（一）色譜法的定義及發(fā)展
1定義
色譜法是一種分離方法，它利用物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)的微小差異進(jìn)行分離。當(dāng)兩相做相對(duì)移動(dòng)時(shí)，使被測(cè)物質(zhì)在兩相之間進(jìn)行多次分配，這樣原來(lái)的微小差異產(chǎn)生了很大的效果，使各組分分離。
色譜法是混合物有效的分離、分析方法。植物學(xué)家茨維特在1906年使用的裝置如圖所示。
試樣混合物的分離過(guò)程也就是試樣中各組分在稱之為色譜分離柱中的兩相間不斷進(jìn)行著的分配過(guò)程。其中的一相固定不動(dòng)，稱為固定相；另一相是攜帶試樣混合物流過(guò)此固定相的流體（氣體或液體），稱為流動(dòng)相。
2、發(fā)展歷史
?1906年植物學(xué)家Tswett命名自己發(fā)明的分離植物色素的新方法為色譜法。因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)著名的學(xué)者，因此他發(fā)表出來(lái)的文章并沒(méi)有得到重視。
? 1931年，德國(guó)的Kuhn和Lederer重復(fù)了Tswett的實(shí)驗(yàn)，得到很好的結(jié)果，色譜法因此得到很大的推廣。
? 1940年，Martin和Synge提出了液液分配色譜法，又把塔板的概念引入色譜法中，初步建立了塔板理論。
? 1941年，他們提出了用氣體代替流體做流動(dòng)相的可能性，在他們發(fā)展了完整的氣液色譜法之后，他們得了1952年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
（二）色譜法的分類
(1)氣相色譜：流動(dòng)相為氣體（稱為載氣）。
按分離柱不同可分為：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜；按固定相的不同又分為：氣固色譜和氣液色譜
(2)液相色譜：流動(dòng)相為液體（也稱為淋洗液）。
按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜。
離子色譜：液相色譜的一種，以特制的離子交換樹(shù)脂為固定相，不同pH值的水溶液為流動(dòng)相。
1 基線
無(wú)試樣通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)即為基線。
2 保留值
（1）時(shí)間表示的保留值
? 保留時(shí)間（tR）：組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時(shí)所需的時(shí)間；
? 死時(shí)間（tM）：不與固定相作用的氣體（如空氣）的保留時(shí)間；
? 調(diào)整保留時(shí)間（tR'）：tR'=tR－tM
（2）用體積表示的保留值
? 保留體積（VR）：VR = tR×F0
F0為柱出口處的載氣流量，單位：mL / min。
? 死體積（VM）：VM=tM×F0
? 調(diào)整保留體積(VR')：VR'= VR－VM
3 相對(duì)保留值
組分2與組分1調(diào)整保留值之比：r21= t´R2 /t´R1=V´R2 /V´R1
相對(duì)保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條件無(wú)關(guān)，它表示了固定相對(duì)這兩種組分的選擇性。
4 區(qū)域?qū)挾?/span>
用來(lái)衡量色譜峰寬度的參數(shù)，有三種表示方法：
（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)：即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。
（2）半峰寬(Y1/2)：色譜峰高一半處的寬度Y1/2=2.354 s
（3）峰底寬(Wb)：Wb=4s
1 峰面積的測(cè)量
2 定量校正因子
3 常用的幾種定量分析方法
（1）歸一化法
（2）外標(biāo)法
（3）內(nèi)標(biāo)法
1 主要流程
2 主要部件
（1）載氣系統(tǒng)
包括氣源、凈化干燥管和載氣流速控制；
常用的載氣有：氫氣、氮?dú)狻⒑猓?br />
凈化干燥管：去除載氣中的水、有機(jī)物等雜質(zhì)（依次通過(guò)分子篩、活性炭等）；
載氣流速控制：壓力表、流量計(jì)、針形穩(wěn)壓閥，控制載氣流速恒定。
（2）進(jìn)樣裝置
氣體進(jìn)樣器（六通閥）：推拉式和旋轉(zhuǎn)式兩種。試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進(jìn)入分離柱。
（3）色譜柱（分離柱）
（4）檢測(cè)系統(tǒng)
（5）溫控系統(tǒng)
氣相色譜(GC)是一種分離技術(shù).實(shí)際工作中要分析的樣品往往是復(fù)雜基體中的多組分混合物，對(duì)含有未知組分的樣品，首先必須將其分離，然后才能對(duì)有關(guān)組分進(jìn)行進(jìn)一步的分析.混合物的分離是基于組分的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，GC主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)混合物的分離.
