仪器分析气相色谱法1共44张课件

1、气相色谱法 Gas chromatography yyq8/21/20221第一节 气相色谱法的分类和一般流程按固定相的物态按柱的情况按分离机制一、分类和特点GSCGLC填充柱毛细管柱吸附色谱法分配色谱法8/21/20222方法特点 1、高分辨效能 同系物 顺反异构体 2、高选择性 3、高灵敏度 检出限可达10-1110-13g4、分析速度快 几至十几分钟5、应用范围广6、样品应易于气化 8/21/20223应用和发展 药物分析中：有关物质检查、原料药和制剂的含量测定、中草药成分分析、药物的纯化、制备的一种手段。应用领域：石油化学、化工、有机合成、医药、生物化学、食品分析和环境监测等。发展 两

2、谱联用仪 气相色谱质谱联用（GC-MS）气相色谱傅立叶红外（GC-FTIR） 8/21/20224气相色谱仪示意图8/21/20225第二节 气相色谱固定相和流动相一、气液色谱固定相 固定液（stationary liquid）载体（support）8/21/20226（一）固定液对固定液的要求在操作温度下呈液态且蒸气压低稳定性好选择性能高溶解能力强，分配系数较大8/21/20227固定液的分类化学分类法烃类硅氧烷类醇类酯类非聚合酯 聚酯类甲基硅氧烷 氟烷基硅氧烷苯基硅氧烷 氰烷基硅氧烷烃 芳烃 非聚合醇 聚合醇8/21/20228极性分类法相对极性规定 ,-氧二丙腈相对极性为100和鲨鱼烷相

3、对极性为0，其他与之进行比较。0+5级 极性依次增大以物质m在某一固定液和非极性固定液(通常是鲨鱼烷)中的保留指数之差作为该固定液相对极性强弱的度量。I=I被测-I角沙烷 特征常数 麦氏常数8/21/20229固定液的选择相似性原则 按极性相似原则选择样品固定液作用力出柱顺序非（弱）极性非极性色散力低沸点先出柱中等极性中等极性诱导力和色散力低沸点先出柱极性（强）极性极性静电力极性强后出柱形成氢键的试样氢键型氢键力不易形成氢键的化合物先出柱8/21/202210化学官能团相似 固定液与组分的化学官能团相似时，相互作用力最强，选择性最高。注意混合物中组分性质的主要差别 若组分沸点差别大，可选非极性

4、固定液；若极性差别是主要矛盾，则选极性固定液。8/21/202211（二 ）载体对载体的一般要求比表面积大 孔穴结构好表面无（或很弱）吸附热稳定性好，化学稳定性好粒度均匀，有一定的机械强度等8/21/2022122. 载体的分类非硅藻土型硅藻土型红色载体与非极性固定液配伍白色载体与极性固定液配伍8/21/2022133载体的钝化钝化是除去或减弱载体表面的吸附性能碱洗法酸洗法硅烷化法除去载体表面的铁、铝等金属氧化物除去表面的Al2O3等酸性作用点除去载体表面的硅醇基8/21/202214GC的一般流程和分类 气路系统检测器色谱柱进样系统显示系统GSCGLC填充柱毛细管柱吸附色谱法分配色谱法8/2

5、1/202215GLC固定相载体固定液对固定液的要求固定液的分类固定液的选择对载体的要求载体的分类载体的钝化8/21/202216二、气固色谱（GSC）固定相吸附剂分子筛高分子多孔微球化学键合相等固定相8/21/202217三、流动相气相色谱中的流动相是气体，称为载气（carrier gas）氢气氮气氦气8/21/202218热导检测器 （thermal conductivity detector TCD）氢火焰离子化检测器（hydrogen flame ionization detector FID）电子捕获检测器 （electron capature detector ECD）第三节、检测

