色谱分析-第七章 程序升温气相色谱法
程序升温气相色谱法
• 调节pH值
控制pH值，使酸或碱的离解度改变，或使 其中待测物的挥发性变得更大，有利于分 析。
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• 固体样品的粉碎： 固体样品的扩散系数小 平衡时间较长 小颗粒利于缩短平衡时间 粉碎方法：冷冻粉碎（因为研磨会发热， 挥发性组分会丢失）。 水或有机溶剂浸润样品 减少吸附
• 水分的影响： 水蒸气影响GC分离结果 除水装置：氯化钙、氯化锂的短预柱
Vl
平衡常数K ＝ Cl / Cg
容器密封，有下式成立：
C0Vl =ClVl +CgVg =KCgVl +CgVg
C0 =Cg(KVl +Vg)/Vl =Cg(K+β)
20平12-3-衡19 状态下，气相组成与样品的组成成正比86
仪器装置
简单进样装置 手动进样 恒温槽，气密注射剂
缺点： （1）压力控制难以实现（锁定压 力注射器） （2）温度控制（恒温炉中加热）
• 结果 全氟丙烷测定的线性范围为0.0168 –4.03 mg·L-1。 主要药代动力学参数平均滞留时间(MRT)为(63±5) s, T1 /2 为 ( 44 ± 4) s, Tmax 为 30 s, Cmax 为 ( 2.20 ± 0.20 ) mg·L - 1 ,AUC0-∞为(96 ±11) mg·s·L-1。
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一种克服温度不恒定的方法
取样
进样
手动进样适合作定性分析
精确定量分析：自动顶空进样装置
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自动进样装置 压力平衡顶空进样系统：
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• PE公司的HS－100采用上述装置 控制样品瓶中的压力低于GC柱前压， 否则分析结果将不够准确
程序升温气相色谱法_
2014-2-284火焰光度检测器: 利用富氢火焰使含硫、磷杂原子的有机物分解，形成激发态分子，当它们回到基态时，发射出一定波长的光。
此光强度与被测组分量成正比,所以,它是以物质与光的相互关系为机理的检测方法，属光度法。
非常有利于痕量磷、硫的分析，是检测有机磷农药和含硫污染物的主要工具。
对含磷、硫的化合物有高选择性和高灵敏度的一种检测器。
以S为例，然后被氢还原成硫原有机硫化物在氢焰离子室中先被氧化成SO2子，硫原子在高温下被激发。
当其由激发态跃迁至基态时，便发射出2014-2-2882014-2-282014-2-282014-2-28概•通常的气相色谱分析，采用恒温（）At higher temperatures, these components spend more time in the mobile (gas) phase, helping them elute faster and minimizing band-broadening; the faster peaks also elute faster however, pressing2014-2-2819不同碳原子的同系物在色谱图上的分布呈现等距离分布。
T R ＝T 0＋r t R ，p柱温与溶质移动速度的关系exp(/g H RT =Δ2014-2-2827R ，p 观察峰间距随r 的变化？高沸点溶质在起始温度下处于初期冻结阶段，对选择适当，就能得到满意结果。
2014-2-2828恒温—线性升温—恒温当样品兼具有前两种情况若在某一区间内的色谱峰间距离太小，甚至不能完38器：2014-2-282014-2-28402014-2-28412014-2-2842色谱条件:色谱柱: OV -101 石英毛细管柱, L = 25m , Φ= 0. 2 mm; 温度: 进样室250℃, 检测器280℃; 柱温: 程序升温,100℃保留2min,100～107℃(5℃/min) , 107℃保留3min,107～210℃(30℃/min) , 210℃保留10min; 载气: N 2，100 kPa; H 2，50 kPa; 空结果表明: 1、2、3 分别在0. 1～1. 0 mg/ml、0. 4～2. 0mg/ml、0. 8～4. 0 mg/ml 浓度范围内线性关系良好。
第七章 程序升温气相色谱法
所以，必须使用在保留温度TR的恒温条件 下，测定的保留时间tTR。 另外，各组分开始都冻结在柱头上，当柱 温接近每一组分的保留温度时，各组分大约以 相同的速度通过色谱柱，因此，各组分受到谱 带扩张的影响就大致相同，因此，PTGC中， 等峰宽。
