色谱气体样品分析

气相色谱分析气体样品攻略（新手上路教材之一） 对于新手来说，到现在为止还没有一本专门针对新手使用气相色谱仪的实用教材。我们过去在学习中使用的教材无非就是，从头到尾叙述一遍理论，连基本的操作都很少涉及，因次我想把我学习色谱的一些经验通过自己的方式讲述出来，让大家特别是新手能够很快的独立操作气相色谱仪器。如果能达到这样的效果那我就心满意足拉！在这篇文章中我用以分析气体样品中杂质含量为典型例子讲述色谱的理论和操作，让新手在今后的工作中能根据我的叙述能自己编写操作规程和进行简单的色谱维护。我想应该能到达这样的目的吧，因为为了这个目的我作出了不少努力。 气相色谱顾名思义就是首先将要分析的样品完全转化为气体，但是有一个极限就是样品只能是汽化而不能分解，汽化和分解是两个完全不同的变化，前者是物理变化而后者是化学变化。因此在气相色谱分析整个过程中要使分析的样品必须一直保持汽化状态，这是我们在色谱仪操作过程中必须把握的原则和基础，所有的温度设定都是必须满足这个条件。其次我们引进了载气这一名词，简单的说就是使用载气作为工具或者载体使要分析的各种气体流动或者说运动起来。只有运动才能看出个组分的不同，才能区分开每个组分。这就好比在候车室里一大堆人，我们很难分辨出每个人的特点，如果让他们一个一个从你面前经过，那么你就可以大概的辨别出他们的特点拉。怎么能够辨别出他们的的细节特征，那我们可以通过合适的手段，比如看身份证，查DNA等方法。在色谱仪分析过程常听说的各种检测器就是为了达到这个目的。好了，总体解释就说这些，下面用例子慢慢描述气相色谱的理论和操作。首先抛出分析项目标题：氢气中氧气和甲烷含量的测定。对于学分析的人来说，我们应该知道这样一个简单的道理，要想得到某一组分的含量，我们首先考虑的是直接或间接的将某组分与其他组分分离开来，包括容量分析和仪器分析，然后通过一定的检测手段将分离出来的某组分再检测出来。比如要分析水中的铁含量，通过创造条件使铁跟邻菲络啉的特征反应发生，生成有颜色的物质，再使用分光光度计检测该颜色的深浅（吸光度）。气相色谱更是这个原理，而且这中理论是色谱分析的基础，根据我在这里设定的题目要分析氢气中氧气和甲烷含量的，那首先就是要将氢气中的氧气和甲烷这两个组分同其他组分分离开来，然后才能通过合适的检测手段检测他们的各自含量。因此我觉得色谱理论基础中最重要、最难的理论也就是分离理论。怎样将样品各组分在一定条件下完全分离是我们的终极目标！第一步：进样操作要想分析一样品中各组分的含量，首先要确定进样量的多少，这跟我们在所有其他检测方法是一样的，它的功能与天平差不多的。由于我们在气相色谱中要使用的样品量非常少，所以只能通过样品的容积来确定进样量的多少！针对液体样品可以使用不同规格的专用注射器，包括气密和一般的两种！气密进样器用在挥发性较强的液体样品。填充柱色谱常用10μL；毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。（这里不就液体样品展开讨论）如果我们分析的样品是气体，常压气体样品采用医用注射器（1毫升~5毫升）通过注射隔垫注射进样，简单、灵活。但是如果使用注射器进样的话，在进样过程中由于会跟大气接触难免就会把空气带到样品中，同时有样品反冲和渗漏，定量误差大，重复性一般在2.5%以上，这是因为柱前压高于环境大气压力，样品气会沿注射管内壁渗漏造成的。因此现在这种方法一般不用拉。现在一般使用六通阀定体积进样，不但操作方便、迅速切结果也较准确。只要操作合理又掌握一定的技巧，重现性可小于0.5%。即使环境温度、压力变化或不同校正起来也很容易方便。另外，六通阀还可以直接用于高压气体进样。六通阀的原理我简单的上图，靠各位新手自己慢慢体会吧。提醒以下新手，在六通阀上有一根定量管，它就是用来准确量取气体进样量的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/11/201111281110_333562_1625930_3.jpg下面就是常用的气体六通进样阀：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/11/201111291149_333845_1625930_3.jpg第二步：汽化。刚开始我说过气相色谱的本质就是将各种样品转化为气体。将刚才的样品通过六通阀定量的注入到汽化室。在汽化室中使样品能够瞬间汽化这就是我们的目的，因为汽化室需要设定一定的高温，它在整个色谱系统中设定的温度一般是最高的。具体到每一个样品，我们要考虑所分析样品的物理性质，一般情况下该温度设置到高于各组分沸点的平均温度，同时样品各组分还不能分解。汽化室中有一个很重要的部件就是内衬管，内衬管按材质可分两种一种是金属的，用于分析气体样品，一种是石英玻璃的，用于分析液体样品。按结构可分为分流的和不分流的，分流型内衬管连接在毛细柱上，不分流的主要连接填充柱上。汽化室内的玻璃衬套主要有下列作用：提供一个温度均匀的汽化室，防止局部过热；、玻璃的惰性不如不锈钢好，减少了在汽化期间样品分解的可能性；易于拆换清洗 ，以保持清洁的汽化室表面，一些痕量非挥发性组分会逐渐积累残存于汽化室，高温下会慢慢分解，使基流增加，噪声增大，通过清洗玻璃衬套可以消除这种影响。可根据需要选择管壁厚度及内径适宜的玻璃衬套，以改变汽化室的体积，而不用更换整个进样加热块。其实我们所说的汽化室就是跟进样口连接在一起的，有时侯也可以简单的理解为一个意思。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/11/201111281243_333579_1625930_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/11/201111281243_333580_1625930_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/11/201111281244_333581_1625930_3.jpg值得提醒新手的几个重要地方是： 1、是在进样口的下面是进样垫，如果使用注射器进样的话都是通过扎透进样垫后才能进样。进样垫的材质是硅橡胶，颜色可以有白色、淡黄色、红色等，一面帖耐高温的惰性白色薄膜,可耐受温度为350度，形状不一。当出现以下情况是要考虑到更换进样垫：进样次数达到100次以上；保留时间、峰面积的重现性差；检测出出现鬼峰；正常情况进样量进样结果发现峰面积很少；柱头压明显下降。 进样垫的图片如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/11/201111281308_333587_1625930_3.jpg 2

