许金生气相色谱

12/7/2022气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法一、气相色谱仪一、气相色谱仪gas chromatographic instruments二、二、气相色谱仪流程气相色谱仪流程process of gas chromatograph三、气相色谱主要部件三、气相色谱主要部件main assembly of gas chromatograph第一节第一节第一节第一节第一节第一节 气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪gas chromatographic analysis,GCgas chromatographic instruments12/7/2022一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器 gas chromatographic instrumentsgas chromatographic instrumentsgas chromatographic instrumentsAgilent 689012/7/2022气相色谱仪器气相色谱仪器气相色谱仪器气相色谱仪器气相色谱仪器气相色谱仪器12/7/2022气相色谱仪器气相色谱仪器气相色谱仪器气相色谱仪器气相色谱仪器气相色谱仪器岛津GC201012/7/2022二、气相色谱结构流程二、气相色谱结构流程二、气相色谱结构流程二、气相色谱结构流程二、气相色谱结构流程二、气相色谱结构流程 process of gas chromatographprocess of gas chromatographprocess of gas chromatograph1-载气钢瓶；2-减压阀3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；7-进样气化室；8-色谱柱；9-热导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪；载气系统进样系统色谱柱检测系统温控系统12/7/2022结构流程结构流程结构流程结构流程结构流程结构流程12/7/2022三、气相色谱仪主要部件三、气相色谱仪主要部件三、气相色谱仪主要部件三、气相色谱仪主要部件三、气相色谱仪主要部件三、气相色谱仪主要部件 main assembly of gas chromatographmain assembly of gas chromatographmain assembly of gas chromatograph1.1.载气系统载气系统 包括包括气源气源、净化干燥管净化干燥管和和载气载气流速控制流速控制；常用的常用的载气载气有：氢气、氮气、氦气；有：氢气、氮气、氦气；净化干燥管净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；分子筛、活性炭等）；载气流速控制载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。流速恒定。12/7/20222.2.2.进样装置进样装置进样装置进样装置进样装置进样装置 进样装置：进样装置：进样器+气化室；气体进样器（六通阀）：气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；12/7/2022 液体进样器：液体进样器：液体进样器：液体进样器：液体进样器：液体进样器：不同规格的专用不同规格的专用注射器注射器，填充柱色谱常用，填充柱色谱常用10L；毛细管色谱常用毛细管色谱常用1L；新型仪器带有；新型仪器带有全自动液体进样全自动液体进样器器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。成，一次可放置数十个试样。气化室气化室：将液体试样瞬间：将液体试样瞬间气化的装置。气化的装置。12/7/2022 液体进样器：液体进样器：液体进样器：液体进样器：液体进样器：液体进样器：12/7/20223.3.3.3.3.3.色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱）色谱柱：色谱仪的色谱柱：色谱仪的核心核心部件。部件。柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根毫米。长度可根据需要确定。据需要确定。填充柱填充柱柱填料：粒度为柱填料：粒度为60-80或或80-100目的色谱固定相目的色谱固定相。气气-固色谱：固体吸附剂固色谱：固体吸附剂 气气-液色谱：担体液色谱：担体+固定液固定液 柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将流速慢或将 柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。12/7/20224.4.4.4.4.4.