色谱分析法第三章 气相色谱仪及其检测器ppt课件

1、色谱分析法退出页出版社 社文分社1第三章气相色谱仪及其检测器色谱分析法退出页出版社 社文分社23.1气相色谱仪根本组成 气相色谱仪的根本设备和分析过程，如图3.1所示。图3.1 填充柱气相色谱过程表示图色谱分析法退出页出版社 社文分社3 一台气相色谱仪主要由分析单元、显示记录单元和数据处置系统构成。分析单元包括气路系统、进样系统、色谱柱、检测器。显示单元包括温度控制系统、信号放大系统和信号显示系统。数据处置系统由电子计算机控制。在分析样品前，先把载气调理到所需的流速，将汽化室、色谱柱和检测器分别升到所需的操作温度。被分析样品从取样器进到汽化室后，立刻被汽化并被载气带入色谱柱进展分别。.1.1

2、分析单元气路系统 气相色谱仪的气路系统，是一个载气延续运转、管路密闭的系统。气路系统的气密性，载气流速的稳定性，以及流量丈量的准确性都对色谱实验结果有影响，需求控制。色谱分析法退出页出版社 社文分社4图3.2 双柱双气路流程图色谱分析法退出页出版社 社文分社5进样系统 进样就是把气体、液体或固体样品，快速定量地加到色谱柱顶上，进展色谱分别。进样量的大小，时间的长短，试样汽化速度，试样浓度等都会影响色谱分别效率和定量结果的准确度与反复性。图3.3 汽化室构造表示图色谱分析法退出页出版社 社文分社6汽化室图3.4 进样色谱分析法退出页出版社 社文分社7进样色谱柱 用于气固色谱的有气固色谱柱，柱内填

3、充一种固体吸附剂的颗粒作为固定相。检测器 混合物经过色谱柱分别后，经过色谱仪的检测器，把先后流出的各个组分转变为丈量信号如电流、电压等，然后进展定性与定量。.1.2 显示记录单元温度控制系统色谱柱炉温度选择放大与记录系统、放大器色谱分析法退出页出版社 社文分社8记录器记录器的满标量程全行程时间阻抗匹配纸速灵敏度.1.3 数据处置系统 计算机数据处置是一种新型的数据处置方法。其任务要点是：先把数据处置程序送入计算机中，然后启动计算机，进样，待色谱峰出来时，经过数据放大器和模数转换安装，把色谱仪输出的模拟量信号，转换成相应的数字量，再经接口输入计算机，计算机对色谱峰进展自动鉴别，求值和计算。色谱分

4、析法退出页出版社 社文分社9图3.5 计算机与色谱仪联用流程色谱分析法退出页出版社 社文分社103.2填充柱气相色谱仪 以运用单气路氢火焰离子化检测器的填充柱气相色谱仪为例，其流程如图3.6所示。气路系统普通包括氮气、氢气和空气。多用氮气作载气，氢气和空气作辅助气。载气由高压钢瓶经减压阀流出，经过净化枯燥管，再经稳压阀和稳流阀，以适宜的流速经过汽化室、色谱柱及检测器，最后放空或熄灭后放空。熄灭及助燃用氢气与空气，分别经过净化枯燥管、稳压阀及稳流阀后进入检测器内熄灭后放空。 分别系统由汽化室、色谱柱及柱箱组成。用进样阀、注射器可直接进气体或液体样品，固体样品用溶剂溶解或采用裂解进样器进样。色谱柱

5、内径普通为，长的金属或玻璃管柱，管内填充固定相。样品由载气携带经过色谱柱时，其组分被分别。色谱分析法退出页出版社 社文分社11图3.6 填充柱气相色谱仪流程图1减压阀；2净化枯燥管；3稳压阀；4稳流图阀；5压力表；6流量计；7汽化室；8温控；9柱箱；10氢火焰离子化检测器；11放大器；12积分仪；13记录器色谱分析法退出页出版社 社文分社12图3.7新型气相色谱仪构造框图色谱分析法退出页出版社 社文分社133.3毛细管柱气相色谱仪图3.8 毛细管柱气相色谱仪气路流程图色谱分析法退出页出版社 社文分社143.4制备型气相色谱仪进样安装中设有载气预热器及单向阀，单向阀用于阻止大量样品汽化时的反冲。