[align=center][size=24px][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]温室气体分析系统的原理[/size][/align][align=center][color=black]概述[/color][/align][color=black]某类型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]温室气体（微量二氧化碳、甲烷、氧化亚氮）分析系统原理图解。[/color][align=center][color=black]一 背景介绍[/color][/align][color=#333333]温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。[/color][color=#333333]温室气体的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”。水汽（H?O）、二氧化碳（CO?）、氧化亚氮（N?O）、氟利昂、甲烷（CH?）等是地球大气中主要的温室气体。[/color][color=#333333]本系统使用Shimadzu公司的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]GC-2014 ，配备有ECD和FID检测器，一次进样完成空气样品中微量（ppm级别）二氧化碳、甲烷、氧化亚氮的分析。[/color][align=center][color=black]二 结构原理[/color][/align][color=black]温室气体[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]分析系统结构如图1所示，系统由预切色谱柱（PC）、自动十通阀、主分析柱（C1）和四通阀（V2）组成（省略系统中的阻尼平衡柱）。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]系统分析程序对十通阀和六通阀进行精确、定时的切换，改变两根色谱柱的反吹和连接状态，实现样品的分离测定。[/color][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110012231460495_3267_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图1 温室气体分析系统硬件结构（系统待机状态）[/align][align=center][color=black]三 工作流程[/color][/align][color=black]该系统的工作流程如下：[/color][color=black]进样：[/color][color=black]样品通入十通阀完全替换掉定量环中残余气体后，十通阀旋转36°，此时样品进样至色谱柱PC中，此时系统状态如图2所示：[/color][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110012231463101_7670_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图2 进样状态下的系统结构图[/align][color=black]此时系统的简化结构图如图3所示：[/color][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110012231466179_7921_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图3 进样状态下系统结构简化示意图[/align][color=black]空气样品在预切色谱柱（PC）内各个组分的分布状态，如图4所示：[/color][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110012231467097_3786_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图4 PC色谱柱内组分分布状态[/align][color=black]在预切色谱柱（PC）内样品中各组分被分离成为空气+一氧化碳、甲烷、二氧化碳、氧化亚氮和重烃类+水等几个部分。[/color][color=black]其中的一氧化碳、甲烷、二氧化碳经由C1色谱柱的继续分离（各个组分在C1柱内的出峰顺序与PC柱相同），然后依次进入镍触媒，样品中的二氧化碳被转化为FID容易检测的甲烷，并在FID检测器被定量。[/color][color=black]反吹：[/color][color=black]当样品中的氧化亚氮流入C1色谱柱后，系统控制十通阀再次旋转36°，PC色谱柱的载气流向发生变化，PC柱内的重烃类和水被反吹经由Vent端口放空，系统状态如图5所示：[/color][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110012231468113_1628_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center][color=black]图5 系统反吹状态[/color][/align]切换检测器当二氧化碳组分从C1柱流出口，系统控制V2阀旋转90度，将ECD检测器切换进入流路，系统状态如图6所示：[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110012231469128_4244_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图6 切换检测器状态下系统的结构[/align][color=black]此时系统的简化结构如图7所示：[/color][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110012231469742_1936_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图7 切换状态下的系统简化结构图[/align][color=black]此时微量的氧化亚氮进入ECD检测器出峰并被定量。[/color][color=black]系统的总体谱图，如图8所示。[/color][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110012231470935_1938_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图8 系统谱图[/align]

