色谱发展

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色谱定义

色谱是一种将混合物分离为单独的化合物组分的分析技术。流动相携带化合物通过固定相。由于样品中不同的成分在固定相上移动的速度不同，因此这些成分发生了分离。

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色谱历史

“色谱之父”，俄国植物学家 M. S. Tswett（茨维特）为了分离植物色素，将植物绿叶的石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉末的玻璃管中，并用石油醚自上而下淋洗，由于不同的色素在碳酸钙颗粒表面的吸附力不同，随着淋洗的进行，不同色素向下移动的速度不同，形成一圈圈不同颜色的色带，使四种色素成分得到了分离。他将这种分离方法命名为色谱法（chromatography）。

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气相色谱组成

气相色谱仪通常由五部分组成

载气功能：载气的作用是传输样品通过整个系统，根据特定的应用要求及所选用的检测器的类别而选择气体。通常被用作载气的主要有氦气、氮气、氩气或混有甲烷的氩气。气体通常由压缩气瓶提供，但也可选择气体发生器产生气体。

选择要求：

根据所使用的检测器类型而选择；

纯净，载气的纯度要求在99.999%以上；

干燥；

惰性。

进样系统：进样器(注射器、定量阀)、气化室。

进样系统功能：通常包括进样口及样品引入方式；进样口的目的是将样品引入到载气流中使样品以一种可重复可再现的方式契入到气相色谱柱中。被引入的样品应具有代表性，除特殊要求外样品引入过程不应发生任何化学反应。

进样口类型：

分流/不分流进样口；

隔垫吹扫填充进样口；

冷柱头进样口；

程序升温汽化进样口；

挥发进样口；

填充柱进样口。

分离系统：色谱柱、柱箱、温度控制装置。

色谱柱功能：色谱柱的主要功能为实现样品各组分的分离，气相色谱中通常使用两种基本类型的柱子：传统的填充柱和毛细管柱。

色谱柱材料要求：

热稳定性；

化学稳定性；

柱长、内径、涂膜厚度的要求。

检测系统：检测器、放大器、控温装置。

检测器功能:气相色谱检测器是一种可感应载气中组分变化并将相关信息转变成电信号的装置。

选择要求：灵敏度，选择性，动态范围。

记录系统：记录仪、积分仪、色谱工作站。

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气相色谱流出曲线及相关术语

1.色谱流出曲线

线性洗脱色谱试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相应的电信号，由记录仪所记录下的信号—时间曲线或信号—流动相体积曲线，称为色谱流出曲线。

2. 基线 Baseline

当色谱柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值。稳定的基线应该是一条水平直线。

3. 峰高 Peak height

色谱峰顶点与基线之间的垂直距离 h

4. 保留值 Retention value

a  死时间t_M Dead time

不被固定相吸附或溶解的气体从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间

b 保留时间t_R Retention time

被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值所需的时间

c 调整保留时间 Adjusted retention time

5. 色谱峰的区域宽度 Peak width

组分在色谱柱中谱带扩展的函数，反映了色谱操作条件的动力学因素。

a 标准偏差：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半

b 半峰宽：峰高一半处对应的宽度

c 基线宽度：色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距

6.色谱峰所能提供的重要信息

a 样品中所含组分的最少个数

b 保留值---定性分析

c 色谱峰面积（或峰高）---定量分析

d 色谱峰的保留值和区域宽度---评价色谱柱的分离效能

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气相色谱检测器

1浓度型检测器

测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比。如热导检测器和电子捕获检测器。

2质量型检测器

测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间内进入检测器某组分的质量成正比。如氢火焰离子化检测器和火焰光度检测器等。

3火焰离子化检测器  FID（Flame Ionization Detector ）

原理：以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含 碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。

特点：灵敏度很高，比热导检测器的灵敏度高约10³倍；检出限低，可达10^-12g·s^-1；火焰离子化检测器能检测大多数含碳有机化合物；死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达10⁶以上；而且结构不复杂，操作简单，是目前应用最广泛的色谱检测器之一。

主要缺点：不能检测永久性气体、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氢等物质。

4电子捕获检测器  ECD (Electron Capture Detector )

特点：选择性很强，对具有电负性物质（如含卤素、 氮、氧、硫、磷等的物质）的检测有很高灵敏度（检出限约10-14 g·mL-1）。它是目前分析痕量电负性有机物最有效的检测器。

应用：电子捕获检测器已广泛于农药残留量、大气及水质污染分析，以及生物化学、医学、药物学和环境监测等领域中。

缺点：线性范围窄，只有10³左右，且响应易受操作条件的影响，重现性较差。

5火焰光度检测器 FPD (Flame Photometric Detector )

典型特点：硫、磷检测器，对含磷、硫有机化合物具有 高选择性和高灵敏度的质量型检测器。

检出限：10^-12g·s^-1（对P）或10^-11g·s^-1（对S）。

应用：大气中痕量硫化物以及农副产品，水中的毫微克级有机磷和有机硫农药残留量的测定。

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国内外现状

目前国外比较先进的色谱分析仪生产厂家有法国地质服务公司、美国国际录井公司、安捷伦科技有限公司、岛津有限公司等。国内的气相色谱技术也发展迅速，涌现出一批非常有实力厂商，比如上海天美科学仪器公司、重庆川仪九厂、上海神开石油化工装备股份有限公司、中国电子科技集团公司第二十二研究所等。目前国产气相色谱仪在分析精度、分离度等方面还与国外先进水平还有差距，有待提高。

※本文转自微信公众号：实验室仪器分析  作者：于淼