气相色谱分析课件

气相色谱分析气相色谱分析气相色谱分析气相色谱的创建人气相色谱的创建人Archer John Porter Martin b.1910d.2002 Richard Laurence Millington Synge b.1914d.1994 1944年马丁和辛年马丁和辛格共同发明分配格共同发明分配色谱法，共获色谱法，共获1952年诺贝尔化年诺贝尔化学奖。学奖。1953年马丁和年马丁和A.T.James发明发明气相色谱法。气相色谱法。气相色谱的创建人气相色谱的创建人Archer John b.1910d.气体为流动相，气体为流动相，待测样品被蒸发为待测样品被蒸发为气体，注入到色谱柱顶，以惰性气体气体，注入到色谱柱顶，以惰性气体(载载气气)将待测物样品蒸汽带入柱内分离。将待测物样品蒸汽带入柱内分离。第一节第一节 概述概述一、气相色谱法一、气相色谱法 GC 气体为流动相，待测样品被蒸发为气体，注入气体为流动相，待测样品被蒸发为气体，注入按固定相分按固定相分 气气-固色谱固色谱 气气-液色谱液色谱按分离原理分按分离原理分 吸附色谱吸附色谱 分配色谱分配色谱按柱粗细分按柱粗细分 填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱二、二、GC分类分类按固定相分按固定相分 二、二、GC分类分类三、三、GC的特点及应用范围的特点及应用范围p分离效能高，选择性好分离效能高，选择性好n复杂混合物、有机同系物、异构体及手性异构体复杂混合物、有机同系物、异构体及手性异构体n填充柱理论塔板数可达数千，毛细管柱可达一百多万填充柱理论塔板数可达数千，毛细管柱可达一百多万p检测灵敏度高（检测灵敏度高（10-11 10-13g)，样品用量少，样品用量少p操作简单，分析速度快操作简单，分析速度快 适于分析沸点适于分析沸点500以下，分子量以下，分子量400以下，热稳定性以下，热稳定性好的气、液、固态物质，约占全部有机物的好的气、液、固态物质，约占全部有机物的20三、三、GC的特点及应用范围分离效能高，选择性好的特点及应用范围分离效能高，选择性好 四、四、气相色谱法的一般流程气相色谱法的一般流程 载气系统载气系统 (Carrier gas supply)进样系统（进样系统（sample injection system）色谱柱系统色谱柱系统（column system）温控系统（温控系统（Temp.Contr.system）检测系统检测系统（detection system）记录系统记录系统（data system）四、四、气相色谱法的一般流程气相色谱法的一般流程 载气系统载气系统 (Carrier 获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计及气体净化装置。流量计及气体净化装置。一、载气系统一、载气系统气体净化装置：气体净化装置：去水、去氧、去总烃去水、去氧、去总烃载气：载气：要求化学惰性，不与有关物质反应要求化学惰性，不与有关物质反应载气载气N2气、气、H2气等气等燃气燃气H2气气助燃气助燃气空气空气 获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计二、进样系统二、进样系统 包括进样器、气化室等。包括进样器、气化室等。手动进校常以微量注射器进样手动进校常以微量注射器进样二、进样系统二、进样系统 包括进样器、气化室等。包括进样器、气化室等。柱材料：柱材料：金属、玻璃、融熔石英、金属、玻璃、融熔石英、Teflon等等填充柱：填充柱：多为多为U形或螺旋形，内填固定相；形或螺旋形，内填固定相；开管柱：开管柱：分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。通常弯成螺旋状。通常弯成螺旋状。三、色谱柱系统三、色谱柱系统 色谱分析的心脏，包括色谱柱和柱温箱色谱分析的心脏，包括色谱柱和柱温箱柱材料：金属、玻璃、融熔石英、柱材料：金属、玻璃、融熔石英、Teflon等三、色谱柱系统等三、色谱柱系统 四、温控系统四、温控系统温度控制是否准确、升、降温速度是否快速是温度控制是否准确、升、降温速度是否快速是市售色谱仪器的最重要指标之一。市售色谱仪器的最重要指标之一。控温系统包括对控温系统包括对气化室、柱箱和检测器气化室、柱箱和检测器控温控温控温方式：控温方式：恒温和程序升温恒温和程序升温。四、温控系统温度控制是否准确、升、降温速度是否快速是市售色谱四、温控系统温度控制是否准确、升、降温速度是否快速是市售色谱五、五、检测检测系统系统 包括检测器和放大器等，有浓度型检测和包括检测器和放大器等，有浓度型检测和质量型检测质量型检测五、检测系统五、检测系统 包括检测器和放大器等，有浓度型检测和包括检测器和放大器等，有浓度型检测和六、记录控制系统六、记录控制系统色谱工作站色谱工作站在线显示在线显示自动采集自动采集处理储存处理储存自动控制自动控制 六、记录控制系统色谱工作站六、记录控制系统色谱工作站第二节第二节 气相色谱固定相和流动相气相色谱固定相和流动相色谱柱系统色谱柱系统色谱仪器的心脏色谱仪器的心脏1）气固色谱固定相：固体吸附剂；）气固色谱固定相：固体吸附剂；2）气液色谱固定相：固定液）气液色谱固定相：固定液+载体。载体。