气相色谱分析

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第643页（2814字）

1．简介

气相色谱分析是近30年来发展起来的一种新分离分析技术。其工作原理是由高压气源提供的载气(即流动相)，经减压阀、气体净化器、气流调节阀、流量计控制压力和流量后进入气化室和色谱柱，经检测器放空。当色谱柱箱温度和载气流量稳定后，由注样口注入待分析样品，样品在气化室瞬间气化后被载气带入色谱柱，根据样品中各组分在固定相和流动相之间有不同的分配系数(或溶解度)，当其随载气流动时，在两相间产生反复多次分配，使其在移动速度上产生差别，从而达到分离，并先后流出色谱柱进入检测器，检测器产生的电信号，经放大后在记录纸上记录下来，得到色谱图，如图12．11－1。

图12．11－1 色谱流出曲线

色谱图是进行定性、定量分析的基础。在色谱条件一定时，每种物质都有其确定的保留时间，因此通过比较已知物和未知物的保留参数(或在色谱图上的位置)，便能确定未知物的种类。定量分析是根据某组分的质量(mi)或其在流动相中的浓度与检测器的响应信号(峰高或峰面积)成正比的关系进行的，即或

(12．11－1)

式中和分别为峰面积和峰高的绝对校正因子。若已知某组分的或，通过测量色谱峰面积或峰高，就能计算出组分含量。

气相色谱分析中常用的定量方法有①外标法、②内标法、③归一法等。外标法即取欲测组分的纯物质，配制一系列标准溶液，取一定量的溶液作色谱分析，以溶液的浓度对色谱峰高或峰面积作图，得一条标准曲线，然后在相同的色谱条件下测量待分析样品，根据样品的峰高或峰面积从标准曲线上求出样品的浓度。内标法是将一定量的已知纯度的某物质加到待测样品中进行色谱分析，根据加入物和被测物在色谱图上的峰高或峰面积及相应的校正因子，求出待测组分含量。归一法的前提是样品中所有组分都出峰，即各组分总和为100%，以组分的峰高或峰面积作定量参数，计算某组分的含量：

2．气相色谱仪的主要特点及检定

气相色谱仪通常由气路系统、进样系统、色谱柱、温度控制系统、检测器、放大记录和数据处理系统几部分构成，图12．11－2是其结构示意图。

1－载气钢瓶；2－减压阀；3－净化器；4－气流调阀；5－转子流速计；6－气化室；7－色谱柱；8－检测器

图12．11－2 气相色谱过程示意图

气相色谱仪的气路系统是一个载气连续运行的密闭管路系统，由减压阀、净化器、流量调节器、流量计、压力表等构成。气相色谱常用的载气为氢气、氮气、氦气和氩气，根据所用检测器等因素进行选取。

进样系统包括进样装置和气化室，其作用是把液体或固体试样快速、定量地加到色谱柱上进行分离。

色谱柱是气相色谱仪的核心，它由柱管和填在其中的固定相组成，混合物各组分的分离就在其上完成。色谱柱材料多为玻璃和金属，柱形为U型和螺旋形，螺旋直径和柱内径之比为15∶1到25∶1。空心毛细管柱的材质多为玻璃和石英，内径为0．2～0．5mm，长度为20～300m，呈螺旋形。

色谱柱的选择性和效能，在很大程度上取决于柱内的固定相，气相色谱的固定相主要有两类，即固体固定相和液体固定相，液体固定相由固定液和载体构成。常用的固定液和固体固定相分别列于表12．11－2和12．11－3。

表12．11－2 十二种常用固定液

*使用几率大

表12．11－3 气－固色谱法常用的几种吸附剂及其性能

控温系统是用来设定、控制、测量柱恒温箱、气化室和检测室温度的。温度是气相色谱分析的重要操作变量之一，它直接影响色谱柱的选择性、分离效率和检测器的灵敏度及稳定性。

检测器是气相色谱仪的关键部份，它根据物质的物理或物理化学特性，辨别出各组份及其含量，实现色谱定性和定量分析的目的。色谱仪常用的检测器有热导检测器、氢火焰离子化检测器、电子捕获检测器等。常用检测器性能列于表12．11－4

表12．11－4 常用检测器性能表

由于气相色谱法具有灵敏度高，选择性好、分析速度快等特点，已广泛地用于石油化工、食品卫生、环境监测、国内外贸易等科研生产各部门。为了保证其分析结果准确可靠，按计量法要求用于环境分析、医药临床检验、仲裁分析和贸易等方面的气相色谱仪应按规定进行计量检定。检定的依据是JJG700－90气相色谱仪检定规程，检定的主要技术指标列于表12．11－5，检定条件和方法参看气相色谱仪检定规程有关部份。

表12．11－5 气相色谱仪的主要技术指标

【参考文献】：

［1］王江主编，现代计量测试技术，中国计量出版社，1990。

［2］鲁绍曾主编，现代计量学概论，中国计量出版社，1987。

［3］全浩主编，标准物质及应用技术，中国标准出版社，1990。

［4］潘秀荣编，分析化学准确度的保证和评价，中国计量出版社，1985。

［5］陈复生主编，精密分析仪器及应用，四川科学技术出版社，1988。

［6］赵藻藩等编，仪器分析，高等教育出版社，1988。

［7］国家技术监督局，国家计量检定规程汇编，化学(一)、(二)，中国计量出版社，1989。

［8］罗涤明，计量技术，1993年第6期。

［9］罗涤明，计量技术，1994年第8期。