气相色谱法与红外光谱法的联用新.doc

气相色谱与红外光谱的联用

摘要：本文简要阐述了气相色谱和红外光谱联用的概况，介绍了它的系统组成和工作原理；重点综述了气相色谱和红外光谱联用的应用领域以及研究进展。
关键词：气相色谱和红外光谱联用；工作原理；应用；进展
1前言
色谱技术经过近一个世纪的发展，已经成为一种广泛使用的分析方法。众所周知，随着科学技术的发展，气相色谱法作为一种新型分离分析技术被迅速发展起来，它是一种高效能、选择性好、灵敏度高、应用广泛的仪器分析方法。气相色谱是物质分离和定量分析的有效手段，但在定性方面始终存在困难，仅靠保留指数定性未知物或未知组分是非常不可靠的。红外光谱法能提供丰富的分子结构信息，是非常理想的定性鉴定工具。然而红外光谱法原则上只适用于纯化合物，对于混合物的定性分析常常无能为力。将这两种技术取其所长，即将气相色谱的高效分离及定量检测能力与红外光谱独特的结构鉴定能力结合在一起，就是气相色谱-红外光谱(GC—FFIR)联用技术的设计思路。近年来以气相色谱为基础的联用技术是气相色谱发展的重要领域，而多维色谱是解决复杂混合物的有效手段。气相色谱和各种选择性检测器的联用受到了人们的关注，进而得到了较快的发展和普遍的应用。
2气相色谱与红外光谱联用的概况
20世纪60年代就有人尝试气相色谱与红外光谱的在线联用，但当时的色散型红外光谱仪因扫描速度慢、灵敏度低等不足，难以做到同步跟踪扫描，也难以胜任微量组分的检测。干涉型傅立叶变换红外光谱仪的出现为GC—FTIR联用创造了条件。1967年Low和Freeman首次演示了气相色谱一傅立叶变换红外光谱联用实验。与色散型红外光谱仪相比，干涉型傅立叶变换红外光谱仪光通量大，检测灵敏度高，能够检测微量组分，而且由于多路传输，可同时获取全频域光谱信息，其扫描速度快，可同步跟踪扫描气相色谱馏分。70年代，窄带汞镉碲(MCT)检测器代替了热释电(TGS)检测器，内壁镀金硼硅玻璃光管代替了早期的不锈钢光管，这两项关键技术使气相色谱-红外光谱联用技术进入了实用阶段。这些突破性的发展，使GC-FFIR联用仪器的检测限降低了大约3个数量级，进入商品化生产阶段。
3气相色谱与红外光谱联用系统组成及工作原理
GC-FIR联用系统主要由气相色谱、接口、红外光谱、计算机数据系统四个单元组成，其工作原理是：红外光线被干涉仪调制后会聚到加热的光管气体池入口，经过光管镀金内表面的多次反射到达探测器；另一方面，样品经过色谱柱的分离，色谱馏分将按照保留时间顺序通过光管，在光管中选择性吸收红外辐射，计算机系统采集并存储来自探测器的干涉图信息，并作快速傅立叶变换，最后得到样品的气相红外光谱图。在色谱红外联用系统中,从色谱柱中洗脱出来的组分被自动地输送到样品池,让实验人员摆脱了以往从色谱馏分中收集样品的麻烦，也保证了样品在不受破坏的条件下进行红外光谱分析，这是“脱机”检测无法比拟的。试样经气相色谱分离后各馏分按保留时间顺序进入接口。[1]接口是联用系统的关键部分。目前已有光管接口和冷冻捕集接口两种类型，后者可以使联机系统具有更高的信噪比，但由于其价格昂贵，至今普遍使用的仍是相对廉价的光管接口。目前普遍采用的是Azarrag光管，为内表面镀金的硼硅毛细管。红外光线经镀金内壁的多次反射，有效地增加了光管的长度。根据Beer定律，光程增加，吸收值相应增加，提高了检测灵敏度，而且金的化学惰性可以防止样品在高温下分解。因为光管型GC—FIR操作简便，价格相对低廉，所以至今普遍使用的仍是光管接口。光管接口一般包括传输线(transferline)、光管(1ightpipe)、加热装置及汞镉碲(MCT)检测器。接口的出口端可直接放空或进一步联接到气相色谱仪的氢火焰检测器或热导检测器等，可同时得到各种气相色谱图。近些年很多学者在光管方面作了很多研究，例如介绍了一种低温光管的应用技术，克服在高温状态下热不稳定化台物的降解。FTIR单元一般都采用单光路FTIR。双光路FTIR采用光学方法补偿非样品信息，每个干涉谱均为经过光学补偿的，变换得到的光谱有更高的信噪比；探讨了影喃光管型GC/FTIR的灵敏度的各种因素以GC/FTIR最小可鉴定量为0.5-2.0ng。向延生等[2]考查了光管温度和尾吹等因素GC-FTIR联机检测的影响，以烷基酚混合物为分析样品，得出了GC—FTIR操作的最佳条件：光管温度越低，信号强度越高，噪音越低；样品组分不太复杂时，用中粗毛细管柱，载气流速在2mL/rain左右时，可不加尾吹。
4GC-FTIR数据处理系统提供的信息
目前普遍使用的是光管型GC-FTIR，其数据处理系统可提供以下信息：
4.1色谱图
色谱图是由GC-FTIR得到的色谱图谱称重建色谱图，它是将检测器记录的干涉图经过计算机处理后的结果，主要有官能团色谱图、总吸收度重建色谱图、Gr