第二节第二节 气相色谱固定相和流动相色谱柱系统气相色谱固定相和流动相色谱柱系统色谱仪器的色谱仪器的1.吸附剂吸附剂硅胶硅胶(强极性强极性)氧化铝氧化铝(弱极性弱极性)活性炭活性炭(非极性非极性)分子筛分子筛(极性极性)一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相固体吸附剂固体吸附剂利用固体吸附剂对不同物质利用固体吸附剂对不同物质的吸附能力差别进行分离。的吸附能力差别进行分离。主要用于分离小分子量的永久气体（主要用于分离小分子量的永久气体（H2、O2、CO等）等）及低分子量化合物。及低分子量化合物。1.吸附剂一、气固色谱固定相吸附剂一、气固色谱固定相固体吸附剂利用固体吸附剂对固体吸附剂利用固体吸附剂对2.高分子多孔微球高分子多孔微球(GDX)：人工合成的多孔聚合物，孔径大小可人为控制。人工合成的多孔聚合物，孔径大小可人为控制。可在活化后直接用于分离。可在活化后直接用于分离。一、气固色谱固定相一、气固色谱固定相固体吸附剂固体吸附剂非极性：苯乙烯非极性：苯乙烯+二乙烯苯共聚：二乙烯苯共聚：GDX-1和和2型（国产）型（国产）极性：苯乙烯极性：苯乙烯+二乙烯苯共聚物中引入极性基团二乙烯苯共聚物中引入极性基团 GDX-3和和4型（国产）型（国产）2.高分子多孔微球高分子多孔微球(GDX)：一、气固色谱固定相：一、气固色谱固定相固体吸附固体吸附吸附剂性质、分离对象吸附剂性质、分离对象吸附剂吸附剂性质性质分离对象分离对象活性炭活性炭非极性非极性永久气体、非极性烃永久气体、非极性烃硅胶硅胶氢键型氢键型永久气体、非极性烃永久气体、非极性烃氧化铝氧化铝弱极性弱极性烃烃+有机异构物有机异构物分子筛分子筛极性极性永久气体永久气体+惰性气体惰性气体GDX不同不同极性极性水水+气体氧化物气体氧化物+CH4+低级醇低级醇吸附剂性质、分离对象吸附剂性质分离对象活性炭非极性永久气体、吸附剂性质、分离对象吸附剂性质分离对象活性炭非极性永久气体、载体为固定液提供大的惰性表面，载体为固定液提供大的惰性表面，以承担固定液，使其形成薄而匀的液膜。以承担固定液，使其形成薄而匀的液膜。二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相固定液固定液+载体载体 载体为固定液提供大的惰性表面，以承担固定液，载体为固定液提供大的惰性表面，以承担固定液，1.载体载体(担体担体)：化学惰性的多孔性微粒：化学惰性的多孔性微粒二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相载体载体+固定液固定液要求：要求：比表面积大（多涂渍固定液）比表面积大（多涂渍固定液）无吸附性（不吸附被测组分）无吸附性（不吸附被测组分）化学惰性（不与固定液发生化学反应）化学惰性（不与固定液发生化学反应）热稳定性好热稳定性好,一定的机械强度一定的机械强度1.载体载体(担体担体)：化学惰性的多孔性微粒二、气液色谱固：化学惰性的多孔性微粒二、气液色谱固载体类型载体类型类型类型制备制备应用应用硅藻土硅藻土红色担体红色担体天然硅藻土天然硅藻土900煅烧煅烧与非极性固定液配伍，用与非极性固定液配伍，用于非极性或弱极性物质分于非极性或弱极性物质分离离硅藻土硅藻土白色担体白色担体天然硅藻土天然硅藻土+20%Na2CO3煅烧煅烧)与极性固定液配伍、用于与极性固定液配伍、用于极性物质分离极性物质分离非硅非硅藻土藻土有机聚合物：有机玻璃有机聚合物：有机玻璃球球特定组分分析特定组分分析载体类型类型制备应用硅藻土红色担体与非极性固定液配伍，用于非载体类型类型制备应用硅藻土红色担体与非极性固定液配伍，用于非l酸洗：酸洗：HCl浸泡除去金属氧化物浸泡除去金属氧化物 用于分析酸类和酯类用于分析酸类和酯类l碱洗：碱洗：NaOH-甲醇浸泡除去酸性作用点甲醇浸泡除去酸性作用点 用于分析胺类等碱性化合物用于分析胺类等碱性化合物l硅烷化：硅烷化：载体与硅烷化试剂反应除去硅醇基载体与硅烷化试剂反应除去硅醇基 用于具有形成氢键能力的较强的化合物用于具有形成氢键能力的较强的化合物载体载体的处理的处理钝化，减弱或消除载体表面的吸附活性钝化，减弱或消除载体表面的吸附活性酸洗：酸洗：HCl浸泡除去金属氧化物载体的处理钝化，减弱或消除载体浸泡除去金属氧化物载体的处理钝化，减弱或消除载体操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜）操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜）操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜）操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜）固定液热稳定性和化学稳定性好固定液热稳定性和化学稳定性好固定液热稳定性和化学稳定性好固定液热稳定性和化学稳定性好固定液蒸气压要低（柱寿命长，检测本底低）固定液蒸气压要低（柱寿命长，检测本底低）固定液蒸气压要低（柱寿命长，检测本底低）固定液蒸气压要低（柱寿命长，检测本底低）固定液对样品应有较好溶解度及选择性固定液对样品应有较好溶解度及选择性固定液对样品应有较好溶解度及选择性固定液对样品应有较好溶解度及选择性2.