什麽是載氣?
在氣相色譜法中(zhōng),流動相爲氣體(tǐ),稱其爲載氣;
載氣過程:
進入色譜柱進行分(fēn)離(lí);
載氣的作用:
以一(yī)定流速載帶氣體(tǐ)樣品或經氣化後的樣品氣體(tǐ)一(yī)起進入色譜柱進行分(fēn)離(lí),再将被分(fēn)離(lí)後的各組分(fēn)載入檢測器進行檢測,最後,流出色譜系統放(fàng)空或收集,載氣隻是起載帶而基本不參于分(fēn)離(lí)作用。
※常用的載氣有氫、氦、氮、氩、二氧化碳等,對載氣的選擇和淨化處理視檢測器而定。
(l)氫氣(H2):
具有相對分(fēn)子質量小(xiǎo)、熱導系數大(dà)、黏度小(xiǎo)等特點,是熱導檢測器常用的載氣、氫火(huǒ)焰離(lí)子化檢測器中(zhōng)必用的燃氣,但氫氣易燃、易爆,使用時要特别注意安全。
(2)氮氣(N2):
相對分(fēn)子質量較大(dà)、擴散系數小(xiǎo)、柱效相對較高、安全、價格便宜,因此,這4種氣體(tǐ)中(zhōng)最爲常用的載氣,在氫火(huǒ)焰離(lí)子化檢測器中(zhōng)常用,但由于其熱導系數低、靈敏度差、定量線性範圍較窄,因此在熱導檢測器中(zhōng)少用。
(3)氦氣(He):
相對分(fēn)子量小(xiǎo)、熱導系數大(dà)、黏度小(xiǎo)、使用時線速度大(dà),與氫氣相比,更安全,但成本高,常用于氣一(yī)質聯用分(fēn)析。
(4)氩氣(Ar):
相對分(fēn)子量大(dà)、熱導系數小(xiǎo),但由于成本高,因而應用較少。
氣相色譜選擇載氣,是根據色譜柱系統及色譜儀的檢測器等條件來确定的。
如何選擇載氣?
氫氣由于熱導率最高,當用熱導檢測器時,氫氣和氦氣是最好的載氣。
當使用FID檢測器時,選擇氮氣作載氣或氦氣作載氣,用氫氣作爲檢測用的燃燒氣,但如果用氫氣作載氣,會造成信号基線偏高并且燃燒量過大(dà),檢測器易積水。
另外(wài),由于氫氣分(fēn)子量小(xiǎo),擴散速度快,當色譜柱較長且溫度高時,組分(fēn)峰容易擴展變寬,造成分(fēn)離(lí)度下(xià)降,所以選擇分(fēn)子量大(dà)的氮氣和氩氣就會好得多。
載氣系統:
載氣系統包括氣源、氣體(tǐ)淨化、氣體(tǐ)流速控制和流量。其作用是提供穩定而可調節的氣體(tǐ)流以保證氣相色譜儀的正常運轉。
(1) 載氣選擇:
載氣是氣相色譜儀分(fēn)析中(zhōng)的流動相。載氣的性質、淨化程度及流速對氣象色譜柱的分(fēn)離(lí)效能、檢測器的靈敏度、操作條件的穩定性均有很大(dà)的影響。可作爲載氣的氣體(tǐ)很多,原則上沒有腐蝕性且不與被分(fēn)析組分(fēn)發生(shēng)化學反應的氣體(tǐ)均可作爲載氣,最常用的是氦氣、氫氣、氩氣、氮氣。
(2) 載氣淨化:
載氣淨化的目的是保證基線的穩定性及提高儀器的靈敏度。淨化程度主要取決于使用的檢測器及分(fēn)析要求(常量或者微量分(fēn)析),對一(yī)般檢測器,進化是使用一(yī)根裝有矽膠、份子篩、活性炭的淨化管,載氣經過時可以除去(qù)微量的水分(fēn)及油等。
(3) 流速的控制與測定:
在氣相色譜中(zhōng)對流速的控制要求很高,主要是保證操作條件的穩定性。由穩壓閥、針閥、穩流閥相互配合以完成流速的精确控制。柱前流速由轉子流量計指示、柱後流速用皂膜流量計測量。
分(fēn)離(lí)系統:
分(fēn)離(lí)系統由色譜柱和柱箱組成。
色譜柱可視爲氣相色譜儀的心髒,色譜柱的選擇是完成分(fēn)析的關鍵。色譜柱可分(fēn)爲填充柱和毛細管柱。
填充柱一(yī)般采用不鏽鋼、玻璃鋼或聚四氟乙烯材料制成,内徑爲2~6mm,長度爲1~10m,形狀有U形,螺旋形等,内裝固定相。
毛細管柱的通常内徑爲0.1~0.5mm、長度爲25~300m的石英玻璃柱,呈螺旋形,其固定相是塗在或者鍵合在毛細管壁上。對色譜柱箱的要求是:使用溫度範圍寬,控溫精度高,熱容小(xiǎo),升溫、降溫速度快,保溫好。
總結
氣相色譜儀每個部分(fēn)都各自發揮着極爲重要的作用,其選擇要求也不盡相同。
上述兩種儀器都是基于氣相色譜技術發展而來,一(yī)般采用氮氣作爲載氣和尾吹氣,氫氣作爲燃氣,空氣爲助燃氣。兩種儀器需要檢測的都是碳氫化合物(wù),因此采用FID(火(huǒ)焰離(lí)子化檢測器Flame IonizationDetector)檢測器進行檢測是最佳的選擇。
FID是氣相色譜中(zhōng)常用的一(yī)種檢測器,其工(gōng)作原理是含碳有機物(wù)在氫火(huǒ)焰中(zhōng)燃燒時,産生(shēng)化學電離(lí),發生(shēng)下(xià)列的反應:CH+O→CHO++eCHO++H2O→H3O++CO反應産生(shēng)的正離(lí)子在一(yī)個電場作用下(xià)被收集到負電極,産生(shēng)微弱的電流,再經過放(fàng)大(dà)後得到色譜信号。
從FID的檢測原理中(zhōng)可以看出,使用FID檢測器必須以氫氣産生(shēng)氫火(huǒ)焰,同時需要空氣中(zhōng)的氧氣(O2)使碳氫化合物(wù)氧化産生(shēng)正離(lí)子(CHO+)。因此氫氣與空氣兩種氣源是必不可少的。 對載氣而言,若采用純度不足的氮氣作爲載氣,由于含氧量較高,不但對毛細色譜柱内壁固定液塗層有氧化作用,減少了色譜柱的使用壽命,而且還會使部分(fēn)烴類物(wù)質在進入FID檢測之前被氧化。
四種載氣的英文縮寫:
氫氣:Hydrogen,H2
氮氣:Nitrogen,N2
氩氣:Argon,Ar
氦氣:Helium,He