气相色谱法4-顶空气相色谱分析
顶空气相色谱的原理
顶空气相色谱的原理
空气相色谱（Gas chromatography，GC）是一种分离、检测和
分析化合物的有效技术。
其基本原理是利用气体载气将样品中的化合物分离并传输到色谱柱中，通过化合物在色谱柱中的不同速度进行分离，再通过检测器检测化合物的信号强度从而进行定性和定量分析。
空气相色谱的原理基于化合物在固定相和流动相之间的分配行为。
色谱柱内部涂有一种固体相，称为固定相。
当气体载气通过色谱柱时，固定相表面的吸附力与气相中化合物的分子间力相互作用，导致化合物在固定相和载气之间进行连续吸附与脱附的过程，从而使化合物在色谱柱中发生分离。
分离是通过调节色谱柱的温度和载气的流速实现的。
温度的变化会影响固定相和化合物之间的相互作用，从而改变分离效果。
此外，通过改变载气的流速，也能够调节化合物在色谱柱中的传输速度，进而改变分离程度。
在分离完成后，化合物会进入到检测器中进行检测。
常用的检测器包括：火焰离子化检测器（FID）、电导检测器（ECD）、质谱检测器（MS）等。
这些检测器能够根据化合物的性质产
生相应的信号，并通过信号的强度和特征来确定化合物的种类和浓度。
空气相色谱的原理使其在许多领域得到广泛应用，例如环境分析、食品安全检测、制药工业等。
通过了解和掌握空气相色谱
的原理，我们可以更好地利用这一技术来实现准确、高效的化合物分析和检测。
顶空气相色谱分析的三大特点
顶空气相色谱分析的三大特点
以往顶空分析中，大都采用红外光谱法、紫外光谱法、质谱法等测定在液体（或固体）样品中的挥发性组分。
由于这些测试方法的灵敏度有限和缺乏分离混合物的能力，因此，当气体中有几个组分存在时，就难以得到理想的分析结果。
自从气相色谱仪问世以来，许多色谱分析工作者把气相色谱法应用于顶空分析之中，由于气相色谱法具有分离效能好、灵敏度高、样品用量少、分析速度快、应用范围广等特点，使顶空分析展现出崭新的前景。
顶空气相色谱分析主要有如下的特点。
1．广泛适用
顶空气相色谱法既可分析液体样品中的挥发性组分，也能分析固体样品中的挥发性物质；既适用于单组分挥发性气样的分析，也能对组成复杂的挥发性组分混合物进行分离分析；既能用于常量顶空气样分析，又能检测低含量的挥发性组分。
2．快速简便
顶空气相色谱分析直接取液体样品（或固体样品）的挥发性气态样品送进气相色谱仪进行分离分析。
在很多情况下，可以省去样品前处理操作，故此法要比普通的色谱分析更为快速简便。
3．低检测限
顶空气相色谱分析有时还可获得比普通气相色谱分析更低的检测限，这是因为避开了常规样品前处理过程中所带来的溶剂干扰、以及顶空样品的某些特殊性的缘故。
对于容易分解和无法直接进样分析的液体或固体样品而言，则更有它的实用价值。
由于顶空气相色谱分析具有其独特的优越性，因此，在食品科学、环境科学、材料科学、生化科学等的分析领域中，得到了广泛的应用。
1。
顶空气相色谱法测定空心胶囊中环氧乙烷残留量
顶空气相色谱法测定空心胶囊中环氧乙烷残留量
顶空气相色谱法是一种常用的分析技术，可以用于测定空心胶囊中环氧乙烷残留量。
该方法的主要步骤如下：
1. 样品制备：将空心胶囊样品粉碎或剪碎，取适量样品（一般为1-5克）。
2. 吸附：将样品加入一个密封的顶空瓶中，加入一定量的顶空瓶用气（常见的顶空瓶用气有氮气、氩气等），使样品中的挥发性物质进入气相。
3. 分析设备：准备一台顶空气相色谱仪，配备合适的色谱柱和检测器（常用的检测器有热导检测器、质谱仪等）。
4. 注样：将顶空瓶中的气相样品注入色谱仪中。
5. 色谱条件：通过调节色谱仪的温度程序和流动相条件，进行色谱分离。
6. 检测与计算：通过检测器对色谱柱出的物质进行检测，并通过标准曲线或标准物质对环氧乙烷的浓度进行定量计算。
需要注意的是，在顶空气相色谱法测定残留物时，可能需要选择适当的色谱柱和检测器，以及优化色谱条件，以提高测定的准确性和灵敏度。