6、同时进样时可用手动注射器或泵自动进样。制备柱的内径不宜超越，柱长普通，载体颗粒度为目，固定液配比可稍高于普通填充柱，为左右。在制备柱出口处，流出物分为两路，有极少一部分进入检测器供监测用，极大部分进入搜集系统。3.5气相色谱检测器根本性能图3.9 检测器呼应值与进样量的关系色谱分析法退出页出版社 社文分社153.5.1灵敏度S(Sensitivity)1)浓度型灵敏度Sg图3.10 组分进入检测器的信号与记录仪记录的信号(a)组分进入检测器的信号；(b)记录仪记录的信号色谱分析法退出页出版社 社文分社16质量型的灵敏度.5.2 稳定性(Stability)基流噪声漂移4图3.11 检测器的噪声

7、及漂移信号 图3.12 检测器的线性范围 检测器噪音信号； 检测器漂移信号色谱分析法退出页出版社 社文分社173.5.3线性范围(Linear range)3.5.4检测限(Detection limit) 一个检测器的输出信号可由放大器恣意放大以提高灵敏度，但在放大过程中噪声也随之放大，当放大至某一点时，噪声就会掩盖信号，使检测浓度遭到噪声程度的限制。3.5.5 呼应速度和运用温度呼应速度 检测器的呼应速度快才干真实反响组分流出柱时瞬间的浓度变化。假设呼应慢，会出现第二个组分已进入检测器而第一个组分信号未终了的景象，引起记录失真。运用温度 检测器的运用温度要求高于柱温，否那么分别后的各组分容

8、易冷凝而滞留于检测器或管路中，呵斥检测器的污染而降低灵敏度，甚至引起池体或喷嘴的堵塞，使检测器不能正常任务。色谱分析法退出页出版社 社文分社183.6热导检测器 热导检测器(Thermal Conductivity Detector，TCD)是气相色谱中运用最广泛的通用检测器之一。3.6.1根本原理及特点1)构造 热导检测器由热导池与电路衔接构成。不锈钢池体钻有对称的孔道，内装热丝或热敏元件，普通由电阻率和电阻温度系数较大的金属丝如铜、铂、钨或镍等制成，目前普遍采用铼-钨丝。图3.13 热导池构造(a)直通型；(b)分散型；(c)半分散型色谱分析法退出页出版社 社文分社19图3.14热导池电路

9、衔接图(a)两臂；(b)四臂色谱分析法退出页出版社 社文分社20任务原理特点根据输出原理，热导池属浓度型检测器。图3.15载气流速对检测器呼应值的影响a浓度型；(b)质量型色谱分析法退出页出版社 社文分社21热导池的任务原理是利用组分与载气间的热导系数的差值进展检测的，因此无论是无机物或有机物，只需其热导系数与载气的热导系数有差别，都会产生信号。检测后各组分的蒸气与载气共同排出，组分不受破坏，因此可以和其他大型仪器联用，以充分发扬色谱分别检测的完好性。由于丈量臂和参考臂都在同一腔体内，操作条件一致，所以性能较稳定。3.6.2 影响输出信号的操作要素图3.16TCD不同池体温度适用的桥电流色谱分

10、析法退出页出版社 社文分社22桥电流载气的性质池体温度图3.17恒温热导池电桥a恒温热导池构造；(b)桥路分流表示色谱分析法退出页出版社 社文分社233.7氢火焰离子化检测器 氢焰离子化检测器(Flame Ionization Detector)，简称FID。通常蒸气分子是不导电的，但受一定能源激发后，蒸气分子被离子化，在电场作用下定向运动构成离子流被记录下来。当组分浓度大时，构成的离子流强度大，因此，由离子流的强度变化就可以得到组分浓度变化的信号，这就是离子化检测器的普通机理。3.7.1根本原理及特点1)构造图3.18 氢焰离子化检测器构造及电路衔接色谱分析法退出页出版社 社文分社24图3.

11、19 FID火焰A预热区；B点燃层；C温度2)任务原理火焰离子化过程色谱分析法退出页出版社 社文分社25离子化效率搜集效率特点FID检测器为质量型。根据氢焰的检测机理，原那么上凡含-CH基的物质都能在氢焰中裂解，给出呼应信号，因此氢焰广泛运用于烃类及各种有机物的测定。FID灵敏度比TCD高102104倍，死体积几乎为零，呼应快，而且线性范围约为107，很宽，对于含碳有机物的检测度可达10-11 g/s。试样最后被熄灭破坏，因此不能搜集馏分或与大型仪器联用。本身温度较高，对温度变化不敏感，因此对恒温要求不严，比较稳定。FID构造较简单，操作和维修比较容易。色谱分析法退出页出版社 社文分社263.