检测系统检测系统检测系统检测系统检测系统检测系统 色谱仪的色谱仪的眼睛眼睛。通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；被色谱柱分离后的组分被色谱柱分离后的组分依次依次进入检测器，按其浓度或质进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图；给出色谱图；检测器：检测器：广普型广普型对所有物质均有响应；对所有物质均有响应；专属型专属型对特定物质有高灵敏响应；对特定物质有高灵敏响应；常用的检测器：常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器热导检测器、氢火焰离子化检测器;火火焰离化检测器，焰离化检测器，ECD；氮磷检测器；氮磷检测器；12/7/20225.5.5.5.5.5.温度控制系统温度控制系统温度控制系统温度控制系统温度控制系统温度控制系统 温度是色谱分离条件的重要选择参数；温度是色谱分离条件的重要选择参数；气化室气化室、柱室柱室、检测器检测器三部分在色谱仪操作时三部分在色谱仪操作时均需控制温均需控制温度度；气化室：保证液体试样瞬间气化；气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；柱室：准确控制分离柱室：准确控制分离需要的温度。当试样复需要的温度。当试样复杂时，柱室温度需要按杂时，柱室温度需要按一定程序控制温度变化，一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分各组分在最佳温度下分离；离；12/7/2022气相色谱分析气相色谱分析气相色谱分析气相色谱分析气相色谱分析气相色谱分析法法法法法法一、一、气固色谱固定相气固色谱固定相stationary phases in Gas-solid chromatograph二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相stationary phases in gas-liquid chromatograph 第二节第二节第二节第二节第二节第二节 气相色谱固定相气相色谱固定相气相色谱固定相气相色谱固定相气相色谱固定相气相色谱固定相gas chromatographic analysis,GCstationary phases in gas chromatograph 12/7/2022一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相stationary phases in Gas-solid chromatographstationary phases in Gas-solid chromatographstationary phases in Gas-solid chromatograph固体固定相是表面具有一定固体固定相是表面具有一定活性活性的的固体吸附剂固体吸附剂。当被分析组。当被分析组分随载气进入色谱柱后，因吸附剂对试样中分随载气进入色谱柱后，因吸附剂对试样中各组分各组分的的吸附能吸附能力不同力不同，经反复多次的吸附，经反复多次的吸附-脱附过程，使各组分彼此分离脱附过程，使各组分彼此分离 (1)活性炭活性炭 有较大的比表面积，吸附性较强。(2)活性氧化铝活性氧化铝 有较大的极性。适用于常温下O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的相互分离。CO2能被活性氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。12/7/2022 (4)分子筛分子筛 碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A、5A、10X及13X分子筛等（孔径：埃）。常用5A和13X（常温下分离O2与N2）。除了广泛用于H2、O2、N2、CH4、CO等的分离外，还能够测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。(5)高分子多孔微球（高分子多孔微球（GDX系列）系列）新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。型号：GDX-01、-02、-03等。适用于水、气体及低级醇的分析。(3)硅胶硅胶 与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分析上述物质外，还能分析CO2、N2O、NO、NO2等，且能够分离臭氧。12/7/2022二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相 stationary phases in gas-liquid chromatographstationary phases in gas-liquid chromatographstationary phases in gas-liquid chromatograph 气液色谱固定相气液色谱固定相 固定液固定液+担体担体（支持体）：小颗粒表面涂渍上一薄层固定液。