二、分离度 定义与恒温色谱中一样 R = 2(tr2 – tr1)/(WP1 – WP2) tr ：程序升温中的保留时间 WP2、WP1程序升温中，色谱峰的峰底宽度。 若取平均峰宽
4、加热速率 填充柱 3-----100C/min 毛细管 、 0.5-----40C/min 5、载气流速 在PTGC中，载气流速大小对分析 、 时间和柱效影响较小，不很重要，等于或高于 恒温中最佳流速，流速还要于r适应，尽量使 r/F为一常数。 6、终止温度 由高沸物的沸点和固定液的最高 、 使用温度决定。
tr2 – tr1 R= WP = tTR tr2 – tr1
n
= Ri 4
n
4
Ri叫真正分离度。 程序升温中的保留值之差与恒温（以TR为柱温）保留 值之比，Ri仅与柱子的选择性有关， n /4与柱效有关， 由Ri看固定液，由 n /4评价操作条件。
三、操作条件的选择 1、升温方式 、 选用那种升温方式，由样品的性质和具体条 件所决定，如沸点分布均匀，同系物等，单阶线 性，如沸点间隔大，多阶，非线性。 仪器有单阶、三阶、最近有七阶。也可用中 间手工升温。 2、柱长 一般1------3米。 、 3、起始温度 由样品中最低沸点组分的沸点而定。 、 一般选在沸点左右，太低，时间长。太高，低沸 点组分分离不好。
T’= 0.92TR
也有 T’ = TR – 450C
第三节 操作条件的选择
一、柱效
n = 16(tTR/Wbp)2 tTR在保留温度TR的恒温条件下，测定 的保留时间，Wbp是在程序升温中，色谱峰的峰底宽度。 如果以程序升温中的保留时间tr代替tTR，因tr比tTR大的 多，板数将产生很大的误差，原因是初期冻结。开始大部分组 分停在柱入口不动，这段时间对峰的扩张或柱效影响很小，只 有当柱温接近TR,时，色谱带快速通过柱子的大部分，这时， 各种因素对谱带扩张有明显影响，只有这一段保留时间对柱效 有意义。
现代色谱分析试题
现代⾊谱分析试题第⼀章⾊谱法概论1. 综述各种⾊谱法的特点及其应⽤。
2. 简要说明⽓相⾊谱法（GLC、GSC）、⾼效液相⾊谱法（HPLC的各类⽅法）特点及其应⽤范围？3. 试⽐较⾊谱法（GC、HPLC）之间的异同？第⼆章⾊谱基本理论例1 采⽤3M⾊谱柱对A、B⼆组分进⾏分离，此时测得⾮滞留组分的t M值为0.9min ，A组分的保留时间（t R(A)）为15.1min，B组分的t R为18.0min，要使⼆组分达到基线分离（R=1.5），问最短柱长应选择多少⽶（设B组分的峰宽为1.1 min）？解⽅法（1）：由已知条件，得n B=16(18.0/1.1)2=4284r i,B=18.0-0.9/15.1-0.9=1.20K/B=18.0-0.9/0.9=19则因为所以故⽅法（2）：同⽅法（1）得n B=4284；r i,B=1.20；K/B=19所以则n B (R=1.5)=16 (1.5)2(1.2/0.2)2[(1+19)/19]2=1425故L=n (R=1.5)H=14250.07=99.8cm1m1.A、B ⼆组分的分配系数之⽐为0.912，要保证⼆者的分离度达到1.20，柱长因应选择多少⽶？设有效塔板⾼度为0.95mm.。
2.有⼀液相⾊谱柱长25cm,流动相速度为0.5ml/min，流动相体积为0.45ml，固定相体积为0.25ml,现测得萘、蒽、菲、芘四组分（以A、B、C、D）的保留值及峰宽如表3-1。
根据已知条件试计算出：（1）各组分容量及分配系数；（2）各组分的n及n eff；（3）各组分的H 值及H eff值；（4）画出四组分的K/值之间的关系曲线表3-1 在HPLC柱上测得的A、B、C、D 的组分t R(min) W h/2(min)⾮滞留组分ABCD 4.06.513.514.620.10.420.971.101.38答：（1）K/（A=0.60；B=2.38；C=2.65；D=4.03）；（2）（A=4021；B=3099；C=2818；D=3394）n eff（A=595；B=1535；C=1486；D=2178）;（3）H（A=0.06；B=0.08；C=0.09；D=0.07）H eff（A=0.42；B=0.16；C=0.17；D=0.11）;(5)根据已有数据，绘出K/--n--n eff曲线，⾃⾏判断正确与否，并分析原因。
乙酸乙酯测定气相色谱的升温方式
乙酸乙酯测定气相色谱的升温方式
乙酸乙酯测定气相色谱的升温方式通常采用程序升温法。
程序升温法是指在气相色谱分析中，按照一定的程序将柱温逐渐升高，以使混合物中的各组分在不同的温度下分离出来。
