氣相色譜技術(shù)的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

1 氣相色譜技術(shù)的研究進(jìn)展  1．1 全二維氣相色譜  傳統(tǒng)的多維氣相色譜發(fā)展到今天，無(wú)論在理論上還是應(yīng)用上，均已相當(dāng)成熟，而全二維氣相色譜則是20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)的新方法。首先，Jorgenson等?于1990年提出全二維液相色譜毛細(xì)管電泳聯(lián)用的方法，強(qiáng)調(diào)二維正交分離的童要性。其后，Phillips等[21利用他們以前在快速氣相色譜中使用的在線熱解析調(diào)制器開發(fā)出全二維氣相色譜法。在該方法中，第1支柱為非極性柱，第2支柱為極性柱，通過(guò)極性和溫度的改變實(shí)現(xiàn)氣相色譜分離特性的正交化。從第1支柱中流出的組分按保留大小依次進(jìn)人調(diào)制器進(jìn)行聚焦，然后通過(guò)快速加熱的方法把聚焦后的組分快速發(fā)送到第2支柱中進(jìn)行再分離。由于發(fā)送頻率很高，聚焦后再往第2根柱發(fā)送。連接兩支柱的橋梁可以是l支厚膜毛細(xì)管，也可以是1支冷阱控制的空毛細(xì)管。全二維氣相色譜技術(shù)的關(guān)鍵部件是調(diào)制器。  全二維氣相色譜分析技術(shù)的特點(diǎn)如下：  (1)靈敏度高。組分在流出*根色譜往后，經(jīng)過(guò)調(diào)制器聚焦后，提高了在槍測(cè)器上的濃度，因而提高檢測(cè)器的靈敏度，可比通常一維色譜靈敏度提高20～70倍。  (2)分辨率高、峰容量大。一般的二維氣相色譜蜂容量是二柱蜂容螢之和，而全二維氣相色譜的峰容量是二柱峰容量之乘積，分辨率為二柱各自分辨率平方和的平方根。  (3)分析時(shí)間短、工作效率高。由于該系統(tǒng)能提供高的峰容量和好的分辨率，總分析時(shí)間比一維色譜短。  (4)定性分析?？啃燥@著增強(qiáng)。主要有3個(gè)因素：①大多數(shù)目標(biāo)化合物和化合物組群可達(dá)到基線分離減少干擾；②峰被分離成為容易識(shí)別的模式；③其中某一個(gè)峰相對(duì)于同族的其他成員來(lái)說(shuō)，在每次運(yùn)動(dòng)巾其位置是穩(wěn)定的。  (5)由于系統(tǒng)能提供高峰容量和好分辨率，一個(gè)方法便可完成原來(lái)要幾個(gè)美國(guó)測(cè)試和材料協(xié)會(huì)(ASTM)方法才能完成的任務(wù)。 1．2 快速氣相色譜技術(shù)  zui近幾年國(guó)內(nèi)不斷有文獻(xiàn)報(bào)道有關(guān)快速和便攜式氣相色譜技術(shù)和應(yīng)用，說(shuō)明氣相色譜的快速化和小型化已經(jīng)受到人們的十分重視。我國(guó)科技部在“九五”期間曾組織分析儀器開發(fā)研究課題，北京分析儀器廠等單位已經(jīng)研制“高壓快速氣相色譜”，分析時(shí)間可縮短到常規(guī)毛細(xì)管色譜的l／3到1／5。北京石油勘探研究 院的武杰曾對(duì)高壓快速氣相色譜的理論與在石油方面的應(yīng)用有過(guò)很深入的研究。               要實(shí)現(xiàn)快速氣相色譜就要使用內(nèi)徑要細(xì)、長(zhǎng)度要短的色譜柱，目前許多研究者都足使用細(xì)內(nèi)徑短毛細(xì)管柱進(jìn)行快速氣相色譜分析。因?yàn)槭褂眉?xì)內(nèi)徑色譜柱町減少分析時(shí)問，另外還可提高柱效，但是使用短柱，色譜柱的總柱效就降低，而柱效是樣品分離的首要因素，所以必須提高色譜柱單位柱長(zhǎng)的柱效，這樣既滿足快速氣相色譜要求的細(xì)內(nèi)徑短柱又滿足分離所需的高柱效。  1．3 便攜式色譜儀  進(jìn)入2 l世紀(jì)，分析儀器正出現(xiàn)一個(gè)以微瓔化為主要特點(diǎn)的、帶有革命特征的轉(zhuǎn)折。