气相色谱分析法

1、关于气相色谱分析法第一张，PPT共九十七页，创作于2022年6月6-1 概述 一、色谱法简介(chromatography)色谱法又名色层法、层析法，是一种用以分离、分析多组分混合物质的极有效的物理及物理化学分析方法。原理：利用混合物中各组分在两相中具有不同的分配系数(或吸附系数，渗透性等)，当两相作相对运动时，各组分在两相中进行多次反复地分配，以达到分离的目的。色谱分析法：色谱法应用于分析化学中，并与适当的检测手段相结合时，就构成了色谱分析法。通常所说的色谱法即指色谱分析法。第二张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/262 二、色谱法的发展史 色谱法这种分离技术的应用已有一

2、百多年的历史了。意识到它对分离、分析的作用和意义的第一人是俄国植物学家茨维特( Tswett )。1901年，茨维特认识到色谱法对分离分析具有重大价值。1903年，在华沙自然科学学会生物学分会会议上，茨维特在其发表的文章（On a new category of adsorption phenomena and their application on Biochemical analysis）中提出应用吸附原理分离植物色素的新方法。第三张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2631906年，Tswett发表了他的实验结果，他为了分离植物色素，将植物绿叶的石油醚提取液倒入装有

3、碳酸钙颗粒的玻璃管中，并用石油醚自上而下淋洗，由于不同的色素在碳酸钙颗粒表面的吸附力不同，随着淋洗的进行，不同色素向下移动的速度不同，形成一层层不同颜色的色带，使各色素成分得到了分离。他将这种分离方法命名为色谱法（chromatography）。 1907年，茨维特在德国生物会 议上第一次向人们公开展示了 采用色谱法提纯的植物色素溶 解液及其色谱图显示着彩 色环带的柱管。第四张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/264在此后的20多年里，几乎无人问津这一技术。1931年，Kuhn(库恩)等用同样的方法成功地分离了胡萝卜素和叶黄素，从此，色谱法开始为人们所重视，此后，相继出现了

4、各种色谱方法。1955年，出现了第一台商业化的气相色谱仪。在我国，气相色谱法起步于1954年；1960年研制并生产了最早的成型仪器；1980年大规模生产。第五张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/265在分析化学领域，色谱法是一个相对年轻的分支学科。早期的色谱技术只是一种分离技术而已，与萃取、蒸馏等分离技术不同的是其分离效率高得多。当这种高效的分离技术与各种灵敏的检测技术结合在一起后，才使得色谱技术成为最重要的一种分析方法，几乎可以分析所有已知物质，在所有学科领域都得到了广泛的应用。 从1937年1972年，色谱法先后在12次诺贝尔奖获奖项目的研究工作中起过关键的作用。(化学

5、-9；生理学和医学-3)。第六张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/266 三、色谱分析法的分类 一些定义：分离柱：色谱法中起分离作用的柱。固定相(stationary phase) ：固定在柱内的填充物。 在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的一相。流动相(mobile phase)：沿着柱流动的流体。 与固定相处于平衡状态、带动样品向前移动的另一相。液相色谱法：以液体作为流动相的色谱法。气相色谱法：以气体作为流动相的色谱法。第七张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/267 气相色谱气液色谱：流动相为气体，固定相为液体(涂在担体 上或毛细管壁上)。 气固色

6、谱：流动相为气体，固定相为固体吸附剂。 液相色谱液液色谱：流动相为液体，固定相为液体(涂在担 体上或毛细管壁上)。 液固色谱：流动相为液体，固定相为固体吸附剂。按使用的固定相和流动相的不同分类：第八张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/268按分离的原理分类：吸附色谱法：利用吸附剂表面对不同组分的物 理吸附性能的差异进行分离；固定相为固体吸附剂。分配色谱法：利用不同组分在两相中有不同的分配系数进行分离；固定相为液体液膜。离子交换色谱法：利用离子交换原理；固定相为离子交换剂。凝胶渗透色谱法：利用多孔性物质对不同大小分子的排阻作用；固定相为凝胶(又称排阻色谱，尺寸排阻色谱法)化学

