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第九章气相色谱分析法一,裂解气相色谱技术与应用
application and technology of
pyrolysis gas chromatograph
二,顶空气相色谱技术与应用
applications and technology of
headspace gas chromatograph
第五节气相色谱应用技术
gas chromatographic
analysis,GC
application technology
of gas chromatograph
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一、裂解气相色谱的原理与应用
application and technology of pyrolysis gas chromatograph
裂解气相色谱 （ pyrolysis gas chromatograph,PyGC）
—— 热裂解和气相色谱两种技术的结合 。
一些分子量较大,结构复杂,难挥发,难溶解的物质的分析鉴定方法 。 如：聚合物分析；
热裂解：在热能作用下,物质发生的化学降解过程；
热裂解 +气相色谱 +质谱 （ 红外,核磁 ） 技术 —— 研究高分子化合物的有力工具；
在高分子,生物医学,环境科学,考古学,地球化学,
矿物燃料,炸药等领域有广泛应用 。
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1,基本原理及方法基本原理：
在一定条件下,高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律,即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分布,采用气相色谱分析,鉴定裂解产物,据此可对原样品进行表征 。
方法：
样品置于裂解器中,在严格控制的条件下,快速加热,
使之迅速分解成为可挥发的小分子产物,然后直接将裂解产物送入色谱柱中进行分离,获得定性定量数据 。
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特点,
(1) 分离效率高 (色谱法自身的特点 )
(2) 灵敏度高 (色谱法自身的特点 )
(3) 分析速度快快速裂解,快速分析；不丢失信息；
(4) 信息量大裂解条件与裂解产物关系；样品组成与裂解产物；
裂解机理和反应动力学研究
(5) 适合于各种形态样品粘稠液体,粉末,纤维及弹性体,固化树脂,涂料,硫化橡胶,塑料等；
(6) 简单,易行
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2,流程载气 裂解器六通阀气化室色谱柱
GC检测器数据处理质谱仪数据处理压力表
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3,对裂解器的要求
(1)裂解反应控制裂解温度的精确控制 (裂解温度不同，裂解产物不同 )；
可重复进行；
(2) 裂解温度范围可调不同物质需要不同的裂解温度；
400-1500?C
(3)裂解器与接口的体积小减小死体积；防止色谱峰变宽；
(4)对裂解反应无催化反应防止歧化反应和二次反应；
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4,裂解器
(1)管式炉裂解器外壁加热的圆管，简单，易于控制。死体积大，二次反应突出；
(2) 热丝裂解器样品放置在加热丝的螺旋管中；
(3)居里点裂解器利用电磁感应加热；铁磁性材料置于高频电场中，吸收射频能量迅速升温，达到居里点温度时，变为顺磁质，不再吸收能量，温度稳定在该点；样品放置在铁磁性材料制成的加热元件上。不同组成的铁磁质合金具有不同居里点温度；
(3)激光裂解器
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二、顶空气相色谱的技术与应用
applications and technology of headspace gas
chromatograph
—— 对液体或固体试样中的挥发性成分进行气相色谱分析的技术；
试样置于密闭的恒温系统中,气 -液 （ 气 -固 ） 两相达到热力学平衡时,测定气相组成 。
两种方式：
静态法：恒温密闭系统,平衡时,测定气相组成；
动态法：吹扫 -捕集法,采用吸附剂吸附,加热解吸 。
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理论依据当顶空瓶中样品上面的蒸气压相当低时,峰面积 Ai的大小与样品上面的气相中挥发性组分 i 的蒸气压 pi成正比：
Ai =fi pi
fi为校正因子,在真实体系中,蒸气分压通常用下式表示：
pi = poiγixi
