全二维气相色谱原理及特性研究.ppt

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1、全二维气相色谱分离原理及特性研究1.概述2.全二维气相色谱原理及优点3.全二维气相色谱调制器4.全二维气相色谱分离特性研究4.前景展望图1全二维气相色谱技术发展历史1.概述1990年1月Bushey和Jorgensen等最早提出用排阻色谱和反相HPLC实现全二维液相色谱,并首次提出了全二维色谱。5月他们又用HPLC和CE第一次实现了全二维HPLC/CE。1991年Phillips和Liu用他们以前在快速色谱中使用的在线热调制器发展出了一种新的二维气相色谱系统。由于采用这个系统全部的样品均被分析，而不仅仅是被中心切割的馏分，因此这个系统被命名为全二维气相色谱，以区

2、别传统的二维气相色谱。1997年，Marriott和Kinghorn等提出了径向冷调制的全二维气相色谱，原理是通过移动的冷阱吸附和脱附组分进行调制。1998年，Synovec等首次报道了采用阀调制的全二维气相色谱。1999年，美国Zoex公司开发了狭槽式热调制器并实现了全二维气相色谱的商品化。2000年，Zoex公司的Ledford等改进了狭槽式热调制器，在调制管的末端交替使用冷气和热气来对组分起捕集和脱附作用，改善了低沸点组分的调制效果，减小了峰宽。这种调制器不再使用移动部件和厚液膜调制管，直接用第二维柱的一部分作为调制管，且第一维柱长不受限制，柱系统的更换和连

3、接更简单、方便。2.1全二维气相色谱原理全二维气相色谱是把分离机理不同且互相独立的两根色谱柱以串联方式结合成的二维气相色谱，两根色谱柱由调制器连接，调制器起捕集、聚焦、再传送的作用。经第一根色谱柱分离后的每一个色谱峰，都经调制器调制后再以脉冲方式送到第二根色谱柱进一步分离。所谓全二维，意义在于此。通常第一根色谱柱使用非极性的常规高效毛细管色谱柱，采用较慢的程序升温速率（通常1-5℃/min）。第二根色谱柱通常使用对极性或构型有选择性的细内径短柱。组分在第二维的保留时间非常短，一般在1-10s，因此第二维的分离也可近似当作恒温分离。2.全二维气相色谱原理及优点图2全

4、二维原理示意图组分在第二维的快速分离使得到的色谱峰峰宽很窄，典型的第二维峰底宽为100-600ms。这样窄的色谱峰需用快速检测器来采集信号构建二维谱图。全二维气相色谱谱图的生成如图2所示，分为调制、转换和可视化三个步骤。第一根柱后流出的峰经数次调制后进入第二根色谱柱快速分离，经由检测器检测得到原始数据文件。原始的数据文件根据所用的调制周期和检测器的采集频率进行转换得到二维矩阵数据。在矩阵谱图中，不同调制周期的第二维谱图按周期数并肩排列。可视化是通过颜色、阴影或等高线图的方式将峰在二维平面上呈现出来，有时也用三维图形描述。1DchromatogramAtfirstc

5、olumnoutletRaw2DchromatogramAtsecondcolumnoutletSecond-dimensionchromatogramsStackedsidebyside2DcolourplotModulationtransformationVisualization图3全二维气相色谱谱图的生成和可视化2.2全二维气相色谱优点（1）分辨率高、峰容量大。在一个正交的GC×GC系统中，峰容量为其组成的两根柱子各自峰容量的乘积，分辨率为两根柱子各自分辨率平方加和的平方根。美国SouthernIllinois大学已成功地用此技术一次进样从煤油中分出一万多

6、个峰。可以说，GC×GC是目前最高分辨率的仪器。（2）灵敏度高。经第一支色谱柱分离后，馏分在调制器聚焦，再以脉冲形式进样（图4），图中的这个峰被调制了6次，信号强度比调制前放大了约20倍。因此，灵敏度可比通常调制前放大了约20-50倍。图4调制前后谱图的变化（冷喷调制器调制周期为3s）（3）分析时间短。由于使用了两根不同极性的柱子，因此样品更容易分开，总分析时间反而比一维色谱短。（4）定性可靠性大大增强。两个因素对此起作用，第一，大多数目标化合物和化合物组可基线分离，减少了干扰；第二，峰被分离成容易识别的模式，同系物成员在第二维具有类似的保留值，而异构体成员则形成

7、“瓦片状”排列，形成“结构化”谱图。3.1调制器在GC×GC中，核心部件是安装在两柱之间的调制器，硬件开发研究主要集中在发展更可靠并易于操作的调制技术。调制器起到捕集、聚焦、再传送的作用，相当于第二维色谱柱的连续脉冲进样器。一个优良的调制器需满足的条件是:(1)能定时浓缩从第一柱流出的分析物(2)能转移很窄的区带到第二柱的柱头，起第二维的进样器的作用(3)聚焦和再进样的操作应是再现的，且非歧视性的。这种聚焦和再进样的过程应是可以重现的，而且对所有物质是非歧视性的。3.全二维气相色谱仪器A、热调制器热调制器是在全二维气相色谱中最早出现的调制形式。调制器采用厚液膜固定

8、相对第一维