7、键合色谱法：通过化学反应将有机分子键合在载体表面形成的柱填充剂。离子色谱法：由离子交换色谱法中产生出来的一种新型的离子多柱色谱技术(分离柱后增加一个抑制柱)。第九张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/269按固定相使用的方式分类：柱色谱法：固定相装在色谱柱内。纸色谱法：滤纸为固定相。薄层色谱法：将吸附剂粉末制成薄层作为固定相。按色谱动力学过程分类： 冲洗色谱法、顶替色谱法和迎头色谱法按色谱技术分类： 程序升温色谱法、反应色谱法、裂解色谱法、 毛细管色谱法、多维色谱法、制备色谱法等第十张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2610 四、色谱分析法的特点 高效，

8、灵敏，快速和应用广泛分离效率高：几十种甚至上百种性质类似的化合物可在同一根色谱柱上得到分离，能解决许多其他分析方法无能为力的复杂样品分析。分析速度快：一般而言，色谱法可在几分钟至几十分钟的时间内完成一个复杂样品的分析。 检测灵敏度高：随着信号处理和检测器制作技术的进步，不经过预浓缩可以直接检测10-9g级的微量物质。如采用预浓缩技术，检测下限可以达到10-12g数量级。第十一张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2611样品用量少：一次分析通常只需数纳升至数微升的溶液样品。选择性好：通过选择合适的分离模式和检测方法，可以只分离或检测感兴趣的部分物质。 多组分同时分析：在很短的

9、时间内（20min左右），可以实现几十种成分的同时分离与定量。易于自动化：现在的色谱仪器已经可以实现从进样到数据处理的全自动化操作。第十二张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2612不足之处：定性能力较差：没有待测物的纯品或相应的色谱定性数据作对照时，不能从色谱峰给出定性结果。为克服这一缺点，已经发展起来了色谱法与其他多种具有定性能力的分析技术的联用。 不适用于沸点高于450的难挥发物质和热不稳定物质的分析。现在： 近年来，气相色谱质谱、气相色谱红外光谱的联用使气相色谱的强分离能力和质谱、红外光谱的强定性能力得到完美的结合，为气相色谱分析开辟了新的途径。第十三张，PPT共九

10、十七页，创作于2022年6月2022/8/2613 五、气相色谱分析流程气相色谱仪 图6-1 双气路气相色谱仪流程图第十四张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2614一般的气相色谱仪由五部分组成 载气系统：气源、气体净化、气体流速的控制和测量进样系统：进样器、汽化室分离系统：色谱柱、柱箱、温度控制装置检测系统：检测器、温度控制装置记录系统：放大器、记录仪（有的还带有数据处理装置）气相色谱方法气固色谱气液色谱第十五张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/26156-2 气相色谱分析理论基础 在整个色谱分离过程中，流动相始终是以一定的流速（或压力）在固定相间流动

11、的，并将溶质带入色谱柱。溶质因分配、吸附等相互作用，进入固定相后，从而在固定相中保留。同时，溶质又被流动相洗脱下来，进入流动相。与固定相作用越强的溶质在固定相中的保留时间就越长。 第十六张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2616一、气相色谱常用术语气相色谱流出曲线 试样中各组分经色谱柱分离，随载气先后流出色谱柱 ，经检测器转化为电信号，信号的大小随时间变化。以组分的浓度变化为纵坐标，流出时间为横坐标所得的曲线为色谱流出曲线，一般为高斯分布曲线。相应的谱图称为色谱图。图6-2 色谱流出曲线图色谱峰第十七张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2617常用术语

12、基线：只有载气通过时的信号记录，直线。基线漂移：基线随时间定向的缓慢变化。基线噪声：有各种因素引起的基线起伏。峰高h：色谱峰最高点与基线间距离。峰面积A ：（定量中介绍）h第十八张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2618区域宽度：色谱峰宽标准偏差：0.607h 处色谱峰宽的一半。半峰宽 ：峰高一半处色谱峰的宽度。峰基宽度 ：通过曲线上的拐点所作的切线在基线上的截距。图6-3 高斯曲线EGFHIJ第十九张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2619保留值：试样中各组分在色谱柱内停留时间的数值。 用时间表示：保留时间 ：待测组分从进样到柱后出现浓度最大值 时

