气相色谱分析法化工

气相色谱分析法化工第1页/共114页2而用填充柱气相色谱法，半米长的丁二酸乙二醇聚酯固定相填充柱上，二者可以实现很好的分离。苯加氢生成环己烷的反应，由于苯和环己烷的沸点只相差0.6°C，一般的蒸馏方法很难分离因为它们在这种固定相上的分配系数差异较大，能够实现很好的分离。第2页/共114页3第一节色谱法概述第二节色谱法基本原理第三节气相色谱分离条件的选择第四节气相色谱仪第五节色谱定性、定量分析方法第3页/共114页4第一节色谱法概述(历史实质分类)历史

俄国植物学家茨维特在1906年使用的色谱原型装置分离对象---植物色素色谱柱---玻璃管固定相---碳酸钙流动相---石油醚第4页/共114页5动画——茨维特实验第5页/共114页6第6页/共114页7类胡萝卜素和维生素b.1900

(inVienna,Austria)

d.1967

第7页/共114页81931年胡萝卜素植物色素分离1936年离子交换色谱建立1940年吸附色谱与电泳相结合1941年分配色谱创立1952年气相色谱法建立1967年高效液相色谱法建立80年代后离子色谱、超临界流色谱、高效毛细管电泳色谱法发展历史第8页/共114页9第9页/共114页10为什么能得到分离？所有组分都能分离吗？用其他淋洗剂可以吗？碳酸钠换成其他物质可以吗？气相色谱中用什么气体做载气?色谱柱中有什么填料？Question第10页/共114页11第一节色谱法概述(历史实质分类)实质

色谱法是一种物理化学分离方法，利用不同物质在两相（固定相和流动相）中具有不同的分配系数（或吸收系数，渗透性等），当两相做相对运动时，这种物质在两相中反复多次分配，从而使各物质得到完全的分离。第11页/共114页12动画–步行上街第12页/共114页13色谱法的分类

按流动相与固定相的分子聚集状态分类气相色谱法液相色谱法超临界流体色谱法气固色谱法气液色谱法液固色谱法液液色谱法第13页/共114页

按操作形式分类柱色谱法平面色谱法纸色谱法薄层色谱法

按分离机制分类吸附色谱法分配色谱法离子交换色谱法空间排阻色谱法第14页/共114页15色谱法简单分类气相色谱法

(GC)液相色谱法

(LC)超临界流体色谱法

(SFC)填充柱气相色谱法毛细管柱气相色谱法柱色谱法平面色谱法经典液相柱色谱法高效液相色谱法

(HPLC)薄层色谱法

(TLC)纸色谱法

(PC)第15页/共114页16第二节色谱法基本概念第16页/共114页17第二节色谱法基本概念一、气相色谱流出曲线色谱峰峰底峰高(h)峰底宽度(Wb)半峰宽(W½)常用术语标准偏差(σ)—0.607倍峰高处所对应的峰宽的一半第17页/共114页18第二节色谱法基本概念一、气相色谱流出曲线1、保留值（1）时间表示的保留值

保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间。调整保留时间（tR

＇）：tR＇=tR－tM（2）用体积表示的保留值保留体积（VR）：VR=tR×F0死体积（VM）：

VM=tM×F0

调整保留体积（VR＇）：

V

R＇=VR

－VM

F0为色谱柱出口处的载气流量，单位：mL/min。第18页/共114页192.相对保留值(ri/s)第二节色谱法基本概念组分与参比组分调整保留值之比ri/s=t’R（i)

/t’R(s)=VR’（i)