对于乙酸乙酯的测定，可以采用以下升温方式：
1. 初始温度：通常设置在 50-60°C 左右，用于使柱子稳定并去除柱子中的残留物质。
2. 升温速率：升温速率通常设置在 5-10°C/min 左右，以使混合物中的各组分能够在不同的温度下分离出来。
3. 最终温度：最终温度通常设置在乙酸乙酯的沸点附近，例如 100-120°C 左右，以确保乙酸乙酯能够完全分离出来。
4. 保持时间：在最终温度下保持一段时间，以使乙酸乙酯能够充分分离并被检测到。
需要注意的是，升温方式的具体参数应根据实际情况进行调整，例如柱子的类型、检测器的类型、样品的组成等因素。
同时，在进行气相色谱分析时，应注意安全操作，避免接触有毒有害物质。
程序升温毛细管气相色谱法测定食品中甜蜜素含量方法研究
０引言甜蜜素化学名称为环己基氨基磺酸钠，于1937年发现，1950年开始生产应用。
它是由环己胺和氯磺酸或氨基磺酸或三氧化硫反应后用NaOH处理，再重结晶制得的一种白色结晶粉末。
在高1甜度甜味剂中，甜度是最低的，为蔗糖的30～80倍。
风味较自然，后苦不明显，热稳定性高，是不被人体吸收的低热能甜味剂。
1969年，曾因其致畸性的报道而被世界各国禁用。
后来由于大量试验表明它并无致畸、致癌等作用，许多国家重又许可使用。
我国于1987年开始应用甜蜜素，它是目前我国食品行业中应用最多的一种甜味剂[1]。
因其安全性和口感优于糖精，目前被广泛用做饮料、蜜饯、炒货的甜味剂。
近年来，甜蜜素的使用量大大增加，一些企业（特别是小企业）对自身的要求不严，导致甜蜜素超标的现象特别严重（GB2760-2007食品添加剂使用卫生标准规定，甜蜜素在饮料中最高使用量为0.65g/kg），所以有必要加强对食品中甜蜜素的检测。
甜蜜素含量检测目前有气相色谱检测方法和液相色谱检测方法等。
甜蜜素的测定多采用气相色谱法，最经典的方法是GB/T5009.97-2003《食品中环己基氨基磺酸钠的测定》。
样品进行酯化反应后，在程序升温毛细管气相色谱法测定食品中甜蜜素含量方法研究ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＳｏｄｉｕｍＣｙｃｌａｍａｔｅｉｎＦｏｏｄｂｙＣａｐｉｌｌａｒｙＧａｓＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ肖聪伟１，３王磊１，３陈建芳２，３钟剑３，４吴佩４万茵２，３Xiao Congwei Wang Lei Chen Jianfang Zhong Jian Wu Pei Wan Yin（1.江西省产品质量监督检测院，江西南昌330046；2.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌330047；3.南昌大学生命科学与食品工程学院，江西南昌330031；4.江西省鸽鸽食品有限公司，江西鹰潭335000）（1.Product Quality Supervision and Testing Institute of Jiangxi Province，Jiangxi Nanchang330046；2.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Jiangxi Nanchang330047；3.College of Life Science and Food Engineering，Nanchang University，Jiangxi Nanchang330031；4.Jiangxi GegeFood Co.，Ltd.，Jiangxi Yingtan335000）摘要：目的：优化食品中甜蜜素的分析方法。
色谱简答题
简答题部分1、程序升温气相色谱法适用于哪些类型的样品分析？通常采用什么类型色谱柱和检测器？答：适用于多组分宽沸程样品分析，常采用毛细柱，FID检测器。
2、程序升温气相色谱分析中，对载气、固定液有什么特殊要求？答：应使用高纯载气，使用普通载气时需净化。
为保持载气流速恒定，应使用稳流阀。
应用耐高温的固定液。
3、用面积归一法定量的优缺点是什么？答：优点：简便，定量结果与进样量无关；操作条件变化对结果影响较小。
缺点：样品的全部组份必须流出，并可测出其信号，对某些不需要测定的组分，也须测出其信号及校正因子。
4、用内标法进行定量，内标物的选择应符合什么要求？答：（1）它是试样中不含有的组分。
（2）内标物应为稳定的纯品，能与试样互溶，但不发生化学反应。
（3）内标物与试样组分的色谱峰能分开，并尽量靠近。