13、所需的时间。死时间 ：不与固定相作用的气体（如空气、甲烷） 的保留时间。调整保留时间 ：扣除死时间的保留时间。tMtRtR第二十张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2620 用载气体积表示：保留体积 ：从进样到柱后出现待测组分浓度最大值 时所通过的载气体积。死体积 ：色谱柱内除了填充物固定相以外的空隙体积、色谱仪中管路和连接头间的空间、进样系统及检测器的空间总合。调整保留时间 ：扣除死体积的保留体积。色谱柱出口处载气流速，mlmin-1或第二十一张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2621 用相对保留值表示： 相对保留值 ：组分2与另一组分1 调整保留值

14、 之比，是一个量纲为1的量。只与柱温及固定相性质有关。不随柱径、柱长、填充情况及FO变化。表示柱色谱的选择性。色谱定性的主要参数。第二十二张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2622气相色谱流出曲线应用依据色谱峰的位置（保留值）可以进行定性测定。依据色谱峰的面积或峰高可以进行定量测定。依据色谱峰的位置（保留值）及其宽度，可以对色谱柱分离情况（分离效能）进行评价。第二十三张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2623 二、气相色谱分析理论基础基本原理色谱分离是一个非常复杂的过程，它是色谱体系热力学和动力学过程的综合表现。热力学过程是指与组分在体系中分配系数相

15、关的过程。动力学过程是指组分在该体系两相间扩散和传质的过程。 第二十四张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2624气-固色谱分析中的固定相是一种具有多孔性及大表面积的吸附剂颗粒。在载气的推动下，被测组分在吸附剂表面进行反复的物理吸附、脱附过程。由于各组分的性质不同，吸附力的差别，使各组分在柱中滞留时间不同，从而实现分离。 气-液色谱分析中的固定相是在化学惰性的固体颗粒表面涂上一层高沸点有机化合物的液膜。组分在流动相的带动下，在液膜上进行反复多次的 溶解、挥发过程。由于各组分的性质不同，溶解性的差异，使各组分在柱中滞留时间不同，从而实现分离。第二十五张，PPT共九十七页，创作

16、于2022年6月2022/8/2625分配过程：物质在固定相和流动相（气相）之间发生的吸附、脱附和溶解、挥发的过程。分配系数K：一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡时的浓度比。第二十六张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2626色谱分离的依据气相色谱分析的分离原理：不同物质在两相间具有不同的分配系数。分配比k：容量因子、容量比 在一定的温度、压力下，组分在两相之间分配达到平衡时，它在两相间的质量比。 相比第二十七张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2627讨论：K，k 均与组分及固定相的热力学性质有关，受T、P影响。K与 、 无关，而 k 与 、 有关

17、。组分的分离，对给定的色谱体系，最终决定于组分在两相中的相对量，而非相对浓度。因此 k 是衡量色谱柱对组分保留能力的重要参数。 k值大，则保留时间长；k=0，t=tM滞留因子 ： 流动相在柱内的线速度，cms-1组分在柱内的线速度，cms-1可由实验测得第二十八张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2628基本理论 试样在色谱柱中分离过程的基本理论包括两方面：试样中各组分在两相间的分配情况。这与K及组分、固定相、流动相的结构和性质有关，各色谱峰在柱后出现的时间（保留值）反映试样中各组分在两相间的分配情况，由色谱过程的热力学因素控制。各组分在色谱柱中的运动情况。这与各组分在固定

18、相和流动相之间的传质阻力有关，各色谱峰的半峰宽度反映了各组分在色谱柱中的运动情况，由色谱过程的动力学因素控制。第二十九张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2629塔板理论（plate theory）： 1952年由马丁(Martin)提出。将色谱柱比作一个精馏塔，用塔板概念来描述组分在柱内的分配行为，是一种半经验理论。塔板理论假设：平衡无分子扩散K相同脉冲进气第三十张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2630结论：色谱柱理论塔板数n: n越大，色谱峰对称正态分布曲线 色谱峰越窄。 n，H：可作为柱效能指标 。 第三十一张，PPT共九十七页，创作于2022

