气相色谱法课件VIP

1、气相色谱法课件1第十一章第十一章 气相色谱法气相色谱法Gas Chromatography（GC）气相色谱法课件2本本 章章 内内 容容11-1 概述概述11-2 固定相固定相11-3 气相色谱分析理论基础气相色谱分析理论基础 11-4 气相色谱分离操作条件的选择气相色谱分离操作条件的选择11-6 气相色谱检测器气相色谱检测器11-7 气相色谱定性分析气相色谱定性分析11-8气相色谱定量分析气相色谱定量分析11-5、 11-9 自学自学 气相色谱法课件3 色谱法色谱法是一种高效的、应用范围广的分离分析技术，是一种高效的、应用范围广的分离分析技术，可用于从小分子到大分子各种不同性质物质的分离，包

2、可用于从小分子到大分子各种不同性质物质的分离，包括少量样品的分析及大量样品成分分离制备等。括少量样品的分析及大量样品成分分离制备等。 由于仪器进步及各个学科分离分析复杂物质需要，由于仪器进步及各个学科分离分析复杂物质需要，近几十年来发展很快。是最有效的分离手段，涉及各个近几十年来发展很快。是最有效的分离手段，涉及各个学科领域，是现代化学发展的基础之一。学科领域，是现代化学发展的基础之一。11-1 概述概述气相色谱法课件4起源起源叶绿素的石油醚溶液流经叶绿素的石油醚溶液流经装有装有CaCO3的柱子，然后的柱子，然后用石油醚淋洗。用石油醚淋洗。 CaCO3对叶绿素各成分吸附能力对叶绿素各成分吸附能

3、力不同，而分离成为色带。不同，而分离成为色带。固定相固定相CaCO3流动相流动相石油醚石油醚叶绿素叶绿素b叶绿素叶绿素a叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素茨维特色谱图茨维特色谱图 （1906，俄），俄）气相色谱法课件5色谱分离基本原理色谱分离基本原理 利用利用外力外力使含有样品的使含有样品的流动相流动相通过一固定于通过一固定于柱柱或或平板平板上、与流动相互不相溶的上、与流动相互不相溶的固定相固定相表面。样品中各组份在两表面。样品中各组份在两相中进行不同程度的相中进行不同程度的作用作用。与固定相作用强的组份随流动。与固定相作用强的组份随流动相流出的速度慢；反之，与固定相作用弱的组份随流动相相流出的速度

4、慢；反之，与固定相作用弱的组份随流动相流出的速度快。由于流出的速度的差异，使得混合组份最流出的速度快。由于流出的速度的差异，使得混合组份最终形成各个终形成各个单组份单组份的的“带（带（band）”或或“区（区（zone）”，对依，对依次流出的各个单组份物质可分别进行次流出的各个单组份物质可分别进行定性定性、定量定量分析。分析。气相色谱法课件6色谱法分类色谱法分类色色谱谱法法填充柱色谱填充柱色谱毛细管柱色谱毛细管柱色谱柱色谱柱色谱毛细管电泳毛细管电泳经典经典高压高压平板平板薄层色谱薄层色谱纸色谱纸色谱固体吸附剂固体吸附剂 吸附吸附液体（固体）液体（固体） 分配分配键合相键合相 分配分配气相色谱法

5、课件7气相色谱仪器（气相色谱仪器（GC）Agilent 6890气相色谱法课件8气相色谱法特点气相色谱法特点选择性好，分离效能高选择性好，分离效能高样品用量少，灵敏度高样品用量少，灵敏度高分析速度快分析速度快应用范围广：应用范围广：b.P.400 C不足之处：不足之处：不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质及蛋白质、核不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质及蛋白质、核酸等生物样品的分析酸等生物样品的分析。气相色谱法课件9GC在各领域的主要应用在各领域的主要应用应用领域应用领域分析对象举例分析对象举例环境环境水样中芳香烃，杀虫剂、除草剂中锑形态等水样中芳香烃，杀虫剂、除草剂中锑形态等石油石油原油成分