/V

’R(s)3.选择因子（α）在相同色谱条件下，第二个组分与前面相邻组分的调整保留值之比α

=t’R2/t’R1=V’R2/V

’R1选择因子大于1是色谱分离的前提第19页/共114页20第二节色谱法基本概念色谱曲线所提供的信息色谱峰的个数----

样品中所含组分的最小个数保留值----

定性面积（峰高）----

定量峰间距----

评价固定相（流动相）选择是否合适第20页/共114页21第二节色谱法基本原理气相色谱分离过程气固色谱的分离机理:吸附与脱附的不断重复过程

气液色谱的分离机理：气液两相间的反复多次分配过程第21页/共114页22第二节色谱法基本原理色谱法基本理论不能分离不能完全分离能完全分离峰之间的距离---分配系数（热力学）峰的宽窄---柱效率（动力学）第22页/共114页23分配系数第二节色谱法基本原理色谱法基本理论一定温度下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度比K只与固定相和被分离物质的性质有关K值的差别是分离的先决条件，差别越大，分离的可能性越大K值大的组分后出峰第23页/共114页24容量因子（K’,分配比）： 一定温度与压力下两相达平衡后，组分在固定相和流动相量的比值。ms-固定相重量mm流动相重量容量因子是评价色谱柱对组分保留能力的重要参数第二节色谱法基本原理β-相比：色谱柱中流动相与固定相体积之比第24页/共114页25第二节色谱法基本原理塔板理论---柱效能指标James&Martin分馏塔第25页/共114页26第26页/共114页27Thisyear'sNobelPrizeinChemistryisawardedforthediscoveryofamethodfortheseparationofsubstancesfromcomplicatedmixtures.

Howcanithappen,onemayask,thatsomethingapparentlysocommonplaceasaseparationmethodshouldberewardedbyaNobelPrize?Theansweristhatfromtheverybeginningsofchemistryuntilourowntime,methodsforseparatingsubstanceshaveoccupiedakeypositioninthisscience.Eventoday,inHolland,chemistryiscalled"Scheikunde",or"theartofseparation",andeventodaysomeofchemistry'smostimportantadvancesarelinkedtotheinventionofnewmethodsforseparatingvarioussubstances.

PresentationSpeech第27页/共114页28第二节色谱法基本原理塔板理论---柱效能指标

色谱柱长：L

虚拟的塔板间距离：H

色谱柱的理论塔板数：n

则三者的关系为：

n=L/H理论塔板数与色谱参数之间的关系：第28页/共114页29组分在tM时间内不参与柱内分配。引入有效塔板数和有效塔板高度：第二节色谱法基本原理一般色谱柱

n=103~106第29页/共114页30物质在气液两相间的分配是瞬间完成的。第二节色谱法基本原理塔板理论几点假设：所有的物质在开始时全部进入零号塔板。这一物质在气液两相的分配系数在各个塔板中是一样的。一个塔板和另一个塔板之间没有纵向扩散。载气不是连续地进入色谱柱，而是脉冲式进入色谱柱。第30页/共114页31塔板数n是色谱柱的特征参数。当色谱柱长度一定时，塔板数n

越大(塔板高度H越小)，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。第二节色谱法基本原理几点说明：不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。第31页/共114页32速率理论---影响柱效能的因素第二节色谱法基本原理速率方程（也称范.弟姆特方程式）:

H=A+B/u+C·u

H：理论塔板高度，u：载气的线速度(cm/s)1956年荷兰vanDeemter第32页/共114页33A=2λdp指

dp：固定相的平均颗粒直径

λ：固定相的填充不均匀因子细而均匀的颗粒，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效n↑A─

涡流扩散项由于组分分子在色谱柱填充不均匀的固定相中移动途径不同所造成的色谱峰展宽。第二节色谱法基本原理第33页/共114页34第34页/共114页35B=2νDg

ν

：弯曲因子，指填充柱内流动相扩散路径弯曲的因素。

Dg：试样组分分子在流动相的扩散系数（cm2·s-1）B/u—分子扩散项（纵向扩散项）由于组分在液相中的扩散系数只有气体中的1/105，因此在液相色谱中B可以忽略。由于组分在色谱柱中沿着柱长方向的扩散所致的浓度差而引起的色谱峰展宽。第二节色谱法基本原理流速↓，滞留时间↑，扩散↑，Dg∝（M载气）-1/2；M载气↑，B值↓第35页/共114页36第二节色谱法基本原理C·u──传质阻力项：