固定液固定液要求：要求：二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相载体载体+固定液固定液高沸点难挥发有机化合物，种类繁多。高沸点难挥发有机化合物，种类繁多。操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜）操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜）2.固定液要求：固定液要求：固定液类型固定液类型化学分类法化学分类法固定液固定液极性极性例子例子分离对象分离对象烃类烃类非极性非极性角鲨烷角鲨烷非极性物质非极性物质硅氧硅氧烷类烷类弱极性弱极性甲基硅氧烷甲基硅氧烷苯基硅氧烷苯基硅氧烷不同极性物质不同极性物质中极性中极性氟基硅氧烷氟基硅氧烷强极性强极性氰基硅氧烷氰基硅氧烷醇类醇类强极性强极性聚乙二醇聚乙二醇强极性物质强极性物质酯类酯类中强极性中强极性邻苯二甲酸酯邻苯二甲酸酯各类物质各类物质烃类、醇、酯、聚酯、胺、烃类、醇、酯、聚酯、胺、硅氧烷类硅氧烷类等。等。固定液类型固定液类型化学分类法固定液极性例子分离对象烃类非极性角鲨化学分类法固定液极性例子分离对象烃类非极性角鲨固定液类型固定液类型极性分类法极性分类法0、1级：非极性固定液级：非极性固定液2、3级：中等极性固定液级：中等极性固定液4、5级：极性固定液级：极性固定液l相对极性分为五级，每相对极性分为五级，每20为一级为一级l规定规定,-氧二丙腈的相对极性为氧二丙腈的相对极性为100，角鲨烷为角鲨烷为0l其他固定液的相对极性与它们比较，在其他固定液的相对极性与它们比较，在0100之间之间 固定液类型固定液类型极性分类法极性分类法0、1级：非极性固定液相对极性分为五级：非极性固定液相对极性分为五相对极性（相对极性（P P）测定方法）测定方法苯苯与与环环己己烷烷为为样样品品对对照照柱柱,-氧氧二二丙丙腈腈及及角角鲨鲨烷烷柱柱分分别别测测定定相相对对保保留留值值的的对对数数q1及及q2在在待待测测固固定定液液柱柱上上测测得得qx代代入入下下式式计计算算待待测测固固定定液液的的相相对极性对极性Px：相对极性（相对极性（P）测定方法苯与环己烷为样品）测定方法苯与环己烷为样品对照柱对照柱,-氧氧固定液固定液P级别级别固定液固定液P级别级别角鲨烷角鲨烷0+1PEG-20M68+3SE-30,OV-113+1DEGA72+4已二酸二辛酯已二酸二辛酯21+2PEG-60074+4DNP25+2双甘油双甘油89+5DOP，QF-128+2,-氧二丙氧二丙腈腈100+5XE-6052+3固定液固定液P级别固定液级别固定液P级别角鲨烷级别角鲨烷0+1PEG-20M68+3S3.固定液的选择固定液的选择原则：相似性原则原则：相似性原则 即按被分离组分的极性或基团与固即按被分离组分的极性或基团与固定液相似的原则来选择定液相似的原则来选择 为了利用为了利用“相似性原则相似性原则”原则选择固定液，原则选择固定液，必须了解样品种各组分按极性分类的情况。必须了解样品种各组分按极性分类的情况。二、气液色谱固定相二、气液色谱固定相载体载体+固定液固定液3.固定液的选择原则：相似性原则固定液的选择原则：相似性原则 为了利用为了利用“相似性原相似性原第一组第一组最强极性最强极性氢键型氢键型第二组第二组 强极性强极性氢键接受原子氢键接受原子及活泼及活泼H第三组第三组中等极性中等极性氢键接受原氢键接受原子子第四组第四组弱极性弱极性活泼氢活泼氢第五组第五组非极性非极性水水脂肪酸类脂肪酸类酮类酮类二氯甲烷二氯甲烷饱和饱和CH物物二醇二醇,甘油甘油酚类酚类醛类醛类氯仿氯仿CS2氨基酸类氨基酸类伯与肿胺类伯与肿胺类酯类酯类氯乙烷氯乙烷硫醇硫醇羧酸类羧酸类肟类肟类叔胺类叔胺类芳香烃芳香烃硫化物类硫化物类多酚类多酚类含含H H硝基物、硝基物、腈化物、氨、腈化物、氨、HFHF、肼、肼、HCNHCN不含不含H H硝基硝基物、腈化物物、腈化物烯烃类烯烃类不含在第四不含在第四级的卤化碳级的卤化碳化合物极性分组化合物极性分组第一组第二组第一组第二组 第三组第四组第五组水脂肪酸类酮类二氯甲烷饱和第三组第四组第五组水脂肪酸类酮类二氯甲烷饱和Ca a按极性相似原则选择：按极性相似原则选择：非极性组分非极性组分选非极性固定液，选非极性固定液，按沸点顺序出柱，低沸点的先出柱。按沸点顺序出柱，低沸点的先出柱。中等极性组分中等极性组分选中等极性固定液选中等极性固定液 基本按沸点顺序出柱。基本按沸点顺序出柱。强极性组分强极性组分选极性固定液，选极性固定液，按极性顺序出柱，极性强的后出柱。按极性顺序出柱，极性强的后出柱。固定液的选择固定液的选择a按极性相似原则选择：固定液的选择按极性相似原则选择：固定液的选择 固定液与被测组分化学官能团相似，作用固定液与被测组分化学官能团相似，作用力强，选择性高力强，选择性高 酯类酯类选酯或聚酯固定液选酯或聚酯固定液 醇类醇类选醇类或聚乙二醇固定液选醇类或聚乙二醇固定液b按化学官能团相似选择：按化学官能团相似选择：固定液的选择固定液的选择 固定液与被测组分化学官能团相似，作用力强，选择性固定液与被测组分化学官能团相似，作用力强，选择性c.