（4）内标物的量应接近被测组分的含量。
5、选择固定液的要求时什么？答：（1）选择性好（2）低蒸气压，热稳定性好、化学稳定性好（3）有一定溶解度（4）凝固点低，粘度适当6、填充柱气相色谱系统主要包括哪些？答：进样系统，色谱柱，检测器，温度控制系统，信号放大系统及信号记录仪等。
7、液体固定相的特点时什么？答：可得对称色谱峰；可选择固定液种类多；谱图重现性好；可调节液膜厚度。
8、高分子多孔小球有何特点？特别适用于分析何种样品？答：有大的孔容；有大的比表面；无亲水基团。
特别适用于有机物中痕量水分的分析。
9、色谱分析方法主要包括哪几种？分别写出其特点，并举出应用实例。
答：包括GC、LC、超临界色谱（SFC）、毛细管电泳色谱（CE）。
SFC使用超临界温度和临界压力的流体（既不是气体，也不是液体），兼有气体的低粘度，液体的高密度，既然介于气液之间。
SFC取GC、LC之优点，避GC、LC之缺点。
CE利用离子在电场中移动速度不同来分离，而不是利用分配系数不同，所以是否称为色谱有争议。
10、沸点几乎一样的苯和环己烷用气液色谱不难分离，现采用热导池检测器，分别采用（1）中等极性的15％邻苯二甲酸二壬酯（DNP）和（2）用非极性石蜡用固定相。
仪器分析-气相色谱法
组分通过时不在此冷凝
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Instrumental Analysis
Gas Chromatography
4. 温度控制系统
• 程序升温：在一个分析周期内
柱温随时间由低温向高温作线 性或非线性变化，从而用最短
时间获得最佳分离
沸点范围很宽的混合物
程序升温方式
13
恒温色谱(a)与程序升温色谱(b)分离直链烷烃比较
6
Agilent 7890A
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
气路系统
进样系统
色谱柱
检测系统
信号记录系统
温控系统
7
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
气相色谱仪主要组成
1. 气路系统
载气、载气净化器、稳压恒流装置
394 nm
HPO*
526 nm
*
/nm
Air + O2
sample
H2
质量型检测器
26
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
( )1. 气相色谱分析中，混合物能否完全分离取决于色谱柱， 分离后的组分能否检测出来取决于检测器。 ( A )2. 气相色谱分析中，载气种类的选择主要取决于 A. 检测器的种类 C. 被测物的种类 B. 被测物质的状态 D. 固定相的类型
专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，e.g., 电子捕获检测器
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Instrumental Analysis
Gas Chromatography
2. 检测器性能评价指标
（1）灵敏度 S
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第七章程序升温气相色谱法
第一节方法概述
对于沸点范围宽的多组分混合物可以采用程序升温方法。
即在一个分析周期内，柱温随时间不断升高，在程序开始时，柱温较低，低沸点的组分得到分离，中等沸点的组分移动很慢，高沸点的组分还停留在柱口附近；随着柱温的不断升高，组分由低沸点到高沸点依次得到分离。
一、方法特点
恒温时最佳柱温的选择：组分沸点范围不宽时用恒温分析。
填充柱选择组分的平均沸点左右；毛细管柱选择比组分的平均沸点低30℃左右。
如果样品是宽沸程、多组分混合物（例如香料、酒类等），常采用程序升温毛细管柱气相色谱法。
图7-1是恒温分析（IGC）和程序升温（PTGC）的色谱图比较，（a）（b）是恒温分析，（a）柱温较低，恒温45℃时低沸点的组分得到分离，高沸点组分的峰出不来。
（b）柱温较高，恒温120℃时，低沸点的组分分离不好。
（C）采用了程序升温方法（30-180）℃，所有组分得到很好分离。
图7-1恒温分析和程序升温比较
二、升温方式
升温方式有单阶程序升温（恒温--线性--恒温）和多阶程序升温。
如图7-2所示，单阶程序升温在低温时分离低沸点的组分，再升温，高温时分离高沸点的组分。
图7-2单阶程序升温和多阶程序升温
三、程序升温与恒温气相色谱法的比较：
表7-1和图7-3、图7-4是恒温分析和程序升温的比较。
