仪器分析 气相色谱法

1、2一、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 instrumentgas chromatographic instrumentgas chromatographic instruments s s3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4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气相色谱仪由气相色谱仪由气路系统、进样系统、气路系统、进样系统、分离系统（色谱柱）、控温系统、检测和分离系统（色谱柱）、控温系统、检测和记录系统记录系统五个部分组

2、成五个部分组成16.1 气相色谱仪气相色谱仪气相色谱结构流程气相色谱结构流程7-7-进样口；进样口； 8-8-色谱柱色谱柱; ; 9-9-热导检测器热导检测器；1-1-载气钢瓶；载气钢瓶；2-2-减压阀；减压阀； 3-3-净化干燥管；净化干燥管；4-4-针形阀；针形阀； 5-5-流量计流量计; ; 6-6-压力表；压力表；10-10-放大器；放大器；11-11-温度控制器；温度控制器；12-12-记录仪。记录仪。u气液色谱：气液色谱：液体固定相液体固定相 （包括载体和固定液）（包括载体和固定液）u气固色谱：气固色谱：固体吸附剂固体吸附剂16填料填料管管毛细管柱毛细管柱填充填充柱柱融融熔石英熔石

3、英或不锈钢或不锈钢填料填料1 1常用的固体吸附剂常用的固体吸附剂强极性的硅胶；强极性的硅胶；弱极性的氧化铝；弱极性的氧化铝；非极性的活性炭；非极性的活性炭；特殊作用的分子筛。特殊作用的分子筛。2 2人工合成的固定相人工合成的固定相 作为有机固定相的作为有机固定相的高分子多孔微球高分子多孔微球是是一类人工合成的多孔共聚物。它既是载体又一类人工合成的多孔共聚物。它既是载体又起固定液作用，可在活化后直接用于分离，起固定液作用，可在活化后直接用于分离，也可作为载体在其表面涂渍固定液后再用。也可作为载体在其表面涂渍固定液后再用。气液色谱固定相是在多孔性的固体小颗粒气液色谱固定相是在多孔性的固体小颗粒（担

4、体或载体）表面涂渍上一薄层（担体或载体）表面涂渍上一薄层固定液固定液。与样品发生作用的是固定液而不是载体。与样品发生作用的是固定液而不是载体。20填充填充柱柱硅藻土硅藻土(担体担体)固定液固定液不锈钢不锈钢或玻璃或玻璃毛细管柱毛细管柱融融熔石英熔石英或不锈钢或不锈钢固定液固定液（1）主要类型）主要类型: (P321)硅藻土硅藻土白色载体白色载体（适宜分析各种极性化合物）（适宜分析各种极性化合物）红色载体红色载体（适宜分析非极性或弱极性物质）适宜分析非极性或弱极性物质）SiO2和少量无机盐和少量无机盐非硅藻土非硅藻土玻璃微球载体玻璃微球载体高分子多孔载体高分子多孔载体氟担体氟担体（2）对载体的要

5、求：）对载体的要求：具有足够大的表面积和良好的孔穴结构；具有足够大的表面积和良好的孔穴结构；使固定液与试样的接触面较大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积使固定液与试样的接触面较大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾。不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾。表面呈化学惰性；表面呈化学惰性； 没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物起反应；没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物起反应；热稳定性好；热稳定性好；形状规则，粒度均匀，具有一定机械强度。形状规则，粒度均匀，具有一定机械强度。u（1）要求：）要求：选择性好。（填充柱选择性好。（填充柱r r2.12.11

6、 11515；毛细管；毛细管 柱，柱， 2.12.11.081.08）；）；热稳定性和化学稳定性好，在操作温度下，热稳定性和化学稳定性好，在操作温度下，不聚合不分解；不聚合不分解；挥发性小；挥发性小；对各组分有适当的溶解能力。对各组分有适当的溶解能力。u（5）固定液的选择）固定液的选择“相似相溶原理相似相溶原理”，选择与试样性质（极性）相近的固定相。，选择与试样性质（极性）相近的固定相。 非极性物质：非极性物质：非极性固定液，按沸点从低到高顺序流出非极性固定液，按沸点从低到高顺序流出 极性物质：极性物质：极性固定液，按极性从小到大顺序流出极性固定液，按极性从小到大顺序流出 非极性和极性混合物：

