全二维气相色谱的原理、方法及应用概述.pdfVIP

维普资讯 第 2l卷第 3期 分 析 科 学 学 报 2005年 6月 Vo1．2l No．3 J()URNAI ()FANALYT1CALSCIENCE Jurle 2005 文章编号 ：l006—6144(2005)03—0332—05 全二维气相色谱的原理 、方法及应用概述 朱书奎 ，邢 钧 ，吴采樱 (武汉大学化学与分子科学学院，武汉 430072) 摘 要：全二维气相色谱(GC×GC)是近几年来发展起来的一个新技术，与传统的多维 色谱不同，它提供 了一种真正的正交分离系统，其峰容量约等于两根柱各 自峰容量的乘 积，非常适合于复杂样品的分析。本文主要对 GC×GC的原理、仪器、分析方法及其应 用进行 了评述 ，并展望 了其未来发展趋势。 关键词 ：全二维气相色谱 ；正交分离；评述 中图分类号 ：O657．7 文献标识码 ：A 气相色谱作为一种重要的分析挥发性和半挥发性有机化合物的工具，在石油、化工、地质、环保等领域 中得到了广泛的应用。但是，在对组分数多达几千的复杂体系进行分析时，传统的一维色谱 (1DGC)不仅 费时，而且 由于峰容量不够，峰重叠十分严重，多维分离系统如：高效液相色谱一气相色谱联用 (HPLC— GC)、超临界流体色谱一气相色谱联用(SFC—GC)以及通常的中心切割式二维色谱 (GC—GC)等，也只能实现 对部分感兴趣组分的分离，无法对各组分进行准确的定性和定量 ]。 2O世纪 9O年代初 ，Liu和 Phillips提出的全二维气相色谱(GC×GC)方法 ]，提供 了一种真正的正交 分离系统。它是将分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串连的方式结合成二维气相色谱，经第 1 支色谱柱分离后的每一个馏分，经调制器聚焦后以脉冲方式进入第2支色谱柱中进行进一步的分离，通过 温度和极性的改变实现气相色谱分离特性的正交化 ]。GC×GC具有峰容量大 (为两根柱各 自峰容量的 乘积)、分析速度快、分辨率高、族分离和瓦片效应[4 等特点，因而该方法在复杂体系的分析方面具有其 它方法无法 比拟的优势，越来越受到广大色谱工作者的重视[6]。本文主要对 GC×GC的原理、仪器、分 析方法及其应用进行了评述 。 1 全二维气相色谱的原理及仪器 1．1 原理 图1是GC×GC仪器的流程 图 ]。试样从进样 口导入第一柱 (一般为较长的或者液膜较厚的非极性 柱)后，各化合物根据沸点不同进行第一维分离，然后经调制器聚焦，以脉冲方式 (区带转移)进入第二柱 (一般为较短的或液膜较薄的极性柱或中等极性柱)，第一柱中因沸点相近而未分离的化合物再根据极性 大小不同进行第二维分离，检测器检测到的响应信号经数据采集软件处理后，得到三维色谱图(两个横坐 标分别代表第 1柱和第 2柱的保留时间，纵坐标则表示检测器的信号强度)，或者是二维轮廓图。根据三 维色谱图或二维轮廓 图中色谱峰的位置和峰体积，得到各组分的定性和定量信息。因调制器对第一柱流 出物具有聚焦作用，而且调制器的脉冲周期很短，故不会造成第二维谱带的扩宽，保持了第一维分离原有 的分辨率。通常，第二柱的柱长比第一柱短很多，固定相的厚度也不如第一柱，因而第二柱分离速度比第 一 柱快得多，这保证了在较短的脉冲周期内完成第二维分离 ，不会导致前后两次脉冲流出的组分相互交叉 或重叠。 GC×GC的正交分离是通过线性程序升温的方法和固定相极性的改变两者共同作用而实现的。仅仅 依靠两维固定相极性的改变是不能保证两维完全不相关的，因为在恒温条件下，在非极性柱上保留强的物 收稿 日期：2003—08—14 通讯联系人：吴采樱 332 维普资讯 第 3期 分 析 科 学 学 报 第 2l卷 质在极性柱上也会保留强，高沸点的物质在第一维和第二维出峰都 晚