小颗粒表面涂渍上一薄层固定液。固定液特点：固定液特点：固定液在常温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈液固定液在常温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈液体状态。体状态。固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。担体：担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。12/7/2022 1.1.1.1.1.1.作为担体使用的物质应满足的条件作为担体使用的物质应满足的条件作为担体使用的物质应满足的条件作为担体使用的物质应满足的条件作为担体使用的物质应满足的条件作为担体使用的物质应满足的条件 比表面积大，孔径分布均匀；比表面积大，孔径分布均匀；化学惰性，表面无吸附性或吸附性很弱，与被分离组份化学惰性，表面无吸附性或吸附性很弱，与被分离组份不起反应；不起反应；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；颗粒大小均匀、适度。一般常用颗粒大小均匀、适度。一般常用6080目、目、80100目。目。12/7/20222.2.2.2.2.2.担体（硅藻土）担体（硅藻土）担体（硅藻土）担体（硅藻土）担体（硅藻土）担体（硅藻土）红色担体红色担体：孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强度好。孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强度好。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。缺点缺点是表面是表面存有活存有活性吸附中心点性吸附中心点。白色担体白色担体：煅烧前原料中加入了少量助溶剂（碳酸钠）。煅烧前原料中加入了少量助溶剂（碳酸钠）。颗颗 粒疏粒疏松，孔径较大。比表面积较小，机械强度较差。但吸附性松，孔径较大。比表面积较小，机械强度较差。但吸附性显著减小，适宜分离极性组分的试样。显著减小，适宜分离极性组分的试样。12/7/2022表表表表表表 气液色谱担体气液色谱担体气液色谱担体气液色谱担体气液色谱担体气液色谱担体 种类 担体名称 特点及用途 生产厂家红色硅藻土担体201 红色担体301 釉化红色担体6201 红色担体适用于涂渍非极性固定液分析非极性物质由 201 釉化而成，性能介于红色与白色硅藻土担体之间，适用于分析中等极性物质上海试剂厂大连催化剂厂硅藻土类白色硅藻土担体101 白色担体101 酸洗101 硅烷化白色担体102 白色担体适用于涂渍极性固定液分析极性物质催化吸附性小，减小色谱峰拖尾上海试剂厂非硅藻土类高分子微球玻璃微球氟担体由苯乙烯和二乙烯苯共聚而成经酸碱处理，比表面积 0.02 m2/g,可在较高温度下使用，适宜分析高沸点物质。由四氟乙烯聚合而成，比表面积 10.5 m2/g适宜分析强极性物质和腐蚀性物质上海试剂厂国外的有Chromosob12/7/20223.3.3.3.3.3.固定液固定液固定液固定液固定液固定液 固定液：固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多。(1)对对固定液的固定液的要求要求 应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。(2)固定液的最高最低使用温度固定液的最高最低使用温度高于最高使用温度易分解，温度低呈固体；(3)固定液分类方法固定液分类方法 如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在各种色谱手册中，一般将固定液按有机化合物的分类方法分为：脂肪烃、芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等。12/7/2022(4)混合固定液混合固定液 对于复杂的难分离组分通常采用特殊固定液或将两种甚至两种以上混合使用；(5)选择的基本原则选择的基本原则 “相似相溶相似相溶”，选择与试样性质相近的固定相。(6)固定液的相对极性固定液的相对极性 规定：角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，氧二丙睛的相对极性为100。