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色谱法可分为气相色谱和液相色谱两种

更新日期: 2015-02-27
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色谱法就是利用色谱柱中固定相对被测样品中各组分具有不同的吸收或溶解能力,使各组分在两相中反复进行分配,分配的结果使各组分得以分离,致使各组分按照一定的顺序流出色谱柱。固定相对某一组分的吸收或溶解能力越强,则该组分就不容易被流动相带走,流出色谱柱的时间就越慢。

如果在色谱柱的出口处安装一个检测器(如热导式检测器),则当有组分从色谱柱流入检测器时,检测器将输出一个对应于该组分浓度大小的电信号,通过记录仪可把每个组分对应的输出曲线记录下来,就形成不同峰值组成的曲线图,称该图为色谱图。
色谱法根据流动相的不同,可分为气相色谱和液相色谱两种。
(1)气相色谱流动相为气体,如果固定相为液体(这种液体称固定液),则称为气液色谱;如果固定相为固体,则称气固色谱。
(2)液相色谱流动相为液相,根据固定相的不同,液相色谱也有液液色谱和液固色谱两种情况。
不管用何种色谱方法,其基本原理是相似的,所以下面将以气相色谱为例进行分析。气相色谱仪的构成及部分作用气相色谱仪的基本组成。一台完整的气相色谱仪主要包括载气处理及控制系统、进样装置、色谱柱、检测器和记录仪等。
(1)载气处理双控制系统 色谱仪用的载气一般应用的气源,经过干燥、净化处理后进人流量控制器,使进入色谱柱的载气流量保持恒定。
(2)进样装置实验室用气相色谱仪在分析液体样品时可用注射器针头刺入密封的橡皮膜盖,手动进样;若分析气体样品,则可用定量管进样。工业用色谱仪都用定量管进样。定量管进样的方法是:经过处理后的被测样品由管道流过电磁阀(用来控制样品的进入)后进入取样阀。取样阀的作用是将一定量的样品送入色谱柱中,常见的取样阀有直线滑阀和六通平面转阀等。给出了六通平面转阀在取样和进样时的情况。取样时的情况,样品流入取样阀经过定量管后流出,载气经取样阀直接流入色谱柱;阀盖旋转60。后即为进样时情况。这时,载气人口与定量管相连,在载气压力的作用下,把定量管中的样品带入色谱柱。可见,进样量的大小除与定量管及与阀的连接管的体积有关外,还与样品进入时的温度、压力有关。因此,样品在进入取样装置前应进行预处理。对于气体样品,除了过滤外,还要进行压力和温庋的控制,以保证进样的准确性;对于液体样品,一般只需过滤和减压处理,但在进样后需要经过汽化室,使样品在进入色谱柱之前迅速汽化。
(3)色谱柱 色谱柱是色谱仪中重要的部分之一,其作用是将被测样品的各组分进行分离。色谱柱有填充式和毛细管式两种。填充式色谱柱中装有固体颗粒,如石墨化炭黑、分子筛、硅胶和多孔性高分子微球。由这种色谱柱构成的色谱为气固色谱,其中的固体颗粒也称吸附剂。

填充式色谱柱中也可以用液体作固定相,该液体称为固定液。固定液常用担体来支持和扩大表面积。液体石蜡、聚乙二醇等都可作为固定液,担体一般为多孔性固体颗粒,其结构及表面性质会影响分离效果,常用的担体有硅藻、四氟乙烯和玻璃球等。这种色谱柱构成气液色谱。

毛细管色谱柱是直接将固定液涂在内径很小的毛细管内壁上,它也属于气液色谱。
气固色谱和气液色谱都能将被测样品在色谱柱中进行分离,但它们的分离原理是不同的。气固色谱是利用固体表面对物质的吸附作用,不同的组分一般具有不同的吸附能力,固体对某组分的吸附力越强,则该组分在色谱柱中的移动速度就越慢。这样可以把混合物中各组分分离开来。由于它是基于吸附原理,因此气固色谱也称吸附色谱。液固色谱也属于吸附色谱。

气液色谱是利用样品中不同的组分在选定的两相中具有不同的分配系数来达到分离的。所谓分配系数定义为Ki=Csi/Cmi式中,c。i为组分i在固定相中的浓度;Cm:为组分i在移动相中的浓度。分配系数大的组分在色谱柱中不易被载气带走,在固定相中所滞留的时间长;反之,滞留时间就短。液液色谱的分离原理与气液色谱相同,它们都称为分配色谱。不管是吸附色谱还是分配色谱,各组分在色谱柱中的分离效果与固定相、载气以及色谱桂所处的温度等因素有关,因此在应用色谱柱时要注意以下问题。
①色谱柱不是的,必须根据被测混合物各组分的特性选用合适的色谱柱(即选择固定相),使得各组分能在色谱柱中得到充分的分离。为此,气相色谱仪往往有多支色谱柱可供选择;另外,为提高色谱柱的分离效率和稳定性,色谱仪常采用多柱系统组合方式,即让样品按一定的顺序先后流过两个色谱柱。这可以通过仪器中的柱切阀来进行柱子的切换。
②根据固定相和被测组分的不同,要合理的选择流动相。对流动相(即载气)的要求是不与样品中各组分及固定相起化学反应,并且不为固定相吸附或溶解。一般氮气、氢气、氩气、空气及二氧化碳可用作载气,而常用的是氮气和氢气。在分析烟气中的氢气时,则可用氩气。此外,载气的选择还与所用的检测器种类有关。
③色谱柱的温度对组分的分离效果有很大影响,因此必须选择合适的温度,并通过温度控制器使色谱柱的温度在工作期间保持恒定。色谱柱工作温度范围可由几十摄氏度到三百多摄氏度,主要取决于样品各组分的沸点。对于沸点较低的组分,可选用较低的工作温度;而若要分离的样品各组分的沸点较高,则应选择较高的工作温度。如果各组分的沸点相差很大,为了能对低沸点组分和高沸蠃组分同时具有较好的分离效果,可采用程序升温的方法,即通过程序控制,使色谱柱的温度在分析过程中逐步地或分段地升温。

(4)检测器检测器是用来检测并定量测定经色谱柱分离的物质组分。从原理上来说,样品组分与载气在性质上的任何差别都可作为检测器工作的基础,检测器将这种性质上的差别转变成电信号输出。可作气相色谱仪用的检测器有二十多种,常用的主要有以下两种。
①热导池检测器。其工作原理与热导式气体分析仪*相同。在工业色谱仪中一般均采用单电桥测量线路,测量桥臂与色谱柱出口相连接,参比桥臂则通入载气。当混合物中的各组分经色谱柱分离后,依次进入检测器,检测器中热导率随组分的不同依次发生变化,将电桥的输出信号进行记录,即可得到色谱图。
②氢火焰电离检测器。如图2-98所示,带有样品的载气从色谱柱出来后与纯氢气混合进入检测室,从喷气口喷出。点火丝通电点燃氢气,设样品中含有碳氢化合物,则样品中的有机物在燃烧中所产生的离子及电子在强电场作用下向收集电极和极化电极移动,从而形成电流,经放大器放大后供显示和记录。

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