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氣相色譜儀的作原理

更新時間:2023-06-28      點擊次數:398

氣相(xiang)(xiang)色譜(pu)儀在火災調查、石油、化、生(sheng)物(wu)化學、藥(yao)衛生(sheng)、食(shi)品業(ye)、環(huan)保等方面應用很廣(guang)。它(ta)除用于定(ding)量和(he)定(ding)性分析(xi)外,還能測定(ding)樣品在固(gu)定(ding)相(xiang)(xiang)上的分配系(xi)數、活度系(xi)數、分子量和(he)瑞(rui)盛比表面積(ji)等物(wu)理化學常數。種對混合氣體中各組成分(fen)行(xing)分(fen)析檢測的儀器。

 

作原理

色譜(pu)(pu)(pu)(pu)儀(yi)利用(yong)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)將混合(he)物(wu)分(fen)(fen)(fen)(fen)離,然后利用(yong)檢(jian)測(ce)(ce)器依次(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)已分(fen)(fen)(fen)(fen)離出來的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)。色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)的(de)(de)(de)(de)直徑為(wei)(wei)數(shu)毫米,其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)填充(chong)有固(gu)體(ti)吸附(fu)劑或液體(ti)溶劑,所填充(chong)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)劑或溶劑稱(cheng)為(wei)(wei)固(gu)定(ding)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。與(yu)(yu)固(gu)定(ding)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)還有個動(dong)(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。動(dong)(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)種(zhong)與(yu)(yu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)和固(gu)定(ding)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)都不(bu)(bu)發生反應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti),般為(wei)(wei)氮或氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)。 待分(fen)(fen)(fen)(fen)析的(de)(de)(de)(de)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)在(zai)(zai)(zai)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)端注(zhu)入(ru)(ru)(ru)動(dong)(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),動(dong)(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)帶(dai)著樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)入(ru)(ru)(ru)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu),故(gu)動(dong)(dong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)又稱(cheng)為(wei)(wei)載(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)。載(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)(zai)分(fen)(fen)(fen)(fen)析過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)連續地(di)以(yi)定(ding)速過(guo)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)的(de)(de)(de)(de);而樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)則只是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)次(ci)(ci)次(ci)(ci)地(di)注(zhu)入(ru)(ru)(ru),每(mei)注(zhu)入(ru)(ru)(ru)次(ci)(ci)得到(dao)次(ci)(ci)分(fen)(fen)(fen)(fen)析結果。 樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)在(zai)(zai)(zai)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)中(zhong)(zhong)(zhong)得以(yi)分(fen)(fen)(fen)(fen)離是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)基于熱(re)力(li)(li)(li)學性質的(de)(de)(de)(de)差異。固(gu)定(ding)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)各(ge)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)具有不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)親(qin)(qin)合(he)力(li)(li)(li)(對(dui)(dui)氣(qi)(qi)(qi)固(gu)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)儀(yi)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)吸附(fu)力(li)(li)(li)不(bu)(bu)同(tong),對(dui)(dui)氣(qi)(qi)(qi)液分(fen)(fen)(fen)(fen)配色譜(pu)(pu)(pu)(pu)儀(yi)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)溶解度不(bu)(bu)同(tong))。當載(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)帶(dai)著樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)連續地(di)通過(guo)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)時(shi),親(qin)(qin)合(he)力(li)(li)(li)大(da)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)在(zai)(zai)(zai)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)中(zhong)(zhong)(zhong)移(yi)動(dong)(dong)速度慢,因為(wei)(wei)親(qin)(qin)合(he)力(li)(li)(li)大(da)意味著固(gu)定(ding)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)拉住它的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)(li)量大(da)。親(qin)(qin)合(he)力(li)(li)(li)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)則移(yi)動(dong)(dong)快。4根(gen)柱(zhu)管實際上是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)根(gen),只是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)用(yong)來表(biao)示樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)中(zhong)(zhong)(zhong)各(ge)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)在(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)同(tong)瞬間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)(tai)。樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)由A、B、C3個組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)(zu)(zu)成的(de)(de)(de)(de)混合(he)物(wu)。在(zai)(zai)(zai)載(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)剛將它們帶(dai)入(ru)(ru)(ru)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)時(shi),三者是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)混合(he)的(de)(de)(de)(de),如狀(zhuang)態(tai)(tai)(Ⅰ)。經過(guo)定(ding)時(shi)間(jian)(jian),即載(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)帶(dai)著它們在(zai)(zai)(zai)柱(zhu)中(zhong)(zhong)(zhong)走過(guo)段(duan)距離后,三者開始分(fen)(fen)(fen)(fen)離,如狀(zhuang)態(tai)(tai)(Ⅱ)。再繼續前(qian),三者便分(fen)(fen)(fen)(fen)離開,如狀(zhuang)態(tai)(tai)(Ⅲ)和(Ⅳ)。固(gu)定(ding)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)它們的(de)(de)(de)(de)親(qin)(qin)合(he)力(li)(li)(li)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)A>B>C,故(gu)移(yi)動(dong)(dong)速度是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)C>B>A。走在(zai)(zai)(zai)zui前(qian)面的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen) C入(ru)(ru)(ru)緊接在(zai)(zai)(zai)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)后的(de)(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)器,如狀(zhuang)態(tai)(tai)(Ⅳ),而后B和A也依次(ci)(ci)入(ru)(ru)(ru)檢(jian)測(ce)(ce)器。檢(jian)測(ce)(ce)器對(dui)(dui)每(mei)個入(ru)(ru)(ru)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)都給出個相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)信號(hao)。將從樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)注(zhu)入(ru)(ru)(ru)載(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)計時(shi)起點,到(dao)各(ge)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)經分(fen)(fen)(fen)(fen)離后依次(ci)(ci)入(ru)(ru)(ru)檢(jian)測(ce)(ce)器,檢(jian)測(ce)(ce)器給出對(dui)(dui)應(ying)(ying)于各(ge)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)zui大(da)信號(hao)(常稱(cheng)峰值)所經歷的(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)稱(cheng)為(wei)(wei)各(ge)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)保(bao)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)tr。實踐證明,在(zai)(zai)(zai)條件(包括載(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)速、固(gu)定(ding)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)材料和性質、色譜(pu)(pu)(pu)(pu)柱(zhu)的(de)(de)(de)(de)長度和溫度等)定(ding)時(shi),不(bu)(bu)同(tong)組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)保(bao)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)tr也是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)。因此,反過(guo)來可以(yi)從保(bao)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)推斷出該組(zu)(zu)(zu)(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)何種(zhong)物(wu)質。故(gu)保(bao)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)就可以(yi)作為(wei)(wei)色譜(pu)(pu)(pu)(pu)儀(yi)器實現定(ding)性分(fen)(fen)(fen)(fen)析的(de)(de)(de)(de)依據。