12/7/2022Px=100-100(q1-qx)/(q1-q2)q=lgtR(苯)/tR(环己烷)12/7/2022色谱柱色谱柱色谱柱色谱柱色谱柱色谱柱 HP-5（MS）：键合，5%苯基，95%甲基聚硅氧烷，对照品牌：CP-SIL 8CB，UItra-2，007-2，RTx-5，AT-5，DB-5类似固定相：SE-54，SE-52，OV-73使用温度：-60-320应用范围：烷基苯，多环芳烃，醇，酚，酮，脂肪酸酯，苯二甲酸酯，硝基芳烃，芳胺，烷基胺，联苯胺，卤代烃，多氯联苯，糖类衍生物，维生素衍生物，有机酸，镇痛药，农药，抗组胺药，溶剂，生物碱，防腐剂，香料等12/7/2022第第第十十十章章章气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法一一、热导池检测器、热导池检测器TCDTCDthermal conductivity detector二、氢火焰离子化检测器二、氢火焰离子化检测器flame ionization detector,FID三、电子捕获检测器三、电子捕获检测器electron capture detector,ECD四、其他检测器四、其他检测器other detector第三节第三节第三节 气相色谱检测器气相色谱检测器气相色谱检测器gas chromatographic analysis,GCdetector of gas chromatograph12/7/2022检测器的检测器的作用作用是将经色谱柱分离后的各组分是将经色谱柱分离后的各组分按其特性及按其特性及含量含量转换为相应的转换为相应的电讯号电讯号。浓度型检测器：浓度型检测器：测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测 信号值信号值与组分的与组分的浓度成正比浓度成正比。热导检测器，电子俘获检测器热导检测器，电子俘获检测器质量型检测器：质量型检测器：测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测信号值信号值与单位时间内进入检测器组分的与单位时间内进入检测器组分的质量成正比质量成正比。如氢火焰离子化检测器，火焰光度检测器。如氢火焰离子化检测器，火焰光度检测器。广普型检测器：广普型检测器：对所有物质有响应，热导检测器；对所有物质有响应，热导检测器；专属型检测器：专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；12/7/2022一、热导池检测器一、热导池检测器一、热导池检测器 thermal conductivity detector,TCDthermal conductivity detector,TCDthermal conductivity detector,TCD1.1.热导池检测器的结构热导池检测器的结构 池体池体（一般用不锈钢制成）热敏元件热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝钨丝制成。参考臂参考臂：仅允许纯载气纯载气通过，通常连接在进样装置之前。测量臂测量臂：需要携带被分离组携带被分离组分的载气分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。12/7/20222.2.2.检测原理检测原理检测原理 惠斯登电桥，右下图。不同的气体有不同的热导系数。进样前：进样前：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：R参参=R测测 ;R1=R2则：则：R参参R2=R测测R1 无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。12/7/2022进样后进样后进样后:载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的纯载气，使测量臂的温度改变温度改变，引起电阻的变化，测量臂和，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参参R测测则：R参参R2R测测R1 这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有电压信两端存在着电位差，有电压信号输出。号输出。信号与组分浓度相关。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间记录仪记录下组分浓度随时间变化的变化的峰状图形峰状图形。12/7/2022TCDTCDTCD结构示意图结构示意图结构示意图12/7/20223.3.3.影响热导池检测器灵敏度的因素影响热导池检测器灵敏度的因素影响热导池检测器灵敏度的因素 桥路电流桥路电流I：I，钨丝的温度，钨丝与池体之间的温差，有利于热传导，检测器灵敏度提高检测器灵敏度提高。检测器的响应值S I3，但稳定性下降但稳定性下降，基线不稳。桥路电流太高时，还可能造成钨丝烧坏。一般，一般，N2作载气时为作载气时为100150mA，H2作载作载气时为气时为150200mA。池体温度池体温度：池体温度与钨丝温度相差越大，越有利于热传导，检测器的灵敏度也就越高，但池体温度不能低于分离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。12/7/2022 载气种类载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但价格较高。