传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL

C=（Cg+CL）D↓，C↑,分配平衡时间长，峰变宽指组分在色谱柱流动相和固定相之间的传递过程（溶解或吸附等）存在不同的阻力而形成的色谱峰展宽。第36页/共114页37第二节色谱法基本原理范.弟姆特方程式指导意义：B：载气种类、流速、柱温影响柱效、峰宽A：填充均匀程度、担体粒度C：固定相液膜厚度第37页/共114页38分离度塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差──色谱过程的热力学因素；区域宽度──色谱过程的动力学因素。由此可见，单独用柱效或选择性不能真实反映组分在色谱柱中分离情况，故需引人一个综合性指标——分离度R。分离度是既能反映柱效率又能反映选择性的指标，称总分离效能指标。第38页/共114页39分离度的表达式R=0.8：两峰的分离程度可达89%；R=1：分离程度95%；R=1.5：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。定义：相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽总和之半的比值。第39页/共114页40令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相邻两峰的峰底宽近似相等），引入选择因子和塔板数，可导出下式：第40页/共114页41例题：

在一定条件下，两个组分的保留时间分别为85秒和100秒，要达到完全分离，即R=1.5。计算需要多少块有效塔板。若填充柱的塔板高度为0.1cm，柱长是多少？解：α=100/85=1.18

n有效=16R2[α/(α

—1)]2=16×1.52×(1.18/0.18)2

=1547（块）

L有效=n有效·H有效=1547×0.1=155cm

即柱长为1.55米时，两组分可以得到完全分离。第41页/共114页42第三节气相色谱法

(GasChromatography,GC)

气相色谱仪器色谱分离操作条件的选择定性和定量分析定义：以气体作为流动相的色谱法第42页/共114页43第三节气相色谱法-气相色谱仪器一、气相色谱仪器第43页/共114页44第三节气相色谱法-气相色谱仪器第44页/共114页45第三节气相色谱法-气相色谱仪器第45页/共114页461-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；7-进样器;8-色谱柱;9-热导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪；第三节气相色谱法-气相色谱仪器第46页/共114页47载气系统进样系统色谱柱检测器记录系统温度控制系统气源、净化干燥管和载气流速控制进样器气化室柱室、气化室放大器记录仪数据处理仪第三节气相色谱法-气相色谱仪器第47页/共114页48仪器种类根据需要有很多差别,但均由以下五个系统组成

气路

进样

分离

温度控制

检测和记录

第三节气相色谱法-气相色谱仪器第48页/共114页49GeneralPlumbingDiagram

MainGasSupply色谱仪OxygenTrap除氧MoistureTrap（吸潮）On/OffValveTwoStageRegulatorMainSupplyOn/OffValve*HydrocarbonTrap脱烃(Ifneeded)*Helium

载气气路1.气路第49页/共114页50出口皂膜流量计1.气路第50页/共114页512.进样系统

一般包括进样器和气化室

分为注射进样和六通阀第51页/共114页52注射进样注射器隔膜针头气化室载气死体积接头第52页/共114页53六通阀流动相进色谱柱流动相入口流动相入口流动相和试样进色谱柱试样入口试样入口试样出口试样出口第53页/共114页54六通阀进样原理流动相第54页/共114页553.分离系统核心部分

色谱柱

A.填充柱（2-6mm直径，1-10m不锈钢或玻璃）

B.毛细管柱（0.1-0.5mm直径，几十米长石英玻璃柱）第55页/共114页563-1气固色谱固定相

3-1-1气固色谱固定相种类

3-1-2气固色谱固定相的特点3-2气液色谱固定相

3-2-1担体

3-2-2固定液

3-2-2-1固定液分类方法

3-2-2-2选择的基本原则

3-2-2-3固定液配比（涂渍量）的选择

3.分离系统--气相色谱固定相第56页/共114页573-1气固色谱固定相3-1-1．气固色谱固定相种类

活性炭：有较大的比表面积，吸附性较强。

活性氧化铝：有较大的极性。适用于常温下O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的相互分离。CO2能被活性氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。

硅胶：与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分析上述物质外，还能分析CO2、N2O、NO、NO2等，且能够分离臭氧。3.分离系统--气相色谱固定相第57页/共114页58

分子筛：碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A、5A、10X及13X分子筛等（孔径：埃）。常用5A和13X（常温下分离O2与N2）。除了广泛用于H2、O2、N2、CH4、CO等的分离外，还能够测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。高分子多孔微球（GDX系列）：新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。型号：GDX-01、-02、-03等。适用于水、气体及低级醇的分析。3.分离系统--气相色谱固定相第58页/共114页593-1-2.气固色谱固定相的特点（1）性能与制备和活化条件有很大关系；（2）同一种固定相，不同厂家或不同活化条件，分离效果差异较大；（3）种类有限，能分离的对象不多；（4）使用方便。3.分离系统--气相色谱固定相第59页/共114页603-2．气液色谱固定相[固定液+担体（支持体）]

