氣相色譜技術(shù)在化工分析中的應(yīng)用

張晨(常州大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院，江蘇 常州 213000)

0 引言

氣相色譜技術(shù)是一種高效的物質(zhì)分離技術(shù)，將其應(yīng)用于化工分析中，可以測定脂肪酸類物質(zhì)，分析烴類氣體。除此之外，其對于醫(yī)學(xué)藥物、環(huán)境以及食品領(lǐng)域的物質(zhì)檢測和分析也有重要的作用。隨著社會對化工行業(yè)要求的提升，氣相色譜技術(shù)作為一種高效的分離技術(shù)，其在化工分析中的應(yīng)用受到了越來越多的重視。目前，氣相色譜技術(shù)已經(jīng)得到了一定程度的發(fā)展，其在化工分析的應(yīng)用也取得了顯著的效果。隨著今后化工行業(yè)的發(fā)展和進步，氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用必然會受到更多的關(guān)注。

1 關(guān)于氣相色譜技術(shù)

1.1 氣相色譜技術(shù)的原理

氣相色譜技術(shù)是一種物質(zhì)分離技術(shù)，其通過物理原理來實現(xiàn)，通常情況下也被叫作層析法。利用色譜法分離混合物，作用過程中有一相固定不動，其為固定相，另一相會推動物質(zhì)前進，當混合物質(zhì)接觸到固定相的時候，會與之相互作用?；旌衔镏邪鞣N組分，這些組分的性質(zhì)不同，結(jié)構(gòu)也有一定的差異，因而在混合物與固定相作用的時候，其中各組分的作用效果便會有所差異?；旌衔锸艿酵苿咏?jīng)過固定相，其中各組分會與固定相產(chǎn)生不同的作用，從固定相中析出的時間存在差異，由于具有時間差，混合物中的各組分析出的時候會有一定的順序，由于析出順序不同，混合物中各組分便會被分離出來。色譜法應(yīng)用中除了固定相，還有一相為流動相，流動相物質(zhì)狀態(tài)的不同，可以將色譜分為不同的類型。若流動相混合物狀態(tài)為液體，則為液相色譜，若流動相混合物為氣體，則為氣相色譜。利用氣相色譜法分離物質(zhì)，在固定相和流動相之間，混合物中的各組分會相對運動，對于兩相，各組分的分配系數(shù)存在差異，運動過程中，各組分會以不同的分配系數(shù)進行分配，經(jīng)過多次分配，混合物的分離就會更加清晰。混合物由氣相色譜技術(shù)分離之后，需要使用檢測儀器對其進行檢測，以測定各組分物質(zhì)。

1.2 氣相色譜的系統(tǒng)組成

氣相色譜系統(tǒng)有多個部分構(gòu)成，其中包括進樣系統(tǒng)、氣路控制系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等。氣相色譜系統(tǒng)中需要氣源，較長使用的為高壓氣瓶。此外，還需要選擇氣體的種類，通常會選氫氣、氮氣、氦氣等。進樣器形式多樣，并且分析存在差異，進行系統(tǒng)的確認需要據(jù)此嚴格進行。若樣品為氣體，應(yīng)用六通閥。若樣品為液體，需用微量的注射器。若樣品為固體，應(yīng)用裂解爐，同時搭配脈沖爐。氣相色譜系統(tǒng)中含有分離系統(tǒng)，其具體為色譜柱，將色譜柱進行細分，其中包含毛細管柱以及填充柱。檢測系統(tǒng)需使用檢測器，檢測器的穩(wěn)定性影響者整個系統(tǒng)的性能。氣相色譜系統(tǒng)中還包含記錄儀，其主要是記錄數(shù)據(jù)。除此之外，氣相色譜系統(tǒng)中還需要有溫控器，通過溫控器調(diào)節(jié)溫度，以確保系統(tǒng)的科學(xué)運行[1]。