按组分性质的主要差别选择按组分性质的主要差别选择p组分沸点差别为主组分沸点差别为主选非极性固定液选非极性固定液 按沸点顺序出柱，沸点低的先出柱按沸点顺序出柱，沸点低的先出柱p组分极性差别为主组分极性差别为主 选极性固定液选极性固定液 按极性强弱出柱，极性弱的先出柱按极性强弱出柱，极性弱的先出柱固定液的选择固定液的选择c.按组分性质的主要差别选择组分沸点差别为主按组分性质的主要差别选择组分沸点差别为主选非极性固选非极性固 例：苯（例：苯（80.10C）环己烷（环己烷（80.70C）选非极性柱选非极性柱 分不开分不开选强极性柱选强极性柱 较好分离较好分离 环己烷先出柱。环己烷先出柱。例：苯（例：苯（80.10C）选非极性柱）选非极性柱 分不开选分不开选三、气相色谱流动相三、气相色谱流动相载气载气p氢气氢气分子量小，热导系数大，粘度小分子量小，热导系数大，粘度小热导检测器、氢焰离子化检测器选用，提高载气线热导检测器、氢焰离子化检测器选用，提高载气线速时可用速时可用p氮气氮气扩散系数小、热导系数小、柱效高。扩散系数小、热导系数小、柱效高。三、气相色谱流动相三、气相色谱流动相载气氢气氮气载气氢气氮气第三节第三节 气相色谱检测器气相色谱检测器n热导检测器热导检测器 (TCD);n 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器 (FID);n电子捕获检测器电子捕获检测器 (ECD);n火焰光度检测器火焰光度检测器 (FPD);n氮磷检测器（氮磷检测器（NPD）;n硫荧光检测器硫荧光检测器（SCD）第三节第三节 气相色谱检测器热导检测器气相色谱检测器热导检测器 (TCD);u浓度型检测器：浓度型检测器：TCD、ECD u质量型检测器：质量型检测器：FID、FPD 气相色谱检测器的类型气相色谱检测器的类型l通用型检测器：通用型检测器：TCD、FIDl选择型检测器：选择型检测器：ECD、FPD浓度型检测器：浓度型检测器：TCD、ECD 气相色谱检测器的类型通用型检测气相色谱检测器的类型通用型检测一、热导检测器一、热导检测器(TCD)特点：特点：对任何气体均可产生响应，通用性好，线对任何气体均可产生响应，通用性好，线性范围宽、价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。性范围宽、价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。通常选择热导系数大的通常选择热导系数大的H2和和He作载气作载气 利用被检测组分与载利用被检测组分与载气的热导率的差别来检测气的热导率的差别来检测组分的组分的浓度浓度变化。变化。通用型浓度检测器通用型浓度检测器一、热导检测器一、热导检测器(TCD)特点：对任何气体均可产生响应，通用性特点：对任何气体均可产生响应，通用性 利用含碳有机物在氢焰的利用含碳有机物在氢焰的作用下化学电离而形成离子流，作用下化学电离而形成离子流，借测定离子流强度进行检测。借测定离子流强度进行检测。二、氢焰离子化检测器二、氢焰离子化检测器（FID）特点：特点：灵敏度高、响应快、灵敏度高、响应快、线性范围宽，目前最常用的检线性范围宽，目前最常用的检测器之一。测器之一。通用型质量检测器通用型质量检测器载气载气N2气气燃气燃气H2气气助燃气助燃气空气空气 利用含碳有机物在氢焰的作用下化学电离而形成离子流利用含碳有机物在氢焰的作用下化学电离而形成离子流63Ni或或3HU 利用含有强电负性元素的利用含有强电负性元素的物质捕获电子的能力，通过测物质捕获电子的能力，通过测定电子流进行检测定电子流进行检测三、电子捕获检测器三、电子捕获检测器(ECD)特点特点：灵敏度高、选择性好。目前分析痕量强电负灵敏度高、选择性好。目前分析痕量强电负性化合物最有效的检测器。但对无电负性的物质如烷性化合物最有效的检测器。但对无电负性的物质如烷烃无响应。烃无响应。选择型浓度检测器选择型浓度检测器63Ni或或3HU 利用含有强电负性元素的物质捕获电利用含有强电负性元素的物质捕获电 利用含利用含S、P的化合物的化合物在富氢火焰中燃烧时产生在富氢火焰中燃烧时产生的发射光谱进行定量检测。的发射光谱进行定量检测。四、火焰光度检测器四、火焰光度检测器(FPD)特点特点：高灵敏度、高选择性，对含磷、硫的有机化高灵敏度、高选择性，对含磷、硫的有机化合物和气体硫化物特别敏感。合物和气体硫化物特别敏感。选择型质量检测器选择型质量检测器 利用含利用含S、P的化合物在富氢火焰中燃烧时产生的发射的化合物在富氢火焰中燃烧时产生的发射气相色谱分析课件气相色谱分析课件第五节第五节 气相色谱分离分析条件气相色谱分离分析条件根据根据van Deemter方程和色谱分离方程式选择分析条件方程和色谱分离方程式选择分析条件第五节第五节 气相色谱分离分析条件根据气相色谱分离分析条件根据van Deemter方方柱效项 柱选择项 柱容量项一、影响分离的因素一、影响分离的因素柱效项柱效项 柱选择项柱选择项 柱容量项一、影响分离的因素柱容量项一、影响分离的因素k k 影响峰位影响峰位影响峰位影响峰位n n 影响峰宽窄影响峰宽窄影响峰宽窄影响峰宽窄 影响两峰间距影响两峰间距影响两峰间距影响两峰间距k 影响峰位影响峰位n 影响峰宽窄影响峰宽窄影响两峰间距影响两峰间距a