固定液:

常温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈液体状态。固定液种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。担体：

化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。3.分离系统--气相色谱固定相第60页/共114页613-2气液色谱固定相[固定液+担体（支持体）]3-2-1.担体（1）作为担体使用的物质应满足的条件比表面积大，孔径分布均匀化学惰性，表面无吸附性或吸附性很弱，与被分离组份不起反应；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；颗粒大小均匀、适度。一般常用60~80目、80~100目。3.分离系统--气相色谱固定相第61页/共114页62（2）担体种类（硅藻土）红色担体：孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强度好。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。缺点是表面存有活性吸附中心点。白色担体：煅烧前原料中加入了少量助溶剂（碳酸钠）。颗粒疏松，孔径较大。表面积较小，机械强度较差。但吸附性显著减小，适宜分离极性组分的试样。3.分离系统--气相色谱固定相第62页/共114页63硅藻土的显微图象第63页/共114页

填充柱气液色谱担体一览表第64页/共114页653-2-2固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多。（1）对固定液的要求

应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。（2）最高最低使用温度

高于最高使用温度易分解，温度低呈固体。3.分离系统--气相色谱固定相第65页/共114页663-2-2-1固定液分类方法

按结构分类（色谱手册）：

脂肪烃、芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等。按极性分类:固定液的相对极性----规定：角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，β，β’—氧二丙腈的相对极性为1003.分离系统--气相色谱固定相第66页/共114页第67页/共114页683-2-2-2选择的基本原则

气－液色谱，应根据“相似相溶”的原则①分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。②分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。③分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易被极化的）组分后出峰。④醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离，通常选择极性或氢键性的固定液。⑤组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液，或混合固定相。3.分离系统--气相色谱固定相第68页/共114页693-2-2-3固定液配比（涂渍量）的选择

配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，配比通常在5%～25%之间。配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。

3.分离系统--气相色谱固定相第69页/共114页704.温度控制系统

色谱柱室气化室-作用第70页/共114页715、气相色谱检测装置

色谱仪的关键部件之一，种类较多，原理和结构各异。有的具有广普性，如热导检测器；有的具有高选择性，仅对某类物质有高响应。

1．检测器特性浓度型检测器：

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。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。第71页/共114页72检测器性能评价指标响应值（或灵敏度）S

：在一定范围内，信号E与进入检测器的物质质量m呈线性关系：

E=SmS=E/m单位：mＶ/（mg/cm3）；（浓度型检测器）

mＶ/（mg/s）；（质量型检测器）

S

表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。检测信号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色谱峰面积（A）除以试样质量求得：

S=A/m第72页/共114页73最低检测限（最小检测量）：噪声水平决定着能被检测到的浓度（或质量）。如果要把信号从本底噪声中识别出来，则组分的响应值就一定要高于N。检测器响应值为2倍噪声水平时的试样浓度（或质量），被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。

线性度与线性范围

：

检测器的线性度定义为：检测器响应值的对数值与试样量对数值之间呈比例的状况。而检测器的线性范围定义为：检测器在线性工作时，被测物质的最大浓度（或质量）与最低浓度（或质量）之比。第73页/共114页745-1热导检测器(TCD)热导检测器的结构：池体（一般用不锈钢制成）热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。第74页/共114页75检测原理：平衡电桥，右图．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=R测

;R1=R2

则：R参·R2=R测·R1

无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。

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，R参≠R测

则：R参·R2≠R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。第75页/共114页76影响热导检测器灵敏度的因素①桥路电流I

：I，钨丝的温度，钨丝与池体之间的温差，有利于热传导，检测器灵敏度提高。检测器的响应值S∝I3，但稳定性下降，基线不稳。桥路电流太高时，还可能造成钨丝烧坏。②池体温度：池体温度与钨丝温度相差越大，越有利于热传导，检测器的灵敏度也就越高，但池体温度不能低于分离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。③载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。第76页/共114页77某些气体与蒸气的热导系数

