色谱定性定量分析.ppt

1、,色谱分析,应用化学系,2020/8/1,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。即柱效为多大时，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。 色谱分离中的四种情况如图所示：,2020/8/1,讨论：,色谱分离中的四种情况的讨论：, 柱效较高，K(分配系数)较大,完全分离； K不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离； 柱效较低，K较大,但分离的不好； K小，柱效低，分离效果更差。,2020/8/1,分离度的表达式：,R=0.8：两峰的分离程度可达89%； R=1：

2、分离程度98%； R=1.5：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。,2020/8/1,令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相邻两峰的峰底宽近似相等），引入相对保留值和塔板数，可导出下式：,2020/8/1,讨论：,（1）分离度与柱效 分离度与柱效的平方根成正比， r21一定时，增加柱效，可提高分离度，但组分保留时间增加且峰扩展，分析时间长。 （2）分离度与r21 增大r21是提高分离度的最有效方法，计算可知，在相同分离度下，当r21增加一倍，需要的n有效 减小10000倍。 增大r21的最有效方法是选择合适的固定液。,2020/8/1,例题1：,在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒

3、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0.1 cm，柱长是多少？ 解： r21= 100 / 85 = 1.18 n有效 = 16R2 r21 / (r21 1) 2 = 161.52 (1.18 / 0.18 ) 2 = 1547（块） L有效 = n有效H有效 = 15470.1 = 155 cm 即柱长为1.55米时，两组分可以得到完全分离。,2020/8/1,例题2：,在一定条件下，两个组分的保留时间分别为12.2s和12.8s，计算分离度。要达到完全分离，即R=1.5，所需要的柱长。 解：,分离度：,塔板数增加一倍，分离度增加多少？,一

4、、色谱定性分析,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。,一、色谱定性分析,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。 利用加入增加峰高法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰峰高的变化。,2.利用文献保留值定性,利用相对保留值r21定性（r21=tR1/tR2） 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

5、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。,3.保留指数定性,又称Kovats指数()，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Z1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：,保留指数计算方法,1、参考文献中大量的保留指数定性 2、利用双柱或多柱定性 3、利用保留指数的温度效应定性,正构烷烃,酮,叔醇,仲醇,伯醇,4.与其他分析仪器联用的定性方法,小型化的台式色质谱联用仪（GC-M

6、S；LC-MS） 色谱-红外光谱仪联用仪； 组分的结构鉴定,二、色谱定量分析,1. 峰面积的测量 （1）峰高（h）乘半高峰宽（Wh/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 = 1.065 hWh/2 （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 + W0.85 ）/ 2 （3）峰高乘保留时间法：在一定操作条件下，同系物的半峰宽与保留时间成正比，对于难于测量半峰宽的窄峰、重叠峰（未完全重叠），可用此法测定峰面积： A = hbtR （4）自动积分和微机处理法,2. 定量校正因

7、子,试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即： m i = fi Ai 绝对校正因子：比例系数f i ，单位面积对应的物质量： f i =m i / Ai 定量校正因子与检测器响应值成倒数关系： f i = 1 / Si,相对校正因子fi ：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。,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（f M）,用表示；当mi、mS用质量单位时, 以（f W）,表示。,（1）质量校正因子:,（2）摩尔校正因子:,（3）体积校正因子：,（4）相对响应值 指某组分与等量基准物质的响应值之比,3.常用的几种定量方法,（1）外标法（最为常用） （

8、2）内标法 （3）归一化法,（1）外标法,外标法也称为标准曲线法。,具体过程： 1)首先用纯物质配制一系列不同浓度的标准样品； 2)在一定的色谱条件下测量不同浓度纯样品对应的峰面积，以AC作图，得到线性方程； 3)准确进样(进相同体积的分析样品)，测出峰面积，从标准曲线查出浓度。,线性拟合 A = a C + b,工厂中有时也用单点法测定（粗略），即：,其中 为标样中组分i的含量 为试样中组分i的峰面积 标样的峰面积,线性拟合 A = a C + b,外标法特点及要求：,外标法不使用校正因子，准确性较高。 操作条件变化对结果准确性影响较大。 对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速

9、分析。,（2）内标法,内标法就是把标准物和被测混合物在一起进行分析，在同一张色谱图中出现样品组分峰和标准物的峰，根据被测组分和内标物的质量以及它们的峰面积可以求出被测组分含量。 计算公式：Wi=Ai/As *Ws*Fm 校正因子 Fm,内标物要满足以下要求： （a）试样中不含有该物质； （b）与被测组分性质比较接近； （c）不与试样发生化学反应； （d）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。 试样配制：准确称取一定量的试样W，加入一定量内标物mS 计算式：,内标法特点,(a) 内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大。 (b) 每个试样的分析，都要进行两次称量，