参数LGC PTGC
样品与沸点范围不十分复杂，沸点范围窄样品复杂，沸点范围宽进样量＜1－5μl ≤10μl
进样速度对第一个色谱峰，进样时间应小于0.05W h/2(半峰宽)
进样方式直接进样
分流进样
柱上进样
直接进样，分流－不分流进样，
柱上进样，多维柱切换进样，
顶空和裂解器进样
载气纯度无严格要求需高纯载气峰容量≤10个组分＞10个组分
固定相选择可广泛选用固定相只能选用耐高温、低流失固定
相
对色谱峰的检测对保留时间长的组分检测较
不灵敏
随温度速率增加,可改进对保留
时间长的高沸点组分的检测灵
敏度
载气流速控制方
式
恒压恒流(使用稳流阀) 分析速度慢快
分析结果重现性好重现性差
图7-3正构烷烃的恒温分析和程序升温的比较
图7-4 醇类的恒温分析和程序升温的比较
第二节基本原理
一、保留温度
在程序升温中，组分极大点浓度流出色谱柱时的柱温叫保留温度，其重要性相当于恒温中的t R,V R。
对每一个组分在一定的固定液体系中，T R是一个特征数据，即定性数据，不受加热速度、载气流速、柱长和起始温度影响。
1．保留温度及其它保留值
线性升温时保留温度T R：
T R= T0+ rt R （7-1）
式中，T0为起始柱温；t为升温时间；r为升温速率。
程序升温中某组分的保留时间和保留体积：
t R = ( T R–T0 ) / r （7-2）
V P = t R F （7-3）
程序升温中某组分的保留温度，相当于恒温色谱中保留值的对数，因此，在恒温色谱中保留值的对数遵守的规律，在程序升温中也成立。
2．保留温度与碳数关系
T R = aN + b （7-4）
（7-4）式中，N是碳数
3．保留温度与沸点关系
T R= cT b+ dT b （7-5）
（7-5）式中，N是沸点
例7-1：在程序升温色谱分析中，已知组分A的保留温度为155.20C，正十二烷为1410C，正十六烷为1620C，问组分A是否正构烷烃？保留指数是多少？
解：T R = an + b
141 = 12 a + b
162 = 16 a + b a = 5.25 b = 78
155.2 = 5.25n + 78 n = 14.7
所以，不是正构烷烃。
I A = 100n = 100×14.7 = 1470
二、初期冻结
在程序升温色谱分析中，当一多组分宽沸程混合物进样后，由于起始温度很低，因此，对少数低沸点组分，为最佳柱温，能得到良好的分离。
对于大多数组分，这个起始温度是太低了，因为k值很大，蒸气压很低，大都溶解在固定液里，所以，这些组分的蒸气带（色谱带）的移动速度非常慢，几乎停在柱入口不动，这种现象是程序升温色谱中所特有的，叫初期冻结。
随着柱温的升高，某些组分的蒸气带便开始以可观的速度移动，柱温越接近保留温度，即越接近出口处，色谱带速度增加的越快。
一般来说，从(T R–30o C)到T R色谱带通过柱的后半段，T R-300C时，恰好位于柱子的中央。
T R-300C 时色谱带在1/2 L处；T R-900C时色谱带在1/8 L处。
三、有效柱温
有效柱温是获得一定理论板数和分离度时的特征温度，对两个相邻难分离组分，有效柱温是指实现分离的最佳恒温温度，在此恒温温度下，两组分的分离可达到与程序升温同样的柱效和分离度。
四、程序升温的操作条件的选择
（一）操作条件的选择
1．升温方式：同系物用单阶程升；多种复杂组分用多阶程升。
2．起始温度：视沸点最低组分而定，不知道时就设在室温。
3．终止温度：视沸点最高组分而定，不知道时就设固定液“最高使用温度”。
4．升温速率：起到恒温中T C的同样作用，选择原则是兼顾分离度和分析时间。
对填充柱（φ4×2m）设在3-10℃/分为宜；对毛细柱（φ0.25×30m）0.5-4℃/分为宜。
5．载气流速：＞Uopt
6．柱长：填充柱以1-3m为宜，毛细管柱以10-30m为宜。
（二）柱温的选择
程序升温用于气相色谱。
程序升温是改变k的一种方法。
如何选程序升温的柱温Tc？
程序升温在分离过程中,柱温是按预定速率, 随时间呈线性或非线性增加,以使各组分在最佳柱温下流出色谱柱。
选择时首先用Tc低和Tc高分别进行恒温分析，恒温分析时柱温大概是等于样品沸点的平均温度；例如有两个组分的混合样,沸点分别为70℃，90℃，则选Tc=80℃，汽化室温度和检测器温度要高于柱温20～80℃，根据Tc低与Tc高,再确定升温速率与用几阶程序升温。
（三）载气和色谱柱
程序升温要求载气的纯度高；使用耐高温的固定液，例如SE－30（350℃）、OV－101（350℃）、ApiezonL（300℃）、OV－17（300℃）、PEG－20M（250℃）。