某些气体与蒸气的热导系数（λ），单位：J/cm·℃·s第77页/共114页78

5-2氢火焰离子化检测器简称氢焰检测器（FID：HydrogenFlameIonizationDetector）(1)典型的质量型检测器(2)对含碳有机化合物具有很高的灵敏度(3)永久性气体（Ｏ２、Ｎ２、H2、ＣＯ、ＣＯ２和ＣＨ４，还包括惰性气体）

、水、氮氧化合物、H2S等无机物质不响应。(4)氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点。比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限达

10-12g·s-1。第78页/共114页79氢焰检测器的结构：

(1)在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（100—300V）构成一个外加电场。

(2)氢焰检测器需要用到三种气体：

N2：载气携带试样组分；

H2

：为燃气；空气：助燃气。使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳。第79页/共114页80氢焰检测器的原理

1.当含有机物CnHm的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在C层发生裂解反应产生自由基：

CnHm──→·CH2.产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：

·

CH+O──→CHO++e3.生成的正离子CHO+与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：

CHO++H2O──→H3O++COA区：预热区B层：点燃火焰C层：热裂解区：温度最高D层：反应区第80页/共114页81氢焰检测器的原理

4.化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-6～10-14A）；5.在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比，所以氢焰检测器是质量型检测器。6.离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线A区：预热区B层：点燃火焰C层：热裂解区：温度最高D层：反应区第81页/共114页82影响氢焰检测器灵敏度的因素

①各种气体流速和配比的选择：

N2流速的选择主要考虑分离效能，

N2

H2=11～11.5

氢气空气=110。②极化电压：正常极化电压选择在50～300V范围内。第82页/共114页835-3电子捕获检测器(ECD)高选择性检测器检测器的离子池有放射源63Ni或3H发射β射线，使载气电离成正离子及自由电子。在电场作用下形成本底电流—基流。当还有电负性组分进入检测器时，电负性组分会捕获自由电子而使基流下降，形成负信号。第83页/共114页845-3电子捕获检测器(ECD)仅对含有卤素、磷、硫、氧等具有电负性的元素的化合物有很高的灵敏度，检测下限10-14g/mL，对大多数烃类没有响应。较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。第84页/共114页855-4火焰光度检测器火焰光度检测器（S、P）与火焰离子化类似S化合物→S2*→

S2P化合物→HPO

*

526nm384或394nm(Flamephotometricdetector,FPD)由氢火焰和光度计两部分构成含硫、或磷化合物在点燃的H2中形成激发态物质回到基态时发射出不同波长的特征光谱第85页/共114页86主要GC检测器灵敏度

检测器应用灵敏度(g)TCD

通用

10-6~10-710-8~10-9FID大多数有机物。H2O、CO2、SO2、N2等无效

10-10~10-13ECD含N、O、卤素化合物（高电负性基团）10-12~10-13光离子化

10-12火焰光度（S.P）S．P发光，选择性10-11~10-12热离子化(PSN)选择性10-12~10-13（<10-8）霍尔电导(N)

10-10第86页/共114页875-5具有定性功能的检测器（联用技术）

质谱作为色谱的检测器使用需要解决四个问题：（1）色谱柱出口压力与质谱仪高真空之间的匹配；（2）试样组分与载气的分离；（3）质谱对色谱流出峰的快速测定（电子计算机解决）；（4）质谱仪的小型化（小型化的质量分析器）。第一和第二个问题的解决：采用分子分离器；分子分离器类型：微孔玻璃式、半透膜式和喷射式三种。喷射式分子分离器：由一对同轴收缩型喷嘴构成，喷嘴被封在一真空室中，如图所示。可做成多级。第87页/共114页88第四节色谱分离条件的选择1.柱长

获得足够分离的合适长度2.载气及流速选择

H=A+B/u+Cu

最优化点

dH/du=0

即

Hmin=A+23.柱温4.进样量5.检测器第88页/共114页891.柱长和柱内径的选择增加柱长对提高分离度有利（分离度R正比于柱长L2），但组分的保留时间tR

↑，且柱阻力↑，不便操作;柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间;填充色谱柱的柱长通常为0.5~6m，内径3~4mm。第89页/共114页902.载气种类和流速的选择（1）.载气种类的选择

载气种类的选择应考虑三个方面：载气对柱效的影响、检测器要求及载气性质;

