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了解热裂解气相色谱仪

[2016/10/10]

        热裂解气相色谱仪是热裂解和气相色谱两种技术相结合的产物,是一种反应气相色谱仪。

一、基本原理:

        热裂解是在热能作用下物质发生化学降解的过程。在一定条件下,高分子有机物遵循一定的裂解规律,即特定的样品能够产生特定的裂解产物和产物分布,采用气相色谱分析和鉴定裂解产物,可据此对原样品进行表征。

        将高分子样品置于裂解器中,在严格控制的操作条件下,使之迅速高温热裂解,生成可挥发的小分子产物,然后将裂解产物送入气相色谱仪中进行分离分析。因为裂解碎片的组成和相对含量与待测高分子的结构密切相关,每种高分子的裂解色谱图都有其特征,故裂解色谱图又称热裂解指纹色谱图。

二、对裂解器的要求:

  1、由于裂解温度不同,裂解产物不同,裂解温度控制要精确,可重复进行。

  2、不同的物质需要不同的裂解温度,裂解温度要可调。

  3、裂解器热容量大,升温速度快。

  4、裂解器与接口的体积小,以减小死体积,防止色谱峰展宽。

  5、对裂解反应无催化反应,防止歧化反应和二次反应。

三、裂解器类型:

  1、管式炉裂解器:

        管式炉裂解器通常由一个外壁加热的石英管制成,采用电热丝加热,裂解温度在3001000℃,恒温精度高。当炉温达到设定温度时,将样品置于铂金小舟内,用推杆将铂金小舟送人裂解炉,样品不与管壁接触。

        管式炉裂解器结构简单,可定量进样,操作方便,裂解温度连续可调。但升温速率不可调,死体积大,容易产生二次反应。

  2、热丝裂解器:

        热丝裂解器通常由直径0.20.5mm、长50mm左右的铂丝或镍铬丝绕成螺旋状而成,样品涂在金属热丝上,热丝用稳定电压加热到所需温度,可使样品裂解。

        热丝裂解器结构简单,加热时间短,二次反应少。但不易定量进样,一般只用于定性分析。

  3、居里点裂解器:

        居里点裂解器是一种高频感应加热裂解器,采用铁磁性材料作加热元件。将它置于高频电场中,会吸收射频能量而迅速升温,当达到居里点温度时,铁磁质变为顺磁质,不再吸收射频能量,温度稳定在居里点温度。当切断高频电源后温度下降,铁磁性又恢复。将样品附着在加热元件上,样品可在居里点温度裂解。

        不同铁磁质的居里点温度不同,通过调节铁磁质合金的组成可获得所需温度的加热元件。

  4、激光裂解器。

四、特点:

  1、分离效率高:

        热裂解气相色谱仪大都使用毛细管色谱柱,可以对复杂的裂解产物进行有效的分离,尤其是高分子有机物之间的微小差异,聚合物材料中的微量组分,都能在裂解色谱图上灵敏地反映出来,找到相应的特征。

  2、灵敏度高:

        热裂解气相色谱仪一般采用氢火焰离子化检测器,灵敏度很高。

  3、样品用量少:

        样品用量一般为μgmg量级,对只能获得微量样品的检测很有利。

  4、分析速度快:

        典型的分析周期为30min。当裂解产物很复杂时,12h可以完成一次分析。

  5、信息量大:

        可以进行定性和定量分析,还可以进行裂解条件与裂解产物的关系、样品结构与裂解产物的关系、裂解机理和反应动力学的研究。

  6、应用范围广:

        适用于各种形态样品,不需要预处理,无论是粘稠液体、粉沫、纤维和弹性体等,还是固化的树脂、涂料和硫化橡胶等都可以直接进样分析。

  7、易于普及:

        裂解进样器结构简单,与气相色谱仪组合在一起就可以进行分离分析。

  8、可以和各种光谱仪器在线联接:

        凡是可以和气相色谱仪在线联接的光谱仪器,都可以和热裂解气相色谱仪在线联接。

五、应用:

        适用于分子量较大、结构复杂、难挥发和难溶解物质的分离分析。

        在药物分析中,可采用闪蒸技术分析中草药中的可挥发性成分。所谓闪蒸是指在样品裂解前,用较低的温度(低于样品的裂解温度)对样品快速加热,将挥发性成分蒸发出来,得到一张色谱图。然后在高温下对样品进行裂解,得到裂解色谱图。这样可获得样品中挥发性成分的重要信息,在样品定性鉴定中非常有用。