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气相色谱技术研究进展及其应用

发布时间:2021-03-17作者:admin来源:未知点击:

 
 
      气相色谱仪是一种由气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统等五部分组成的分析测试仪器。由于不同的物质在沸点、极性以及吸附性等方面存在差异,因此,通常可以利用气相色谱仪对具有良好热稳定性和易挥发性的物质进行分离,从而完成定性、定量的分析。自从Martin和James在1952年运用气相色谱仪将含有C1~C12的脂肪酸混合物成功地分离与量化后[1],这种分析速度快、分离效率高、选择性好、灵敏度高的分析测试手段就被广泛应用于各个领域。
1 气相色谱技术在石油化工领域中的应用
 
在石油化工行业中,气相色谱技术凭借出色的分离与定量能力,以及超高的性价比,成为整个石油化工行业生产过程中必不可少、不可替代的分析测试技术。
1.1 气体分析
 
在石油化工行业的气体分析中,主要存在两方面难题:常量气体的组成分析及痕量杂质的组成分析。
 
在常量气体的组成分析中,常用方法是四阀五柱全填充柱双热导检测器法和三阀四柱热导检测器+氢火焰离子化检测器双检测器法[2]。虽然上述方法能够满足日常的生产和研究需求,但仍存在不足之处。因此,刘俊涛等[3]在此基础上改用FID+毛细管柱进行烃类的分离检测以及用TCD+填充柱进行永久性气体与氢气的分离检测。与此同时,在整个系统搭配了为此特别设计的载气切换系统后,氢气及永久性气体的检测也变得比之前更加方便、容易。
 
在痕量杂质的组成分析中,一直存在着对仪器和分析方法要求较高的问题。因此,叶芬等[4]通过改变色谱的分析流程、选择不同的色谱柱固定相和更换柱切换程序,同时利用辅助气路对载气进行反吹,研发出了一种可以准确定量多组分低碳烃样品中含有微量和痕量CO及CO2的方法。汪晓菁等[5]则是先在一根非极性毛细管柱上进行碳四和碳五物质的预分离,随后利用二维色谱的预切割模式,将碳五以前的组分转移到另一根Al2O3柱上进一步分离,从而达到准确定量测定微量(10-6级)碳四炔烃的效果。
1.2 汽油馏分的组成分析
 
汽油馏分的组成分析是石化分析中一个重要的部分,也是汽油类产品的分析重点之一,主要包括汽油中烃族、芳烃、含氧化合物、硫化物的组成分析[6]。在该领域中,石油化工科学研究院开发的汽油组成(SOA)多维色谱分析系统与荷兰AC公司采用烯烃可逆吸附阱开发的汽油分析仪是最典型的两个分析测试方案[2]。
2 气相色谱技术在环境监测领域中的应用
2.1 水环境监测
 
由于卤代烃、苯系物、有机酸、可溶性气体、多氯联苯等物质均易气化,因此,气相色谱技术在地下水、生活污水等的检测中也得到了广泛的应用。杨蕾[7]通过液液萃取气相色谱法,成功地测出了地表水中氯乙烯、三氯乙烯和四氯乙烯的含量。宋洪强[8]则通过对不同的实验条件进行筛选,最终利用DB-5柱和FID检测器,将苯氧乙醇等10种防腐剂完全分离,并准确地测定出它们在水中的含量。
2.2 土壤监测
 
气相色谱技术在土壤中的应用主要体现在对有机农药残留的检测。张鸣珊等[9]利用气相色谱-质谱联用仪(配备了柱长为10 m的新型气相色谱柱)在10 min内测定了土壤中16种多环芳烃、5种氘代内标以及2种替代物。这种方法在大批量样品的分析上具有明显的优势,不仅提高了分析效率,还节约了成本,值得在今后的土壤监测中推广应用。刘倩等[10]在经过加速溶剂萃取、酸碱净化等一系列前处理工艺后,利用气相色谱法完成了土壤中20种酚类化合物的测定。该方法不仅将酚类化合物的检出限降低到0.01~0.03mg/kg,还将加标回收率维持在53.8%~97.7%的水平,同时相对标准偏差也达到了RSD<10%(n=6)的要求。盖梦茹[11]则利用配备了硫化学发光检测器的气相色谱仪对土壤中具有挥发性的硫化物进行测定,实现了在降低土壤中硫化物检测限的同时,提高检测准确度。
2.3 大气监测
 
随着世界的发展,大气变化也受到了越来越多的关注。作为现阶段空气质量检测的重要手段之一,气相色谱技术被越来越多的业内人士所重视。王艳丽等[12]利用吸收液采集废气样品,通过配备有顶空进样器、DB-FFAP毛细管柱、FID检测器的气相色谱仪,将废气样品中的吡啶成功定量,并使检出限低至0.05 mg·m-3。李剑等[13]通过建立一种新的毛细管气相色谱法,测定了空气中的苯胺、N,N-二甲基苯胺、2,5-二甲基苯胺、邻硝基苯胺、间硝基苯胺和对硝基苯胺等6种苯胺类化合物。该方法在符合环境监测要求的情况下,达到了分析时间短、操作简便的目的。
3 气相色谱技术在医药检测领域中的应用
 
凭借在检测易挥发性物质等方面拥有的显著优势,气相色谱技术在中草药的检测中也得到了广泛的应用。王均等[14]建立了关于山药和葛根中20种有机氯和7种拟除虫菊酯农药残留的测定方法,涉及提取、净化及测定残留量等方面。马海平等[15]以氮气为载气,利用DB-FFAP毛细管柱、FID检测器,在程序升温的条件下测定复方薄荷脑滴鼻剂中薄荷脑和樟脑的含量。吴芳等[16]采用极性石英毛细管柱,将待测溶液注入气相色谱仪中进行测定,得到了能分别代表小儿化毒胶囊中冰片、乳香和没药这三种药材的色谱图。结果表明,在鉴别小儿化毒胶囊中冰片、乳香和没药的方法中,气相色谱法具有简便易操作、专属性好、可同时对三种贵细药材进行快速鉴别的优点。
4 气相色谱技术在食品安全领域中的应用
 
食品安全是重要的民生问题之一,与人们的生活息息相关,气相色谱技术在食品安全中也扮演着重要的角色。胡德龙等[17]以食品添加剂二氧化碳为样品,在对色谱柱、阀切换时间、柱箱温度控制等条件不断优化后,建立了一种可以确定食品添加剂二氧化碳中各个组分保留时间的外标法。朱自德等[18]则建立了一种快速、有效、可适用于批量检测不同基质(面包、糕点及肉制品)中脱氢乙酸的方法。
5 结语
 
近年来,气相色谱技术已经发展成为一种较为成熟的分析测试技术,不仅在石油化工、环境监测、医药检测及食品安全等领域中占据着重要的地位,还能够较好地应用于其他领域。然而,目前的气相色谱技术仍存在着一些不足。在未来的发展中,气相色谱技术应不断自我完善,趋向于仪器设备小型化、硬件配置专用化、软件分析智能化和实验操作简单化。相信在不久的将来,气相色谱技术会在相关领域中发挥更大的作用。
 

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