a柱效项影响因素柱效项影响因素影响色谱峰宽窄，主要取决于色谱柱性能及载气流速采用粒度较小、均匀填充的固定相（采用粒度较小、均匀填充的固定相（A项项）分配色谱应控制固定液液膜厚度（分配色谱应控制固定液液膜厚度（C项项）适宜的操作条件：流动相性质和流速，柱温等适宜的操作条件：流动相性质和流速，柱温等(B项项)增加柱长增加柱长降低板高降低板高改善分离改善分离选用分子量较大、线速度较小的载气选用分子量较大、线速度较小的载气N2气气控制较低的柱温控制较低的柱温a柱效项影响因素影响色谱峰宽窄，主要取决于色谱柱性能及载气柱效项影响因素影响色谱峰宽窄，主要取决于色谱柱性能及载气b柱选择项影响因素柱选择项影响因素影响峰的间距，主要受固定相性质及柱温影响选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别 一般说，降低柱温可以增大柱的选择性一般说，降低柱温可以增大柱的选择性改善分离改善分离增大柱选择性增大柱选择性b柱选择项影响因素影响峰的间距，主要受固定相性质及柱温影响柱选择项影响因素影响峰的间距，主要受固定相性质及柱温影响c柱容量项影响因柱容量项影响因素素影响峰位，主要受固定相用量、柱温和载气流速影响影响峰位，主要受固定相用量、柱温和载气流速影响控制控制k的最佳范围的最佳范围 25GC中，增加固定液用量和降低柱温可以增加中，增加固定液用量和降低柱温可以增加 kc柱容量项影响因素影响峰位，主要受固定相用量、柱温和载气流柱容量项影响因素影响峰位，主要受固定相用量、柱温和载气流如何根据具体情况改进分离度？如何根据具体情况改进分离度？太小，两组分未分开太小，两组分未分开太小，两组分未分开太小，两组分未分开 应改变固定相极性，降应改变固定相极性，降应改变固定相极性，降应改变固定相极性，降低柱温低柱温低柱温低柱温 k k 太小，太小，太小，太小，n n 也太小，也太小，也太小，也太小，应增大固定液用量，应增大固定液用量，应增大固定液用量，应增大固定液用量，降低柱温降低柱温降低柱温降低柱温 n n 太小，许多组分未太小，许多组分未太小，许多组分未太小，许多组分未分开分开分开分开 应设法降低板高，提应设法降低板高，提应设法降低板高，提应设法降低板高，提高柱效高柱效高柱效高柱效如何根据具体情况改进分离度？如何根据具体情况改进分离度？太小，两组分未分开太小，两组分未分开k 太小，太小，n二、实验条件的选择：二、实验条件的选择：色谱柱的选择色谱柱的选择柱温的选择柱温的选择载气与流速的选择载气与流速的选择进样条件的选择进样条件的选择分离条件分离条件操作条件操作条件二、实验条件的选择：色谱柱的选择分离条件操作条件二、实验条件的选择：色谱柱的选择分离条件操作条件1色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（1）固定相的选择）固定相的选择p按按“相似性相似性”原则：极性相似或官能团相似原则：极性相似或官能团相似p按组分性质主要差别选择按组分性质主要差别选择采用粒度较小、均匀填充的固定相（采用粒度较小、均匀填充的固定相（A项项）分配色谱应控制（分配色谱应控制（C项项）固定液固定液液膜厚度液膜厚度过小，柱容量小，峰拖尾过小，柱容量小，峰拖尾过大，过大，t延长、延长、C增大，峰展宽增大，峰展宽1色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（1）固定相的选择按）固定相的选择按 1色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（2）柱长的选择）柱长的选择p柱越长，理论塔坂数越高，分离越好柱越长，理论塔坂数越高，分离越好p柱过长，分析时间、峰宽增加，总分离效能下降柱过长，分析时间、峰宽增加，总分离效能下降柱长柱长L要根据要根据R的要求的要求(R=1.5)，选择刚好使，选择刚好使各组分得到有效分离为宜。各组分得到有效分离为宜。1色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（2）柱长的选择柱越长）柱长的选择柱越长例：两组分在例：两组分在1 m长柱子上的分离度为长柱子上的分离度为0.75，问使用，问使用 多长柱子可以使它们完全分离？多长柱子可以使它们完全分离？解：使用使用 4 m 的柱子可以使它们完全分离的柱子可以使它们完全分离例：两组分在例：两组分在1 m长柱子上的分离度为长柱子上的分离度为0.75，问使用解：使用，问使用解：使用2柱温的选择柱温的选择保保证证R的的前前提提下下使使用用低低柱柱温温，但但应应保保证证适适宜宜tR及及峰不拖尾峰不拖尾根据样品沸点情况选择合适柱温根据样品沸点情况选择合适柱温柱温柱温降低降低升高升高传质阻力变小，纵向扩散增强传质阻力变小，纵向扩散增强分配系数变小，保留时间缩短，低沸点分配系数变小，保留时间缩短，低沸点峰易重叠峰易重叠分配系数变大，分离度增加，分配系数变大，分离度增加，分析时间长，峰宽增加分析时间长，峰宽增加过高则易造成峰拖尾，固定液流失过高则易造成峰拖尾，固定液流失2柱温的选择保证柱温的选择保证R的前提下使用低柱温，但应保证适宜的前提下使用低柱温，但应保证适宜tR及峰及峰2柱温的选择柱温的选择恒温恒温程序升温程序升温宽沸程混合物（沸程宽沸程混合物（沸程100）柱温可低于沸点柱温可低于沸点100150选择低于平均沸点低于平均沸点50至平均沸点柱温至平均沸点柱温高沸点混合物高沸点混合物300400 低沸点混合物低沸点混合物100）2柱温的选择柱温的选择程序升温程序升温 指指柱温柱温按设置的程序连续地随时间按设置的程序连续地随时间线性或非线性线性或非线性改变，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有改变，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。