色谱数据处理定性与定量及色谱分析方法的建立色谱定性定量及方法建立4

色谱数据处理、定性与定色谱数据处理、定性与定量及色谱分析方法的建立量及色谱分析方法的建立 色谱数据处理 气相色谱的定性 气相色谱的定量 色谱方法的建立色谱数据处理什么是数据处理硬件平台软件平台数据处理的基本流程数据处理系统的性能评价小结色谱数据处理什么是数据处理对来自检测器的模拟信号进行转换、记录、并按方法要求加工成所需的分析结果色谱数据处理硬件平台 1）积分仪 具有数据采集以及积分的简单功能。信号采集的过程中积分参数是不可变的，一旦积分参数设的不合适就只能重新进样再采集。储存空间有限，数据保存困难，只能进行实时分析，分析数据仅能保存至下一次分析开始前。2）色谱工作站的数据调理单元。色谱数据处理软件平台 1）基于各种操作系统的色谱工作站软件 可对仪器的各个参数进行控制。具有手动积分的功能，如果设定的积分参数不合适，可在采集结束后重新设定积分参数或谱图实行手动积分而不用重新进样。由于是以PC机为平台，所以在数据保存上具有先天的优势，可以对分析结果保存后进行离线多次处理。可以提供多种数据输出格式，便于各种专用软件的开发应用。2）具体应用相关的数据分析软件色谱数据处理数据处理的基本流程色谱数据处理峰峰面面积积积积分分色谱数据处理色谱数据处理几种常见的峰积分模式表示符号A：峰的积分中止B：峰在基线上开始或结束H：峰在水平基线上开始或结束N：一个负峰P：峰开始或结束于基线渗透点S：溶剂峰（只能是峰符号的第二个字母）T：峰开始或结束于切线斜滑点V：在峰谷处峰开始或峰结束色谱数据处理积分参数积分参数 阈值 峰宽 最小峰面积、峰高 斜率灵敏度色谱数据处理数据处理系统的性能评价 模数转换的线性范围 采样频率 基线的处理方式 异常峰（拖尾峰、肩峰、小峰等）的处理 定量 其它高级功能色谱数据处理小结w色谱数据处理单元是色谱分析过程的重要环节之一。保证来自检测器的模拟信号能不失真地完全转换成所需的分析结果是数据处理单元应具备的基本条件。w以数据采集和处理软硬件模块组成的色谱工作站是实现数据转换和处理功能较好的应用形式。w网络版的色谱工作站将是未来色谱工作站发展一个值得关注的应用热点。气相色谱定性 气相色谱的定性 气相色谱法是一种高效、快速的分离分析技术，它可以在很短时间内分离几十种甚至上百种组分的混合物，能否准确对每个化合物进行定性就变得十分关键。由于色谱法定性分析主要依据是保留值，所以需要标准样品。而且单靠色谱法对每个组分进行鉴定，往往不能令人满意。气相色谱定性 用已知纯物质对照定性用已知纯物质对照定性 这是气相色谱定性分析中最方便，最可靠的方法。下图为是进行对照定性的示意图。这个方法基于在一定操作条件下，各组分的保留时间是一定值的原理。如果未知样品较复杂，可采用在未知混合物中加入已知物，通过未知物中哪个峰增大，来确定未知物中成分。请看一个例子（下图）气相色谱定性气相色谱定性 用经验规律和文献值进行定性分析用经验规律和文献值进行定性分析 气相色谱中的经验规律或文献值定性。碳数规律 在一定温度下，同系物的调整保留时间的对数与分子中碳原子数成线性关系，即11lgCnAtr式中A1和C1是常数，n为分子中的碳原子数（n3）。该式说明，如果知道某一同系物中两个或更多组分的调整保留值，则可根据上式推知同系物中其它组分的调整保留值。气相色谱定性沸点规律 同族具有相同碳数碳链的异构体化合物，其调整保留时间的对数和它们的沸点呈线性关系，即式中A2和C2均为常数，Tb为组分的沸点（K）。由此可见，根据同族同数碳链异构体中几个已知组分的调整保留时间的对数值，可求得同族中具有相同碳数的其他异构体的调整保留时间。22lgCTAtbr气相色谱定性文献值定性 a 根据相对保留值定性根据相对保留值定性 利用相对保留值定性比用保留值定性更为方便、可靠。在用保留值定性时，必须使两次分析条件完全一致，有时不易做到。而用相对保留值定性时，只要保持柱温不变即可。要求找一个基准物质，一般选用苯、正丁烷、环己烷等作为基准物。所选用的基准物的保留值尽量接近待测样品组分的保留值。