12、7.2影响输出信号的操作要素1)操作电压图3.20电极电流电压关系1筒状;2平行板;3盘状;4棒状图3.21H2,N2流速对R值影响 图3.22最正确N/H流速图色谱分析法退出页出版社 社文分社27氢气流速空气流速图3.23空气流速对R值影响 图3.24FID尾吹或预混表示图色谱分析法退出页出版社 社文分社283.8电子捕获检测器构造图3.25 电子捕获检测器表示图(a)圆筒式;(b)排出式1放射源；2离子室；3直流供电；4脉冲供电；5放大器；6记录仪；7散热片；8绝缘体；9不锈钢棒；10样品+载气入口；11排气口；12高频插座；13铝丝密闭圈色谱分析法退出页出版社 社文分社29任务原理特点E

13、CD对电负性物质如卤素、硫、磷、氧、氮等有很强的呼应，是高选择性检测器，其呼应值随物质电负性的加强而增大。灵敏度较高，检测限可达10-14 g/mL，常用于食品、农副产品中农药残留量的分析。根本属于浓度型检测器。3.8.2影响输出信号的操作要素载气纯度极化电压 加极化电压的方式有直流电压和脉冲电压两种。由于自在电子在电场作用下运动加速，电场愈强，动能愈大，电子愈不易被捕获，因此选择最正确电场应是既能得到较大基流，又能使电子坚持在低能量范围，以提高捕获几率从而提高呼应值。色谱分析法退出页出版社 社文分社30图3.26电场电压对基流和信号的影响图3.27脉冲间隔对峰高和基流的影响a脉冲宽度;b脉冲

14、间隔;c脉冲振幅色谱分析法退出页出版社 社文分社31检测室温度3.9质谱检测器 气相色谱-质谱(Gas ChromatographyMass Spectrometry，GCMS)联用仪是开发最早的色谱与质谱联用仪器。由于从气相色谱柱分别后的样品呈气态，流动相也是气体，与质谱的进样要求很匹配，最容易实现两种仪器联用。3.9.1真空系统 质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必需在高真空形状下任务，以减少本底的干扰，防止发生不用要的离分子反响。离子探的真空度应达10-410-3 Pa。质量分析器和检测器的真空度应达10-510-4 Pa。 质谱仪的高真空系统普通是由机械泵和油分散泵或涡轮分子泵(图3.

15、28)串联组成。色谱分析法退出页出版社 社文分社32图3.28 涡轮分子泵3.9.2进样系统接口的存在不破坏离子源的高真空，也不影响色谱柱分别的柱效(即不添加色谱系统的“死体积)；接口应能使色谱分别后的各组分尽能够多地进入质谱仪的离子源，使色谱流动相尽能够地不进入质谱的离子源；接口的存在不改动色谱分别后各组分的组成和构造。色谱分析法退出页出版社 社文分社333.9.3离子源图3.29 质谱仪的中心构造色谱分析法退出页出版社 社文分社34电子轰击电离源图3.30 电子轰击电离源化学电离源3.9.4 质量分析器磁质量分析器单聚焦磁质量分析器，图3.31是单聚焦磁质量分析器任务原理表示图，它是由一块

16、扇形磁铁组成。色谱分析法退出页出版社 社文分社35图3.31 单聚焦磁质量分析器任务原理表示图色谱分析法退出页出版社 社文分社36双聚焦磁质量分析器，单聚焦磁质量分析器是最早用于质谱仪的质量分析器，但由于它不能改动离子运动速度大小，因此难以分别非单能离子束，影响了离子质荷比的分辨率。图3.32 双聚焦磁质量分析器任务原理表示图色谱分析法退出页出版社 社文分社37四极质量分析器图3.33 四极质量分析器表示图离子阱质量分析器图3.34 离子阱质量分析器表示图色谱分析法退出页出版社 社文分社383.9.5检测器直接电检测器电子倍增器闪烁检测器微通道板3.9.6GCMS联用中主要的技术问题气相色谱法

17、和质谱法的许多共同点是两种分析技术联用的有利条件，其共同点如下：气相色谱的分别和质谱的分析过程均在气态下进展；气相色谱法和质谱法的检测灵敏度相当，气相色谱分别的组分足够质谱检测；气相色谱法和质谱法对样品的制备和预处置要求有一样之处；气相色谱法和质谱法两种技术都是分析混合物的理想工具；气相色谱分析的化合物沸点范围适于质谱分析。色谱分析法退出页出版社 社文分社39气相色谱柱出口气体压力和质谱正常任务所需求的高真空的适配；质谱扫描速度和色谱峰流出时间的相互顺应。仪器接口图3.35GCMS接口表示图色谱分析法退出页出版社 社文分社40扫描速度3.9.7质谱仪的主要性能目的质量范围准确度计算/丈量100%质量轴的稳定性分辨率双峰法单峰法灵敏度扫描速度或速率3.10其他常用检测器简介3.10.1火焰光度检测器(Flame Photometric Detector，FPD) 火焰光度检测器是一种