10、不适合大批量试样的快速分析。 (c) 若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定，则：,（3）归一化法：,特点及要求： 归一化法简便、准确； 进样量的准确性和操作条件变动对测定结果影响不大； 仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。,如果样品为同分异构体或同系物的混合物，校正因子近似相等，则：,色谱定性与定量分析,一、一般定性 （一）、利用已知物直接对照法定性 已知物直接对照法即根据标准物与未知物的保留值对照定性 1、利用保留时间及保留体积定性， 相比较而言保留体积比保留时间更好一些，可以消除流动相流速的影响 2、利用相对保留值定性 相对保留值只受温度的影响，可以作为定性的依据 3、已知物增加峰高

11、法定性 样品组成复杂，峰间距小，测定保留值复杂，可用此法,4、双柱定性 有时两种物质在某一根色谱柱上可能具有相同的保留值，而在另一根色谱柱上可能不同，因此可以利用两根不同固定相的柱子进行定性原理如下,同系物的比保留体积在不同的色谱柱上呈对数线性关系,为组分在柱I上的比保留体积,为组分在柱II上的比保留体积,正构烷烃,酮,叔醇,仲醇,伯醇,(二)、利用保留值随分子结构的变化规律定性 1、GC的碳数规律 2、 GC的沸点规律 3、LC中的保留值规则 （三）、 GC的保留指数定性 保留指数（Kovats）指数的测定,测定保留指数时，选择至少三种正构烷烃，他们分别在未知组分的前后出峰，以正构烷烃的调整

12、保留值对数对I作图得一直线，由组分的调整保留支队书可查出其保留指数，对照文献可得到定性依据。,（四）、各种联用技术定性,第二节：色谱定量分析,色谱分析的最重要的作用就是定量，色谱定量的原理就是组分的重量与在载气中的浓度或检测器的相应信号成正比，即： W=fiAi， Ai其中为样品中组分i的峰面积，fi 为校正系数，也称校正因子。物理意义为单位面积的峰重量。,一、峰面积的测量 1、对称峰面积的测量,即组分的半峰宽，这种计算峰面积的方法有误差,通常要乘上一个校正系数1.065（1/0.94）,2、不对称峰面积的测量 取峰高0.15及0.85处峰宽的平均值作为峰宽,3、大色谱峰尾部小峰面积的测量：,

13、5、积分仪法 6、峰高定量：样品量少可用峰高定量，量大用峰面积定量,二、定量校正因子fi 1、校正因子的提出,对于同一检测器，不同物质的响应信号不同，所以要用定量校正因子进行校正 不同检测器对同一物质的响应信号不同，因此提出了相对校正因子的概念,2、相对校正因子的表达式 （1）、质量校正因子,（2）、摩尔校正因子,（3）、体积校正因子：,（4）、相对响应值 指某组分与等量基准物质的响应值之比,3、峰高定量校正因子,不能直接引用文献值，实际测定中测量而得,4、校正因子的测量方法 准确称取被测物质与标准物质在实验条件下准确称量进样，测量峰面积，用上面公式计算得到 有些官能团的校正因子也有经验值，从

14、文献上查阅后计算,三、百分含量的计算（峰面积定量） 1、归一化法 归一化法要求在实验条件下所有组分都出峰。则：,如果样品为同分异构体或同系物的混合物，校正因子近似相等，则：,优点：方法准确，与色谱条件关系不大 缺点：有些样品不出峰，结果不准,2、内标法定量： 当样品中有些样品组分不出峰时，可以用内标法定量。 方法：准确称取样品，选择合适的组分作参比（称为内标）根据样品及内标物的质量及峰面积，用下式计算百分含量。,3、外标法 以不同浓度的纯样品测出对应的峰面积，以AC作图。 分析时进样相同体积的分析样品，测出峰面积，从标准曲线查出浓度。 工厂中有时也用单点法测定，即：,其中 为标样中组分i的含量

15、 为试样中组分i的峰面积 标样的峰面积,4、叠加法 用样品中原有的某一组分作内标，比较加入该组分后峰面积的改变，计算被测组分含量的计算方法如下：,5、转化定量法 将样品在进入样品检测器前用催化剂转化为同一组分，假设转化为二氧化碳，则样品I的质量为：,样品i的摩尔质量 转化为CO2得到的峰面积 每毫升CO2的峰面积 样品中碳原子的个数,如果所有的样品都出峰，则：,四、定量分析误差的来源（自学）,一、定性分析 1.利用保留值与已知物对照定性 利用保留时间定性 在相同色谱条件下，将标准物和样品分别进样，两者保留值相同，可能为同一物质。 此方法要求操作条件稳定、一致，必须严格控制操作条件，尤其是流速。