poi为气相中组分 i 的摩尔分数； xi为样品中组分 i 的摩尔分数； γi为组分 i 的活度系数 。
Ai =fi pi= fiγixi poi
当系统平衡时：
Ai =fi pi= ki xi
通过顶空分析,可确定试样中的含量 。
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应用 1：
在职业病和法庭分析中,经常要测定体液等中的苯,
甲苯,二甲苯等有毒成分,采用顶空分析是一种有效,方便,快速的方法 。 司法部司法鉴定科学技术学院制订了分析水,尿,血中苯类化合物的静态顶空分析方法 。
方法：
5mL青霉素小瓶,取 1mL试样 （ 水,尿,血 ）,加入
0.4内标物和约 1g硫酸铵至饱和,加盖密封,置于 80?C的恒温器中 30min,取 0.6mL顶空的气样色谱分析 。
色谱柱,2m× 2mm； 80-100目；固定液 PEG 20M
柱温,110?C,以 10?C /min程序升温到 110?C。
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应用 2：
分析血样中的酒精是顶空气相色谱应用最广泛的方法
,可检查汽车司机是否酒后驾车 。
方法：
样品平衡温度 50?C； 平衡时间 30min；
色谱柱,30m × 0.53mm； 石英毛细管柱；
固定液：聚二甲苯硅氧烷；
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应用 3：
固体样品 （ 塑料,食品等 ） 的顶空分析 。
塑料食品包装袋中的甲苯残留量的测定 。
方法：
将 塑料食品包装袋剪成 30mm10mm装入 100mL玻璃注射器,在 80?C预热 20min,用空气稀释为 100mL,恒温
10min后进样分析 。
色谱柱,500mm× 3mm,填充柱,80-100目；
固定液,20% 的 PEG 20M；
柱 温,80?C ；
最小检测浓度为 0.031 mg/m2.
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内容选择第一节 气相色谱仪
gas chromatographic instruments
第二节 气相色谱固定相及其选择
stationary phases in gas chromatograph
第三节 气相色谱检测器
detector of gas chromatograph
第四节 分离与操作条件选择
choice of chromatographic operating condition
第五节 气相色谱分析法的应用
application technology of gas chromatograph
第六节 毛细管色谱法
capillary gas chromatograph 结束
第九章气相色谱分析法一,裂解气相色谱技术与应用
application and technology of
pyrolysis gas chromatograph
二,顶空气相色谱技术与应用
applications and technology of
headspace gas chromatograph
第五节气相色谱应用技术
gas chromatographic
analysis,GC
application technology
of gas chromatograph
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一、裂解气相色谱的原理与应用
application and technology of pyrolysis gas chromatograph
裂解气相色谱 （ pyrolysis gas chromatograph,PyGC）
—— 热裂解和气相色谱两种技术的结合 。
一些分子量较大,结构复杂,难挥发,难溶解的物质的分析鉴定方法 。 如：聚合物分析；
热裂解：在热能作用下,物质发生的化学降解过程；
热裂解 +气相色谱 +质谱 （ 红外,核磁 ） 技术 —— 研究高分子化合物的有力工具；
在高分子,生物医学,环境科学,考古学,地球化学,
矿物燃料,炸药等领域有广泛应用 。
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1,基本原理及方法基本原理：
在一定条件下,高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律,即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分布,采用气相色谱分析,鉴定裂解产物,据此可对原样品进行表征 。
方法：
样品置于裂解器中,在严格控制的条件下,快速加热,
使之迅速分解成为可挥发的小分子产物,然后直接将裂解产物送入色谱柱中进行分离,获得定性定量数据 。