2柱温的选择程序升温柱温的选择程序升温 指柱温按设置的程序连续指柱温按设置的程序连续程序升温好处程序升温好处改善分离效果改善分离效果缩短分析周期缩短分析周期改善峰形改善峰形程序升温好处程序升温好处3载气与流速的选择载气与流速的选择p选择载气应与检测器匹配选择载气应与检测器匹配 TCD选选H2，He（u 大，粘度小）大，粘度小）FID选选N2（u 小，粘度大）小，粘度大）u较小，较小，B/u占主要，选择占主要，选择分子量大的载气如分子量大的载气如N2，使组，使组分的扩散系数小；分的扩散系数小；u较大，较大，Cu占主要，选择占主要，选择分子量小的载气分子量小的载气H2，减小传，减小传质阻力项质阻力项Cu。3载气与流速的选择选择载气应与检测器匹配载气与流速的选择选择载气应与检测器匹配 u较小，较小，B/4进样条件的选择进样条件的选择气化室温度气化室温度一般较柱温高一般较柱温高30700C 要求样品瞬间气化，防止气化温度过高使试样分解要求样品瞬间气化，防止气化温度过高使试样分解检测室温度检测室温度一般高于柱温一般高于柱温20500C 要求保持试样中各组分不被冷凝要求保持试样中各组分不被冷凝进样量进样量不可过大，否则造成拖尾峰不可过大，否则造成拖尾峰 检测器灵敏度足够检测器灵敏度足够进样量尽量小进样量尽量小4进样条件的选择气化室温度进样条件的选择气化室温度一般较柱温高一般较柱温高30700C 检检第六节第六节 毛细管气相色谱法毛细管气相色谱法 n熔融石英、金属、玻璃拉制的空心管熔融石英、金属、玻璃拉制的空心管n柱内径通常为柱内径通常为0.1-0.5mmn柱长柱长30-100m，绕成环状，绕成环状毛细管柱毛细管柱第六节第六节 毛细管气相色谱法毛细管气相色谱法 熔融石英、金属、玻璃拉制的空心管熔融石英、金属、玻璃拉制的空心管一、毛细管色谱柱的特点：一、毛细管色谱柱的特点：p分离效能高（每米塔板数分离效能高（每米塔板数20005000）p柱容量小柱容量小（柱体（柱体积只有几只有几ml，允，允许最大最大进样量小）量小）p柱渗透性好，一般柱渗透性好，一般为开管柱开管柱，可在，可在较高流速下分析高流速下分析p易易实现气气质联用用p适于复适于复杂样品的分析（品的分析（30个峰以上）个峰以上）一、毛细管色谱柱的特点：分离效能高（每米塔板数一、毛细管色谱柱的特点：分离效能高（每米塔板数200050二、毛细管柱的分类二、毛细管柱的分类1、填充毛、填充毛细管柱管柱2、开管型毛、开管型毛细管柱管柱壁涂毛细管柱：壁涂毛细管柱：内壁涂渍固定液，使用最多。内壁涂渍固定液，使用最多。载体涂层毛细管柱：载体涂层毛细管柱：内壁附着载体内壁附着载体+涂渍固定液涂渍固定液 p常规毛细管柱：常规毛细管柱：内径内径0.1-0.35mmp小内径毛细管柱：小内径毛细管柱：内径小于内径小于0.1mm，用于快速分析，用于快速分析 p大内径毛细管柱：大内径毛细管柱：内径内径0.3-0.5mm二、毛细管柱的分类二、毛细管柱的分类1、填充毛细管柱、填充毛细管柱使用分流使用分流/无分流进样器无分流进样器三、毛细管柱气相色谱分析体系三、毛细管柱气相色谱分析体系(1)进样系统进样系统毛细管柱容量小，流速毛细管柱容量小，流速低，柱外效应导致严重低，柱外效应导致严重峰展宽。峰展宽。使用分流使用分流/无分流进样器三、毛细管柱气相色谱分析体系无分流进样器三、毛细管柱气相色谱分析体系(1)毛细管柱和进样器的连接应将色谱柱伸直，毛细管柱和进样器的连接应将色谱柱伸直，插入分流器的分流点插入分流器的分流点色谱柱出口直接插入检测器内色谱柱出口直接插入检测器内三、毛细管柱气相色谱分析体系三、毛细管柱气相色谱分析体系(2)(2)色谱柱连接色谱柱连接减小色谱系统的死体积减小色谱系统的死体积毛细管柱和进样器的连接应将色谱柱伸直，插入分流器的分流点三、毛细管柱和进样器的连接应将色谱柱伸直，插入分流器的分流点三、毛细管柱载气流速低，进入检测器后发毛细管柱载气流速低，进入检测器后发生突然减速，会引起色谱峰展宽生突然减速，会引起色谱峰展宽三、毛细管柱气相色谱分析体系三、毛细管柱气相色谱分析体系(3)(3)尾吹尾吹 在色谱柱出口加一个辅助尾吹气，以加速样品通过在色谱柱出口加一个辅助尾吹气，以加速样品通过检测器。检测器。毛细管柱载气流速低，进入检测器后发生突然减速，会引起毛细管柱载气流速低，进入检测器后发生突然减速，会引起各种气相色谱检测器都可使用各种气相色谱检测器都可使用最常用最常用氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器 灵敏度高、响应速度和死体积小灵敏度高、响应速度和死体积小可和各种微型化的气相色谱检测器匹配。可和各种微型化的气相色谱检测器匹配。