16、, 12(2)-6 气相色谱分析方法及应用,2. 利用保留值经验规律定性,(1) 碳数规律推知同系物保留值 在一定温度下,同系物的调整保留时间的对数值与其分子中碳原子数呈线性关系 lg t R=A1n+C1 t R:调整保留时间 A1, C1: 对给定的色谱系统和固定液为常数 n: 分子中碳原子数(n3) 根据同系物中几个已知组分的调整保留值可推知同系物其它组分的调整保留值,可用于定性鉴定.,(2)沸点规律相同碳数的其它异构体,在一定色谱条件下,同族具有相同碳数的碳链异构体,其调整保留时间的对数与其沸点呈线性关系 lg t R=A2Tb+C2 A2、C2 均为常数；Tb 为组分的沸点（K） 根

17、据同族同碳数碳链异构体中几个已知组分的调整保留值及其沸点，可推知同族中具有相同碳数的其它异构体的调整保留值,3. 根据文献保留值数据定性,（1）用相对保留值：r i,s 用组分i对标准物s的相对保留值作为定性指标。只与两组分的分配系数有关，不受操作条件的影响,可选苯、正已烷、环已烷作标准物，手册上列出许多ri，s 样品、标准物色谱柱，求得ri，s，与手册上对比。,只要固定相性质与柱温确定， r i,s 是个定值,（2）保留指数定性法是一种重现性较好的定性参数,规定正构烷烃保留指数为分子中碳原子个数乘以100，如正己烷、正庚烷的保留指数分别为600和700。 被测物质的保留指数IX可采用两个相邻

18、正构烷烃的保留指数进行测定 将碳数为n和n+1的正构烷烃加到被测物质x中进行色谱分析，测得它们的保留值,保留指数计算方法,利用上式求出未知物的保留指数与文献值对照,n ）,tR(n+1), 12(2)-6 气相色谱分析方法及应用,二、定量分析,三、气相色谱法应用,永久性气体分析,色谱柱：60 cm ，5A 分子筛 柱温：先室温，3 min 后以10程序升温；载气：He 检测器：热导池,1H2； 2O2； 3 N2； 4 CH4； 5 CO； 6 CO2；,永久性气体色谱图,合成顺丁橡胶污水的分析,色谱柱：4m ，聚乙二醇2万: 釉化6201（6080目） 20 : 100 柱温：72 载气：N

19、2，61 mL / min 检测器：氢焰检测器,合成顺丁橡胶 污水色谱图,1丁二烯； 2乙醚； 3乙醛； 4呋喃； 5丙酮； 6丙烯醛； 7叔丁醇；,8甲基丙烯醇； 9丁醇； 10苯； 11乙晴； 12丁烯醛； 13异丁醇,农药残留量分析,色谱柱：3mm2m 玻璃柱 固定相：0.23%OV172.8%OV210，Chromosorb WAW-DMCS（80100目） 20 :100 柱温：200 气化温度：210 检测温度：230 载气：N2（99.99%），6070 mL / min 检测器：电子捕获检测器,六六六、DDT配样色谱图见下页,农药残留量分析（图）,六六六、DDT配样色谱图,1溶

20、剂； 2-六六六 ； 3-六六六 ； 4-六六六 ； 5-六六六 ；,6p,p-DDE； 7O,p-DDT； 8p,p-DDD； 9p,p-DDT,一、检测器的主要性能指标,常用灵敏度、敏感度、线性范围等性能指标来描述 一个优良的检测器应具以下几个性能指标：灵敏度高，检出限低，死体积小，响应迅速，线性范围宽，稳定性好。通用性检测器要求适用范围广；选择性检测器要求选择性好。,1灵敏度,对于浓度型检测器，R取mV，Q取mgmL-1，灵敏度S的单位是mVmLmg-1; 对于质量型检测器，Q取gs-1,则灵敏度S的单位为mVsg-1。,单位浓度或质量的组分通过检测器时所产生的响应信号R的大小叫灵敏度。

