色谱分离法

色谱法是一种重要的近代分析手段，具有取样量少、效能高、分析速度快、定量结果准确等优点，被广泛地应用于石油、化工、冶金、环境等各领域。

色谱仪是一种高性能的成分分析仪器。它在工作时需要通入载气（或载液）作为流动相，色谱分离柱中的填充物或表面涂覆的高分子有机化合物为固定相。被分析的混合物中各组分就是通过在两相之间进行反复多次的分配或根据填充吸附剂对每个组分吸附能力的差别来达到分离的目的。经分离后的单一组分逐一进入检测器并转换为相应的电信号，在记录仪或相连接的计算机上显示出来，从而达到定性、定量分析的目的。

与其他分析方法相比较，色谱法的特点是：能在分析过程中分离出纯物质，并测定其含量；定性能力较差，主要作为定量手段使用；分析者必须根据分析目的来选择流动相的种类和组成、填料的种类、检测器等。色谱-傅里叶变换红外分光光度计联用，提高了其定性能力，更便于使用。

色谱法按照流动相分为气相色谱法和液相色谱法两大类，每一类又包括固体固定相和液体固定相两种。下面介绍最常用的固定相为固体的气相色谱法和液相色谱法。

气相色谱一般由载气钢瓶（或气体发生器）和气路、进样部件、色谱柱、检测器和温度控制系统组成，如图近年来研究出的色谱-质谱联用、2-30所示。

图2-30　气相色谱仪的组成

钢瓶将氮气或氦气等载气连续地供给色谱柱，仪器采用稳流调节器精密地调节气流量使之不受柱温影响，保持恒定。载气依次流经进样部件、色谱柱及检测器，这三者分别用独立的温度调节器控制温度。进样部件和检测器在分析过程中一直保持恒温，柱室则可按照一定的程序升温，以缩短宽沸程混合物的分析时间，并改善分离效果，这种升温法是气相色谱中的一种重要方法。用微量注射器直接将0.1～4μL液体样品或溶于低沸点溶剂的固体样品注入已加热的进样部件，样品将在瞬间汽化，并被载气输送到色谱柱。

色谱柱为不锈钢管或玻璃管，内部均匀填充用1%～30%高沸点固定液（硅油或聚乙烯醇等）浸渍的硅藻土，或者氧化硅、分子筛、活性炭和氧化铝等吸附剂。前一种色谱柱中以分配力、后一种以吸附力保留样品组分。因为保留能力不同，各组分在柱内移动速度不同而互相分离。分离后的组分被检测器检测出来，并转换成与它们在载气中的浓度相对应的输出信号，记录或者显示。测量从注入样品到检出组分的时间进行定性分析，测量相应峰面积进行定量分析。

气相色谱常用的检测器有：①热导检测器（TCD），对有机物或无机物样品都适用；②氢焰离子化检测器（FID），对无机物没有响应，对有机物具有高灵敏度；③电子捕获检测器（ECD），适用于卤代烃等电负性大的物质，是高灵敏度的选择性检测器，用于多氯联苯及卤代烃基汞的微量分析；④碱金属盐热离子化检测器（TID），对含有氮或磷的物质具有高灵敏度；⑤火焰光度检测器（FPD），在还原性氢焰中，可高灵敏度、选择性地检测含硫化合物（394 nm）或含磷化合物（526 nm）发出的光。

因为流动相为气体，故气相色谱法具有很多优点。

（1）色谱柱内现象单一，容易从理论上解释物质传递过程。

（2）气体黏度小，可通过增加色谱柱长度来改善分离能力。

（3）容易制备具有高分离能力的色谱柱，使用寿命长。

（4）如果用非极性柱，组分将按沸点顺序流出。因此在分配气相色谱法中，若已知化合物则可预测出峰顺序。

（5）样品组分在固定相和流动相中易于扩散，能迅速达到分配平衡，故可提高流动相流速以缩短分析时间。

（6）能使用各种高灵敏度检测器进行微量分析和特定组分的选择性检测。

（7）使用通用型检测器时，可预测注入样品在多大程度上能作为色谱峰流出并被检测，分析可信度高。精度要求不高时，可以把峰面积百分率近似作为组成百分率，进行快速定量分析。

（8）便于和质谱仪或傅里叶红外分光光度计联用，进行混合物的分离和鉴定。

但也因为流动相为气相，故气相色谱法适用范围窄，而且用选择性检测器进行微量分析时样品必须经前处理（采用液相色谱法或薄层色谱法）以除去干扰组分。气相色谱常用于分析环境污染物质、残留农药、香料、石油、有机合成产品和医药品等。在化工基础实验中，吸收和精馏实验也常用气相色谱法分析实验结果。