安徽大学色谱沈效锋第七章顶空色谱法重点.ppt

第七章 顶空气相色谱法 顶空气相色谱（GC headspace Analysis）是指对液体或固体中的挥发性成分进行气相色谱分析的一种间接测定法，它是在热力学平衡的蒸气相与被分析样品同时存在于一个密闭系统中进行的。这一方法从气相色谱仪角度讲，是一种进样系统，即“顶空进样系统”。 吹扫捕集进样器 在分析食品、饮料、生物样品、水中污染物和塑料中的有机挥发物时，由于样品成分很复杂，常常使用这种吹扫捕集进样器。使用吹扫捕集进样时往往要经过一次样品的预浓缩和富集，以便提高检测灵敏度。简单的吹扫捕集进样器包括一个顶空样品管或一支填充预柱，和一个冷阱，如下图所示： 这种进样系统有两种模式，一个是正常吹扫捕集模式，另外一个是反吹冷阱模式。 在吹扫捕集模式中，载气通过三通切换阀（2）直接进入顶空瓶（4）进行吹扫，把挥发性组分带到用干冰或液氮冷却的冷阱（6），使样品得到富集，把三通切换阀（5）的 3 关闭，移去冷源给冷阱加热，到热平衡后打开三通切换阀（5）的 4 ，使载气通过进入冷阱，把挥发出来的样品带入色谱系统。 如果要把冷阱进行反吹，把三通切换阀（2）从1转到2 ，并用针阀（11）调节切换阀（2）到进样器之间的压力降。用另外一个针阀（12）调节通过冷阱的反吹气的流量。 如果我们只对复杂样品中的挥发性组分感兴趣,比如废水中的有机挥发物、酒后驾车司机血液中的酒精含量等等,用上述萃取方法显然较费时,在此情况下,顶空色谱分析往往是一种简单而有效的方法.?  二、顶空气相色谱法优点 1、作为一种分析方法,顶空分析首先简单,它只取气相部分进行分析,大大减少了样品基质对分析的干扰.作为?GC?分析的样品处理方法,顶空是最为简便的。 2、其次,顶空分析有不同模式,可以通过优化操作参数而适合于各种样品. 3、顶空分析的灵敏度能满足法规的要求.最后,与?GC?的定量分析能力相结合,顶空?GC?完全能够进行准确的定量分析。 二、顶空气相色谱的类别 （一）静态顶空气相色谱：在一个密闭恒温体系中，液气或固气达到平衡时用气相色谱法分析蒸气相中的被测组分。 1. 装置 2. 影响静态顶空气相色谱的因素 样品的性质 进样量 平衡温度 平衡时间 与样品瓶有关的因素：样品瓶、密封垫 （二）动态顶空气相色谱法：吹扫-捕集（Purge－Trap）分析法 1. 装置 2. 条件选择 1.温度：样品吹扫温度、捕集器温度、连接管路温度 2. 吹扫流速和吹扫时间 （三） 静态和动态顶空气相色谱分析的特点 三、原理 色谱峰面积和样品蒸气分压的关系 四、顶空气相色谱法的应用 食品中挥发性物质的分析 体液中苯类化合物 血样中的酒精 饮用水中的有机物 固体样品中的挥发性有机物：药品中的溶解残留 * * 1— 载气开关阀； 2—切换阀； 3—开关阀； 4—被分析样品室（顶空瓶或预柱管）； 5—切换阀； 6—冷却捕集阱； 7—进样器； 8—分流阀； 9—毛细管色谱柱； 10—检测器； 11—针阀； 12—放空阀； 主要用于复杂基体中挥发性残留物的分析。其做法是：对与液体或固体试样达成热力学平衡的气相组分进行取样分析，从而测定待测样品中的分析组分。该法选择性高、灵敏度高、基体干扰小、不需要样品前处理。 一、顶空气相色谱的特点和适用范围 1:恒温液出口；2:注射器入口；3:恒温器；4:放置样品口；5:恒温液入口；6:样品 1:载气；2:吸附阱；3:毛细管柱；4:FID；5:气相色谱仪； 6:渗透膜；7:加热器；8:样品 没有两相间存在平衡问题要用气体吹扫液相或固相用吸附剂吸附样品并浓缩（或用冷阱富集）样品从吸附剂上脱附进入色谱柱 两相间存在平衡的问题不需要用气体吹扫 样品存在于平衡的气相中样品用气密性注射器进样 动态顶空气相色谱分析 静态顶空气相色谱分析 Xi：在样品中含有组分（i）的摩尔分数； Ci：特定物质的校正因子； P0i:组分i的饱和蒸气压 γi：组分的活度系数 （1）γi=1（理想混合液）（2）γi=常数（理想稀溶液）（3）γi=f（x）（真实混合液） 1 乙醛 2 乙醇