21、,响应信号的变化量,通过检测器待测物 浓度或质量的变化量,S越大，检测器越灵敏,式中：S一灵敏度（mVmLmg-1或 mVmLmL-1 ） C1一记录仪灵敏度（mVcm-1） A一色谱峰面积（cm2） Fco一载气流速（mLmin-1） m一进入检测器的样品量（mg） C2一记录纸移动速度（cmmin-1）。,对于浓度型的检测器，灵敏度的定义为： 1mL载气中含有1mg或1mL样品时，检测器输出 的毫伏数。即：,式中：S一灵敏度（mVsg-1） m一进入检测器的样品量（g）。,质量型检测器的定义为：1s内有1g样品进入检测器时产生的毫伏数，即：,2敏感度,当检测器输出信号放大时，电子线路中固有

22、的噪声同时也被放大，使基线波动，如图所示。取基线起伏的平均值为噪声的平均值，用符号RN表示。由于噪声会影响测量试样色谱峰的辨认，所以在评价检测器的质量时提出了敏感度这一指标,敏感度某组分产生的响应信号为二倍于噪声信号时，单位时间（单位：S）或单位体积（单位：mL）通过检测器的量。 敏感度D表示为 D =2RN/S D越小，检测器越敏感，检测器的检测能力越强，所需样品量越少，色谱峰恰好等于二倍噪声时，所需的进样量为检出限,3线性范围 检测器的线性范围在检测器呈线性时最大和最小进样量之比，或叫最大允许进样量（浓度）与最小检测量（浓度）之比。 线性范围越大，定量范围越宽，不同的检测器线性范围不同,右

23、图为某检测器对两种组分的RCi图。 R为检测器响应值，Ci为进样浓度。 对于组分A进样浓度在CA至CA之间为线性，线性范围为CACA。 对于组分B则在CB至CB之间为线性，线性范围为CB/CB。 不同的组分的线性范围不同。不同类型检测器的线性范围差别也很大。 如氢焰检测器的线性范围可达107，热导检测器则在105左右。,选择,四种常用检测器的性能指标。,第三章 气相色谱（GC）,第一节 气相色谱仪器 第二节 填充柱气相色谱 第三节 毛细管柱气相色谱 第四节 其它类别气相色谱,气相色谱的气源,常见的气源是气体钢瓶 价格便宜 H2 N2 He 钢瓶 空气压缩机 近年来配备气体发生器 价格贵一些 H

24、2 N2 空气发生器 用气体钢瓶就必须明白气体阀门的开、关。 钢瓶总阀把手、减压阀上标有开关的箭头指示方向。总阀顺时针为关，减压阀与其相反。,毛细管柱的分类,1957年Golay提出利用高柱效分离复杂组分 特点： 内径：0.10.5mm，柱长：30150米，最初是空心，后来也出现填充毛细管，理论板数几十万百万。 毛细管柱的分类： 1、壁涂空心柱（WCOT柱) 将固定液直接涂渍在色谱柱内壁的称为壁涂空心柱。 2、载体涂层空心柱 用SiO2，Al2O3、分子筛、硅藻土等很细的颗粒粘附在色谱柱内壁形成多孔层，再在多孔层上涂渍固定液做成分配柱，较WCOT柱液膜厚度不增加的情况下，提高涂渍量。从而增加柱

25、容量。,3、多孔层空心柱（PLOT柱) 对柱内壁进行处理形成多孔层固定相的空心柱 载体涂层空心柱只是PLOT的一种 4、填充毛细管柱 把固定相填充到玻璃管内，然后拉成毛细管柱，可以直接作为吸附柱，也可涂固定液作为分配柱。,聚二甲基硅氧烷,含苯基的聚硅氧烷,毛细管柱的固定液,含氰基的聚硅氧烷 OV-225,聚乙二醇类固定相,交联的聚硅氧烷固定相 提高固定相液膜稳定性和耐温性的重要途径：在毛细管柱内壁使固定相原位交联或键合到内壁。 聚硅氧烷分子中引入乙烯基，交联聚合； 使用端羟基聚硅氧烷固定相，羟基与内壁硅羟基键合； 引入间隔基，使分子交联。,毛细管气相色谱柱的涂渍,静态涂渍法 先用固定相溶液充满

26、毛细管柱 封住柱子一端，另一端抽真空，除去溶剂 老化 动态涂渍法 先用氮气把固定相溶液压入毛细管柱的1/3 将液柱匀速推出毛细管柱 氮气吹干 老化,毛细管气相色谱柱的交联,交联的目的 固定相线性分子变成网状结构，提高固定相的稳定性和耐热性 交联的方法 硅羟基高温缩合，形成Si-O-Si键 甲基或乙烯基经引发剂产生C-C键，普遍 交联引发剂 过氧化物 过氧化苯甲酰等 偶氮化合物 偶氮二异丁腈等,溶胶-凝胶技术制备毛细管柱,溶胶-凝胶技术原理,溶胶-凝胶技术制备毛细管气相色谱柱,毛细管气相色谱柱的评价,性能评价指标 柱效、表面惰性、热稳定性 一定的色谱条件下分离固定种类的混合物 Grob试剂：含各