气相色谱定性 b b 根据保留指数定性根据保留指数定性 保留指数又称Kovasts指数，是一种重现性较其他保留数据都好的定性参数，可根据所用固定相和柱温直接与文献值对照，而不需标准样品。那么，保留指数是如何计算的呢？气相色谱定性人为规定正构烷烃的保留指数为其碳数乘100,如正己烷和正辛烷的保留指数分别为600和800。至于其他物质的保留指数，则可采用两个相邻正构烷烃保留指数进行标定。测定时，将碳数为n和n+1的正构烷烃加于样品x中进行分析，若测得它们的调整保留时间分别为tr（Cn），tr（Cn+1；）和tr（x）且tr（Cn）tr（x）tr（Cn+1）时，则组分X的保留指数可按下式计算，气相色谱定性注意：在与文献值对照时，一定要重视文献值的实验条件，如固定液、柱温等。而且要用几个已知组分进行验证。)(lg)(lg)(lg)(lg1001nrnrnrrxCtCtCtxtnI气相色谱定性 化学预处理，对样品进行归类 双柱、多柱定性 对于复杂样品的分析，利用双柱或多柱法更有效、可靠，使原来一根柱子上可能出现相同保留值的两种组分，在另一柱上就有可能出现不同的保留值。采用选择性检测器 气相色谱与质谱、Fourier红外光谱、原子发射光谱等仪器联用是目前解决复杂样品定性分析最有效工具之一。确定样品的来源 采用化学反应对样品预处理气相色谱定量 气相色谱定量 气相色谱定量分析的基础是根据检测器对溶质产生的响应信号与溶质的量成正比的原理，通过色谱图上的面积或峰高，计算样品中溶质的含量。峰面积测量方法峰面积测量方法 峰面积是色谱图提供的基本定量数据，峰面积测量的准确与否直接影响定量结果。对于不同峰形的色谱峰采用不同的测量方法。气相色谱定量（l）对称形峰面积的测量峰高乘半峰宽法 理论上可以证明，对称峰的面积 A=1065hW12（2）不对称峰面积的测量一峰高乘平均峰宽法 对于不对称峰的测量如仍用峰高乘半峰宽，误差就较大，因此采用峰高乘平均峰宽法。A=1/2h（W0.15W0.85）式中W0.15和 W0.85分别为峰高0.15倍和0.85倍处的峰宽。气相色谱定量 相对定量校正因子 由于物质量wi不易准确测量，要准确测定定量校正因子fi不易达到。在实际工作中，以相对定量校正因子fi代替定量校正因子fi。相对定量校正因子fi定义为：样品中各组分的定量校正因子与标准物的定量校正因子之比。用下式表示 气相色谱定量式中m和A分别代表质量和面积，下标i和s分别代表待测组分和标准物。一般来说，热导标准物用苯，氢焰用正庚烷。fi(m)表示相对质量校正因子，由于进入检测器的物质量也可以用摩尔或体积表示，因此也可用相对摩尔校正因子fi(M)和相对体积校正因子fi(V)表示。siissiimAmAmfmfmf)()()(气相色谱定量isiisisissssiiisiiMMmfMmAMmAAMmAMmMfMfMf)(/)()()()(/4.22/4.22)()()(MfMmAMmAAMmAMmVfVfVfiisisissssiiisii 式中Mi和Ms分别为待测组分和标准物的相对分子质量。气相色谱定量 相对校正因子的测量 相对校正因子只与试样、标准物质和检测器类型有关，与操作条件、柱温、载气流速、固定液性质无关。校正因子测定 准确称量被测组分和标准物质，混合后在实验条件下进样分析（注意进样量应在线性范围之内），分别测量相应的峰面积，然后通过公式计算校正因子，可测量数次，取其平均值。气相色谱定量 常用的定量计算方法常用的定量计算方法（l l）归一化法）归一化法 归一化法是气相色谱中常用的一种定量方法。归一化的计算公式为%1002211nniiifAfAfAfAx式中Ai为组分i的峰面积，fi为组分i的定量校正因子。气相色谱定量 归一化法的优点是简便准确，当操作条件如进样量、载气流速等变化时对结果的影响较小。适合于对多组分试样中各组分含量的分析。缺点：各组分必须全部出峰且在检测器能被定量检测。（2 2）外标法）外标法 外标法是所有定量分析中最通用的一种方法，即所谓校准曲线法。外标法简便，不需要校正因子，但进样量要求十分准确，操作条件也需严格控制。它适用于日常控制分析和大量同类样品的分析。