美國(guó)科學(xué)家基于在航天發(fā)射工作中氣體監(jiān)測(cè)方面的需要，Stanford大學(xué)的研究人員用半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)工藝研制出兩個(gè)關(guān)鍵元件一進(jìn)樣器和檢測(cè)器，推出了基于芯片技術(shù)的氣褶色譜儀。  與常規(guī)色譜儀一樣，微型便攜式色譜儀也宅要由進(jìn)樣口、色譜柱和檢測(cè)器組成，所不同的是后者采用微加工技術(shù)，把進(jìn)樣口和檢測(cè)器微刻在硅片上，其尺寸與一個(gè)集成電路相當(dāng)，色譜柱可崮定在一個(gè)加熱板上。這種微型便攜式色譜儀體積小、重縫輕，便于攜帶，分析速度快，保留時(shí)間以秒計(jì)，適合于有毒有害氣體的監(jiān)測(cè)和工藝過(guò)程的質(zhì)量控制，既可以作為實(shí)驗(yàn)氣相色譜儀，也可以作為在線工業(yè)色譜儀，同時(shí)有較高的靈敏度，zui低檢測(cè)限為10級(jí)。  1．4 氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)  在色譜聯(lián)用儀中，氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC—MS)是開發(fā)zui早的色譜聯(lián)用儀器。自1957年霍姆斯(Holmes JC)和莫雷爾(Morrell FA)實(shí)現(xiàn)氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用以后，這一技術(shù)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。由于從氣相色譜柱分離后的樣品呈氣態(tài)，流動(dòng)相也是氣體，與質(zhì)譜的進(jìn)樣要求相匹配，zui容易將這兩種儀器聯(lián)用，而且氣一質(zhì)聯(lián)用法綜合了氣相色譜和質(zhì)譜的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了各自的缺陷，因而具有靈敏度高、分析速度快和鑒別能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可同時(shí)完成待測(cè)組分的分離和鑒定，特別適用于多組分混合物巾未知組分的定性和定量分析，判斷化合物的分子結(jié)構(gòu)；BCT地測(cè)定化合物的分子量；是目前能夠?yàn)槠た思?jí)試樣提供結(jié)構(gòu)信息的工具。  1．5 儀器方面的進(jìn)展  a.自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，特別是EPC（電子程序壓力流量控制系統(tǒng)）技術(shù)已作為基本配置在許多廠家的氣相色譜儀上安裝（如Agilent6890，ShimadzuGC-2014GC-2010，Varian3800，PEAutoXL，CEMega8000等），從而為色譜條件的再現(xiàn)、優(yōu)化和自動(dòng)化提供了更可靠更完善的支持。  b.與應(yīng)用結(jié)合更緊密的色譜儀，如天然氣分析儀等。  c.色譜儀器上的許多功能進(jìn)一步得到開發(fā)和改進(jìn)，如大體積進(jìn)樣技術(shù)，液體樣品的進(jìn)樣量可達(dá)500微升；檢測(cè)器也不斷改進(jìn)，靈敏度進(jìn)一步提高；與功能日益強(qiáng)大的工作站相配合，色譜采樣速率顯著提高，zui高已達(dá)到200赫茲，這為快速色譜分析提供了BCT。  d.色譜工作站功能不斷增大，通訊方式緊跟時(shí)代步伐，已實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，從技術(shù)上講，現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)氣相色譜儀的遠(yuǎn)程操作（樣品已置于自動(dòng)進(jìn)樣器中）是沒有問題的。  e.新的選擇性檢測(cè)器得到應(yīng)用，如AED、O-FID、SCD、PFPD等。