待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體(即載氣，一般是n2、he等)帶入色譜柱，由于樣品中各組分的沸點(diǎn)、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動(dòng)相和固定相之間形成分配或吸附平衡.但由于載氣是流動(dòng)的，這種平衡實(shí)際上很難建立起來(lái)，也正是由于載氣的流動(dòng)，使樣品組分在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行反復(fù)多次的分配或吸附/解附，結(jié)果在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出.當(dāng)組分流出色譜柱后，立即進(jìn)入檢測(cè)器，檢測(cè)器能夠?qū)悠方M分的存在與否轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而電信號(hào)的大小與被測(cè)組分的量或濃度成比例，當(dāng)將這些信號(hào)放大并記錄下來(lái)時(shí)，就形成了色譜圖.
二、氣相色譜儀的組成部分氣相色譜由以下幾大系統(tǒng)組成：
(1)載氣系統(tǒng):包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測(cè)量；
(2)進(jìn)樣系統(tǒng):包括進(jìn)樣器、汽化室(將液體樣品瞬間汽化為蒸氣；
(3)色譜柱和柱溫:包括恒溫控制裝置(將多組分樣品分離為單個(gè))；
(4)檢測(cè)系統(tǒng):包括檢測(cè)器，控溫裝置；
(5)記錄系統(tǒng):包括放大器、記錄儀、或數(shù)據(jù)處理裝置、工作站。
三、氣相色譜的定性定量分析(-)定性分析
氣相色譜的定性分析主要有相對(duì)保留值定性法、保留值規(guī)律定性法、已知物增加峰高定性法、化學(xué)試劑定性法、文獻(xiàn)值對(duì)照定性法和檢測(cè)器定性法.
(二)定量方法)
1，歸一化法:如果試樣中所有組分均能流出色譜柱，并在檢測(cè)器上都有響應(yīng)信號(hào)，都能出現(xiàn)色譜峰，可用此法計(jì)算各待測(cè)組分的含量.
2.內(nèi)標(biāo)法:在試樣中加入一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物來(lái)測(cè)定組分的含量.內(nèi)標(biāo)物應(yīng)選用試樣中不存在的純物質(zhì)，其色譜峰應(yīng)位于待測(cè)組分色譜峰附近或幾個(gè)待測(cè)組分色譜峰的中間，并與待測(cè)組分分離，內(nèi)標(biāo)物的加入量也應(yīng)接近試樣中待測(cè)組分的含量.
3，外標(biāo)法:取待測(cè)試樣的純物質(zhì)配成一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別取一定體積，進(jìn)樣分析.從色譜圖上測(cè)出峰面積(或峰高)，以峰面積(或峰高)對(duì)含量作圖即為標(biāo)準(zhǔn)曲線.然后在相同的色譜操作條件，分析待測(cè)試樣，從色譜圖上測(cè)出試樣的峰面積(或峰高)，由上述標(biāo)準(zhǔn)曲線查出待測(cè)組分的含量.
四、氣相色譜柱
1.氣相色譜柱的分類，按照尺寸、主要以色譜柱的內(nèi)經(jīng)分類為毛細(xì)管色譜空心柱和填充色譜柱；按色譜柱中固定相類型分類，可將色譜柱分為吸附柱和分配柱.
2.固定液的選擇和固定液的配比，試樣在色譜柱中兩相間的分配行為決定于試樣中各組分本身性質(zhì)與固定液，因而固定液對(duì)于試樣能否被有效分離起決定性作用，固定液的選擇是在基本原則指導(dǎo)下，多根據(jù)操作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。固定液選擇的總原則是“相似相溶”。
(1)固定液的選擇，分離非極性組分時(shí)，通常選擇用非極性固定相，各組分按沸點(diǎn)順序出峰，低沸點(diǎn)組分先出峰；分離極性組分時(shí)，一般選擇用極性固定液，各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰；分離非極性和極性的混合物，一般選用極性固定液，此時(shí)非極性(或易被極化的)組分后出峰；醇、胺、水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液；組成復(fù)雜、較難分離的試樣，通常使用特殊固定液或混合固定相.