表表 某些气体与蒸气的热导系数（某些气体与蒸气的热导系数（），单位：），单位：J/cms12/7/2022二、二、二、二、二、二、氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器 flame ionization detector,FIDflame ionization detector,FIDflame ionization detector,FID1.1.特点特点 简称氢焰检测器简称氢焰检测器 （FID：hydrogen flameionization detector）(1)典型的典型的质量型检测器质量型检测器;(2)对有机化合物具有对有机化合物具有很高的灵敏度很高的灵敏度;(3)无机气体、水、四氯化碳等无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应灵敏度低或不响应;(4)氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点响应迅速等特点;(5)比热导检测器的灵敏度高出近比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限个数量级，检测下限可达可达10-12gg-1。12/7/20222.2.2.氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构 N2：载气携带试样组分；H2：为燃气；空气：助燃气。使用时需要调整三者的比使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最例关系，检测器灵敏度达到最佳。佳。主要部分是一主要部分是一离子室离子室。包括气体入口，。包括气体入口，火焰喷嘴，一对电极和外罩。火焰喷嘴，一对电极和外罩。(1)在发射极和收集极之间加有一定的直在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（流电压（100300V）构成一个外加电场）构成一个外加电场(2)氢焰检测器需要用到三种气体：氢焰检测器需要用到三种气体：12/7/20223.3.3.氢焰检测器的原理氢焰检测器的原理氢焰检测器的原理 被测组分被载气携带，从色被测组分被载气携带，从色谱柱流出，与氢气混合一起谱柱流出，与氢气混合一起进入离子室，由毛细管喷嘴进入离子室，由毛细管喷嘴喷出。氢气在空气的助燃下喷出。氢气在空气的助燃下经引燃后进行燃烧，以燃烧经引燃后进行燃烧，以燃烧所产生的高温（约所产生的高温（约2100）火焰为能源，火焰为能源，使被测有机物质电离成正负离子使被测有机物质电离成正负离子。产生的离。产生的离子在收集极和发射极的外电场作用下子在收集极和发射极的外电场作用下定向运动形成电流定向运动形成电流。产生的产生的微电流大小与进入离子室的被测组分含量有关微电流大小与进入离子室的被测组分含量有关，含，含量愈大，产生的微电流就愈大，这二者之间存在定量关系量愈大，产生的微电流就愈大，这二者之间存在定量关系。12/7/2022三、电子捕获检测器三、电子捕获检测器三、电子捕获检测器 electron capture detector,ECDelectron capture detector,ECDelectron capture detector,ECD 高选择性检测器，高选择性检测器，仅对含有卤素、磷、硫、氧等电负性元素的化合物有很仅对含有卤素、磷、硫、氧等电负性元素的化合物有很高的灵敏度，高的灵敏度，检测下限检测下限1010-14-14 g/mLg/mL，对大多数烃类没有响应。对大多数烃类没有响应。较多应用于农副较多应用于农副产品、食品及环境中产品、食品及环境中农药残留量的测定。农药残留量的测定。12/7/2022检测原理检测原理检测原理检测原理检测原理检测原理在检测池体内有一圆筒状放射源在检测池体内有一圆筒状放射源作为负极，一个不锈钢棒作为正作为负极，一个不锈钢棒作为正极，在此两极间施加一电压。极，在此两极间施加一电压。当载气（如氮气）进入检测器时，在放射源的射当载气（如氮气）进入检测器时，在放射源的射线作用下发生电离：线作用下发生电离：N2 N2+e-生成的正离子和电子，在电场的作用下向极性相生成的正离子和电子，在电场的作用下向极性相反的电极运动，形成恒定的基始电流即反的电极运动，形成恒定的基始电流即基流基流。当当具有电负性的组分进入检测器具有电负性的组分进入检测器时，它时，它俘获俘获了检了检测器中的测器中的电子电子而使而使基流降低基流降低，其，其降低值降低值与进入检测与进入检测器的电负性组分的器的电负性组分的含量成正比含量成正比。12/7/2022四、其他检测器四、其他检测器四、其他检测器 other detectorother detectorother detector1.1.火焰光度检测器火焰光度检测器(flame photometric detector,FPD)(flame photometric detector,FPD)化合物中硫、磷硫、磷在富氢火焰中被还原，激发后，辐射出394nm、526 nm 左右的特征光谱，可被检测；该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器；2.2.