另外，还需要建立一套合适的质量控制体系，包括标准曲线的制备和样品的质量控制方法。
顶空气相色谱分析
顶空气相色谱分析方法提要在恒温密闭容器中，水样中的挥发性有机物在气、液两相间分配，达到平衡，取气相分析。
本方法选用极性聚乙二醇弹性石英毛细管柱分开苯系物，顶空气相色谱-氢火焰离子化检测器测定水中的苯系物。
方法适用于工业废水及地表水中苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯乙烯等 8 种苯系物的测定。
μg/L 之间，8 次测定相对标准偏差在 2.98%~4.91%，加标回收率在 95.1%~102%之间。
仪器气相色谱仪配氢火焰离子化检测器〔FID〕。
μm 膜厚弹性石英毛细管柱，或相类似的毛细管柱。
20mL 顶空进样瓶。
25μL、50μL、100μL、1000μL 等气密性微量注射器。
试剂空白试剂水蒸馏水在氮气流下煮沸 30min 后使用。
氯化钠〔NaCl〕 600℃烘 3h 后使用。
甲醇农残级。
混合苯系物标准苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯乙烯购自国家环境保护总局标准样品研究所或有质量保证的标准物质供应商。
替代物标准氟苯、4-溴氟苯〔100μg/mL〕。
载气高纯氮气，纯度 99.999%，通过一个装有 5A 分子筛、活性炭、硅胶的净化管净化。
燃气氢气。
助燃气空气。
样品采集与储存参见 82.9.2。
分析步骤1〕水样预处理。
μμL，盖上带有硅橡胶垫的铝盖，迅速用封口钳封口，摇匀。
按选定的工作条件进行顶空气相色谱检测。
2〕校准曲线标准系列配制。
取 6 个顶空瓶，分别称取2.0gNaCl 于各顶空瓶中，加入6.0mL 空白试剂水，再分别加入 0μμμμμμμμμg / mL 的氟苯、4-溴氟苯混合替代物溶液，迅速加盖密封，得到标准系列浓度为0.00ng/mL、5.00ng/mL、10.0ng/mL、20.0ng/mL、50.0ng / mL、100ng / mL，待分析。
3〕色谱分析条件。
汽化室温度，200℃，不分流进样。
检测器温度，250℃。
柱前压，0.55 *105Pa。
顶空
样品瓶中萃取顶空气体有两种方式
单次顶空萃取 多次顶空萃取 (MHE) MHE 适用于无校准标准但易于制 备的顶空样品 （如固体样品） ， 或者液体中挥发性很高的化合物， 在这些液体中由于蒸发损失很难 使用标准添加方法。 MHE 可从每 个样品瓶中萃取几次顶空样品。 每次抽取，气相和样品中的挥发 物浓度都会减小，尽管比率保持 恒定。
单次顶空萃取是标准方法。 它适用于易挥发的样品，或 者没有基体效应或基体效应 有限的样品。
动态顶空分析技术（吹扫捕集）
• 静态法的主要缺点是样品的蒸汽体积过大，影响色谱柱的分离效能，特别 对于组成复杂的样品，这种进样方式限制了高效毛细管柱的使用，蒸汽中 大量水分也往往有损于柱的寿命。然而如果样品中待分析组分的含量不是 很低，而水分又缺少时，静态法仍是一种有效的分析方法。
工作原理
将待测样品置于一密闭的容器中，通过加热升温使 待测样品中挥发性组分从样品基体中挥发出来，在气液（或气-固）两相中达到平衡，直接抽取上部气体进 行色谱分析，从而检测样品中可挥发性组分的成分和含 量。
优势
• 顶空分析专一性收集样品中易挥发的成分 ,与液 - 液萃取和固相萃取方法 相比这样既可以避免在除去溶剂时引起挥发性物质的损失 ,又降低了共提 取物所引起的噪音 ,这使得顶空分析方法相对于溶剂提取方法对样品中微 量的有机挥发性物质分析具有更高的灵敏度和更快的分析速度。 • 顶空分析可以直接得到样品所释放出的气体的化学组成 ,因此顶空分析法 在气味分析方面有独特的意义和价值。 • 顶空分析法在分析过程中无需采用有机溶剂进行提取 ,大大减少了对分析 人员和环境的危害 ,是一种符合 “绿色分析化学” 要求的分析手段。 • 顶空分析方法随着气相色谱分析方法的发展也在不断更新和发展 ,尤其是 近十年来对环境、 食品及药品中挥发性有害物质的关注 ,使得顶空分析这 一传统的分析方法再度成为分析化学工作者关注的热点