三、毛细管柱气相色谱分析体系三、毛细管柱气相色谱分析体系(4)(4)检测器检测器各种气相色谱检测器都可使用三、毛细管柱气相色谱分析体系各种气相色谱检测器都可使用三、毛细管柱气相色谱分析体系(4)第七节第七节 定性、定量分析定性、定量分析一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析 第七节第七节 定性、定量分析一、定性分析二、定量分析定性、定量分析一、定性分析二、定量分析 1、已知物对照品对照法、已知物对照品对照法对照。对照。试样中某峰的保留时间须与标样某峰重合试样中某峰的保留时间须与标样某峰重合添加标样对照：添加标样对照：在样品中加入标样，峰高须增加在样品中加入标样，峰高须增加一定操作条件下，各组分保留时间为一定值一定操作条件下，各组分保留时间为一定值一、定性分析一、定性分析1、已知物对照品对照法对照。试样中某峰的保留时间须与标样某峰、已知物对照品对照法对照。试样中某峰的保留时间须与标样某峰2、相对保留值相对保留值 ri,s定性：定性：取文献或色谱手册规定的标准物，加入被测样品中，取文献或色谱手册规定的标准物，加入被测样品中，混匀进样，测定样品与标准物的混匀进样，测定样品与标准物的ri,s相，并比较手册数相，并比较手册数据据二、定性方法二、定性方法2、相对保留值相对保留值 ri,s定性：定性：取文献或色谱手册规定取文献或色谱手册规定二、定性方法二、定性方法3、保留指数、保留指数(Kovats指数指数)定性定性用保留时间紧邻待测组分的两个正构烷烃来标定组分用保留时间紧邻待测组分的两个正构烷烃来标定组分的相对保留值，又称的相对保留值，又称Kovats指数指数Ix为待测组分的保留指数，为待测组分的保留指数，z与与z+n为正构烷烃对的碳原子数。为正构烷烃对的碳原子数。规定正己烷、正庚烷及正辛烷为规定正己烷、正庚烷及正辛烷为600、700及及800 二、定性方法二、定性方法3、保留指数、保留指数(Kovats指数指数)定性用保留时间紧定性用保留时间紧4.双柱或多柱定性双柱或多柱定性 克服在一根柱上，不同物质可能出现相同的保克服在一根柱上，不同物质可能出现相同的保留时间的情况。留时间的情况。5.与其它方法结合定性与其它方法结合定性 如如GC-MS，GC-IR，GC-MS-MS二、定性方法二、定性方法6.利用化学反应定性：利用化学反应定性：收集柱后组分，定性鉴别（非在线）收集柱后组分，定性鉴别（非在线）4.双柱或多柱定性二、定性方法双柱或多柱定性二、定性方法6.利用化学反应定性：利用化学反应定性：三、三、定量分析定量分析 准确测定峰高准确测定峰高h或峰面积或峰面积A定量定量p定量分析的依据：定量分析的依据：在恒定的实验条件下，峰面积在恒定的实验条件下，峰面积A A（或峰高（或峰高H H）与组）与组分的（含）量成正比。分的（含）量成正比。正常峰：正常峰：A=1.065 h W1/2色谱工作站自动求和直色谱工作站自动求和直色谱工作站自动求和直色谱工作站自动求和直接给出接给出接给出接给出A A，h h，WW1/21/2三、三、定量分析定量分析 准确测定峰高准确测定峰高h或峰面积或峰面积A定量定量分析定量定量分析检测器对不同物质的响应不同，两个组分具相同的检测器对不同物质的响应不同，两个组分具相同的峰面积并不一定说明两个物质的量相等！峰面积并不一定说明两个物质的量相等！三、三、定量分析定量分析 不可以直接用不可以直接用 mi(或或 Ci)Ai对不同组分定量对不同组分定量在计算组分的量时，必须将峰面积在计算组分的量时，必须将峰面积A进行进行“校正校正”。检测器对不同物质的响应不同，两个组分具相同的峰面积并不一定说检测器对不同物质的响应不同，两个组分具相同的峰面积并不一定说1）绝对校正因子）绝对校正因子 待测物单位峰面积对应的该物质的量。待测物单位峰面积对应的该物质的量。1、定量校正因子定量校正因子需准确知道进样量才得测定需准确知道进样量才得测定其值随实验条件而变化其值随实验条件而变化三、三、定量分析定量分析 1）绝对校正因子）绝对校正因子1、定量校正因子定量校正因子需准确知道进样量才得测需准确知道进样量才得测2）相对校正因子）相对校正因子fi 用一个物质作标准，将所有待测物的峰面积校正成用一个物质作标准，将所有待测物的峰面积校正成相对于这个标准物质的峰面积相对于这个标准物质的峰面积三、三、定量分析定量分析 1、定量校正因子定量校正因子2）相对校正因子）相对校正因子fi三、三、定量分析定量分析 1、定量校正因子定量校正因子相对校正因子的测定相对校正因子的测定相相对对校校正正因因子子与与待待测测物物、标标准准物物和和检检测测器器类类型型有有关关，与操作条件（进样量）无关与操作条件（进样量）无关基准物：基准物：TCDTCD苯；苯；FIDFID丁庚烷丁庚烷相对校正因子的测定相对校正因子与待测物、标准物和检测器类型有相对校正因子的测定相对校正因子与待测物、标准物和检测器类型有2、定量方法定量方法三、三、定量分析定量分析 归一化法归一化法外标法外标法 外标校正曲线法外标校正曲线法 外标对比法（外标一点法）外标对比法（外标一点法）内标法内标法 内标校正曲线法内标校正曲线法 内标校正因子法内标校正因子法 内标对比法（内标一点法）内标对比法（内标一点法）2、定量方法三、定量方法三、定量分析定量分析 归一化法归一化法1）归一化法：）归一化法：fi：i 物质的相对校正因子；物质的相对校正因子；Ai：其峰面积。：其峰面积。