GC气相色谱法工作原理PPT课件

1、. 1，5气体色谱法原理Gas Chromatography，教学目的： 1 .色谱分析法的基本原理、概念和踏板理论， 速率理论2 .掌握色谱分析法定性定量测定方法3 .了解GC特征4 .了解瓦斯气体吉卜赛人格拉夫组成5 .了解分离操作条件6 .了解GC应用7 .修正计算点：踏板理论、速率理论、分离操作条件、检测器学时：6学时、2， 3-1概要3.1.1 .色谱分析法：一种分离技术1 .由露西亚的植物学家Tsweett建立的2 .原理是将混合物中的各成分在两相间分配。 一个相是不动(固定相)，另一个相(流动相)是混合物流跨越该固定相，与固定相起作用的色层法，色谱分析法3 .分类(1)气体色谱法

2、和液质联用(流动相) (2)列色谱分析法，纸(PC )色谱分析法，薄层色谱法(TLC ) (固定相) (3)吸附色谱法，分配色谱。 3.1.2通过列分离色谱图和相关术语色谱图：样品中的各成分后，在列的末端收集各成分，通过检测器转换为电信号，能够通过记录器记录各成分的浓度的基线：o-t， 反映了检测器系统噪声随时间的变化的基线漂移3360、基线随时间的取向的变化、由于基线线路噪声：的各种因素而导致的基线起伏保持值的：样品中的各成分在列中的停留时间， 受库托格拉夫分离过程中热力学因素控制，定性残奥仪1 .死区时间：未吸附或溶解于固定相中的物质进入柱中时，从试样注入到出现极大值所需的时间OA u=L

3、/tM 2.保持时间tr:从试样注入到列后出现峰值极大值为止所经过的时间OB 3.保持时间tR: tR=tR- tM， 5 .死体积VM: VM=tM.F0 (流动相体积流速)5.保持体积VR: VR=tR . F0 (流动相体积流速)6.保持体积VR: VR=VR- VM 7.调整的r21仅与柱温度、固定相的性质相关，是色谱分析法定性分析的重要的残奥仪表， 固定相的选择性分配比k(partition ratio):当分配过程分配系数K=CS/CM分配比k:在一定温度、压力下、两相间达到平衡时，可表示成分的r21=k2/k1=K2/K1 k=tR/tM，7，库吉卜赛人格拉夫峰高频2从半峰宽(Y

4、1/2 )峰值高的半值下的kutt格拉夫峰值的宽度Y1/2=2.3543地面线宽度(Y)Y=4色谱图得到的信息：1 .样本中包含的组分数(峰值个数)2.定性分析(kutt吉卜赛人格拉夫峰值的保持值) 5-2色谱分析法分离法的基本理论是关于试料中各成分在两相间的分配情况和各成分在柱中的运动情况的5.2.1踏板理论1 .假设：(1)在各级中气相平均组成和液相平均组成可以很快达到平衡，各级的高度可以达到理论踏板高度(2) 载体瓦斯气体进入柱中就像脉动，吸气在一个板体积(3)的试样每次开始时施加到第0号板(4)的分配系数，在各踏板中得到常数(线性吉卜赛人格拉夫) 2的内容(1)理论踏板数n50(n=L

5、/H )的大致对称的峰值曲线(2) 有效踏板数踏板理论定性地给出了大板块高的概念例题：p366例1，例2 5.2.2速率理论(rate theory) 1956年，Van Deemter等人提出的色谱分析法过程的动力学理论，并对踏板理论进行了内投射5.2.2速率理论(rate theory )，12， h=阿卜/乌u， 1 .涡流扩散项A(eddy diffusion term) A=2dp使用适当的粒度和粒子均匀性的载体填充均匀，能够降低分子扩散，采用高的载流子瓦斯气体流速，能够控制低的柱温度3 .传递项Cu)(resistance to mass transfer ) 采用粒度小的填充物和

6、分子量小的瓦斯气体作为载体瓦斯气体，对于柱效应固定相的液膜厚薄，液相中成分的扩散系数大时，液传阻抗小的板高方程式对库茨格拉夫分离条件的选择有实际的指导意义，从而达到柱填充的均匀度、填充剂粒度的大小、流动相的种类和流速、 固定相的液膜厚度对柱效应的影响、4、载流子瓦斯气体流速u对理论踏板高度的影响、16、5-3吉卜赛人格拉夫分离条件的选择5.3.1有效地测量柱效应和选择性柱效应的指标3360理论踏板数n柱的选择性3360色谱图上的两个峰间的距离， 主要由于成分在固定相中的热力学性质5.3.2分离度(resolution) R1，在两个峰不能分离R=1时，为了增大依赖于两个峰能量的分离度，1 .增

7、加踏板数，n 2 .增大电容因子，3 .增大选择性残奥计k 5.3.3柱的选择和制备1固定相的选择遵循“相似相容”原则选择固定液，对于常见物质的分析固定液种类繁多，库特吉卜赛人格拉夫手册中通常出现十多种优选固定液，可以满足大部分库特吉卜赛人格拉夫分析的需要， 为了判别试料相对于新试料是否完全分离，需要用不同的分离柱进行实验的2柱长和柱内径的选择已知的分离度r与柱长的平方根成比例，增加柱长有利于分离度，但增加成分的保持时间，增加柱电阻，不便于操作。 柱长的选择原则是在满足分离目的的基础上，尽量选择短的柱。 填充柱的柱长通常为13 m，内径为34 cm。 柱内径增加，柱效应降低。21、22、3列调