6、器（detector）8/21/202219一、检测器的性能指标灵敏度（sensitivity） 浓度型Sc mVml/mg 质量型Sm mVs/g 噪音和漂移检测限 实际工作中常用最小检测限和最小检测浓度表示色谱分析的灵敏程度。8/21/202220二、热导检测器 （TCD ）R1R2mA检测原理 热导率差异R3R48/21/202221注意点载气与组分热导率相差越大，检测器越灵敏增加桥电流可增加灵敏度，但噪音也会增大不通载气不能加桥电流，否则损坏热敏元件载气流速须恒定8/21/202222三、氢焰离子化检测器（FID） 气氢气助燃气8/21/202223检测原理 有机物在氢焰的作用下，电化

7、学电离产生离子流，借助离子流强度进行检测。具有响应快、检测灵敏度高、线性范围宽的优点。离子化机理: CH + O CHO+ + eCHO+ + H2O H3O+ + CO 8/21/202224注意点氢氮比 N2:H2 1:11:1.5空气流量载气流速恒定8/21/202225四、电子捕获检测器（ECD）利用电负性物质捕获电子的能力，通过测定电子流进行检测。是一种专属性检测器，对卤素、硫、氧、羰基、氰基等电负性有机化合物有好的选择性及高的灵敏度。1放射源2阳极。8/21/202226检测原理 载气（如N2） 射线激发N2+ + e产生背景电流（基流）电负性强的物质：AB + e (AB)- 或

8、 AB + e A- + B 使背景电流减小，产生信号8/21/202227注意点载气纯度 可用氩气或氮气，高纯氮的纯度 99.99%载气流速 由实验条件选择最佳流速，通常为40100ml/min8/21/202228第四节 分离条件的选择一、气相色谱速率理论H=A + B/u + Cu 涡流扩散项 A A=2dp 纵向扩散系数 B B=2Dg传质阻抗项 C Cu=（Cg+Cl）u8/21/2022291. 涡流扩散A = 2dp 填充不规则因子dp 填料（固定相）颗粒的直径要使A：填充均匀，粒度6080目/80100目8/21/2022302. 纵向扩散 B=2Dg 与填充物有关 =1 无阻

9、碍 毛细管柱 1 (0.50.7) 填充柱 Dg扩散系数 组分分子量 Dg 柱温 Dg要使B/u 增大u（uCg CCl 8/21/202232df 固定液液膜厚度Dl组分在固定液中的扩散系数Cl =23k(1+k)2df2Dl要使Cl 降低df 增大Dl8/21/202233小结：选择不同条件使柱效改善 填充物 粒度 6080目/80100目 均匀载气 种类分子量大 流速略大于最佳流速 固定液 类型粘度小 数量少 35%柱温 统筹考虑，一般选低温柱。 8/21/202234二、实验条件的选择分离方程式abcR=n4-1k2k2+1a 柱效项 b 选择性项 c 柱容量项 8/21/202235

10、提高 k=K2/K1= k2/k1 1时，R0，无法实现分离越大，R越大，=1时，无论柱效有多高，两组分均无法分离！和k决定于试样中各组分本身的性质，以及流动相和固定相等因素有关8/21/202236 k2 较小时 k2 R k2 较大时R=n4-1k2k2+11k2k2+1k与固定相用量、流动相流速和柱温有关在前两者确定的情况下，主要受柱温的影响。8/21/202237提高柱效n n 增加一倍，R由1增大至1.4 n影响峰的宽度n主要受色谱柱的性能、载气流速和种类等的影响8/21/2022381. 载气的流速和种类 流速最佳流速附近 一般稍大于最佳流速 种类从两个方面考虑： 低流速时 u小 B/u为主 N2 高流速时 u大 Cu为主 H2 8/21/2022392. 柱温不能超过固定液最高使用温度 尽可能好的分离度前提下较低柱温 宽沸程样品采用程序升温法 在一个分析周期内，按一定程序不断改变色谱柱温度，称为程序升温。8/21/2022403. 柱长和