仪器分析气相色谱分析GCppt课件

1、 分离分析技术分离分析技术-先分离后分析先分离后分析 分离效能高，分析速度快，样品用量少，自动化分离效能高，分析速度快，样品用量少，自动化 程度高程度高 ，有着广泛的应用。，有着广泛的应用。 以试样组分以试样组分(具有不同的物理化学性质和结构差异具有不同的物理化学性质和结构差异)在固在固定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的分离分析方法称色谱法和作用的差异为依据而建立起来的分离分析方法称色谱法固定相固定相:stationary phase 保持固定保持固定, 起分离作用的填充物起分离作用的填充物流动相流

2、动相:mobile phase 流经固定相的空隙或表面的冲洗流经固定相的空隙或表面的冲洗 剂剂 利用不同物质在不同的两相固定相，流动相利用不同物质在不同的两相固定相，流动相中具有不同的分配系数或溶解度），当两相作中具有不同的分配系数或溶解度），当两相作相对运动时，这些物质在两相中的分配反复进行相对运动时，这些物质在两相中的分配反复进行多次，这样使得那些分配系数只有微小差异的组多次，这样使得那些分配系数只有微小差异的组分产生很大的分离效果，从而使不同组分得到完分产生很大的分离效果，从而使不同组分得到完全分离。全分离。按分离原理分类按分离原理分类吸附色谱：利用固定相对不同组分吸附性能差吸附色谱：利

3、用固定相对不同组分吸附性能差别别分配色谱：利用不同组分在两相中分配系数差分配色谱：利用不同组分在两相中分配系数差别别离子交换色谱：利用不同离子在离子交换固定离子交换色谱：利用不同离子在离子交换固定相亲和相亲和 力差别力差别凝胶色谱：利用不同组分分子量差别而先后被凝胶色谱：利用不同组分分子量差别而先后被过滤过滤 分离原理：基于待测物在气相和固定相之间的吸附分离原理：基于待测物在气相和固定相之间的吸附- -脱附气固色谱和分配气液色谱来实现的。脱附气固色谱和分配气液色谱来实现的。因此可将气相色谱分为气固色谱和气液色谱。因此可将气相色谱分为气固色谱和气液色谱。Time气体进样器六通阀）气体进样器六通阀

4、）Sample 进行气相色谱法分析时，载气一般用氮气或氢气进行气相色谱法分析时，载气一般用氮气或氢气由高压钢瓶供给，经减压阀减压后，载气进入净化管由高压钢瓶供给，经减压阀减压后，载气进入净化管干燥净化，然后由稳压阀控制载气的流量和压力，以干燥净化，然后由稳压阀控制载气的流量和压力，以稳定的压力进入气化室，当气化室中注入样品时，样稳定的压力进入气化室，当气化室中注入样品时，样品立即被气化并被载气带入色谱柱进行分离。分离后品立即被气化并被载气带入色谱柱进行分离。分离后的各组分，先后流出色谱柱进入检测器，检测器将其的各组分，先后流出色谱柱进入检测器，检测器将其浓度信号转变成电信号，再经放大器放大后在

5、记录器浓度信号转变成电信号，再经放大器放大后在记录器上显示出来，就得到了色谱的流出曲线。上显示出来，就得到了色谱的流出曲线。 利用色谱流出曲线上的色谱峰就可以进行定性、利用色谱流出曲线上的色谱峰就可以进行定性、定量分析。这就是气相色谱法分析的过程。定量分析。这就是气相色谱法分析的过程。图1 、色谱过程 图2、 色谱图ABKAKB 色谱柱中的混合组分分离示意图色谱柱中的混合组分分离示意图1) 应用范围广：气体、液体或沸点不太高的固体在应用范围广：气体、液体或沸点不太高的固体在操作温度不分解，一般都可使用。有机化合物约操作温度不分解，一般都可使用。有机化合物约20%可用可用GC 分析。分析。2)

6、效能高效能高(分辨能力强分辨能力强)：可分离分析十分复杂的多组：可分离分析十分复杂的多组分混合物，一次分析几十种甚至上百种组分。分混合物，一次分析几十种甚至上百种组分。3) 灵敏度高：灵敏度高：ppmppb级级4) 分析速度快：几分钟或几十分钟可完成分析速度快：几分钟或几十分钟可完成5) 操作简便：无论操作和理论解释方面都比较简单操作简便：无论操作和理论解释方面都比较简单6) 仪器成本相对较低仪器成本相对较低 Currently, gas chromatography is one of the most important and definitely the most economic o

7、f all separation methods. Its applicability ranges from the analysis of permanent gases and natural gas to heavy petroleum products (up to 130 carbon atoms, simulated distillation), oligosaccharides, lipids, etc. Moreover, as far as chromatographic efficiency and GC system selectivity is concerned,

8、no other separation technique can compete with gas chromatography. The dictum If the separation problem can be solved by gas chromatography, no other technique has to be tried out is now generally accepted. Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry2)(16WtnR22)(54. 5hRWtn 或或有效塔板数有效塔板数neff的计算公式为；的