静态顶空气相色谱法
静态顶空气相色谱法
静态顶空气相色谱法是一种用于分析气体混合物的技术。
其原理是将气体样品引入色谱柱，然后通过加热或加压的方式将样品中的气体成分从色谱柱中顶出，再通过检测器对顶出的气体成分进行分析。
静态顶空气相色谱法的优点包括：
1. 高选择性：该方法能够有效地分离和测定样品中的气体成分，尤其是对于一些具有相似物理性质的组分。
2. 高灵敏度：该方法能够检测到微量的气体成分，因此对于痕量组分的分析非常有效。
3. 快速分析：该方法通常可以在几分钟内完成一个样品的分析，因此可以用于快速监测和实时分析。
然而，静态顶空气相色谱法也存在一些缺点，如对温度和压力的依赖性较大，需要精确控制加热和加压的条件。
此外，该方法对于一些具有挥发性或易分解的组分可能不太适用。
在实际应用中，静态顶空气相色谱法可以用于环境监测、工业生产、食品和药品分析等领域。
例如，在环境监测中，该方法可以用于检测大气中的挥发性有机物、
温室气体等；在工业生产中，该方法可以用于控制产品质量和生产过程；在食品和药品分析中，该方法可以用于检测食品和药品中的添加剂、残留物等。
静态顶空气相色谱法是一种非常有用的气体分析技术，具有高选择性、高灵敏度和快速分析等优点。
然而，在实际应用中需要注意控制实验条件和选择合适的检测器和分析方法。
顶空气相色谱法分析原理
顶空气相色谱法分析原理顶空气相色谱法(Volatile Organic Compounds Top Headspace Gas Chromatography，简称TH-GC)是一种将物质分离和定性的技术。
该方法适用于检测挥发性有机化合物，通常被用于检测食品、环境和药品中的残留物或污染物。
本文将介绍TH-GC的原理和应用。
顶空气相色谱原理顶空气相色谱将有机化合物从样品中释放出来，通过色谱柱进行分离和定量。
这个过程中，样品被加热，产生气体，气体进入到柱中，随后，各种有机化合物组分逐一分离、检测、定量。
顶空气相色谱分析的优点在于无需提取(大大降低操作步骤)，以及它可以同时分析不同种类的样品，并可检测含量极低的挥发性有机化合物。
TH-GC的工作原理样品预处理首先，样品表面的物质通过挤压等方式转移到顶空气相设计分析瓶中。
瓶中的样品被冷冻降温，直到样品的挥发性有机化合物从样品渗出到平衡头空气相中。
瓶内均质与扰动交替加热和冷却瓶，促使挥发性有机化合物在液态和气态之间交替转移，同时，通过手动或自动摇动等方法，保证样品中有机成分达到快速均质的要求。
此过程称为混合，在整个顶空气室中实现。
顶空气运输挥发性有机化合物不断地从样品达到平衡空气相通过顶空气系统进入到色谱柱中。
样品中挥发性有机成分的浓度变化，以及顶空气流量的调整可以影响柱中物质的进样量和进样时间。
色谱分离挥发有机成分进入柱中后，依据它们的特性，在不同的工作条件下，将会与柱内衬中的固定相互作用而进行分离。
一般依据样品的不同，选择不同的固定相和色谱柱。
检测方法检测通常是采用质谱检测法或火焰光度检测。
其中质谱检测法具有更高的特异性和灵敏度，通常用于更精确的分析中。
TH-GC的应用顶空气相色谱法已经成为一种广泛应用于挥发性有机化合物分析领域的方法。
TH-GC常用于检测食品中的添加剂、环境中的污染物、土壤中残留的化合物、以及药品等领域。
在医学诊断中，TH-GC也可以用于检测癌症等疾病的病理标志物。
顶空气相色谱法和气相色谱法的区别
顶空气相色谱法和气相色谱法的区别
空气相色谱法和气相色谱法是两种常用的分析方法，它们在分析样品时有一些不同之处。
首先，顶空气相色谱法是一种针对挥发性样品的分析方法，它适用于含有揮發性成分的样品，如食品、药品和化妆品等。
