(一)氣相色譜儀的應用領(lǐng)域:
1、 石油和石油化工分析: 油氣田勘探中的化學(xué)分析、原油分析、煉廠(chǎng)氣分析、模擬蒸餾、油料分析、單質(zhì)烴分析、含硫/含氮/含氧化合物分析、汽油添加劑分析、脂肪烴分析、芳烴分析。
2、 環(huán)境分析:(環(huán)境監測站、給排水監測站、污水處理廠(chǎng)、水廠(chǎng)) 大氣污染物分析、水分析、土壤分析、固體廢棄物分析。
3、 食品分析: 農藥殘留分析、香精香料分析、添加劑分析、脂肪酸甲酯分析、食品包裝材料分析。
4、 藥物和臨床分析: 雌三醇分析、兒茶酚胺代謝產(chǎn)物分析、尿中孕二醇和孕三醇分析、血漿中睪丸激素分析、血液中乙醇/麻醉劑及氨基酸衍生物分析。
5、農藥殘留物分析: 有機氯農藥殘留分析、有機磷農藥殘留分析、殺蟲(chóng)劑殘留分析、除草劑殘留分析等。
6、 精細化工分析: 添加劑分析、催化劑分析、原材料分析、產(chǎn)品質(zhì)量控制。
7、 聚合物分析: 單體分析、添加劑分析、共聚物組成分析、聚合物結構表征/聚合物中的雜質(zhì)分析、熱穩定性研究。
8、 合成工業(yè): 方法研究、質(zhì)量監控、過(guò)程分析。
(二)氣相色譜檢測器
一、氣相色譜檢測器發(fā)展史:
1952年,James 和Martin提出氣液色譜法,同時(shí)也發(fā)明了*個(gè)氣相色譜檢測器(為一接在填充柱出口的滴定裝置),隨后又發(fā)明了密度天平。
1954年,Ray 提出熱導檢測器TCD。
1957年,Mcwillian和 Harley同時(shí)發(fā)明了氫火焰離子化檢測器FID
1960年,Lovelock 提出了電子俘獲檢測器ECD
1966年,Brody發(fā)明了火焰光度檢測器FPD
1974年,Klob 和Bischoff 提出了電加熱NPD
1976年,美國推出光電離檢測器。
八十年代以后,傳統檢測器進(jìn)一步發(fā)展,同時(shí)又發(fā)展了其它新的檢測器。如:CLD、FTIR、MSD、AED
二、常見(jiàn)氣相色譜檢測器及縮寫(xiě):
TCD-熱導池檢測器 FID-火焰離子化檢測器 ECD-電子俘獲檢測器 FPD-火焰光度檢測器 PFPD-脈沖火焰光度檢測器 NPD-氮磷檢測器 PID-光電離檢測器 MSD-質(zhì)譜檢測器 IRD-紅外光譜檢測器FTIR HID-氬電離檢測器 AID-改性氬電離檢測器 AED-原子發(fā)射檢測器
三、檢測器分類(lèi)
1、根據樣品是否被破壞
破壞性檢測器:FID、NPD、FPD、MSD、AED
非破壞性檢測器:TCD、PID、ECD、IRD
2、根據相應值與時(shí)間的關(guān)系
積分型檢測器、微分型檢測器。目前流行的檢測器都是微分型檢測器。
3、根據對被檢測物質(zhì)響應情況的不同
通用型檢測器,如:TCD、FID、PID
選擇性檢測器,如:FPD、ECD、NPD
4、根據檢測原理的不同
濃度型檢測器:測量的是載氣中某組分濃度瞬間的變化,即檢測器的響應值和組分的濃度成正比。如熱導檢測器和電子捕獲檢測器。
質(zhì)量型檢測器:測量的是載氣中某組分單位時(shí)間內進(jìn)入檢測器的含量變化,即檢測器的響應值和單位時(shí)間內進(jìn)入檢測器某組分的量成正比。如火焰離子化檢測器和火焰光度檢測器等。凡非破壞性檢測器,均為濃度性檢測器。
