(一)氣相色譜儀的應(yīng)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(jiān)測站、給排水監(jiān)測站、污水處理廠、水廠) 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(nóng)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(nóng)藥殘留物分析: 有機(jī)氯農(nóng)藥殘留分析、有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分析、殺蟲劑殘留分析、除草劑殘留分析等。
6、 精細(xì)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(jié)構(gòu)表征/聚合物中的雜質(zhì)分析、熱穩(wěn)定性研究。
8、 合成工業(yè): 方法研究、質(zhì)量監(jiān)控、過程分析。
(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,同時也發(fā)明了*個氣相色譜檢測器(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(dǎo)檢測器TCD。
1957年,Mcwillian和 Harley同時發(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(tǒng)檢測器進(jìn)一步發(fā)展,同時又發(fā)展了其它新的檢測器。如:CLD、FTIR、MSD、AED
二、常見氣相色譜檢測器及縮寫:
TCD-熱導(dǎo)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
1、根據(jù)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(jù)相應(yīng)值與時間的關(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(jù)對被檢測物質(zhì)響應(yīng)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(jù)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(yīng)值和組分的濃度成正比。如熱導(dǎo)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間內(nèi)進(jìn)入檢測器的含量變化,即檢測器的響應(yīng)值和單位時間內(nèi)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(biāo)
檢測器的性能指標(biāo)包括:靈敏度、檢出限、線性范圍、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、選擇性。
1、噪聲和漂移
噪聲:由于各種原因引起的基線波動,稱基線噪聲。噪聲分為短期噪聲和長期噪聲兩類。
漂移:基線隨時間單方向的緩慢變化,稱基線漂移。
2、靈敏度和檢出限
靈敏度: 是指通過檢測器物質(zhì)的量變化時,該物質(zhì)響應(yīng)值的變化率。
檢出限:產(chǎn)生2倍噪音信號時,單位體積的載氣在單位時間內(nèi)進(jìn)入檢測器的組分量。注意,目前比較公認(rèn)的是3倍。
靈敏度和檢出限是從兩個不同角度表示檢測器對物質(zhì)敏感程度的指標(biāo)。靈敏度越大、檢出限越小,檢測器性能越好。在實際工作中,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色譜體系。因此提出了最小檢測量來代替檢出限。最小檢測量指產(chǎn)生2倍噪聲峰高時,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不同的概念。檢出限只用來衡量檢測器的性能,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、線性范圍
檢測器的線性范圍定義為在檢測器呈線性時最大和最小進(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。不同類型檢測器的線性范圍差別也很大。如氫焰檢測器的線性范圍可達(dá)107,熱導(dǎo)檢測器則在104左右。由于線性范圍很寬,在繪制檢測器線性范圍圖時一般采用雙對數(shù)坐標(biāo)紙。
線性范圍,就是圖中A、B曲線直線部分兩個端點濃度之比。一般來說,樣品中組分的響應(yīng)值應(yīng)該落在檢測器的線性區(qū)間內(nèi)。如果樣品進(jìn)樣量過大,某組分的響應(yīng)值超過了線性范圍,那么用外標(biāo)法測定時會導(dǎo)致測定值偏低。檢測器的動態(tài)范圍是指檢測器對組分發(fā)生響應(yīng)的區(qū)間,它通常大于線性空間。一個檢測器的線性空間的下限,就是該檢測器的檢測限。
4、響應(yīng)速度-時間常數(shù)t
從組分進(jìn)入檢測器至響應(yīng)出63%的電信號所經(jīng)過的時間,為該檢測器的響應(yīng)時間(t)。即為系統(tǒng)對輸出信號的滯后時間。對于氣相色譜檢測器來說,要小于0.5s。響應(yīng)時間與檢測器死體積等因素密切相關(guān)。過長的響應(yīng)時間會影響色譜峰峰形,檢測器應(yīng)使峰形失真小于1%。。
5、穩(wěn)定性和選擇性
檢測器應(yīng)具有良好的時間穩(wěn)定性,重復(fù)分析具有良好的重現(xiàn)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。