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特点,
(1) 分离效率高 (色谱法自身的特点 )
(2) 灵敏度高 (色谱法自身的特点 )
(3) 分析速度快快速裂解,快速分析；不丢失信息；
(4) 信息量大裂解条件与裂解产物关系；样品组成与裂解产物；
裂解机理和反应动力学研究
(5) 适合于各种形态样品粘稠液体,粉末,纤维及弹性体,固化树脂,涂料,硫化橡胶,塑料等；
(6) 简单,易行
13:59:18
2,流程载气 裂解器六通阀气化室色谱柱
GC检测器数据处理质谱仪数据处理压力表
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3,对裂解器的要求
(1)裂解反应控制裂解温度的精确控制 (裂解温度不同，裂解产物不同 )；
可重复进行；
(2) 裂解温度范围可调不同物质需要不同的裂解温度；
400-1500?C
(3)裂解器与接口的体积小减小死体积；防止色谱峰变宽；
(4)对裂解反应无催化反应防止歧化反应和二次反应；
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4,裂解器
(1)管式炉裂解器外壁加热的圆管，简单，易于控制。死体积大，二次反应突出；
(2) 热丝裂解器样品放置在加热丝的螺旋管中；
(3)居里点裂解器利用电磁感应加热；铁磁性材料置于高频电场中，吸收射频能量迅速升温，达到居里点温度时，变为顺磁质，不再吸收能量，温度稳定在该点；样品放置在铁磁性材料制成的加热元件上。不同组成的铁磁质合金具有不同居里点温度；
(3)激光裂解器
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二、顶空气相色谱的技术与应用
applications and technology of headspace gas
chromatograph
—— 对液体或固体试样中的挥发性成分进行气相色谱分析的技术；
试样置于密闭的恒温系统中,气 -液 （ 气 -固 ） 两相达到热力学平衡时,测定气相组成 。
两种方式：
静态法：恒温密闭系统,平衡时,测定气相组成；
动态法：吹扫 -捕集法,采用吸附剂吸附,加热解吸 。
13:59:18
理论依据当顶空瓶中样品上面的蒸气压相当低时,峰面积 Ai的大小与样品上面的气相中挥发性组分 i 的蒸气压 pi成正比：
Ai =fi pi
fi为校正因子,在真实体系中,蒸气分压通常用下式表示：
pi = poiγixi
poi为气相中组分 i 的摩尔分数； xi为样品中组分 i 的摩尔分数； γi为组分 i 的活度系数 。
Ai =fi pi= fiγixi poi
当系统平衡时：
Ai =fi pi= ki xi
通过顶空分析,可确定试样中的含量 。
13:59:18
应用 1：
在职业病和法庭分析中,经常要测定体液等中的苯,
甲苯,二甲苯等有毒成分,采用顶空分析是一种有效,方便,快速的方法 。 司法部司法鉴定科学技术学院制订了分析水,尿,血中苯类化合物的静态顶空分析方法 。
方法：
5mL青霉素小瓶,取 1mL试样 （ 水,尿,血 ）,加入
0.4内标物和约 1g硫酸铵至饱和,加盖密封,置于 80?C的恒温器中 30min,取 0.6mL顶空的气样色谱分析 。
色谱柱,2m× 2mm； 80-100目；固定液 PEG 20M
柱温,110?C,以 10?C /min程序升温到 110?C。
13:59:18
应用 2：
分析血样中的酒精是顶空气相色谱应用最广泛的方法
,可检查汽车司机是否酒后驾车 。
方法：
样品平衡温度 50?C； 平衡时间 30min；
色谱柱,30m × 0.53mm； 石英毛细管柱；
固定液：聚二甲苯硅氧烷；
13:59:18
应用 3：
固体样品 （ 塑料,食品等 ） 的顶空分析 。
塑料食品包装袋中的甲苯残留量的测定 。
方法：
将 塑料食品包装袋剪成 30mm10mm装入 100mL玻璃注射器,在 80?C预热 20min,用空气稀释为 100mL,恒温
10min后进样分析 。
色谱柱,500mm× 3mm,填充柱,80-100目；
固定液,20% 的 PEG 20M；
柱 温,80?C ；
最小检测浓度为 0.031 mg/m2.
13:59:18
内容选择第一节 气相色谱仪
gas chromatographic instruments
第二节 气相色谱固定相及其选择
stationary phases in gas chromatograph
第三节 气相色谱检测器
detector of gas chromatograph
第四节 分离与操作条件选择
choice of chromatographic operating condition
第五节 气相色谱分析法的应用
application technology of gas chromatograph
第六节 毛细管色谱法
capillary gas chromatograph 结束
