表面并非惰性,,它具有不同程度的催化作用和吸附性(特別是固定液含量低時和分離極性物質(zhì)時)造成峰拖尾和柱效下降,保留值改變等影響,,因而需要預(yù)處理?,F(xiàn)將一般處理方法簡述如下:

  1、酸洗法:用濃鹽酸加熱處理擔(dān)體20-30分鐘,,然后用自來水沖洗至中性,,再用甲醇漂洗,烘干備用,。此法主要除去擔(dān)體表面的鐵等無機物雜質(zhì),。

  2、堿洗法:用10%的氫氧化鈉或5%的氫氧化鉀-甲醇溶液浸泡或回流擔(dān)體,,然后用水沖洗至中性,,再用甲醇漂洗,烘干備用,。堿洗的目的是除去表面的三氧化二鋁等酸性作用點,,但往往在表面上殘留微量的游離堿,它能分解或吸附一些非堿性物質(zhì),,使用時要注意,。

  3、硅烷化:用硅烷化試劑和擔(dān)體表面的硅醇,、硅醚基團起反應(yīng),,除去表面的氫鍵結(jié)合能力,可以改進(jìn)擔(dān)體的性能,。常用的硅烷化試劑有二甲基二氯硅烷和六甲基二硅胺,。

  4,、釉化:把欲處理的擔(dān)體在2、3%的碳酸鈉-碳酸鉀(1:1)水溶液中浸泡一天,,烘干后先在870度下煅燒3,、5小時,然后升溫到980度煅燒約40分鐘,。經(jīng)過這樣處理,,擔(dān)體表面形成一層玻璃化的釉質(zhì),故稱“釉化擔(dān)體”,。這種擔(dān)體的吸附性能小,,強度大,當(dāng)固定液中加入少量的去尾劑后,,能分析如醇,、酸等極性較強的物質(zhì)。但對非極性物質(zhì)柱效能則稍有下降,。此外甲醇和甲酸等物質(zhì)在釉化擔(dān)體上有一定的不可逆化學(xué)吸附,,在定量分析時應(yīng)予以注意。

  5,、其他純化方法:凡是用化學(xué)反應(yīng)來除去活性作用點或用物理復(fù)蓋以達(dá)到純化擔(dān)體表面性質(zhì)的方法都可以使用,。十六、常用的擔(dān)體目數(shù)為多少?答:常用的4-6毫米內(nèi)徑的色譜柱:對于較長色譜柱,,選用擔(dān)體目數(shù)一般為40-80目;對于較短色譜柱選用擔(dān)體目數(shù)一般為80-100目(每英寸內(nèi)的篩孔數(shù)目為目),。

  七、常用的擔(dān)體怎樣選擇?

  答:各種擔(dān)體,,名目繁多,。在常用硅藻土擔(dān)體中: 紅色擔(dān)體(如6201、201),,可用于非極性或弱極性物質(zhì)的分離。 白色擔(dān)體(如101)可用于極性物質(zhì)或堿性物質(zhì),。 釉化紅色擔(dān)體(如301)可用于中等極性物質(zhì),。 硅烷化白色擔(dān)體可用于強極性氫鍵型物質(zhì)如廢水測定。 分離酸性物質(zhì),,如酚類,,要用酸洗處理的擔(dān)體。 分離堿性物質(zhì),,如乙醇胺,,要用堿洗處理的擔(dān)體。 微量分析要用硅烷化的擔(dān)體,。 有些特殊的情況下要用特殊的擔(dān)體,,如氟擔(dān)體分離異氰酸酯類。 但是在普通的常量分析中,對擔(dān)體可以不過份講究,,甚至如耐火磚粉粒,,玻璃珠砂和海沙也可以使用。

  十八,、何謂固體固定相?大體可分為幾類?

  答:指直接裝填到色譜柱中作為固定相的具有活性的多孔性固體物質(zhì),。固體固定相大體可分為三類:

  一類是吸附劑。如:分子篩,、硅膠,、活性炭、氧化鋁等;

  二類是高分子聚合物,。如國內(nèi)的GDX型高分子多孔微球,,國外Porapak系列等;

  三類是化學(xué)鍵合固定相。在氣相色譜中,,通常是將固定液涂敷在載體表面上,。采用化學(xué)鍵合固定相分析極性或非極性物質(zhì)通常都能夠得到對稱峰,柱效很高,,固定相的熱穩(wěn)定性也有所改善,。

  十九、什么是固定液?對固定液有哪些要求?

  答:一般是一種高沸點的有機物的液膜,,通過對不同組份的不同分子間的作用,,使組份在色譜柱中得到分離。對氣相色譜用的固定液,,一般有如下幾點要求:

  1,、在操作溫度下蒸氣壓低,熱穩(wěn)定性好,,與被分析物理或載氣不產(chǎn)生不可逆反應(yīng);

  2,、在操作溫度下呈液態(tài),而且粘度愈低愈好,。物質(zhì)在高粘度的固定液中傳質(zhì)速度慢,,柱效率因而降低。這決定固定液的低使用溫度;

  3,、能牢固地附著在載體上,,并形成均勻和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的薄層;

  4、被分離的物質(zhì)必須在其中有一定的溶解度,,不然就會很快地被載氣帶走而不能在兩相之間進(jìn)行分配;

  5,、對沸點相近而類型不同的物質(zhì)有分離能力,即保留一種類型化合物的能力大于另一種類型,。這種分離能力即是固定液的選擇性,。

  二十,、固定液的選擇原則有哪些?

