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气相色谱仪原理(图文详解)(五)谱图解析

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发表于 2017-9-30 17:43:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
5、谱图解析
  色谱仪产生随时间而变化的信号。当信号被记录下来时,就形成我们熟悉的色谱图(见图23)。
   23.png
色谱图可以通过手动或电子处理方式转化为峰保留时间或峰大小的数据列表。
色谱峰测量
  对于一个色谱峰,我们可以获得两个基本的测量数据:
●进样后到色谱峰被检测到的时间
●色谱峰的大小
  保留时间
  峰出现的时间是从开始进样到被检测到的时间,包括两部分:
  ●死时间  载气流过色谱柱所用的时间。可通过注射空气或其他没有相互作用的物质来测定。
  ●保留时间  由于被分离组分与色谱柱固定相相互作用所造成的滞留时间。
  在大多数情况下,通常忽略死时间而把出峰时间认为是保留时间。
  色谱峰大小
  色谱峰大小可以通过峰高或峰面积来测定,二者都是相对于基线而言的。
  色谱峰下的基线不能直接测量。它必须从色谱峰两侧的基线处测量。
对于分离良好的峰这是很简单的。但是当峰发生重叠,或出现在溶剂峰的拖尾侧,或其他非理想化的情况时,测量就比较困难一些。鉴于此,花在改善峰分离条件上的时间是值得的。
  峰高
  这是最简单的测量,仅仅需要一把测量尺。它是从峰尖到基线的垂直距离。
  峰面积
  此面积是指由色谱峰信号曲线和基线所围成的面积。最好通过电子方式来测量。
  图24为两个测量参数的图示。
24.gif
积分仪和数据系统
  积分仪用来测量色谱峰的面积和峰高.以及峰保留时间。它们能够方便而重现地将曲线(色谱图)转换为表格(时间和大小)。
  数据处理系统不仅有积分仪同样的优点.而且具有更多的功能:
  ●软件控制的积分仪比机械的积分仪更灵活。
  ●不用重复进样,可以采用不同的积分和计算参数对数据进行再处理。
  ●系统能够更加精确的完成本章所介绍的几种基本的计算。
●系统能够给出用户所需要的报告格式。
●色谱峰的校准变得非常简单。
●既可以进行一点.也可以进行多点校准。
●原始数据和已处理的数据可以被保存以备后用。
●系统可以同时处理多台气相色谱仪的数据。
组分定性
  因为许多化合物可能在同一时间(或几乎同一时间)流出色谱柱,因此仅仅依靠气相色谱本身是不能对一个完全未知的化合物进行定性的。
  然而,当问题被加以限定时,气相色谱将变成一个强有力的工具。可以通过比较气相色谱图以确定样品是否相同。例如,油轮里的原油样品可以和海上浮油比较以确定油轮是否应对原油的泄漏负责。
  GC对于排除可疑性是很有用的。如果您从先前的实验中知道异辛烷在1.9分钟出峰,那么一个在1.5分钟出的峰一定不会是异辛烷。那么它是什么呢?
  幸运的是,您不必要考虑所有的有机化合物。样品信息限定了可能的化合物。例如,您不会期望在止痛药中找到链霉素。
  当一个未知的峰被初步确定后,还必须在别的不同性质的色谱柱上重现以得到确认。如果一个化合物在基于沸点分离的柱(甲基 硅氧烷)和极性柱(聚乙二醇)上有正确的保留时间,此定性很可能就是正确的。
  GC在处理已知样品组分并且要求定量时是特别有用的。GC通常也用来监测杂质组分的存在(作为额外峰)。
  最后,GC可以和质谱或其他选择性检测器联用以提供明确鉴定未知组分所需的辅助数据。
组分定量
  未校准计算