6、、汽油中各种烷烃和芳香烃原油成分、汽油中各种烷烃和芳香烃化工化工喷气发动机燃料中烃类，石蜡中高分子烃喷气发动机燃料中烃类，石蜡中高分子烃食品、水果、蔬菜食品、水果、蔬菜植物精炼油中各种烯烃、醇和酯、亚硝胺，香料植物精炼油中各种烯烃、醇和酯、亚硝胺，香料中香味成分，人造黄油中的不饱和十八酸，牛奶中香味成分，人造黄油中的不饱和十八酸，牛奶中饱和和不饱和脂肪酸等中饱和和不饱和脂肪酸等生物生物植物中萜类，微生物中胺类、脂肪酸（酯）类等植物中萜类，微生物中胺类、脂肪酸（酯）类等医药医药血液中汞形态，中药中挥发油血液中汞形态，中药中挥发油法医学法医学血液中酒精，尿中可卡因、安非它命，奎宁及其血液中酒精，尿

7、中可卡因、安非它命，奎宁及其代谢物，火药成分，纵火样品中的汽油等代谢物，火药成分，纵火样品中的汽油等气相色谱法课件10气相色谱过程气相色谱过程 待测物样品被待测物样品被蒸发蒸发为气体并注入到色谱分离柱顶，以为气体并注入到色谱分离柱顶，以惰性气体（指惰性气体（指不与待测物反应不与待测物反应的气体，只起运载样品蒸气的气体，只起运载样品蒸气的作用，也称载气）将待测物样品蒸气带入柱内分离。其的作用，也称载气）将待测物样品蒸气带入柱内分离。其分离原理是基于待测物在气相和固定相之间的分离原理是基于待测物在气相和固定相之间的吸附吸附-脱附脱附（气固色谱）和（气固色谱）和分配分配（气液色谱）来实现的，因此可将

8、气（气液色谱）来实现的，因此可将气相色谱分为相色谱分为气固色谱气固色谱和和气液色谱气液色谱。气相色谱法课件11气相色谱分析流程图气相色谱分析流程图H2N2或或Ar载气系统载气系统进样进样系统系统色谱柱色谱柱检测器检测器记记录录系系统统气相色谱法课件12气固色谱（气固色谱（GSC） 利用不同物质在利用不同物质在固体吸附剂固体吸附剂上的物理上的物理吸附吸附-解吸解吸能力能力不同实现物质的分离。由于活性（或极性）分子在这些吸不同实现物质的分离。由于活性（或极性）分子在这些吸附剂上的半永久性滞留（吸附附剂上的半永久性滞留（吸附-脱附过程为非线性的），导脱附过程为非线性的），导致色谱峰严重拖尾，因此气固

9、色谱应用十分有限，只适于致色谱峰严重拖尾，因此气固色谱应用十分有限，只适于较低分子量和低沸点气体组分较低分子量和低沸点气体组分的分离分析。对此方法，本的分离分析。对此方法，本章只作简单介绍。章只作简单介绍。气相色谱法课件13气液色谱（气液色谱（GLC） 通常直接称之为通常直接称之为气相色谱气相色谱。它是利用待测物在气体流。它是利用待测物在气体流动相和固定在惰性固体表面的液体固定相之间的动相和固定在惰性固体表面的液体固定相之间的分配分配原理原理实现分离。实现分离。1941年，年，Martin和和Synge提出气液分配色谱的概提出气液分配色谱的概念。念。1952年，年，Jones 和和 Marti

10、n通过实验展示了该方法；通过实验展示了该方法；3年年后，即后，即1955 年，首台气相色谱仪问世。年，首台气相色谱仪问世。1985年，估计有年，估计有10万台仪器投入使用！万台仪器投入使用！气相色谱法课件1411-2 固定相固定相气固色谱气固色谱（GSC）分离小分子量的永久气体及烃类分离小分子量的永久气体及烃类占应用的占应用的10%气相色谱法课件15气固色谱固定相气固色谱固定相吸附剂吸附剂主要成分主要成分T/ C性质性质活化方法活化方法分离对象分离对象活性炭活性炭C500非极性非极性同上同上同上同上+高沸点有高沸点有机物机物硅胶硅胶SiO2 xH2O400氢键型氢键型HCl浸浸-水洗水洗-18

11、0 C烘干烘干-200 C活化活化永久性气体永久性气体+非极性烃非极性烃氧化铝氧化铝Al2O3400弱极性弱极性200-1000 C活活化化烃烃+有机异构物有机异构物+H同位素同位素分子筛分子筛xMO yAl2O3 zSiO2 nH2O400极性极性350-550 C活活化化永久性气体永久性气体+惰性气体惰性气体GDX多孔聚合物多孔聚合物HeN2热敏元件阻值：热敏元件阻值：阻值高、电阻温度系数大的热敏元件，阻值高、电阻温度系数大的热敏元件，灵敏度高灵敏度高还取决于池体的体积和载气的纯度还取决于池体的体积和载气的纯度气相色谱法课件57氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器FID（1）气相色谱法课件