(2)固定液配比的選擇，固定液在擔(dān)體上涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，配比通常在5%~25%之間，配比越低，在擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快，配比較低時(shí)，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小，分析工作中通常傾向于使用較低的配比。
3分離柱長(zhǎng)和柱內(nèi)徑的選擇，填充色譜柱的柱長(zhǎng)通常為1~3m，內(nèi)徑3~4mm，材質(zhì)有玻璃、石英玻璃、不銹鋼(較常用)。增加柱長(zhǎng)對(duì)提高分離度有利，但組分的保留時(shí)間增加，且柱阻力增加，不便操作.柱長(zhǎng)的選擇原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時(shí)間.對(duì)于空心毛細(xì)管色譜柱其選用原則相似，不過(guò)空心毛細(xì)管色譜柱不存在固定液配比之說(shuō)，但講液層厚度，一般液層厚度在0.1~0.6um之間，液層薄、柱效高，但柱容量小。
4。色譜柱選擇原則，在滿足分析要求的條件下，先填充柱后毛細(xì)管柱，選毛細(xì)管柱，先大口徑后小口徑；柱長(zhǎng)越短越好，固定相用量越少越好；非極性比極性好，最高使用溫度越高越好，自身穩(wěn)定性好，抗污染能力強(qiáng)、老化、活化、再生簡(jiǎn)單、時(shí)間短、使用周期長(zhǎng).
(一)FID檢測(cè)器
1，原理:當(dāng)有機(jī)物經(jīng)過(guò)檢測(cè)器時(shí)，在火焰那里會(huì)產(chǎn)生離子，在極化電壓的作用下，噴嘴和收集極之間的電流會(huì)增大，對(duì)這個(gè)電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和記錄即可得到相應(yīng)的譜圖.只有選擇最佳氣流比，使火焰達(dá)到穩(wěn)定的擴(kuò)撒型火焰時(shí)，才能得到較高的靈敏度.
2。特點(diǎn)：FID是目前所有檢測(cè)器中最令人滿意，近似理想的一個(gè)通用檢測(cè)器，其檢測(cè)限低，由屬于質(zhì)量型檢測(cè)器，故對(duì)操作條件變化相對(duì)不夠敏感，穩(wěn)定性好，特別適合用于常量至微量的常規(guī)分析；FID對(duì)水、空氣沒(méi)有什么響應(yīng)，故而特別適合于生物物質(zhì)的水相樣品盒空氣污染物的測(cè)定；FID響應(yīng)時(shí)間快，和毛細(xì)管分析技術(shù)配合使用，能完成痕量及快速分析.
(二)TCD檢測(cè)器
1.原理:在一個(gè)處于熱平衡的TCD中，組分進(jìn)入測(cè)量臂池腔，就會(huì)由于氣體組成的改變，引起氣體熱導(dǎo)系數(shù)的變化，從而引起熱敏元件溫度的變化，熱敏元件的溫度變化，就會(huì)引起熱敏元件阻值的變化，熱敏元件阻值的變化使惠斯頓電橋輸出信號(hào)的變化.信號(hào)大小與被測(cè)物質(zhì)濃度成函數(shù)關(guān)系.2.中藥檢測(cè)條件的選擇。
(1)載氣種類，TCD檢測(cè)器通常使用氫氣或者氦氣作為載氣，因?yàn)樗鼈兊臒釋?dǎo)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它化合物，故靈敏度高，且易于定量，線性范圍寬。從理論上講用氦氣較合理，但它價(jià)格昂貴，因此在我國(guó)一般都選用氫氣作載氣.
(2)載氣純度，載氣純度影響靈敏度，實(shí)驗(yàn)證明:在電橋電流120~200 mA范圍內(nèi)，用99.999%的超純氫氣比用99%的普氫靈敏度高6%~13%，同時(shí)，基線漂移和噪聲也可以大大降低。載氣純度對(duì)峰形也有影響，用TCD作高純氣中雜質(zhì)檢測(cè)時(shí)，載氣純度應(yīng)比被測(cè)氣體高十倍以上，否則易出倒峰.
(3)載氣流速，TCD為濃度型檢測(cè)器，對(duì)流速波動(dòng)很敏感，TCD的峰面積響應(yīng)值反比于載氣流速。因此，在檢測(cè)過(guò)程中載氣流速必須保持恒定.在柱分離許可的情況下以低一些為妥.流速波動(dòng)可能導(dǎo)致基線噪聲和漂移增大.
(4)電橋電流，電橋電流可以顯著提高TCD的靈敏度.一般認(rèn)為S值與電流的3次方成正比.但是電流的提高又受到噪聲和使用壽命的限制.橋流設(shè)定與TCD檢測(cè)池的溫度及使用的載氣種類密切相關(guān).
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