19、年6月2022/8/2631注意：同一色谱柱，不同物质n，H不同。分离与否决定于K的差别。 不足：不能解释塔板高度受哪些因素影响。不能解释，F不同，n或H不同。原因：某些基本假设不当。 没有真正的平衡状态；纵向扩散不能忽略；K与浓度无关只在有限浓度范围内成立。优点：直观，便于理解分离过程。第三十二张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2632速率理论（rate theory）： 1956年由荷兰学者范 弟姆特(Van Deemter)提出。色谱柱过程的动力学理论。范 弟姆特方程式。 是常数。越小越好。 把塔板理论中的塔板高度概念与组分在两相间的扩散和传质联系起来，采用随机模式

20、描述组分在柱内的分离过程。(11-16)载气的线速度，ms-1第三十三张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2633涡流扩散项 A：组分分子随载气进入色谱柱，碰到填充物颗粒时不得不改变方向，形成紊乱的、类似涡流的流动。组分分子所经过的路径长短各异，从而引起峰形的扩展。 不均匀因子； 平均粒径。 与填充状况有关，而与载气的性质、线速度、组分无关。小颗粒，颗粒均匀，填充均匀，短柱有利于减小 。第三十四张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2634涡流扩散 (不同路径的影响 ).取决于色谱柱大小、形状和填充的好坏。毛细管柱可忽略该项。第三十五张，PPT共九十七页，

21、创作于2022年6月2022/8/2635分子扩散项（纵向扩散项） ：“塞子”形的样品，存在沿柱轴方向（纵向）的浓度梯度，各组分分子产生纵向分子扩散，使色谱峰扩展。 弯曲因子，填充柱 。（毛细管柱 ） 组分在气相中的扩散系数，单位：cm2s-1采用摩尔质量大的载气，可以使B值减小。第三十六张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2636 随着样品带在固定相中的移动，因纵向扩散使样品带宽逐渐增加，相应地，得到的色谱峰就越来越宽而矮。 图6-4 纵向扩散引起峰展宽的示意图第三十七张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2637纵向扩散 气相中分子的扩散 主要决定于气

22、体流速第三十八张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2638传质阻力项 C ： 试样组分从气相移动到固定相表面进行浓度分配时所受到的阻力。 组分从固定相的气液界面移动到液相内部进行质量交换到达分配平衡，又返回气液界面的过程中所受的阻力。几乎与所有的因素有关。气相传质阻力液相传质阻力第三十九张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2639综上 ： 公式说明了填充的均匀程度、担体颗粒、载气种类、载气流速、柱温、柱压、固定相液膜厚度等对H的影响。对色谱分离条件的选控具有指导意义。第四十张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/26406-3 固定相气-

23、固色谱固定相吸附剂：种类：常用：非极性的活性炭、弱极性的氧化铝、强极性的硅胶等。高分子多孔微球（国产品牌号GDX）。 固定相的选择对色谱分离及分离条件的选择至关重要。第四十一张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2641气-液色谱固定相担体：化学惰性、多孔性的固体颗粒。种类：硅藻土型：红色担体，白色担体。非硅藻土型：氟担体，玻璃微球担体，高分子多孔微球等。作用：提供一个大的惰性表面，用来承担固定液，使固定液 以薄膜状态分布在其表面。要求：表面化学惰性。多孔性。热稳定性好，有一定的机械强度。颗粒均匀，大小适度：一般选40-60目，60-80目，80-100目。第四十二张，PPT

24、共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2642固定液：对固定液的要求：挥发性小。热稳定性好。对试样各组分有适当的溶解能力。具有高选择性。化学稳定性好。高沸点有机化合物据被测物选择第四十三张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2643固定液的分离特征：选择固定液的基础一般原则：“相似相溶”。固定液极性表示：相对极性P。麦氏常数：x、y、z、u、s。固定液的选择：分离非极性物质，一般选非极性固定液。分离极性物质，一般选极性固定液。分离非极性和极性混合物，一般选极性固定液。分离能形成氢键的试样，一般选极性或氢键型固定液。分离复杂试样，常采用特殊固定液或混合固定液。第四十四张