气体分析中的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]原作者:崔熙钟 出处:北京赛思瑞泰科技有限公司　【论文摘要】近几年来我国气体制造工业发展迅速，这种飞速发展有诸多因素，重要之一是分析检测仪器仪表的应用，保证了工艺的运行和气体产品质量。在气体分析检测中应用最多的方法是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]法，使用最多的仪器仍是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]。--------------------------------------------------------------------------------1 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]分析在气体分析中的重要作用 近几年来我国气体制造工业发展迅速，这种飞速发展有诸多因素，重要之一是分析检测仪器仪表的应用，保证了工艺的运行和气体产品质量。在气体分析检测中应用最多的方法是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]法，使用最多的仪器仍是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]。 按照国家标准，在气体标准中不仅规定了产品质量标准指标，而且规定了产品相应的检验方法，气体标准分析方法中，对气体杂质的检测除了氧、水单项检测之外，其余均为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]完成。如高纯气体和纯气体氢、氧、氮、氩、氦、氖、氪、氙等气体中的永久性气体H2、02(Ar)，N2、CH4，CO，C02及碳氢化物C1~C4等成分分析，也都采用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]来检测。在国家标准及行业标准分析方法中，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]法占相当大的比例，超过60％。 气体行业质量标准对口采标(采用国际标准和国外先进标准)是国际标准ISO—TC／158和SEMI标准，这些标准方法中也都以[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]分析为主要检测方法。 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]法以气体做为流动相，具有高的选择性、高的灵敏度和分析迅速等优点。在气体分析中，色谱法比起其它分析方法具有很大的优势。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]在气体分析中获得重要地位。 COW—MAC公司的DID检测器[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]，比起其它通用性[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]在气体分析中更独居领先。高灵敏，功能全为世界各大气体工业公司如BOC，APCI等生产与研究机构中首选的气体分析仪器。国内气体行业重点企业和研究部门也都看好其性能。已经应用或正在考虑选购。2 现代气体分析中的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url] 1．色谱分离柱—色谱仪之心脏 色谱分离柱强大的分离功能，使[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]成为气体分析最适用的多组分分析仪。在一定的色谱条件下，运用适合色谱分离柱能将不同成分的多种混合物中的组分逐个分离开来。高到百分含量，低至10-6级甚至10-9级杂质，只要有蒸气压就可以分离，这是其它分析方法所不能达到的。根据被分析物的性质选择相应的色谱柱系统及色谱条件，高纯气体中10-9级的永久性气体和低烃类碳氢化合物可以完全分离。 吸附剂分子筛和经处理的新型多孔聚合物HAYESEP常用于做气体分析的柱填料，分子筛对H2，02，N2，CH4，CO分离最佳，C02为不可逆吸附。多孔聚合物以增加柱长提高柱效，可使N2的保留时间提至Ar前，做到10-9级氮与氩的分离(图1)。同样柱长也可使10-6级和10-9级的02，CH4，C02，N20，C2H4，C2H2，C2H6，C3H8…分离(图2)。 毛细管色谱柱分离效果最佳，PLOT柱分离10-6级02，Ar(图3)和AL203PLOT柱分离液氧中C1~C3烃类。 气体分析厂商看准了在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]中占分数不多,而在气体中确占重要地位的气固色谱分离技术,而研制气体分析专用色谱仪器。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/03/200803301513_83201_1608254_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/03/200803301514_83202_1608254_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/03/200803301516_83203_1608254_3.jpg[/img]