9、计算公式为；222/)(16)(54.5wtwtnRhReff 通常用有效塔板数通常用有效塔板数neff来评价柱的效能比来评价柱的效能比较符合实际。较符合实际。 neff 越大或越大或Heff越小，则色谱柱的越小，则色谱柱的柱效越高。柱效越高。 Heff=L/neff 21)1()2(21)1()2()(22wwttwwttRRRRR R 越大，表明两组分分离效果越好越大，表明两组分分离效果越好 保留值之差取决于固定液的热力学性质保留值之差取决于固定液的热力学性质 色谱峰宽窄反映色谱过程动力学因素及柱效能高低色谱峰宽窄反映色谱过程动力学因素及柱效能高低 对于峰形对称且满足正态分布的色谱峰：对于

10、峰形对称且满足正态分布的色谱峰： R=1, 分离程度为分离程度为98%； R=1.5，分离程度可达，分离程度可达99.7%。 所以所以R=1.5时可认为色谱峰已完全分开。时可认为色谱峰已完全分开。R n1/2R n1/2增加柱长增加柱长减小塔板高度减小塔板高度限制：限制：L过长，保留时过长，保留时间延长，分析时间延长，间延长，分析时间延长，色谱峰扩展。色谱峰扩展。使用性能优良的色使用性能优良的色谱柱，并选择最佳谱柱，并选择最佳分离条件分离条件 在气相色谱分析中，首要的问题是设法把一混在气相色谱分析中，首要的问题是设法把一混合物中的不同组分分离开，然后通过鉴定器对分离合物中的不同组分分离开，然后

11、通过鉴定器对分离出来的各组分依次进行检测。分离过程是在色谱柱出来的各组分依次进行检测。分离过程是在色谱柱中完成，可见色谱柱是色谱仪的关键部分，而其中中完成，可见色谱柱是色谱仪的关键部分，而其中固定相组成与性质更是直接与分离效能有关。因而，固定相组成与性质更是直接与分离效能有关。因而，在建立一个分析方法的过程中，色谱柱和分离操作在建立一个分析方法的过程中，色谱柱和分离操作条件的选择往往是实际工作的主要内容。条件的选择往往是实际工作的主要内容。气相色谱柱可分为两类：气相色谱柱可分为两类：1 1用于气固色谱的固定相：固体吸附剂；利用其中用于气固色谱的固定相：固体吸附剂；利用其中固体吸附剂对不同物质的

12、吸附能力差别进行分离。固体吸附剂对不同物质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及烃类。主要用于分离小分子量的永久气体及烃类。2 2用于气液色谱的固定相：固定液用于气液色谱的固定相：固定液+ +载体。载体为载体。载体为固定液提供大的惰性表面，以承担固定液，使其形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。起分离作用的是固定液。成薄而匀的液膜。起分离作用的是固定液。常用固体吸附剂：常用固体吸附剂：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)沸石分子筛沸石分子筛(极性极性)人工合成的高分子多孔微球人工合成的高分子多孔微球(GDX)

13、：多孔聚合物，其：多孔聚合物，其孔径大小可以人为控制。孔径大小可以人为控制。 非 极 性 ： 苯 乙 烯非 极 性 ： 苯 乙 烯 + 二 乙 烯 苯 共 聚二 乙 烯 苯 共 聚 G D X -1,2;Chromosorb系列系列 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, 4 Porapak 系列等系列等特点：特点：分析对象大多是永久性和惰性气体，低分子量的烃分析对象大多是永久性和惰性气体，低分子量的烃热稳定性好，但种类较少，应用范围有限。热稳定性好，但种类较少，应用范围有限。吸附剂吸附剂 主要成份主要成份 Tmax/oC 性质性质

14、活化方法简述活化方法简述 分离对象分离对象 活性炭活性炭 C 500 非极性非极性 同上同上 同上同上+高沸点有高沸点有机机物物 硅胶硅胶 SiO2 xH2O 400 氢键型氢键型 HCl 浸浸+水洗水洗+180oC 烘烘干干+200oC 活化活化(使用前使用前) 永久气体、非极性烃永久气体、非极性烃 氧化铝氧化铝 Al2O3 400 弱极性弱极性 2001000oC 活化活化 烃烃+有有机机异异构构物物+H 同同位位素素 分子筛分子筛 XMO yAl2O3 zSiO2 nH2O 400 极性极性 350550oC 活化活化 永久气体永久气体+惰惰性性气体气体 GDX 多多孔孔聚聚合合物物 9

15、0 %) in capillary GC are performed on WCOT columns. The selection of a capillary column depends on the complexity of the sample to be analyzed. The column length, the internal diameter, the stationary phase, and its film thickness determine the separation power (resolution), the sample capacity, the

16、 speed of analysis, and the detectability or sensitivity.Guidelines for the selection of film thickness for the stationary phase methylsilicone0.1m high molecular mass compounds 500-15000.2m Mr 300 5000.3m Mr 150 4000.5m Mr 50 2001m Mr 30 150苯、甲苯、乙酸丁酯、乙基苯、间、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯分析苯、甲苯、乙酸丁酯、乙基苯、间、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯分析 毛细管柱：毛细管柱： OV-1