特点：特点：简单，简单，定量结果与进样量无关，定量结果与进样量无关，操作条件影响小。操作条件影响小。要求试样中所有组分全部流出色谱柱，并全部出峰！要求试样中所有组分全部流出色谱柱，并全部出峰！必须已知所有组分校正因子，不适合微量组分测定。必须已知所有组分校正因子，不适合微量组分测定。三、三、定量分析定量分析 1）归一化法：）归一化法：fi：i 物质的相对校正因子；物质的相对校正因子；Ai：其峰面积。：其峰面积。2）外标法）外标法三、三、定量分析定量分析 以待测成分的对照品作为对照物质，相比较以求以待测成分的对照品作为对照物质，相比较以求得供试品含量。得供试品含量。待待测组分的分的标准准样品品C1、C2、C3、C4、C5、测出出组分峰高或峰面分峰高或峰面积A1、A2、A3、A4、A5、待待测样品品Cx测出出组分峰高或峰面分峰高或峰面积Ax比较求供试品含量比较求供试品含量Cx2）外标法三、）外标法三、定量分析定量分析 以待测成分的对以待测成分的对2）外标法）外标法三、三、定量分析定量分析 校正曲线法校正曲线法：以以Ai对对Ci作图得标准曲作图得标准曲线。经拟合或由图线。经拟合或由图计算计算样品含量。样品含量。外标一点法：外标一点法：截距近似零时，用截距近似零时，用一种浓度对照溶液一种浓度对照溶液 2）外标法三、）外标法三、定量分析定量分析 校正曲线法：外标一点法：校正曲线法：外标一点法：特点：特点：需要标样，不需校正因子和内标物；需要标样，不需校正因子和内标物；目标组分被检测到就可进样；目标组分被检测到就可进样；进样量和操作条件直接影响定量结果，须严格控制！进样量和操作条件直接影响定量结果，须严格控制！特点：特点：3）内标法：）内标法：三、三、定量分析定量分析 p纯度符合要求；纯度符合要求；p内标物为样品中不含组分；内标物为样品中不含组分；p不与样品组分反应；不与样品组分反应；p与各待测物保留时间和浓度相差不大。与各待测物保留时间和浓度相差不大。将一定重量的将一定重量的内标物内标物加入到待测组分的加入到待测组分的对照品对照品和和样品样品中，分别测定中，分别测定内标物和待测组分内标物和待测组分的峰面积（或峰高）的峰面积（或峰高）及及相对校正因子相对校正因子，进而求出被测组分含量。，进而求出被测组分含量。对内标物的要求：对内标物的要求：3）内标法：三、）内标法：三、定量分析定量分析 纯度符合要求；纯度符合要求；3）内标法：）内标法：三、三、定量分析定量分析 待待测组分的分的标准准样品品+内内标物物C1、C2、C3、C4、C5、+Cs测出出组分峰高或峰面分峰高或峰面积A1、A2、A3、A4、A5、待待测样品品+内内标物物Cx+Cs测出出组分峰高或峰面分峰高或峰面积Ax比较求供试品含量比较求供试品含量Cx测出内出内标物峰高或峰面物峰高或峰面积As1、As2、As3、As4、As5、测出内出内标物峰高或峰面物峰高或峰面积Asx3）内标法：三、）内标法：三、定量分析定量分析 待测组分的标准样品待测组分的标准样品+内标物测内标物测校正曲线法：校正曲线法：以以Ai/As对对Cx/Cs作图，得内标法校正作图，得内标法校正曲线，曲线，经拟合或由图经拟合或由图计算样品含量计算样品含量3）内标法：）内标法：三、三、定量分析定量分析 校正曲线法：以校正曲线法：以Ai/As对对Cx/Cs作图，得内标法校正曲线，作图，得内标法校正曲线，3）内标法：）内标法：三、三、定量分析定量分析 内标校正因子法：内标校正因子法：无待测物纯品，加入样品中不含对照物，以待无待测物纯品，加入样品中不含对照物，以待测组分和对照物的响应信号对比定量测组分和对照物的响应信号对比定量3）内标法：三、）内标法：三、定量分析定量分析 内标校正因子法：内标校正因子法：3）内标法：）内标法：三、三、定量分析定量分析 内标对比法（已知浓度样品对照法）内标对比法（已知浓度样品对照法）3）内标法：三、）内标法：三、定量分析定量分析 内标对比法（已知浓度样品对照内标对比法（已知浓度样品对照内标法优点：内标法优点：进样量不超量时，定量结果与进样量的重复性无关进样量不超量时，定量结果与进样量的重复性无关只需待测组分和内标物出峰，与其他组分是否出峰无关只需待测组分和内标物出峰，与其他组分是否出峰无关不须测定相对校正因子（配对照品溶液）不须测定相对校正因子（配对照品溶液）内标法缺点：内标法缺点：制样要求高；找合适内标物困难制样要求高；找合适内标物困难内标法优点：内标法优点：P373：内标较正因子法测定：内标较正因子法测定无水乙醇中微量水分无水乙醇中微量水分P373：内标较正因子法测定无水乙醇中微量水分：内标较正因子法测定无水乙醇中微量水分 药品中有机溶剂残留量的测定药品中有机溶剂残留量的测定 挥发油等成分分析挥发油等成分分析 生物样品分析生物样品分析 氨基酸分析氨基酸分析四、气相色谱法的应用四、气相色谱法的应用 药品中有机溶剂残留量的测定四、气相色谱法的应用药品中有机溶剂残留量的测定四、气相色谱法的应用例：已知物质A和B在一根30.0cm长的柱上的保留时间分别为 16.40和17.63min，不被保留组分通过该柱的时间为1.30min，峰底宽为1.11和1.21min，试计算（1）柱的分离度（2）柱的平均塔板数（3）塔板高度（4）达1.5分离度所需柱长解：例：已知物质例：已知物质A和和B在一根在一根30.0cm长的柱上的保留时间分别为长的柱上的保留时间分别为