25、，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2644固定液的用量能均匀覆盖担体表面形成薄的液膜为宜。固定液的配比： 即，固定液与担体的质量比。一般在15%-25%之间。低柱效高分析速度快允许进样量少。第四十五张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/26456-4 气相色谱分离条件的选择分离度(resolution) R 两峰保留时间差与两峰峰底宽平均值之商，即 R是柱效能、选择性影响因素的总和，可用作色谱柱的总分离效能的指标。若峰形对称且满足正态分布，R=1，分离程度98%， R=1.5，分离程度99.7%动力学性质热力学性质两峰完全分开的标志第四十六张，PPT共九十

26、七页，创作于2022年6月2022/8/2646若两峰有重叠，Y难测，可用R表示分离度：R与R物理意义一致，数值不同，应用时要注意。经推导：半峰宽代替峰底宽度第四十七张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2647例：假设两组分的相对保留值r21为1.15，要在一根填充柱上获得完全分离（即，R=1.5）,需有效塔板数和柱长各为多少？ 解： 一般填充柱的H有效=0.1cm，则第四十八张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2648色谱分离的基本方程 对难分离的物质，近似的有 ， 则 色谱分离基本方程第四十九张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2

27、649分离度与柱效的关系（柱效因子）：n，R，可以增加柱长来改进分离度，但是延长了组分在柱内的保留时间，使峰形扩展。方法：应从减小H入手，即，制备性能优良的柱子并在最优化条件下进行操作。分离度与容量比的关系（容量因子）：k，R，但k10时，效果并不明显，反而使分析时间延长。故应选1k10。方法：改变柱温T，使 变。改变相比 ，减小死体积 ，使 。 第五十张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2650分离度与柱选择性的关系（选择因子）： 是柱选择性的量度， 越大，柱选择性越好，分离效果越好。 ，R；一定R下，大的 值可使组分在理论塔板数小的色谱柱上实现分离。方法：改变固定相，使

28、各组分的分配系数有较大差别。第五十一张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2651气相色谱分离操作条件的选择 综上，要是气相色谱分离获得理想的效果，操作条件的选择是关键，而固定相的选择是前提。载气种类与流速的选择：图6-4 塔板高度与载气线速的关系第五十二张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2652 小： 主要，应选 大的载气，以抑制扩散。 大： 主要，应选 小的载气，以减小传质阻力。选择载气还应考虑不同检测器的适应性。一般：N2，20-60mlmin-1 H2，40-90mlmin-1 。第五十三张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2

29、653柱温的选择：柱温要低于固定液的最高使用温度。柱温，各组分挥发靠拢，K。柱温， ， ，H 。选择原则：在使最难分离的组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。一般选低于组分平均沸点20-30，常用程序升温。第五十四张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2654柱长、柱内径的选择：柱长：保证分离的前提下，选短柱。常用1-3m。柱内径：一般为3-4mm。进样量和进样时间的选择：进样量： 液样：0.1-5l气样：0.1-10 ml进样时间：速度要快，1s以内。气化温度的选择：保证样品不分解的情况下，可适当提高气化温度。接近组分平均沸点

30、，高于柱温30-70。第五十五张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/26552-5 毛细管气相色谱法简介 1957年由戈雷(Golay M.J.E.)首先提出，是用毛细管柱作为气相色谱柱的一种高效、快速、高灵敏的分离分析方法。 他用内壁涂有一层极薄而均匀的固定液膜的毛细管代替填充柱，（这种色谱柱的固定液涂布在内壁上，中心是空的，也称开管柱）解决组分在填充柱中由于受到大小不均载体颗粒的阻碍而造成峰形扩展、柱效能降低的问题。 毛细管柱具有相比大、渗透性好、分析速度快、总柱效高等优点，可以解决原来填充柱色谱法不能解决或很难解决的问题。 第五十六张，PPT共九十七页，创作于2022年

31、6月2022/8/2656毛细管柱壁涂开管柱(WCOT)：将固定液直接涂在毛细管内壁。多孔层开管柱(PLOT) ：在管壁上涂一层多孔性吸附剂固体颗粒，不再涂固定液，实际上是使用开管柱的气固色谱。载体涂渍开管柱(SCOT)先在毛细管内壁涂上一层很细的(2m)多孔微粒，然后再在多孔层上涂渍固定液。第五十七张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2657化学键合毛细管柱：将固定相用化学键合的方法键合到硅胶涂敷的柱表面或经表面处理的毛细管柱上。交联毛细管柱：由交联引发剂将固定相交联到毛细管管壁上。第五十八张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2658毛细管柱色谱的特点