1.3 氣相色譜技術(shù)的特點

氣相色譜技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，相較于以往的化學(xué)分析法，其操作更加安全，對物質(zhì)的檢測更加靈敏，物質(zhì)的分離效果也更好。定性以及定量分析物質(zhì)的時候，化學(xué)分析法需要一定量的物質(zhì)，如果應(yīng)用氣相色譜法，需要的物質(zhì)的量則少得多，這使得物質(zhì)的分析更加高效。除此之外，氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用，還實現(xiàn)物質(zhì)的反復(fù)檢測，并能夠進行自動分析。氣相色譜技術(shù)也有一定的局限性，定性分析物質(zhì)的時候應(yīng)用氣相色譜技術(shù)，需要比對物質(zhì)數(shù)據(jù)和色譜峰、色譜圖等，只有經(jīng)過比對才可以定性。有些時候，只進行比對還不足以定性物質(zhì)，還需要借助一些光譜技術(shù)。定量分析物質(zhì)的時候，利用氣相色譜技術(shù)需要考慮色譜儀的問題，色譜儀的準確性會影響到物質(zhì)分析的結(jié)果，因而需要校準。在實際的化工分析中，應(yīng)該根據(jù)實際需求，綜合考慮氣相色譜技術(shù)的優(yōu)缺點，科學(xué)應(yīng)用氣相色譜技術(shù)。

2 化工分析中氣相色譜技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 脂肪酸類的測定

化工分析中需要測定脂肪酸類物質(zhì)，對于這類物質(zhì)的測定，常見的測定方法有滴定法，有時也會用到比色法，但是無論是滴定法，還是比色法，其都有一定的局限性，這種局限性表現(xiàn)為測定的范圍小，同時可以應(yīng)用的范圍也較小。這些局限性不利于化工分析中脂肪酸類物質(zhì)的準確測定，同時對化工分析的效率也有著一定的影響。對傳統(tǒng)測定方法所表現(xiàn)出來的不足，可以通過使用氣相色譜技術(shù)來改進。相較于以往的測定方法，氣相色譜技術(shù)更加簡單，測定脂肪酸類物質(zhì)的效率更高。對于脂肪酸類樣品的特征，應(yīng)用氣相色譜技術(shù)可以實現(xiàn)有效的分類規(guī)劃。脂肪酸類物質(zhì)的測定中，應(yīng)用氣相色譜技術(shù)可以有效改善測定效果，提升化工分析的準確性[2]。

2.2 烴類氣體的分析

一些化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量氣體，比如石油化工、煤化工等，其生產(chǎn)中會產(chǎn)生烴類氣體。對化工企業(yè)產(chǎn)生的氣體，需要進行分析。分析這些氣體的時候，可以應(yīng)用氣相色譜技術(shù)，通過氣相色譜技術(shù)中的分析方法，可以實現(xiàn)簡單便捷的氣體分析。化工企業(yè)生產(chǎn)中，對可能會產(chǎn)生烴類氣體以及其他氣體和一些永久性氣體，通過氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用，可以有效實現(xiàn)這些氣體的分離以及檢測和分析。

2.3 醫(yī)學(xué)藥物的分析

醫(yī)藥化工行業(yè)中也需要進行化工分析，進行此類的化工分析，可以使用氣相色譜技術(shù)。醫(yī)學(xué)藥物生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，需要了解其成分，只有充分了解藥物的成分，才能夠科學(xué)生產(chǎn)藥物，并使藥物中的各成分發(fā)揮其最大的作用。對此，可以使用氣相色譜技術(shù)進行分析藥物，并對藥物做出準確的定性。通過氣相色譜技術(shù)的使用，可以使藥物的檢測更加準確、高效，從而促進醫(yī)藥化工行業(yè)的發(fā)展。氣相色譜技術(shù)不僅可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)藥物分析中，也可以應(yīng)用于臨床分析，應(yīng)用過程中可結(jié)合超聲波等其他技術(shù)，以提升分析效果。

2.4 應(yīng)用于環(huán)境領(lǐng)域

隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展，環(huán)境問題日益凸顯，對于環(huán)境中的物質(zhì)進行分析，有助于了解環(huán)境的變化情況。在檢測環(huán)境中的物質(zhì)時，可以使用氣相色譜技術(shù)。苯系物不僅會損害人的神經(jīng)系統(tǒng)，還會對造血組織造成傷害，因而環(huán)境中苯系物的檢測十分重要。苯系物存在于廢氣中，進行測定時需要先收集廢氣，再進行分離和檢測，分離檢測可利用氣相色譜技術(shù)。通過氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用，可以使苯系物的檢測更加精準，同時也更加高效。有效檢測廢氣中的苯系物，可以實現(xiàn)對其的精準控制，以保證環(huán)境安全。除此之外，氣相色譜技術(shù)還可以應(yīng)用于水體的檢測中，水體中的物質(zhì)對于水質(zhì)有一定的影響，水質(zhì)受到影響會對人體以及自然環(huán)境造成威脅。因而，需要對水體中的一些物質(zhì)進行檢測，通過檢測和分析，科學(xué)控制其含量，保證水體的質(zhì)量，進而保護環(huán)境和生物的安全。半揮發(fā)鹵代烴存在于水體中會影響水體的質(zhì)量，利用氣相色譜技術(shù)對其實現(xiàn)有效的檢測，通過檢測并分析這種物質(zhì)，可以將其控制在合理的范圍內(nèi)[3]。