7、非极性和极性混合物：极性固定液，先非极性组分后极性组分极性固定液，先非极性组分后极性组分 能形成氢键的试样：能形成氢键的试样：极性或氢键型固定液。不易形成氢键的先极性或氢键型固定液。不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出流出，最易形成氢键的最后流出 复杂的难分离物质：复杂的难分离物质：两种或两种以上混合固定液两种或两种以上混合固定液16.3 16.3 气相色谱检测器把由色谱柱分离的各组分的浓度或质量转把由色谱柱分离的各组分的浓度或质量转换成电信号的装置。换成电信号的装置。（掌握其特点和应用范围）（掌握其特点和应用范围）31检测器检测器进样器进样器色谱柱色谱柱GAS 气源气源柱温箱柱温箱数

8、据处理数据处理检测器分类检测原理浓度型检测器质量型检测器适用范围通用型检测器专属型检测器32331.1.检测器类型检测器类型浓度型检测器：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，检测信号值与组分的浓度成正比。如热导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，即检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。如火焰离子化检测器通用型检测器：通用型检测器： 对所有物质有响应，如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，如电子俘获检测器气相色谱仪的常用检测器气相色谱仪的常用检测器1.TCD1.TCD（热导检测器）（热导检测

9、器）2.FID2.FID（氢火焰离子化检测器）（氢火焰离子化检测器）3.FPD3.FPD（火焰光度检测器）（火焰光度检测器）4.NPD4.NPD（氮磷检测器）（氮磷检测器）5.ECD5.ECD（电子捕获检测器）（电子捕获检测器）34 热导检测器是根据热导检测器是根据制成的热导检测器由于结制成的热导检测器由于结构简单，性能稳定，构简单，性能稳定，而且线性范围宽，价格便宜，而且线性范围宽，价格便宜，因此是应用最广，最成熟的一种检测器因此是应用最广，最成熟的一种检测器其主要缺点是其主要缺点是灵敏度较低灵敏度较低1.1.1.1.1.1.检测原理检测原理检测原理检测原理检测原理检测原理 平衡电桥，右图。

10、 不同的气体有不同的热导系数。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）进样后进样后进样后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纯载气，使测量臂的温度改变，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，则： R参参R2R测测R1 这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。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氢火焰离子化检测器氢火焰离

11、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.氢焰检测器的特点氢焰检测器的特点 (1) 典型的典型的质量型检测器质量型检测器; (2) 对有机化合物具有很高的灵敏度对有机化合物具有很高的灵敏度; (3) 其主要缺点是其主要缺点是不能检测永久性气体、水、一氧不能检测永久性气体、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氢等物质化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氢等物质; (4) 氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度氢焰检测器具

12、有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点高、响应迅速等特点; (5) 比热导检测器的灵敏度比热导检测器的灵敏度高出近高出近3个数量级个数量级，检，检测下限可达测下限可达10-12gs-1。2. 2. 2. 2. 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氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构 (1) 在发射极和收集极在发射极和收集极之间加有一定的直流电之间加有一定的直流电压（压（100300V），构成），构成一个外加电场。一个外加电场。 (2) 氢焰检测器需要用到氢焰检测器需要用到三种气体：三种气体： N2 ：携带试样组分；：携带试样组分； H2 ：为燃气；：

13、为燃气； 空气：助燃气。空气：助燃气。 3. 3. 3. 3. 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氢焰检测器的原理氢焰检测器的原理氢焰检测器的原理 火焰离子化检测器是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加电场的作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分三、电子捕获检测器三、电子捕获检测器三、电子捕获检测器三、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 c

14、apture detector, ECD 高选择性检测器，仅对高选择性检测器，仅对（如卤素、磷、硫、氰）（如卤素、磷、硫、氰）有很高的灵敏度，有很高的灵敏度，检测下限检测下限1010-14 -14 g /g /mLmL。 对大多数烃类没有响应。对大多数烃类没有响应。 较多应用于农副产品、食品及环境中农药较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。残留量的测定。 火焰光度检测器，又称火焰光度检测器，又称，它是一种对含硫、磷有机化合物具有高选择它是一种对含硫、磷有机化合物具有高选择性和高灵敏度的质量型检测器，检出限可达性和高灵敏度的质量型检测器，检出限可达10-12gS-1（对（对P）或）或10-11gS-11（对（对S） 这种检测器可用于大气中痕量硫化物以这种检测器可用于大气中痕量硫化物以及农副产品，水中的纳克级有机磷和有机硫及农副产品，水中的纳克级有机磷和有机硫农药残留量的测定农药残留量的测定常用检测器的性能常用检测器的性能)(lg)