32、渗透性好，可使用长色谱柱相比大，有利于实现快速分析柱容量小，允许进样量少总柱效高，分离复杂混合物的能力大大提高毛细管柱的色谱系统进样系统：分流进样色谱柱连接尾吹检测器第五十九张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/26596-6 气相色谱检测器检测器的种类质量型：氢火焰离子化检测器(FID)火焰光度检测器(FDP)浓度型：热导池检测器(TCD)电子捕获检测器(ECD) 将经色谱柱分离后的各组分，按其物理、化学性质转换成易测的电信号。 信号的大小在一定范围内，与进入检测器的物质的质量或体积成正比。第六十张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2660热导池检测器(

33、TCD)结构：图6-5 热导检测器结构示意图第六十一张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2661基本原理：不同物质具有不同的热导系数图6-6 热导检测器桥式电路示意图第六十二张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2662影响热导检测器灵敏度的因素：桥路工作电路的影响：I，灵敏度；但 I 太大，会使钨丝过热引起基线不稳。一般桥路电流为：100-200mA 左右 N2做载气：100-150 mA H2做载气：150-200 mA 热导池体温度的影响：池体温度，灵敏度；但温度过低，被测组分会冷凝。一般池体温度不应低于柱温。 第六十三张，PPT共九十七页，创作于2

34、022年6月2022/8/2663载气的影响：载气与试样的热导系数相差越大，灵敏度越高。一般选择热导系数大的气体做载气： H2和He热敏元件阻值的影响：阻值高，电阻温度系数较大的热敏元件，钨丝。 第六十四张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2664氢火焰离子化检测器(FID)结构：图6-7 氢火焰离子化检测器结构示意图第六十五张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2665基本原理：作用机理，至今还不是很清楚。目前认为，火焰中的电离不是热电离而是化学电离，即，有机物在火焰中发生自由基反应而裂解。对大多数有机物灵敏度很高。操作条件的选择：气体流量：载气流量：N

35、2做载气，据试样选择最佳的载气流速。氢气流量：H2:N2=1:1-1:1.5空气流量：助燃气，H2 :空气=1:10第六十六张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2666极化电压：极化电压，响应值，然后趋于饱和；极化电压超过饱和值时与响应值无关。一般极化电压：100V - 300V使用温度：温度不是主要影响因素。80-200，灵敏度几乎相同。低于80因水蒸气的冷凝，而使灵敏度下降。第六十七张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2667电子俘获检测器结构：图6-8 电子俘获检测器结构示意图第六十八张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2668

36、基本原理：载气（一般为高纯N2）在检测器中发生电离：生成慢中子和慢速低能电子，形成基流。被测组分俘获电子，使基流降低，产生负信号形成倒峰。高灵敏度、高选择性。常用于痕量分析。操作条件的选择：载气纯度：四个9以上载气流速：检测器温度：进样量：不可超载第六十九张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2669火焰光度检测器结构：图6-9 火焰光度检测器结构示意图第七十张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2670基本原理：对含磷、含硫化合物有高选择性和高灵敏度。含硫化合物被还原为S，S在适当条件下被激发为S2*，发射出特征分子光谱。含磷化合物以HPO发射出特征光谱。

37、与氢火焰检测器联用，可以同时测定硫、磷和含碳有机物。第七十一张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2671检测器性能指标灵敏度(响应值)S ：检出限(敏感度)D ：最小检出量Q0进样量响应信号灵敏度检测器噪声质量型检测器浓度型检测器第七十二张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2672响应时间 ：一般都小于1s线性范围 ：是指进样量与信号之间保持线性关系的范围用最大进样量与最小检出量之比表示范围越大越有利于准确定量第七十三张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/26736-7 气相色谱定性方法根据色谱保留值定性 r21简单的多组分混合物：各自