12、58氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器FID（2）FID是一个破坏性、质量是一个破坏性、质量型检测器。火焰中生成大型检测器。火焰中生成大量碳正离子，被收集计算量碳正离子，被收集计算后形成检测器信号。后形成检测器信号。气相色谱法课件59FID的特点的特点典型的质量型检测器典型的质量型检测器对有机化合物具有很高的灵敏度对有机化合物具有很高的灵敏度无机气体、水、四氯化碳等含碳氢键少或不含碳氢键的无机气体、水、四氯化碳等含碳氢键少或不含碳氢键的物质灵敏度低或不响应物质灵敏度低或不响应结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速比比TCD的灵敏度高出近的灵敏度高出近3个

13、数量级，检测下限个数量级，检测下限10-12 gg-1样品被破坏样品被破坏气相色谱法课件60FID灵敏度变化规律灵敏度变化规律载气选择载气选择灵敏度与气体的分子量关系灵敏度与气体的分子量关系H2流量与灵敏度流量与灵敏度（载气和空气流量恒定）（载气和空气流量恒定）N2：H2 1：11：1.5空气流量与灵敏度空气流量与灵敏度 （载气与氢气流量恒定）（载气与氢气流量恒定）H2：空气：空气 1：10气相色谱法课件61电子捕获检测器电子捕获检测器ECD气相色谱法课件62火焰光度检测器火焰光度检测器FPD对含对含S、P有机化合物具有高选择性有机化合物具有高选择性 和高灵敏度的质量型检测器和高灵敏度的质量型

14、检测器气相色谱法课件6311-7 定性分析（定性分析（1）样品的预处理样品的预处理GC分析对象是在气化室温度下能生气态的物质。为保护分析对象是在气化室温度下能生气态的物质。为保护色谱柱、降低噪声、防止生成新物质（杂峰），需要在色谱柱、降低噪声、防止生成新物质（杂峰），需要在进样前，对样品进行处理。进样前，对样品进行处理。水、乙醇和可能被柱强烈吸附的极性物质水、乙醇和可能被柱强烈吸附的极性物质需除去需除去非挥发份非挥发份会产生噪声，同时慢慢分解会产生噪声，同时慢慢分解产生杂峰产生杂峰稳定性差的组分稳定性差的组分生成新物质生成新物质杂峰杂峰气相色谱法课件64用已知纯物质对照定性用已知纯物质对照定性

15、醇溶液定性色谱图醇溶液定性色谱图A：甲醇：甲醇B：乙醇：乙醇C：正丙醇：正丙醇D：正丁醇：正丁醇E：正戊醇：正戊醇也可以通过在样品中加也可以通过在样品中加入标准物，看试样中哪入标准物，看试样中哪个峰增加来确定个峰增加来确定气相色谱法课件6511-7 定性分析（定性分析（2）双柱或者多柱定性双柱或者多柱定性可克服在一根柱上，不同物质可能出现相同的保可克服在一根柱上，不同物质可能出现相同的保留时间的情况。留时间的情况。与其它方法结合与其它方法结合GC-MS，GC-IR气相色谱法课件6611-8 定量分析（定量分析（1）峰面积的测量方法峰面积的测量方法定量校正因子定量校正因子常用的定量计算方法常用的

16、定量计算方法气相色谱法课件67峰面积的测量方法峰面积的测量方法对称形峰面积的测量对称形峰面积的测量峰高乘半峰宽法峰高乘半峰宽法不对称峰面积的测量不对称峰面积的测量峰高乘平均峰宽法峰高乘平均峰宽法自动积分仪法自动积分仪法剪纸称重法剪纸称重法2/1Wh065. 1A85. 015. 0WWh5 . 0A气相色谱法课件68定量校正因子定量校正因子绝对校正因子绝对校正因子iiiAmf/ 相对校正因子相对校正因子siismiimAmAfff TCD：苯：苯FID：正庚烷：正庚烷气相色谱法课件69常用的定量计算方法常用的定量计算方法1. 归一化法（归一化法（NORM）：）：全部组分都出峰全部组分都出峰ni

