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1、2023/10/29,第九章 气相色谱分析法,一、裂解气相色谱技术与应用application and technology of pyrolysis gas chromatograph二、顶空气相色谱技术与应用applications and technology of headspace gas chromatograph,第五节 气相色谱应用技术,gas chromatographic analysis,GC,application technology of gas chromatograph,2023/10/29,一、裂解气相色谱的原理与应用application and techn
2、ology of pyrolysis gas chromatograph,裂解气相色谱(pyrolysis gas chromatograph,PyGC)热裂解和气相色谱两种技术的结合。一些分子量较大、结构复杂、难挥发、难溶解的物质的分析鉴定方法。如:聚合物分析;热裂解:在热能作用下,物质发生的化学降解过程;热裂解+气相色谱+质谱(红外、核磁)技术研究高分子化合物的有力工具;在高分子、生物医学、环境科学、考古学、地球化学、矿物燃料、炸药等领域有广泛应用。,2023/10/29,1.基本原理及方法,基本原理:在一定条件下,高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律,即特定的样品能够产生特征的裂
3、解产物及产物分布,采用气相色谱分析、鉴定裂解产物,据此可对原样品进行表征。方法:样品置于裂解器中,在严格控制的条件下,快速加热,使之迅速分解成为可挥发的小分子产物,然后直接将裂解产物送入色谱柱中进行分离,获得定性定量数据。,2023/10/29,特点:,(1)分离效率高(色谱法自身的特点)(2)灵敏度高(色谱法自身的特点)(3)分析速度快 快速裂解、快速分析;不丢失信息;(4)信息量大 裂解条件与裂解产物关系;样品组成与裂解产物;裂解机理和反应动力学研究(5)适合于各种形态样品 粘稠液体、粉末、纤维及弹性体、固化树脂、涂料、硫化橡胶、塑料等;(6)简单、易行,2023/10/29,2.流程,2
4、023/10/29,3.对裂解器的要求,(1)裂解反应控制 裂解温度的精确控制(裂解温度不同,裂解产物不同);可重复进行;(2)裂解温度范围可调 不同物质需要不同的裂解温度;400-1500 C(3)裂解器与接口的体积小 减小死体积;防止色谱峰变宽;(4)对裂解反应无催化反应 防止歧化反应和二次反应;,2023/10/29,4.裂解器,(1)管式炉裂解器 外壁加热的圆管,简单,易于控制。死体积大,二次反应突出;(2)热丝裂解器 样品放置在加热丝的螺旋管中;(3)居里点裂解器 利用电磁感应加热;铁磁性材料置于高频电场中,吸收射频能量迅速升温,达到居里点温度时,变为顺磁质,不再吸收能量,温度稳定在
5、该点;样品放置在铁磁性材料制成的加热元件上。不同组成的铁磁质合金具有不同居里点温度;(3)激光裂解器,2023/10/29,二、顶空气相色谱的技术与应用applications and technology of headspace gas chromatograph,对液体或固体试样中的挥发性成分进行气相色谱分析的技术;试样置于密闭的恒温系统中,气-液(气-固)两相达到热力学平衡时,测定气相组成。,两种方式:静态法:恒温密闭系统,平衡时,测定气相组成;动态法:吹扫-捕集法,采用吸附剂吸附,加热解吸。,2023/10/29,理论依据,当顶空瓶中样品上面的蒸气压相当低时,峰面积Ai的大小与样品上
6、面的气相中挥发性组分 i 的蒸气压pi成正比:Ai=fi pifi为校正因子,在真实体系中,蒸气分压通常用下式表示:pi=poiixi poi为气相中组分i 的摩尔分数;xi为样品中组分i 的摩尔分数;i为组分i 的活度系数。Ai=fi pi=fiixi poi当系统平衡时:Ai=fi pi=ki xi 通过顶空分析,可确定试样中的含量。,2023/10/29,应用1:,在职业病和法庭分析中,经常要测定体液等中的苯、甲苯、二甲苯等有毒成分,采用顶空分析是一种有效、方便、快速的方法。司法部司法鉴定科学技术学院制订了分析水、尿、血中苯类化合物的静态顶空分析方法。方法:,5mL青霉素小瓶,取1mL试
7、样(水、尿、血),加入0.4内标物和约1g硫酸铵至饱和,加盖密封,置于80 C的恒温器中30min,取0.6mL顶空的气样色谱分析。色谱柱:2m 2mm;80-100目;固定液 PEG 20M柱温:110 C,以10 C/min程序升温到110 C。,2023/10/29,应用2:,分析血样中的酒精是顶空气相色谱应用最广泛的方法,可检查汽车司机是否酒后驾车。方法:,样品平衡温度 50C;平衡时间 30min;色谱柱:30m 0.53mm;石英毛细管柱;固定液:聚二甲苯硅氧烷;,2023/10/29,应用3:,固体样品(塑料、食品等)的顶空分析。塑料食品包装袋中的甲苯残留量的测定。方法:,将塑料
8、食品包装袋剪成30mm10mm装入100mL玻璃注射器,在80C预热20min,用空气稀释为100mL,恒温10min后进样分析。色谱柱:500mm 3mm,填充柱,80-100目;固定液:20%的 PEG 20M;柱 温:80 C;最小检测浓度为0.031 mg/m2.,2023/10/29,内容选择,第一节 气相色谱仪gas chromatographic instruments第二节 气相色谱固定相及其选择stationary phases in gas chromatograph第三节 气相色谱检测器detector of gas chromatograph第四节 分离与操作条件选择choice of chromatographic operating condition第五节 气相色谱分析法的应用application technology of gas chromatograph第六节 毛细管色谱法capillary gas chromatograph,结束,