38、出峰，可用纯物质(标准样)对比定性。未知峰的鉴定：加入纯物质以增加峰高：未知样与标准物混合，只增加峰高，而峰形、峰宽不变，则二者很可能是同一物质。 色谱：强分离能力 质谱、光谱：强鉴定能力结合测定需纯物质第七十四张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2674双柱或多柱定性。 （ 需要纯物质进行的鉴定，方法简单，但需要对试样的组成有大致的了解还要准备对照用的纯物质，有困难。）需纯物质第七十五张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2675保留指数 I : 把物质的保留行为用两个紧靠近它的标准物(正构烷烃)来标定，并以均一标度来表示。保留值：正构烷烃：固定相、柱温

39、一定，不变。 直接与文献中的保留指数数据对照定性。烷烃碳数不需纯物质第七十六张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2676与其它方法结合定性与质谱、红外仪联用：C：C与化学方法结合定性：利用化合物的化学反应，使色谱峰变化（消失、位移）。利用检测器的选择性定性：利用不同检测器对各种组分的选择性和灵敏度不同对未知物进行大致分类。第七十七张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/26776-8 气相色谱定量方法峰面积定量校正因子分析组分的质量 可见：色谱定量测量需要 准确测量峰面积 求出定量校正因子 选择正确的定量计算方法第七十八张，PPT共九十七页，创作于2022年

40、6月2022/8/2678峰面积测量法峰高乘半峰宽法：计算法，峰形对称且不太窄。公式：峰高乘峰底宽度法：作图法，峰形矮而宽。公式：峰高乘平均峰宽法：计算法，峰形不对称。公式：第七十九张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2679峰高乘保留值法：计算法，峰形狭窄。公式：积分仪：方便、快速、线性范围宽，精度可达0.2%-2%，对小峰和不对称峰也有较准确的结果。现在，色谱仪与计算机联用，“色谱工作站”，使色谱测定的精度、灵敏度、稳定性和自动化程度都大大提高。第八十张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2680定量校正因子 绝对校正因子，难以准确测定。引入相对校正因

41、子，即被测组分纯物质与某一标准物质的绝对校正因子之比。质量校正因子 ：定义：摩尔校正因子 ：定义：第八十一张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2681体积校正因子 ：定义：相对响应值 ：被测物质与标准物质的响应值(灵敏度)之比，与校正因子互为倒数。 定义：校正因子测定方法：准确称量被测组分纯物质mi和标准物质ms，混合后在实验条件下进样，分别测量响应的峰面积Ai和As，计算质量校正因子、摩尔校正因子。第八十二张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2682几种常用的定量计算方法归一化法：试样中各组分均能流出色谱柱，并出色谱峰。假设，试样中有n个组分，每个组分

42、的质量分别为m1,m2,m3,.,mn，各组分含量的总和为m，则组分i的质量分数为wi。公式：第八十三张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2683若各组分 相近，则：各种操作条件保持严格不变时，进样量在一定范围内，半峰宽度不变，因此峰高可直接代表某一组分的量。优点： 简便、准确、当操作条件变化时对结果影响小。峰高校正因子第八十四张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2684内标法：只需测量试样中的某几个组分，且试样中组 分不能全部出峰。将一定量的某纯物质作为内标物加入到准确称取的试样中，根据被测物和内标物的质量及其在色谱图上相应的峰面积比，求出被测组分的量

43、。例如，试样中组分i的质量分数为wi，加入内标物的质量ms，试样的质量为m，则 以内标物为基准， ：第八十五张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2685内标物的选择：是试样中不存在的纯物质。加入量接近被测组分。其色谱峰位于被测组分色谱峰附近，或几个被测组分色谱峰中间，并与这些组分完全分离。与被测组分的物理化学性质相似。优缺点： 定量准确，不像归一化法有使用上的限制；不宜作快速分析。第八十六张，PPT共九十七页，创作于2022年6月2022/8/2686内标标准曲线法：简化的内标法。称量同样量的试样，加入恒定量的内标物，则以 对 作图分析时，取和制作标准曲线 时等量的试样和内标物，测 出其峰面积比，在曲线上查 出被测物的含量。优点：不必测出校正因子，消除了某些操作的影 响 ，也不需严格的定量进样。图6-9 内标标准