  当载气通过检测器时将会产生信号。如果没有样品组分存在.所产生的信号是基线。当有组分出现时,信号将会增强。
  当组分通过时.信号和其投影的基线所围面积是峰面积。从色谱峰顶到投影的基线的最大垂直距离是峰高。
  积分伩或数据处理系统负责处理绘制基线和测量峰面积和峰高这项困难的任务。其结果就是测量的响应值(MR)。
  峰面积与峰高百分比法
  在一次进样分析过程中每一个色谱峰所占总的峰面积或峰高的百分比。
  假设检测器对所有组分都有相同的响应。计算公式见公式1。
第n个峰含量=[第n个峰的MR/一次进样的所有MR的和]×100        (1)
  优点:
  ●快速,因为不需要进行校准。
●进样量在一定范围内变化不影响结果。
  缺点:
  ●所有组分的色谱峰必须能够检测到。
  ●任何没有被检测到或有没流出色谱柱的峰都会减少MR的总 和。这会造成所有被测物质含量值偏高。
如果组分的响应因子不同,未校准计算的结果是不准确的。这会造成早流出的峰的测得含量偏高。
  适用范围
  ●为建立校准表而列出响应信号和保留时间。
●要进行快速分析,与设定的极限值比较,结果重现。
●用于过程监测,产品检验测试等。
●不能用于对绝对准确度要求高的分析。
校准计算
  如果峰面积和峰高百分比定量不能满足需要,就要用标准样品分析所得数据进行校准计算,以建立单个色谱峰的定量校准曲线。
  最简单的校准是响应因子,它是通过已知组分的含量除以相应峰的大小来计算的。
  用图表示,响应因子是组分含量对色谱峰大小曲线的斜率,如图25所示。
25.gif   响应因子可通过分析一个含有所有欲校准组分的标准混合溶液来进行测定。
  但是,响应因子方法有两个假设的前提条件:
●含量/峰面积(峰高)曲线经过原点。
●含量/峰面积(峰高)曲线是直线。
  对于一个可靠的校准,两个前提条件都必须通过实验来加以证明如果曲线确实是一条直线且确实通过原点,则响应因子是有效的。
  在图25中,响应因子可用于色谱峰A和B,但不适用于色谱峰C。 两种形式的定量校正用公式2和公式3来表示。
  对于色谱峰A和B:
  峰的CR值=峰旳MR值×色谱峰响应因子               ⑵
  对于色谱峰C:
  峰的CR值=色谱峰MR值旳〈响应曲线量〉            ⑶
  色谱峰C只有用整个校准曲线进行校正。手动进行这样的处理是很费时的,但是用数据处理系统就很容易做到了。
归一化法
  归一化百分比法与面积和峰高百分比法类似,但是要用校正的响应值(CR)代替测量的响应值,如公式4所示。
  第n个色谱峰含量=[第n个色谱峰的CR值/所有峰的CR之和]×100            ⑷
  优点:
●此计算方法可对组分灵敏度差异进行校正,这对流出早的色谱 峰的计算结果更加准确。
  ●进样量在一定范围内变化不影响结果。
缺点:
  ●此方法必须经过校准。
  ●所有的峰都必须能被检测。任何没有被检测到或有没流出色谱柱的峰都会减少CR的总和。这会造成所有被测物质含量值偏高。
  ●所有的峰都必须被鉴定和校准,以求达到最高的准确度。未知的(故未校准)峰将会降低校准的绝对准确度。
  适用范围
  ●如果没有高沸点化合物存在,就可给出非常准确的结果。
外标法
  外标法最大的优点是只对目标化合物的色谱峰进行校准即可。其计算非常简便;见公式5。
  第n个色谱峰含量=第n个色谱峰的CR值           (5)
  优点:
  ●只需对目标化合物进行校准。
●只需目标化合物流出色谱柱并被检测即可。
●每一个校准的峰都是独立进行计算的。
  缺点:
●必须对目标化合物进行校准。
  ●外标法假定仪器漂移是可以忽略的。必须定期用已知测试样进行测试以确证这一点。
  ●因为外标法是绝对计算而非相对计算,因此恒定的进样量是至关重要的。用手动进样很难保证这一点。实际上,气体或液体进样阀,或自动液体进样器是必须的。
  适用范围
  使用进样阀进行气体分析。随着仪器稳定性能的提高.借助于自动进样装置保证恒定的进样量,外标法已经取代了许多过去要求用内标法来测定的分析工作。
  内标法
  内标法对每一个色谱峰提供独立的计算。它同时还对进样量的波动、仪器漂移和其他影响因素进行校正。
  虽然随着现代仪器的发展外标法有很大的改进,但是内标法仍被认为是最准确的色谱定量方法。
  内标法的基本计算公式见公式6。
  第n个峰的含量=[第n个峰的CR值/内标峰的CR值] ×内标峰旳含量        (6)
  内标峰的含量是在分析之前加在待测样品中的已知内标化合物的含量。
  这通常被认为是最为准确的定量方法。
优点:
  ●只需对目标化合物进行校准。
●只需目标化合物流出色谱柱并能够检测到。
●每一个校准峰是独立计算的。 ?进样量微小的变化不影响测定结果。
●微小的仪器漂移不影响测定结果。
  缺点:
  ●必须对目标峰进行校准。
●每个样品中必须加入已知量的内标化合物。
  适用范围
  要求高准确度的液体样品分析。
  注释
  内标一词有两个稍有区别的含义:
  1 外标法原本是为了补偿手动进样所引起的进样量误差而开发的。为了达到此目的,内标化合物在样品前处理(萃取、蒸馏,等等)完成后加到将要进样的样品中去。对内标物的主要要求是样品中不含有该物质,同时内标化合物能够产生与样品组分完全分离的、峰形很好的色谱峰。内标物不必和样品组分的化学性质相似。
  2 在许多生化分析和相关的应用中,内标化合物是在样品处理之前加入到原始样品中去。在这种情况下,内标化合物的化学性质必须和样品相似,以保证前处理步骤对内标物和样品组分有相同的影响。此时,内标物用来对两种不同的因素进行较正:在预处理过程中样品回收量的误差和进样时样品量的误差。用单一内标物是不可能实现这两个目的的。通过精确控制样品预处理过程和用实验来证明回收率是高度重现的,那么误差可以减少至可接受的程度。

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