而气相色谱法则更加广泛，适用范围包括有机化学品、环境污染物、药品、天然产物等。
其次，两种方法的工作原理也不同。
顶空气相色谱法是将样品加热，使其挥发成气体，然后将气体注入色谱管进行分析。
而气相色谱法是将样品通过柱子，利用不同化学物质的分离能力进行分析。
最后，两种方法的检测灵敏度和分辨率也有所不同。
顶空气相色谱法对于挥发性成分的检测灵敏度高于气相色谱法，但是在复杂样品的分析中，气相色谱法的分辨率要优于顶空气相色谱法。
综上所述，顶空气相色谱法和气相色谱法在分析样品时有一些不同之处，选择合适的方法需要考虑样品的挥发性、复杂性、分析要求等因素。
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动态顶空萃取－吹扫捕集－热解吸－GC分析
1.样品管 2.玻璃筛板 3.吸附捕集器 4.吹扫气入口 5.放空 6.储液瓶 7.六通阀 8.GC载气 9.可选择的除水 装置和／或冷阱 10.GC
顶空气相色谱分析的优点
• 固相萃取和液相萃取时不可避免地带入 共萃取物干扰分析。顶空分析可看成是
气相萃取方法，大大减小样品基质对分
析的干扰。
• 顶空分析有不同的模式，可适合各种样
品。
顶空气相色谱的分类
• 顶空GC通常包括三个过程：取样、进样 和GC分析。根据取样和进样方式不同， 顶空分析可分为静态顶空GC分析和动态 顶空GC分析。 • 静态顶空GC分析是将样品密封在一个容 器中，在一定温度下放置一段时间，使 两相达到平衡，然后取气相进行分析。
顶空GC分析基本原理
一容积为V、装有体积为Vo浓度为Co的 液体样品的密封容器, 在一定温度下达到 平衡时，气相体积为Vg，液相体积为Vs， 气相样品浓度为Cg，液相中样品浓度为 Cs, 则： 平衡常数K=Cs/Cg 相比β=Vg/Vs V=Vs+Vg=VoCoVs=CsVs+CgVg = KCgVs + CgVg Co=KCg+CgVg/Vs=KCg+βCg=Cg(K+β） Cg=Co/(K+β）＝K’Co 因此，在平衡状态下，气相组成与 样品原组成为正比关系。
• 所谓顶空（headspace)GC分析就是取样品基质 （固体和液体）上方的气相部分进行色谱分析。 也称之为液上色谱分析。 • 顶空分析出现于1939年，比GC早。由于GC是 专门用于气体或挥发性物质的，所以GC和 Headspace Analysis的结合是很自然的。1958年 用顶空GC分析水中氢气含量，1962年出现商 品化顶空进样器。现在，顶空GC已成为普遍 使用的技术，它可以用于药物（中药或西药） 中的溶剂残留、聚合材料中的残留溶剂和单体、 废水中的挥发性有机物、食品中的气味成分、 血液中的挥发性成分等的分析。
取样
进样
自动进样装置
• 采用注射器进样
与普通自动进样器类似，只是增加了加热功能， 并且采用气密注射器。
• 压力平衡进样系统 • 压力控制定量管进样系统
压力平衡进样系统 a.样品平衡，b.压力平衡
C.进样
压力控制定量管进样系统
平衡
加压
取样
进样
静态顶空色谱的应用
血液中乙醇含量测定
乙醇
第四章 顶空气相色谱法
第一节 概述
• 色谱分析中60％的时间用于样品预处理， 10～15％用于色谱分析，其它用于数据 处理等。如何加快和简化样品预处理成 为提高分析效率的关键。样品预处理的 方法很多，如固相萃取（SPE）、固相微 萃取（SPME）、超临界流体萃取（SFC） 等。当我们只对挥发性成分感兴趣时， 顶空气相色谱法是一种简单有效的方法。
水中有机物分析（EPA502.2)
药物中溶剂残留的分析
丙醇
a.标样 b.酒后驾车司机的血样
聚苯乙烯中苯乙烯单体的分析
内标
苯乙烯
啤酒中挥发性成分分析
1.乙醇；2.正丙醇；3.乙酸乙酯；4.异丁醇；5.正丁醇（内标）；6. 3一甲 基丁醇；7. 2一甲基丁醇；8.乙酸异丁酯；9.丁酸乙酯；10.乙酸异戊酯； 11.己酸乙酯； 12.辛酸乙酯
动态顶空技术 ——吹扫－捕集