定性检测器定性检测器(联用仪器联用仪器)将两种仪器结合；色-质联用仪 (通过分子分离器连接)12/7/2022五五五五五五 检测器的性能指标检测器的性能指标检测器的性能指标检测器的性能指标检测器的性能指标检测器的性能指标 1.灵敏度灵敏度S S=R/Q R为记录仪信号变化率，为记录仪信号变化率，Q为通过检测器物质为通过检测器物质 量量的变化率的变化率 Sc=C1C2F0A/m Sm=60C1C2A/m 2.检测限检测限 D(敏感度敏感度)检测器恰能产生相当于检测器恰能产生相当于3倍噪音（倍噪音（3N）的信号时，）的信号时，单位时间所需引入检测器中某组分的质量或单位体积单位时间所需引入检测器中某组分的质量或单位体积载气中所含某组分的质量，即载气中所含某组分的质量，即 D=3S/N12/7/2022气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法一、色谱柱及使用条件的选一、色谱柱及使用条件的选择择chromatographic columns and choice of operating condition 二、载气种类和流速的选择二、载气种类和流速的选择classification of carrier gas and choice of flow rate 三、其它操作条件的选择三、其它操作条件的选择choice of other operating condition第四节第四节第四节 分离操作条件的选择分离操作条件的选择分离操作条件的选择gas chromatographic analysis,GCchoice of chromatographic operating condition 12/7/2022一、一、一、色谱柱及使用条件的选择色谱柱及使用条件的选择色谱柱及使用条件的选择 chromatographic columns and choice of operating conditionchromatographic columns and choice of operating conditionchromatographic columns and choice of operating condition 1.1.固定相的选择固定相的选择 气液色谱，应根据“相似相溶”的原则 分离非极性组分时分离非极性组分时，通常选用非极性固定液。各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。分离极性组分时分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。12/7/2022 分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易被极化的）组分后出峰。醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离，通常选择极性或氢键性的固定液。这时试样中各组分，不易与固定液形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。组成复杂、较难分离的试样组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液，或混合固定相。12/7/20222.2.2.固定液配比（涂渍量）的选择固定液配比（涂渍量）的选择固定液配比（涂渍量）的选择 配比配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是固定液在担体上的涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，配比通常在固定液与担体的百分比，配比通常在5%5%25%25%之间之间。配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。越小，柱效越高，分析速度也越快。配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。12/7/20223.3.3.柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择 增加柱长对提高分离度有利（分离度增加柱长对提高分离度有利（分离度R正比于柱正比于柱长长L2），但组分的保留时间），但组分的保留时间tR ，且柱阻力，且柱阻力，不便，不便操作。操作。柱长的选用原则柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下是在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。填充色谱柱的柱长通常为填充色谱柱的柱长通常为13米。米。可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长或实验确定。