檢測器對每(mei)個組(zu)分(fen)所(suo)給出的(de)信號,在記錄(lu)儀(yi)上表現為個個的(de)峰(feng)(feng),稱(cheng)為色(se)譜氣(qi)相色(se)譜儀(yi)原理峰(feng)(feng)。色(se)譜峰(feng)(feng)上的(de)大(da)值(zhi)是(shi)(shi)定性(xing)分(fen)析的(de)依(yi)據(ju),而(er)色(se)譜峰(feng)(feng)所(suo)包羅的(de)面積則取決于(yu)對應組(zu)分(fen)的(de)含量(liang),故(gu)峰(feng)(feng)面積是(shi)(shi)定量(liang)分(fen)析的(de)依(yi)據(ju)。個混合物樣品注(zhu)入后,由記錄(lu)儀(yi)記錄(lu)得到的(de)曲線,稱(cheng)為色(se)譜圖。分(fen)析色(se)譜圖就(jiu)可以得到定性(xing)分(fen)析和(he)定量(liang)分(fen)析結果(guo)。

圖(tu)中c為氣(qi)(qi)相(xiang)色(se)譜(pu)儀(yi)的結構。載(zai)氣(qi)(qi)由(you)載(zai)氣(qi)(qi)鋼瓶提(ti)供,經(jing)過載(zai)氣(qi)(qi)量(liang)調節閥(fa)穩和轉子量(liang)計檢(jian)(jian)測量(liang)后到樣(yang)(yang)品氣(qi)(qi)化(hua)(hua)室(shi)(shi)(shi)。樣(yang)(yang)品氣(qi)(qi)化(hua)(hua)室(shi)(shi)(shi)有加(jia)圈,以使液體樣(yang)(yang)品氣(qi)(qi)化(hua)(hua)。如(ru)果待分(fen)析(xi)樣(yang)(yang)品是(shi)(shi)氣(qi)(qi)體,氣(qi)(qi)化(hua)(hua)室(shi)(shi)(shi)便不加(jia)熱。氣(qi)(qi)化(hua)(hua)室(shi)(shi)(shi)本身就是(shi)(shi)樣(yang)(yang)室(shi)(shi)(shi),樣(yang)(yang)品可(ke)以經(jing)它注射加(jia)入載(zai)氣(qi)(qi)。載(zai)氣(qi)(qi)從樣(yang)(yang)口帶著(zhu)注入的樣(yang)(yang)品入色(se)譜(pu)柱,經(jing)分(fen)離后依(yi)次入檢(jian)(jian)測器而后放空。檢(jian)(jian)測器給出(chu)的信(xin)號經(jing)放大后由(you)記錄(lu)儀(yi)記錄(lu)下樣(yang)(yang)品的色(se)譜(pu)圖(tu)。

氣相色(se)(se)譜(pu)儀是種多組份(fen)混合(he)物(wu)(wu)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離、分(fen)(fen)(fen)析具,它是以氣體為動(dong)相,采用(yong)沖洗法的(de)(de)柱色(se)(se)譜(pu)。當多組份(fen)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)析物(wu)(wu)質入到色(se)(se)譜(pu)柱時,由(you)于各組分(fen)(fen)(fen)在色(se)(se)譜(pu)柱中的(de)(de)氣相和固(gu)定液(ye)液(ye)相間的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)不同,因此各組份(fen)在色(se)(se)譜(pu)柱的(de)(de)運行速度(du)也就不同,經(jing)過定的(de)(de)柱長后(hou),順序(xu)離開色(se)(se)譜(pu)柱入檢(jian)(jian)測(ce)器,經(jing)檢(jian)(jian)測(ce)后(hou)轉換為電信(xin)號(hao)送至數(shu)據處理作站,從而成了對被(bei)測(ce)物(wu)(wu)質的(de)(de)定性(xing)定量分(fen)(fen)(fen)析。


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