山东惠分仪器有限公司

惠分仪器专注于气相色谱仪的研发、生产、销售,实现了色谱系列全覆盖。

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气相色谱分析方法的开发

2024-02-20

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我国有机物监测标准方法体系正处于发展中。对于分析人员,当接到一个分析任务时,有时没有现成的分析方法, 这就需要分析人员针对所使用的色谱仪,所要分析的样品,建立一套完整的分析方法;同时,北京中科惠分鉴于色谱法的飞跃进展,有时分析人员对现成的分析方法需要做某些变更以改变分离效果,取得了可接受的准确度和精密度后应用于分析工作中,这就是气相色谱分析方法的开发。

1 分析过程

2.1 样品来源

在接到一个未知样品时,必须了解它的来源,分析目的,样品可能含有的组分、样品的沸点范围等,对样品有初步估计。如果样品能直接分析,根据色谱柱固定相选择合适的溶剂。非极性和弱极性柱常用溶剂为戊烷、正己烷、环己烷、异辛烷、苯、甲苯、乙醚、甲乙醚、一氯甲烷、氯仿、二硫化碳;中等极性柱常用溶剂为丙酮、醋酸、甲基-异丁基醚、乙腈;极性柱常用溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇。己烷、氯仿、苯是气相色谱最常用的溶剂。溶剂应具有较低的沸点,使其容易与样品分离。尽可能避免用水、二氯甲烷、甲醇作溶剂,它们对延长色谱柱的使用寿命不利。气相色谱能直接分析的样品必须是气体或液体,固体样品在分析前应当溶解在适当的溶剂中,而且还要保证样品中不含气相色谱不能分析的组分(如无机盐)或可能会损坏色谱柱的组分。如果样品中有不能用气相色谱直接分析的组分,或样品浓度太低,必须进行样品预处理, 采用一些预分离手段,如各种萃取技术、浓缩方法、提纯方法等。

1 .2 样品预处理

1.2.1 水中有机物的萃取

按照化合物的沸点分类可将有机物分为挥发性有机物和半挥发性有机物。从环境水样中富集分离半挥发性有机物的方法有许多, 主要有液 - 液萃取、液 -固萃取及固相微萃取等3种方法 ;对挥发性有机物的预处理方法主要有吹脱捕集法、顶空法和液-液萃取法。

1.2.2 底质和污泥有机物染物的提取

底质和污泥有机物染物的提取、预处理方法有许多, 常用的有溶剂振荡萃取、超声波萃取、微波萃取和索氏抽提等 , 依据待测样品性质及实验室条件选择合适的萃取方法。

1 .2.3 空气中有机物的解吸

空气或工业废气中有机污染物的采样大多数采用填充柱采样法, 对于某些低沸点的气态物质, 可采用低温冷凝浓缩法采样。样品带回实验室, 大多数使用有机溶剂如二硫化碳、氯仿、四氯化碳等将有机污染物解吸出来, 进行色谱分析。测定 VOCs 时, 有专门热解吸装置。

1 .3 样品的净化

对从水、底质和污泥中萃取出来的样品溶液的净化方法有多种, 一般可分为氧化铝净化、佛罗里硅土净化、硅胶净化、凝胶渗透色谱净化几种类型。按照目标化合物的性质及使用的分析方法不同,可以针对性地应用其中的一种或多种净化方法。

1 .4 确定仪器配置

样品经过预处理及净化,就可以利用气相色谱仪进行分析,要完成分析 , 需要确定仪器配置, 即用于分析样品的方法所采用的进样装置及进样方式、载气、色谱柱、检测器。

1 .4.1 进样装置及方式

依据分析目的、样品性质以及所选色谱柱,选择合适的样品引入装置(自动进样器或手工进样器),合适的进样口及进样方式。所用色谱柱为填充柱或大口径毛细柱,则选择填充柱进样口;若所用色谱柱为毛细柱, 选择分流/不分流进样口。若使用高档气相色谱仪 ,为获得良好的分析结果 ,还可选用冷柱上进样、程序升温汽化进样口、大体积进样、阀进样、顶空进样、裂解进样等。基层监测站最常用的是分流/不分流进样口。分流进样适合于大部分可挥发样品, 包括液体和气体样品 ,特别对一些化学试剂的分析;毛细管 GC 的方法开发过程中,首选分流进样;对于脏的样品, 采用分流进样;在分流进样不能满足分析要求时(如灵敏度太低),考虑其他进样方式。不分流进样是分析高沸点痕量组分首选方法。

1 .4.2 色谱柱类型

色谱柱的选择是确立监测分析有机污染物方法的关键。色谱柱包括填充柱和毛细柱。几乎每一本关于气相色谱的书都讨论了优选色谱柱的原则。本文只讨论基层监测站在实际工作中选择毛细管柱该考虑固定液,也是选择色谱柱最主要的,固定液种类繁多,但基层监测站基本有OV-1、SE-54、OV-17、PEG-20M这四根柱,尽管不同厂家柱牌号不同,OV-1柱适用于分析脂肪烃化合物,石化产品;SE-54柱适用分析各类弱极性化合物及极性组分混合物;OV-17柱适用分析极性化合物,如农药等;PEG-20M柱适用分析极性化合物, 如醇类, 羧酸酯等。另外柱内径越小,分离效率越高,完成特定分离任务所需的柱长越短;细的色谱柱容量小,容易超载;同样内径的毛细柱液膜厚度越大,柱容量越大,这些也都是色谱柱选择选择时该考虑的问题。

1.4.3 选择载气

气相色谱法最常用的载气是氢气、氮气、氦气。在气相色谱中选用何种载气及多高的纯度,主要取决于所用的检测器和色谱柱等分析条件。一般要求纯度在99.99 %以上

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