载气流速低时，纵向扩散占主导地位，载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。载气流速较大时，传质阻力项起主要作用，采用较小摩尔质量的载气（如H2，He），可减小传质阻力，提高柱效;

热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高检测灵敏度。在氢焰检测器中，氮气仍是首选目标。在载气选择时，还应综合考虑载气的安全性、经济性及来源是否广泛等因素。B=2νDgDg∝（M载气）-1/2第90页/共114页912.载气种类和流速的选择（2）.载气流速的选择

作图求出最佳流速。实际流速通常稍大于最佳流速，以缩短分析时间。第91页/共114页92（3）载气与检测器

载气检测器H2热导、光离子化He热导、氢焰离子化、光离子化、火焰光度、热离子化CO2热导/光离子化N2氢焰离子化、电子捕获、光离子化、火焰光度、热离子化Ar氢焰离子化Ar+5%CH4电子捕获第92页/共114页933.柱温的确定

柱温↑，被测组分的挥发度↑，即被测组分在气相中的浓度↑，K↓，tR↓，低沸点组份峰易产生重叠。柱温升高，纵向扩散加剧，柱效下降。温度影响分配系数、容量因子、扩散系数

首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固体形式存在）范围之内。在达到分离度要求的条件下，选择低柱温。组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。选择原则：第93页/共114页94程序升温第94页/共114页9545℃恒温145℃恒温30℃-180℃程序升温第95页/共114页96

4.其它操作条件的选择（1）进样方式和进样量的选择

体试样采用色谱微量进样器进样，规格有1μL，5μL，10μL等。进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之内。进样要求动作快、时间短。气体试样应采气体进样阀进样。第96页/共114页97

4.其它操作条件的选择（2）气化温度的选择

色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后，在此瞬间气化;气化温度一般较柱温高30~70℃防止气化温度太高造成试样分解。第97页/共114页98第五节色谱定性、定量分析方法一、色谱定性鉴定方法

1.利用纯物质定性的方法

2.利用文献保留值定性

3.保留指数二、色谱定量分析方法

1.峰面积的测量

2.定量校正因子

3.常用定量方法第98页/共114页995-1色谱定性鉴定方法1.利用纯物质定性的方法

利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。

利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。

2.利用文献保留值定性

相对保留值r21：相对保留值r21仅与柱温和固定液性质有关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。第99页/共114页100保留指数：

又称Kovat’s指数（Ⅰ），是一种重现性较好的定性参数。测定方法：

将正构烷烃作为标准，规定其保留指数为分子中碳原子个数乘以100（如正己烷的保留指数为600）。其它物质的保留指数（IX）是通过选定两个相邻的正构烷烃，其分别具有Z和Z＋1个碳原子。被测物质X的调整保留时间应在相邻两个正构烷烃的调整保留值之间，如图所示：从文献上可查得该保留指数所对应的物质5-1色谱定性鉴定方法第100页/共114页1013.与其他分析仪器联用的定性方法

小型化的色质谱联用仪；色谱-红外光谱仪联用仪；结构鉴定5-1色谱定性鉴定方法第101页/共114页1025-2色谱定量分析方法1.峰面积的测量

峰高（h）乘半峰宽（W1/2）法：近似将色谱峰当作等腰三角形。此法算出的面积是实际峰面积的0.94倍：

A=1.064h·W1/2

峰高乘平均峰宽法：当峰形不对称时，可在峰高0.15和0.85处分别测定峰宽，由下式计算峰面积：

A=h·（W0.15+W

0.85

）/2

自动积分和微机处理法：第102页/共114页103

试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即：

mi=fi

·Ai

比例系数f

i

：绝对校正因子，单位面积对应的物质量：

f

i=mi/Ai

定量校正因子与检测器响应值成倒数关系：

f

i=1/Si

2.定量校正因子为什么要引入定量校正因子?同一种物质在不同检测器上有不同的响应信号不同物质在同一检测器上有不同响应信号5-2色谱定量分析方法第103页/共114页1042.定量校正因子当mi、mS以摩尔为单位时，所得相对校正因子称为相对摩尔校正因子,用（f’M）表示；当mi、mS用质量单位时,以（f

’W）,表示。相对校正因子f

’i

：组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。热导检测器

---标准物为苯氢焰检测器

---标准物为正庚烷第104页/共114页1053.常用的几种定量方法

特点及要求：