或实验确定。柱内径一般为柱内径一般为34毫米。毫米。12/7/20224.4.4.柱温的确定柱温的确定柱温的确定 首先应使首先应使柱温柱温控制在固定液的控制在固定液的最高最高使用温度（超过该温使用温度（超过该温度固定液易流失）和度固定液易流失）和最低最低使用温度（低于此温度固定液以固使用温度（低于此温度固定液以固体形式存在）范围体形式存在）范围之内之内。柱温升高，分离度下降，色谱峰变窄变高。柱温柱温升高，分离度下降，色谱峰变窄变高。柱温，被测，被测组分的挥发度组分的挥发度，即被测组分在气相中的浓度，即被测组分在气相中的浓度，K，tR，低，低沸点组份峰易产生重叠。沸点组份峰易产生重叠。柱温柱温，分离度，分离度，分析时间，分析时间。对于难分离物质对，降低。对于难分离物质对，降低柱温虽然可在一定程度内使分离得到改善，但是不可能使之柱温虽然可在一定程度内使分离得到改善，但是不可能使之完全分离，这是由于两组分的相对保留值增大的同时，两组完全分离，这是由于两组分的相对保留值增大的同时，两组分的峰宽也在增加，当后者的增加速度大于前者时，两峰的分的峰宽也在增加，当后者的增加速度大于前者时，两峰的交叠更为严重。交叠更为严重。柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。12/7/2022程序升温程序升温程序升温12/7/2022二、二、二、载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择 classification of carrier gas and choice of flow rateclassification of carrier gas and choice of flow rateclassification of carrier gas and choice of flow rate 1.1.载气种类的选择载气种类的选择 载气种类的选择应考虑载气种类的选择应考虑三个方面三个方面：载气对：载气对柱效柱效的影响、的影响、检测器检测器要求及要求及载气性质载气性质。载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。载气流速较大时，传质阻力项起主要作用，采用较小摩尔质载气流速较大时，传质阻力项起主要作用，采用较小摩尔质量的载气（如量的载气（如H H2 2，HeHe），可减小传质阻力，提高柱效。），可减小传质阻力，提高柱效。热导检测器热导检测器需要使用热导系数较大的需要使用热导系数较大的氢气氢气有利于提高检有利于提高检测灵敏度。在测灵敏度。在氢焰氢焰检测器中，检测器中，氮气氮气仍是首选目标。仍是首选目标。在载气选择时，还应综合考虑载气的安全性、经济性及在载气选择时，还应综合考虑载气的安全性、经济性及来源是否广泛等因素。来源是否广泛等因素。12/7/20222.2.2.载气流速的选择载气流速的选择载气流速的选择 由图可见存在最佳流速（由图可见存在最佳流速（uopt）。实际流速通常）。实际流速通常稍大于稍大于最佳流速，以缩短分析时间。最佳流速，以缩短分析时间。CBuCuBuHuCuBAHopt20dd12/7/2022 三、三、三、其它操作条件的选择其它操作条件的选择其它操作条件的选择 choice of other operating conditionchoice of other operating conditionchoice of other operating condition1.1.进样方式和进样量的选择进样方式和进样量的选择 液体试样采用色谱微量进样器进样，规格有液体试样采用色谱微量进样器进样，规格有1L，5L，10L等。等。进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之内。范围之内。进样要求动作快、时间短。进样要求动作快、时间短。气体试样应采气体进样阀进样。气体试样应采气体进样阀进样。12/7/20222.2.2.气化温度的选择气化温度的选择气化温度的选择 色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后，在此瞬间气化；，在此瞬间气化；气化温度一般气化温度一般较柱温高较柱温高3070C 防止气化温度太高造成试样分解。防止气化温度太高造成试样分解。12/7/2022第四节第四节第四节 色谱的定性和定量分析色谱的定性和定量分析色谱的定性和定量分析色谱法色谱法分离好分离好,定性难定性难色谱分析分三个阶段色谱分析分三个阶段1 1）仪器调试）仪器调试 2 2）操作条件选择）操作条件选择 3 3）定性定量）定性定量-保留值定性保留值定性 -峰高峰高,峰面积定量峰面积定量12/7/2022色谱的定性色谱的定性色谱的定性色谱的定性色谱的定性色谱的定性一一.保留值定性保留值定性 1.优点：简单优点：简单 缺点：要有纯样，适用于已知物，缺点：要有纯样，适用于已知物，操作条件要稳定操作条件要稳定2.