气相色谱定量（3）内标法 为了克服外标法的缺点，可采用内标法。这种方法的特点是：选择一内标物质，以固定的浓度加入标准溶液和样品溶液中，以抵消实验条件和进样量变化带来的误差。对内标物的要求是：样品中不含有内标物质；峰的位置在各待测组分之间或与之相近；稳定、易得纯品；样品能互溶但无化学反应；内标物浓度恰当，使其峰面积与待测组分相差不太大。（4）标准加入法一、确定所需仪器的配置和相关的附件 1）根据分析对象、分析要求和工作目的，确定气相色谱仪进样系统、色谱柱及炉温控制系统、检测器的配置情况。2）根据所需的气体种类、用量选择采用高压钢瓶或气体发生器；所选用的气体净化装置。色谱方法的建立 色谱方法的建立二、色谱柱及柱温的选择 色谱柱类型 在确定了仪器的基本配置后，要根据分析对象，选择合适的色谱柱。一根高效的、质量好的色谱柱应选择性好、内壁惰性、温度使用范围广，这取决于色谱柱的内表面和内表面上的固定相层，固定相在柱内壁是否形成均匀薄膜。应根据分析对象，选择合适的柱材料、固定相、去活方法等；如果不研究色谱柱的制备，则根据需要选择合适的色谱柱，并对色谱柱的性能进行评价。色谱方法的建立色谱柱柱长和柱内径 选择色谱柱长时，应考虑分离度、分析时间和色谱柱的成本等，分离度与柱长的平方根成正比，而分析时间直接与柱长成正比，即如果通过增加色谱柱长，提高分离度，分离度增大一倍，柱长必须增加三倍，分析时间也增加三倍。一般填充柱的柱长在0.5-5米之间；对于毛细管柱色谱，一般柱长在10-30米间可满足大多数分析的需求，对于复杂的混合物可采用50m、60m 或100m的色谱柱。色谱方法的建立柱径的选择。内径增大，有较大的样品容量，随着内径的减小，单位时间内的柱效迅速增加，分离度增大，但样品的容量以r2的关系减小；柱压降以1/r4的关系增加，对仪器的综合性能有较高的要求，一般选用0.2 mm、0.25mm、0.32mm内径的色谱柱。当样品容量是主要的考虑因素时,如气体,强挥发性样品,吹扫捕集或顶空进样时，而分辨率的降低可接受时，可考虑采用0.53mm的大口径柱。如与质谱检测器相联时，需用小口径柱。色谱方法的建立色谱柱液膜厚度 液膜厚度既影响色谱柱性能，又影响分析时间。膜厚为0.250.5微米的薄液膜色谱柱，相比变大，分配比k变小，洗脱组分快，有利于实现组分的快速分离，适于高沸点化合物、组分密集化合物或热敏化合物的分析；同时液相传质阻力下降，柱效变大，但柱容量减小。采用18m的厚液膜柱，柱容量大，可以不经分流直接进1L的汽油样品而不引起超载，有利于痕量组分的分析；厚液膜色谱柱有利于低沸点化合物的分析。色谱方法的建立 在实际工作中，液膜厚度的选择，应与柱内径相联系，柱内径与液膜厚度的比值在40001000之间，如 柱 直 径 为 0.3 2 m m 的 毛 细 管 柱，以0.080.25m的液膜厚度为宜。色谱柱温（初温、终温、升温速率）的选择 提高柱温，有利于降低组分在汽液相的传质阻力，有利于提高柱效，同时纵向分子扩散项系数增大，柱温高时，可适当提高载气流速。柱温高时，可提高分析速度，但柱选择性变差，即值变小，从而使分离度降低。色谱方法的建立三、载气的种类及流速的选择 常用的载气有氢气、氮气、氩气和氦气。从色谱理论知：载气的种类主要是通过被测组分在气体中的扩散系数Dg影响分子的纵向扩散项和气相传质阻力项；载气的流速既影响分子的纵向扩散项，又影响气相传质阻力项。如强调快速分析，可选用氢气、氦气作载气。如强调柱效，用低扩散系数的气体如氮气、氩气作载气。色谱方法的建立四、汽化室温度和检测器温度的选择 汽化室的温度汽化室温度一般高于柱温50100oC，以保证样品快速汽化，但对某些高沸点、热稳定性差的样品，高于或接近其沸点时，已可能分解，可调大分流比，在大量载气稀释下，保证微量样品在低于沸点温度下汽化或采用冷柱头进样、程序升温进样等。检测器温度的设定，与样品的沸程范围、检测器类型等有关。一般来讲，检测器的温度高于最高组分沸点50100oC。色谱方法的建立五、色谱的定性与定量六、重现性实验和方法检测限的确定七、明确方法的适用范围八、色谱数据的处理与报告打印