8、制列的调制包括固定液的涂布和列的填充。 选定固定液和载体后，需要确定固定液的用量。 原则上，固定液可以均匀地复盖载体表面形成薄膜。 固定液的使用量通常以配合比来表示(固定液和载体的质量比)。 通常在5%之间。 配合低，柱子效果好。 分析速度虽然快，但允许的样本量很低。 涂布固定液时，将选定的固定液用适当的溶剂溶解后(溶剂使用量最好能完全浸渍在单体中)，加入载体，使溶剂慢慢蒸发干燥。状充填通常真空充填法採用、充填均一致密注意、圧大。 4劣化作、使用前劣化処理行、動作中最高使用温度25高温度通数時間加熱。 検出器汚染、柱出口検出器離脱直接屋外導必要。 過程、充填剤中残存溶媒及固定相中存在可能性低沸

9、点成分流出。 、担体上固定液分布均一役立。23、5.3.4分離条件選択1種類流速選択速度理論方程式：H=A B/u Cu分、分子拡散項流速反比例、伝達抵抗項流速比例、最適流速理論棚段高最小、効果最高。 流速小時、分子拡散項効果与影響大、時、質量大、例(N2、Ar)選択、試料縦方向拡散抑制、効果高。 流速大時、伝達抵抗項主役割果、小質量(例H2、He)採用、伝達抵抗小、効果高、選択検出器種類考慮。 温度選択確定後、成分分離程度温度関系、温度選択10点重要。 、温度固定液最高最低使用範囲内。 温度上昇、分離度低下、保持時間短縮、狭高 温度下、分離度増加、分析時間長。 一方、成分平均沸点近低温度温度

10、。 成分復雑、沸程広対昇温方法採用、24、方式量選択液体対採用、仕様1L、10L、100L。 充填一般的10L使用、量容量許容範囲検出器直線検出範囲内収。 動作速、時間短。 試料試料注入弁用試料注入。 化温度選択試料注入口下端化器、液体試料注入後、瞬間化必要、化温度一般温度3070高。 化温度高試料分解防止。25、5-45.4.1固定相1.固定相通常一定活性有固体吸着剤微粒子、見活性炭、三酸化、分子篩、高分子多孔質微小球(GDX) 二、固定相固定相不活性固体微粒子支持剤(担体担体呼)、表面高沸点物質(分離操作温度液状呈、固定液呼)涂布構成。26、(1)担体化学的不活性多孔質固体微粒子、大比表面

11、積有、固定液表面均一分布。 担体一定要求満。 見担体珪藻土型非珪藻土型2種類。 珪藻土型担体広応用、赤色担体白色担体2種類分類、天然珪藻土焼成。 白色担体、焼成前炭酸少量添加。 赤色担体：孔径小、比表面積大、机械的強度高、無極性弱極性成分分離適試料。 白色担体：孔径大、比表面積小、机械的強度悪、吸着性小極性成分分離適試料。 担体使用前前処理(酸洗、洗浄、化及釉薬化処理経、担体表面不動態化)必要。27、(二)固定液1固定液、通常、高沸点有机化合物、使用温度注意使用。 固定液一定要求満。 2固定液極性相対極性。 麦氏定数。 3固定液選択、固定液相対極性麦氏定数把握上、試料性質応相似相溶原則参照、適

12、当固定液予備的選択。固定液的选择大致分为(1)为了分离无极性成分而选择无极性固定液的情况。 (2)为了分离极性成分，一般选择极性固定液。 (3)分离非极性和极性(或容易极化)成分的混合物选择极性固定液。 为了分离能够形成氢键的成分(例如，醇、胺、水等)，通常选择极性或氢键型的固定液。 (5)复杂的难分离成分的分离通常使用特殊的固定液或混合固定液。 5.4.2瓦斯气体吉卜赛人格拉夫，30，31，1 .瓦斯气体路系统(载频瓦斯气体) (1)载频瓦斯气体(2)瓦斯气体路构造(3)转换器(4) 3.分离系统列(capillary column )，34， 4 .温度调节系统5 .检测器浓度型微分检测器

13、：热传导池检测器(electron-capture detector ECD ) 质量型微分检测器：氢氧焰络离子化检测器(hydrogen-flameionizationdetectorfid )1.热传导池检测器的检测原理：37，38，ECD，39，FID，40，(2)FID，41，思虑： 3 .导热池检测器的工作原理如何？42、5-5气体色谱法分析方法和5.5.1应用样品预处理1 .化学衍生化2 .分解技术3 .分离和浓缩蒸馏、萃取、吸收、冷冻5.5.1定性方法1 .利用保留值与已知物对照(1) 2.利用保留值经验法则在碳原子数规律：的一定温度下， 同系物保持值的对数值与其分子中的碳数成比例的lgtR=A1n C1沸点规则：在一定的色谱分析法条件下，同族的具有相同碳数的碳链同分异构体，其保持值的对数与其沸点成比例的lgtR=A2Tb C2 3 .文献保持值定性(1)相对保持值定性法(2)保持指数定性