  答:根據(jù)被分離組分和固定液分子間的相互作用關(guān)系,固定液的選擇一般根據(jù)所謂的“相似性原則”,,即固定液的性質(zhì)與被分離組分之間的某些相似性,,如官能團、化學(xué)鍵,、極性,、某些化學(xué)性質(zhì)等,性質(zhì)相似時,,兩種分子間的作用力就強,,被分離組分在固定液中的溶解度就大,分配系數(shù)大,,因而保留時間就長;反之溶解度小,,分配系數(shù)小,因而能很快流出色譜柱,。 下面就不同情況進(jìn)行討論:

  a,、 分離極性化合物,采用極性固定液,。這時樣品各組分與固定液分子間作用力主要是定向力和誘導(dǎo)力,,各組分出峰次序按極性順序,極性小的先出峰,,極性越大,,出峰越慢;

  b、分離非極性化合物,,應(yīng)用非極性固定液,,樣品各組分與固定液分子間作用力是色散力,沒有特殊選擇性,,這時各組分按沸點順序出峰,,沸點低的先出峰。對于沸點相近的異構(gòu)物的分離,,效率很低;

  c,、 分離非極性和極性化合物的混合物時,可用極性固定液,,這時非極性組分先餾出,固定液極性越強,,非極性組分越易流出;

  d,、 對于能形成氫鍵的樣品。如醇,、酚,、胺和水的分離,,一般選擇極性或氫鍵型的固定液,這時依組分和固定液分子間形成氫鍵能力大小進(jìn)行分離,。“相似相容性原則”是選擇固定液的一般原則,,有時利用現(xiàn)有的固定液不能達(dá)到滿意的分離結(jié)果時,往往采用“混合固定液”,,應(yīng)用兩種或兩種以上性質(zhì)各不相同的,,按適合比例混合的固定液,使分離有比較滿意的選擇性,,又不致使分析時間延長,。然而,在實際工作中選擇固定液往往是參考資料或文獻(xiàn)介紹的實例來選用固定液的,。

  廿一,、混合固定液的處理方法有幾種?

  答:混合固定液的處理方法有三種:

  1、分別涂漬于擔(dān)體后再混合;

  2,、將固定液混合后再涂漬,,注意這時所用的固定液都應(yīng)溶解在同一個溶劑里;

  3、分別涂漬,,分別填裝入按比例長短的色譜柱,,后再將它們串接起來。 上述三種處理方法,,結(jié)果基本相同,,但對于特殊的分離,有些也會有差異,。

  廿二,、常用的固定液涂量為多少合適?

  答:由于固定液含量對分離效率的影響很大。所以它與擔(dān)體的重量比例,,低比例為5%,,一般用15%-25%。液體比例再大,,則被分析的樣品在比較厚的液膜上有擴散現(xiàn)象,,有損于分離;液體比例太低時,則由于液膜太薄,,擔(dān)體表面上殘余的吸附能力會顯示出來,,使色譜峰拖尾。由于低比例能促進(jìn)平衡的建立,,可以用較高的載氣流速,,所以用低的液體比例,再加上少量樣品,,能縮短分析時間,。對硅藻土擔(dān)體固定液含量可大些15-30%;由于氟擔(dān)體表面積較小,,所以多只能10%;至于玻璃微球由于表面積特小,固定液含量便只能保持在0,、25%左右,。

  廿三、配柱時常用的固定液溶劑有哪些?選用溶劑的原則是什么?

  答:常用的溶劑有:甲醇,、乙醇,、丙酮、正丁醇,、正己烷,、石油醚、苯,、甲苯和等等,。選用的原則是: 1、溶解性好,, 2,、不與固定液起化學(xué)反應(yīng), 3,、沸點低,, 4、毒性小,。

  廿四,、配柱時在擔(dān)體上涂漬固定液采用的常規(guī)方法是什么?

  答:一般配常用的色譜柱,大都采用“常規(guī)”涂漬法,,其簡要操作為:取所需量的固定液,,用適量(能浸過擔(dān)體)的溶劑溶解,將擔(dān)體緩緩倒入其中,,隨到隨攪,,而后用紅外燈照射(或用水浴蒸發(fā))以趕走溶劑,則固定液就附著于擔(dān)體上了,。

  廿五,、色譜柱的常用填充方法有哪些?

  答:固定相填充的好壞,將直接影響柱效率.通常多用泵抽填充法,,即把色譜柱的一端塞上玻璃棉,,接真空泵,另一端接一漏斗,,在抽吸下加入固定相,,邊裝邊敲打色譜柱,至固定相不再進(jìn)入為止,。裝好后,,塞上玻璃棉。裝柱要求要填充得均勻,,緊密,,切忌有空隙。

  廿六,、新裝填的色譜柱為什么要老化一段時間才能使用?

  答:裝填好的色譜柱,,連接于儀器上后,應(yīng)先試壓,,試漏,,而后在恒定的溫度下用載氣吹洗數(shù)小時后承受分析,一般稱此為柱子的老化過程,。老化的目的是把固定相的殘存溶劑,,低沸點雜質(zhì),低分子量固定液等趕走,,使記錄器基線平直,,并在老化溫度下使固定液在擔(dān)體表面有一個再分布過程,從而涂得更加均勻牢固,。裝填好的色譜柱,,經(jīng)過老化一段時間后,柱效及性能均穩(wěn)定了,,這樣才可使用,。

  廿七、色譜柱失效后有哪些表現(xiàn)?其失敗原因是什么?

  答:色譜柱失效主要表現(xiàn)為色譜分離不好和組分保留時間顯著變短,。色譜柱失效的主要原因是:對氣固色譜來說是固定相的活性或吸附性能降低了,,對氣液色譜來說,是使用過程中固定液逐漸流失所致,。

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