五、檢測器性能指標
檢測器的性能指標包括:靈敏度、檢出限、線(xiàn)性范圍、響應速度、穩定性、選擇性。
1、噪聲和漂移
噪聲:由于各種原因引起的基線(xiàn)波動(dòng),稱(chēng)基線(xiàn)噪聲。噪聲分為短期噪聲和長(cháng)期噪聲兩類(lèi)。
漂移:基線(xiàn)隨時(shí)間單方向的緩慢變化,稱(chēng)基線(xiàn)漂移。
2、靈敏度和檢出限
靈敏度: 是指通過(guò)檢測器物質(zhì)的量變化時(shí),該物質(zhì)響應值的變化率。
檢出限:產(chǎn)生2倍噪音信號時(shí),單位體積的載氣在單位時(shí)間內進(jìn)入檢測器的組分量。注意,目前比較公認的是3倍。
靈敏度和檢出限是從兩個(gè)不同角度表示檢測器對物質(zhì)敏感程度的指標。靈敏度越大、檢出限越小,檢測器性能越好。在實(shí)際工作中,由于檢測器不可能單獨使用,它總是與柱、氣化室、記錄器及連接管道等組成一個(gè)色譜體系。因此提出了最小檢測量來(lái)代替檢出限。最小檢測量指產(chǎn)生2倍噪聲峰高時(shí),色譜體系(即色譜儀)所需的進(jìn)樣量(目前也是3倍?)。要注意:最小檢測量與檢出限是兩個(gè)不同的概念。檢出限只用來(lái)衡量檢測器的性能,而最小檢測量不僅與檢測器性能有關(guān),還與色譜柱效及操作條件有關(guān)。
3、線(xiàn)性范圍
檢測器的線(xiàn)性范圍定義為在檢測器呈線(xiàn)性時(shí)最大和最小進(jìn)樣量之比,或叫最大允許進(jìn)樣量(濃度)與最小檢測量(濃度)之比。不同類(lèi)型檢測器的線(xiàn)性范圍差別也很大。如氫焰檢測器的線(xiàn)性范圍可達107,熱導檢測器則在104左右。由于線(xiàn)性范圍很寬,在繪制檢測器線(xiàn)性范圍圖時(shí)一般采用雙對數坐標紙。
線(xiàn)性范圍,就是圖中A、B曲線(xiàn)直線(xiàn)部分兩個(gè)端點(diǎn)濃度之比。一般來(lái)說(shuō),樣品中組分的響應值應該落在檢測器的線(xiàn)性區間內。如果樣品進(jìn)樣量過(guò)大,某組分的響應值超過(guò)了線(xiàn)性范圍,那么用外標法測定時(shí)會(huì )導致測定值偏低。檢測器的動(dòng)態(tài)范圍是指檢測器對組分發(fā)生響應的區間,它通常大于線(xiàn)性空間。一個(gè)檢測器的線(xiàn)性空間的下限,就是該檢測器的檢測限。
4、響應速度-時(shí)間常數t
從組分進(jìn)入檢測器至響應出63%的電信號所經(jīng)過(guò)的時(shí)間,為該檢測器的響應時(shí)間(t)。即為系統對輸出信號的滯后時(shí)間。對于氣相色譜檢測器來(lái)說(shuō),要小于0.5s。響應時(shí)間與檢測器死體積等因素密切相關(guān)。過(guò)長(cháng)的響應時(shí)間會(huì )影響色譜峰峰形,檢測器應使峰形失真小于1%。。
5、穩定性和選擇性
檢測器應具有良好的時(shí)間穩定性,重復分析具有良好的重現性是檢測器必備的特色。通用性檢測器必須具有良好的通用性,而選擇性檢測器必須有良好的選擇性。