詳細(xì)說明:
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、高靈敏度: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)通過色譜柱進到鑒定器后,,記錄器上出現(xiàn)的一個個曲線稱為色譜峰,。
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,。從進樣到出現(xiàn)色譜峰zui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,、儀器噪音: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?BR>
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、試樣的進樣方法有哪些,?
答:色譜分離要求在zui短的時間內(nèi),,以“塞子”形式打進一定量的試樣,進樣方法可分為:
1,、氣體試樣:大致進樣方法有四種:
(1)注射器進樣,,(2)量管進樣,(3)定體積進樣,,(4)氣體自動進樣,。
一般常用注射器進樣及氣體自動進樣。注射器進樣的優(yōu)點是使用靈活,,方法簡便,,但進樣量重復(fù)性較差。氣體自動進樣是用定量閥進樣,,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樣,方法簡便,,進樣迅速,。也可采用定量自動進樣,此法進行重復(fù)性良好,。
3,、固體試樣:通常用溶劑將試樣溶解,然后采用和液體進樣同樣方法進樣,。也有用固體進樣器進樣的,。
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、進樣:一般講進樣快,,進樣量小,,進樣溫度高其分離效果好。對進液體樣,,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)進樣量在一定限度時,,色譜峰的半峰寬是不變的,。若進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,液體進樣量為1-20微升,;氣體進樣量為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。現(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),。
十七、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)體可以不必過份講究,,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:
*類是吸附劑。如:分子篩,、硅膠,、活性炭、氧化鋁等,;
第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,;
第三類是化學(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zui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,,zui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zui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,、乙醚,、丙酮、正丁醇,、正己烷,、石油醚、苯,、甲苯和氯仿等等,。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,。
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、高靈敏度: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)通過色譜柱進到鑒定器后,,記錄器上出現(xiàn)的一個個曲線稱為色譜峰,。
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,。從進樣到出現(xiàn)色譜峰zui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,、儀器噪音: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?BR>
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、試樣的進樣方法有哪些,?
答:色譜分離要求在zui短的時間內(nèi),,以“塞子”形式打進一定量的試樣,進樣方法可分為:
1,、氣體試樣:大致進樣方法有四種:
(1)注射器進樣,,(2)量管進樣,(3)定體積進樣,,(4)氣體自動進樣,。
一般常用注射器進樣及氣體自動進樣。注射器進樣的優(yōu)點是使用靈活,,方法簡便,,但進樣量重復(fù)性較差。氣體自動進樣是用定量閥進樣,,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樣,方法簡便,,進樣迅速,。也可采用定量自動進樣,此法進行重復(fù)性良好,。
3,、固體試樣:通常用溶劑將試樣溶解,然后采用和液體進樣同樣方法進樣,。也有用固體進樣器進樣的,。
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、進樣:一般講進樣快,,進樣量小,,進樣溫度高其分離效果好。對進液體樣,,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)進樣量在一定限度時,,色譜峰的半峰寬是不變的,。若進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,液體進樣量為1-20微升,;氣體進樣量為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。現(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),。
十七、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)體可以不必過份講究,,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:
*類是吸附劑。如:分子篩,、硅膠,、活性炭、氧化鋁等,;
第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,;
第三類是化學(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zui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,,zui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zui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,、乙醚,、丙酮、正丁醇,、正己烷,、石油醚、苯,、甲苯和氯仿等等,。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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