相对保留值定性,()()(),()()()R ig iN iisR Sg sN stVVtVV优点：比绝对法重现性好优点：比绝对法重现性好缺点：也需要纯样，比绝对法麻烦缺点：也需要纯样，比绝对法麻烦12/7/2022 3.纯样看哪个Ii=100(n+（lg tR(i)-lg tR(n)）/（lg tR(n+1)-lg tR(n)）Ii12/7/2022二、其它方法二、其它方法1.1.用比保留体积用比保留体积VgVg定性定性 优点：不用纯样缺点：如果固定液流失，则定性不准。2.2.利用保留值规律定性利用保留值规律定性 a.碳数规律 logVg=A1n+B1b.沸点规律 logVg=A2Tb+B2c.柱温规律 I=A3+B312/7/2022三.与其它仪器联用与其它仪器联用GC-MSGC-FTIR(傅立叶变换红外光谱)GC-NMR缺点：标准谱图太少标准谱图太少，一般用计算机检索12/7/2022第二节第二节第二节 色谱定量色谱定量色谱定量 1.求峰面积定量准确度决定于 2.求相对校正因子 3.选准确定量方法一.峰面积1.对称峰：A=1.065 W1/2 h2不对称峰 A=1/2 h（W0.15+W0.85）式中W0.15和 W0.85 分别为峰高0.15倍和0.85倍处的峰宽 12/7/2022二.定量校正因子f不同组分有不同的响应值不同组分有不同的响应值例如例如 用用TCD，N2作载气测作载气测O2，H2的百分含量的百分含量 若若H2、O2峰面积相同峰面积相同,百分含量相同就不对。不能用下式百分含量相同就不对。不能用下式计算：计算：%502222OHHAAAHH2的热导系数大,TCD响应大,但实际含量小必须用校正因子.A C f H2 500 50%0.1 O2 50 50%1%501501.05001.0500%,2222222OOHHHHfAfAfAH12/7/2022绝对校正因子f叫绝对校正因子叫绝对校正因子它决定于检测器的灵敏度，它决定于检测器的灵敏度，f不易测定。不易测定。常用相对校正因子常用相对校正因子f 通常所指的校正因子都是指相对校正因子。通常所指的校正因子都是指相对校正因子。iiiAmf 1.相对校正因子相对校正因子 相对校正因子定义为 即某组分i的相对校正因子f为组分i与标准物质s的绝对校正因子之比。2.相对校正因子的表示方法相对校正因子的表示方法 重量校正因子与摩尔校正因子12/7/20223.相对校正因子的测定方法相对校正因子的测定方法 f值可引用文献值，也可以自己测定。标准物质，TCD是苯，FID是正庚烷。准确称量被测组分wi和标准组分ws的重量 在线线范围内进样测 Ai,As 求f w或f M 多次测定，求平均值。12/7/2022三三三三三三.定量方法定量方法定量方法归一法,内标法,外标法。各有其优缺点,1 归一法归一法优点:是相对法相对法 与进样量无关与进样量无关,定量较准确定量较准确缺点:要求 全出峰全出峰(样品所有组分都要出峰)全知峰全知峰(有所有组分的标准品)%100.%100%2211nniiiiiiAfAfAfAfAfAfW12/7/20222.外标法外标法(标准曲线法标准曲线法)用待测组分的纯样制标准曲线优点：快速简单,只要待测组分出峰且完全分离即可缺点：绝对法,进样量,操作条件要不变 12/7/20223.内标法内标法(外加标准法外加标准法)不能全出峰不能全出峰或只需测某几个组分时采用方法:准确称取样品,加入一定量内标物,根据重量及峰面积求出某组分的含量Ws 内标物重量 As 内标物峰面积 Ai 被测物峰面积 fs 内标物重量校正因子 fi 被测物重量校正因子 W 样品重 一般选内标物为基准，fs=1WfAWfAWWWsssiii%100%ssiiSifAfAWW12/7/2022步骤步骤:a.选内标物选内标物 b.测测fw(i/s)(fi)c.称未知样称未知样W.内标物内标物Ws,测测Ai,As内标法的关键是选择合适的内标物，内标法的关键是选择合适的内标物，它必须符合下列条件：它必须符合下列条件：(1)是样品中原来不存在的纯物质，性质与被测物相近，能完全溶解于样品并且不是样品中原来不存在的纯物质，性质与被测物相近，能完全溶解于样品并且不与样品发生化学反应。与样品发生化学反应。(2)内标物的峰应尽量靠近被测组分的峰，或位于几个被测物之峰的中间并与这些内标物的峰应尽量靠近被测组分的峰，或位于几个被测物之峰的中间并与这些色谱峰完全分离。色谱峰完全分离。(3)内标物的质量应与被测物质的质量接近，能保持色谱峰大小差不多。内标物的质量应与被测物质的质量接近，能保持色谱峰大小差不多。12/7/2022例:测甲苯,乙苯,正丙苯的混合物,苯作内标物求组分含量组分 面积cm2 校正因子fw(i/s)苯 4.00 1.00甲苯 3.84 0.96乙苯 1.95 0.92正丙苯 0.82 0.90内标法优点:是相对法相对法,不要求全出峰,全知峰 缺点:要有内标物纯样,两次称重两次称重,比较麻烦Ws/W=1/10%2.9%100101196.000.484.3%100%样品重苯苯苯甲苯甲苯甲苯WfAWfAW12/7/2022 总结:归一法与 内标法：是相对法，与操作条件无关，误差小 外标法:简单，是绝对法，与操作条件有关