气相色谱法.pdf

气相色谱法的机理及其在环境监测中的应用一．气相色谱法的概述气相色谱法（gaschromatography简称GC）是色谱法的一种，它是俄国学者茨威特于1906年首先提出的。色谱分析是一种对多组分混合物的分离、分析工具，它主要利用物质的理化性质不同进行分离并测定混合物中各组分的含量。色谱法中有两个相，一个相是流动相，另一个相是固定相。如果用液体作流动相，就叫液相色谱，用气体作流动相，就叫气相色谱。气相色谱法有不同的分类方法。由于所用的固定相不同，可以将其分为两种，用固体吸附剂作固定相的叫气固色谱，用涂有固定液的担体作固定相的叫气液色谱。按色谱分离原理来分，气相色谱法亦可分为吸附色谱和分配色谱两类，在气固色谱中，固定相为吸附剂，气固色谱属于吸附色谱，气液色谱属于分配色谱。按色谱操作形式来分，气相色谱属于柱色谱，根据所使用的色谱柱粗细不同，可分为一般填充柱和毛细管柱两类。一般填充柱是将固定相装在一根玻璃或金属的管中，管内径为2～6毫米。毛细管柱则又可分为空心毛细管柱和填充毛细管柱两种。空心毛细管柱是将固定液直接涂在内径只有0.1～0.5毫米的玻璃或金属毛细管的内壁上，填充毛细管柱是近几年才发展起来的，它是将某些多孔性固体颗粒装入厚壁玻管中，然后加热拉制成毛细管，一般内径为0.25～0.5毫米。在实际工作中，气相色谱法是以气液色谱为主。二．气相色谱法所用仪器的结构机理及流程2.1结构机理气相色谱法所用的仪器为气相色谱仪。气相色谱是以气体做流动相的色谱过程，它包括气-固色谱(即气-固吸附色谱)和气-液色谱(即气-液分配色谱)。用气体做流动相的主要优点是气体的粘度小，因而在色谱柱内流动的阻力小；同时因为气体的扩散系数大，因此组分在两相间的传质速度快，有利于高效、快速地分离。和气-固色谱相比，气-液色谱由于它可供选择的固定液多，它的应用范围更为广泛。目前，气相色谱已广泛用于沸点在500℃以下、热稳定的各种组分的分离和测定。下面是装有热导池检测器的最普通型气相色谱仪（如图1所示）：由高压气体容器(钢瓶)供给载气(He、H等)，要调整到所需压力(因柱长、2固定相粒度、柱子装填方法、载气流量等参数的不同而异)，然后经过预热盘旋管，通过热导池检测器的参比池进入柱子。在柱子人口处分别设有气体或液体试样的进样装置。载气从柱子出来之后，通过热导池的工作池，然后放空于大气中。载气流量通过安装在柱前或柱后的流量计进行监控。图l是使用转子流量汁的例子。使用皂膜流量计时，要把流量计接在柱子出口进行测量。色谱柱是内径2～4mm的不锈钢管或玻璃管等，柱内填有填料的柱子，柱呈螺旋形或U形，安装于恒温箱柱内。适当装度取决于分析目的，从数十厘米到十几米不等，但经常采用的色谱柱长度为2～6。m早期的恒温箱常用蒸汽加热，现在则使用空气加热。设定温度范围从负几十度到350℃左右，可根据被分析对象进行选择。恒温箱应能尽快达到所设定的温度，并能保持长时间的稳定。热导池检测器是在黄铜、铝、不绣钢等金属块中安装钨丝、铼丝等，置于恒温箱内保持一定温度。连接工作池和参考池的铼钨丝作为惠斯通电桥的两臂。将输出信号输入记录器(满刻度为lmV，纸速为0.5～4cm／min，装有灵敏度切换装置。)如前所述，气相色谱法虽可按照柱填料(固定相)的类型大致分为气-液色谱法(分配气相色谱法)和气-固色谱法(吸附色谱法)，但二者的仪器装置并无区别。不过在试样分析范围方面，前者要比后者广泛得多，而且在理论方面也日趋成熟。2.2基本流程气相色谱一般的流程如下图2所示：它大体上可以分为三个方面：(1)气流系统气相色谱是以气体做流动相的色谱过程，这个气体通常称载气。气流系统主要是载气和检测器用的助燃气与燃烧气等控制用的阀件，测量用的流量计、压力表以及净化用的干燥管、脱氧管等。(2)分离系统包括分离用的色谱住、进样器以及色谱柱恒温炉和有关电气控制部件。(3)检测、记录和数据处理系统包括检测器、记录器、积分仪、微处理机及有关电气部件。三．气相色谱法在环境保护和环境监测中的应用气相色谱法的应用非常广泛，可以应用在环境保护和环境监测方面，环境监测是以环境为对象，运用物理的、化学的和生物的技术手段，对其中的污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统的综合分析，以探索研究环境质量的变化规律。环境监测的主要内容包括：大气环境监测、水环境监测、土壤环境监测、固体废弃物监测、环境生物监测、环境放射性监测和环境噪声监测等。3.1气相色谱法对土壤中残留农药的监测有机磷农药因药效高、残留期短的特点而成为目前农产品使用最多、最广的杀虫剂。有些有机磷农药对人、畜毒性较大，易民生急性中毒。有些品种在环境中仍有一定的残留期。选定环境中优先控制的污染物和常见有机磷农药敌敌畏、速灭磷、甲拌磷、二嗪磷、异稻瘟净、乐果、甲基对硫磷、对硫磷、水胺硫磷、杀