17、nniiiAAAAAfAfAfAfw .212211同系物同系物气相色谱法课件702. 内标法内标法使用条件：试样中各组分不能全部出峰、各组分使用条件：试样中各组分不能全部出峰、各组分含量悬殊、仅需测定其中部分组分。含量悬殊、仅需测定其中部分组分。 B. 操作步骤：操作步骤： 准确称取一定量的试样；准确称取一定量的试样； 加入一定量的选定标准物（内标物：加入一定量的选定标准物（内标物：试样试样中不存在，加入量与试样中待测组分量相近，中不存在，加入量与试样中待测组分量相近，内标物峰位于待测组分峰附近或之间内标物峰位于待测组分峰附近或之间 ）；）； 混匀后进样，进行色谱分析；混匀后进样，进行色谱分

18、析； 根据内标物和试样质量以及色谱图上相应根据内标物和试样质量以及色谱图上相应的峰面积，计算待测组分的量。的峰面积，计算待测组分的量。气相色谱法课件71C. 含量计算式含量计算式内标法待测组分含量计算式如下（由前可推得）内标法待测组分含量计算式如下（由前可推得）: :内标法中常以内标物为基准，即：内标法中常以内标物为基准，即：f s 1 1 ，也可用峰高代替峰面积。也可用峰高代替峰面积。1 0 0样 品mAfAfmssiis%100 mmAfAfwsssiii气相色谱法课件72D. 内标法优缺点内标法优缺点优点：定量准确，对试样含有不出峰的优点：定量准确，对试样含有不出峰的组分情况下，也不影响

19、测定。组分情况下，也不影响测定。 缺点：每次测定都必须准确称取样品和缺点：每次测定都必须准确称取样品和内标物质量，不适于快速分析。内标物质量，不适于快速分析。气相色谱法课件73内标曲线法内标曲线法若以若以 wi 对对 Ai / As作图，则可得一条通过原点作图，则可得一条通过原点的直线的直线内标标准曲线。内标标准曲线。%100 mmAfAfwsssiii为一常数，上式则可化为：为一常数，上式则可化为：用内标法待测组分含量计算式用内标法待测组分含量计算式若固定试样称取量，加入内标物也恒定，则有：若固定试样称取量，加入内标物也恒定，则有：常数常数 siiAAw气相色谱法课件74B. 内标标准曲线的

20、绘制内标标准曲线的绘制 将待测组分的纯物质配成不同浓度的标准将待测组分的纯物质配成不同浓度的标准溶液（系列）；溶液（系列）；b. 取固定量的标准溶液和内标物，混合后进取固定量的标准溶液和内标物，混合后进样分析，测出样分析，测出 Ai 和和 As；c. 用用 Ai / As 对标准溶液浓度作图，可得一组对标准溶液浓度作图，可得一组通过原点的直线（内标标准曲线）。通过原点的直线（内标标准曲线）。气相色谱法课件75C. 样品测定与组分定量样品测定与组分定量 称取与绘制标准曲线相称取与绘制标准曲线相同量的试样和内标物，同量的试样和内标物，测出其峰面积比，由标测出其峰面积比，由标准曲线即可查出待测组准曲

21、线即可查出待测组分的含量。分的含量。 内标标准曲线法进行定内标标准曲线法进行定量测定时，量测定时，不须计算校不须计算校正因子正因子，对液体样品也，对液体样品也可量取体积，具有简便可量取体积，具有简便快速的特点。快速的特点。wi气相色谱法课件763. 外标标准曲线法外标标准曲线法a. 取被测组分的纯物质，配取被测组分的纯物质，配制成一系列不同浓度的标制成一系列不同浓度的标准溶液；准溶液；b. 分别取一定体积上述溶液分别取一定体积上述溶液注入色谱柱；注入色谱柱；c. 得到色谱图后测出峰面积得到色谱图后测出峰面积或峰高；或峰高；d. 绘出峰面积（或峰高）对绘出峰面积（或峰高）对浓度的关系曲线浓度的关系曲线（标（标准曲线）。准曲线）。A. 标准曲线的绘制标准曲线的绘制：wi气相色谱法课件77B. 样品测定样品测定在同样操作条件下注入同样量（一般为体在同样操作条件下注入同样量（一般为体积）的未知浓度的试样，从色谱柱上测得积）的未知浓度的试样，从色谱柱上测得峰面积或峰高，在标准曲线上即可查出待峰面积或峰高，在标准曲线上即可查出待测组分的浓度。测组分的浓度。外标法也用于生产过程的控制分析，操作外标法也用于生产过程的控制分析，操作简便，计算简单，但分析结果准确性