2.5 應(yīng)用于食品領(lǐng)域

食品的生產(chǎn)需要考慮食品安全問題，為了確保食品安全，需要在對食品生產(chǎn)中的涉及到的一些物質(zhì)進行化工分析，比如食品中防腐劑的分析和檢測。利用色譜分析法可以對調(diào)味品進行檢測，測定其中苯甲酸乙酯、山梨酸等物質(zhì)，經(jīng)過測定和分析得出結(jié)果，根據(jù)這些結(jié)果對調(diào)味品中的物質(zhì)含量進行控制，可以有效保證食品的安全。氣相色譜法也可以用于其他食品中物質(zhì)的測定，比如食用油中一些物質(zhì)的測定。通過對食物中物質(zhì)的測定，可以實現(xiàn)對這些物質(zhì)的有效控制，確保食物生產(chǎn)符合食用安全標準。農(nóng)作物生長過程中，為了保證其健康生長，通常需要使用農(nóng)藥以減少病蟲害的侵擾，然而農(nóng)藥的使用不當會出現(xiàn)藥物的殘留，這對人和動物的生命健康有著嚴重的影響。對此，可以使用氣相色譜技術(shù)檢測農(nóng)作物中的藥物殘留情況，以保證農(nóng)產(chǎn)品的安全。

3 對色譜柱的清洗和儀器保養(yǎng)

為了保證色譜技術(shù)的使用準確性，在使用色譜技術(shù)之前，要保證色譜儀的正常使用。在實際操作過程中，堵住色譜柱的一端，在另一端連接氣源，色譜柱在工作壓力下接收空氣，吸入時慢慢地將色譜柱侵入水中，確認色譜柱周圍是否有氣泡泄漏。這樣就能確認色譜柱是否有裂縫。泄漏檢查后需要清洗色譜管，具體的清洗方法取決于色譜柱的材料。玻璃材質(zhì)的色譜柱需先用洗滌劑沖洗兩次，然后用自來水沖洗成中性狀態(tài)，再用蒸餾水沖洗、丙酮沖洗。清洗完成后，首先利用吹風(fēng)機空氣干燥色譜柱，確保色譜柱內(nèi)沒有丙酮滴，然后放置電烤箱干燥。

色譜技術(shù)用于化工行業(yè)，色譜儀溫度箱溫度控制要求高。首先要將標準钚電阻溫度計與數(shù)字多用途表連接起來，然后將溫度計放在色譜盒的中間，測量室溫加50 ℃和250 ℃的兩個溫度節(jié)點，觀察10 min。觀察過程中要及時記錄色譜盒中的所有數(shù)據(jù)。嚴格控制色譜儀箱內(nèi)溫度，可以有效提高色譜技術(shù)的分離準確度，對色譜技術(shù)在化工行業(yè)的運用具有重要意義。對色譜儀線性范圍的檢定應(yīng)首先輸入與檢查器相對應(yīng)的標準物質(zhì)，從濃度不同的樣品中取樣3次，每次保證2 μL，并從各種樣品數(shù)據(jù)中選擇溶質(zhì)峰區(qū)的算術(shù)平均值作為最終驗證數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

總體而言，氣相色譜技術(shù)作為一種高效的物質(zhì)分離技術(shù)，其應(yīng)用與化工分析中能夠改善分析效果，提升化工企業(yè)在市場中競爭力?；て髽I(yè)進行化工分析的時候，應(yīng)該根據(jù)實際情況，科學(xué)使用氣相色譜技術(shù)，以充分發(fā)揮氣相色譜技術(shù)的優(yōu)勢。在化工分析中，氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間。未來，化工分析中應(yīng)該不斷擴展和完善氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用，以推動化工行業(yè)的健康發(fā)展。