27、种官能团化合物，烷烃、芳烃、醇、二元醇、醛、酮、酚、胺、酯、游离酸。,大内径厚液膜毛细管气相色谱柱,内径为0.53mm的毛细管柱，优点： 可以直接取代填充柱，不需要分流进样； 分析速度快，比填充柱分析速度快； 吸附性小； 柱效大大优于填充柱； 化学稳定性和热稳定性优于填充柱。,大内径毛细管柱的主要参数,柱内径的影响 内径增大柱效大幅度降低，柱容量和流量增加 大内径毛细管柱就是牺牲了柱效来增加柱容量和提高流量，以便适用代替填充柱的要求。 液膜厚度的影响 常为0.2-0.5微米 薄液膜2优点：柱效高、分析时间短； 薄液膜3缺点：1）容量因子小，不利于高挥发性物质的分离；2)不利于痕量物质的分离；3

28、)不足以掩蔽柱壁的活化点。 厚液膜可以增加柱容量、降低活性，适于低沸点化合物分析,细内径毛细管气相色谱柱,细内径毛细管柱的特点 柱效高 10m*0.1mm id = 25m*0.25mm id 可以在分离度不变的情况下缩短柱长，从而大大缩短分析时间,气固色谱毛细管柱,气固色谱柱 最早是固体吸附剂填充柱 1980s后期多孔层（PLOT）气固色谱毛细管柱 PLOT柱是在熔融石英毛细管柱中涂渍一层吸附剂颗粒的开管柱，三种类型： 涂渍分子筛 涂渍氧化铝 键合聚苯乙烯-二乙烯基苯,分子筛PLOT柱 5A分子筛涂渍或键合到毛细管内壁，涂层厚度12-50微米 分析永久性气体和惰性气体 氧化铝PLOT柱 弱极

29、性Al2O3 KCl 中极性Al2O3 “S” 强极性Al2O3 “M” 苯乙烯-二乙烯苯PLOT柱 烃类，C1-C3异构体，一直到C14的链烃、天然气、炼厂气、乙烯、丙烯； 二氧化碳、一氧化碳、水 极性溶剂、含氧、含硫化合物（如醇类、酮、醛、酯类、硫醇、硫化氢）,快速毛细管气相色谱,细内径毛细管色谱柱是实现快速色谱的重要手段之一。 要实现快速气相色谱就要使用细内径、短毛细管柱、高柱温，且色谱系统死体积小，进样宽度尽可能小。,毛细管气相色谱的操作步骤,开载气 多为氮气 开仪器 设置仪器参数 气化室温度 检测器温度 柱温 程序升温梯度 载气流速等,4. 待检测器温度达到后开氢气 氢火焰检测器 5

30、. 进样 仪器开始计时 6. 保存谱图数据 7. 设置柱温降至50度以下 8.关氢气 9.关仪器 10. 关载气,程序升温气相色谱法,毛细管气相色谱柱常用程序升温气相色谱法分析样品。 主要有单阶和多阶两种升温方式。 主要用于分析沸点差别比较大的混合物（如沸点介于100-400度的混合物分离）。,1、单阶程序升温-柱温随时间线性变化,2、多阶程序升温（一个分析周期内有多个升温速度）,FID 功能示意图,收集极,喷嘴,火焰,检测器静电器, - 220 伏特,色谱柱,底座接地,信号输出,氢火焰离子化检测器,收集极,绝缘片,喷嘴,气谱柱柱螺母,点火器,空气,H2 和尾吹气,FID 检测器剖面图,H2

31、和尾吹气,H2 和尾吹气,空气,H2O,CHO+,CHO+,CHO+,CHO+,H2O,He,He,He,He,CO2,CO2,空气,N2,N2,N2,CHO+,N2,CH4,He,CH4,He,H2,N2,H2,N2,H2,N2,H2,H2,N2,H2,N2,N2,CH4,He,H2,H2,N2,He,CH4,He,FID 柱安装,FID 流量,FID 典型问题,火焰吹息或点不着 出刺 低灵敏度 噪音 漂移,解决FID点火问题,检查检测器参数设置 (面板) 流量 火焰 ON 检测器 ON 点火设置 检查喷嘴 检查点火器 检查柱连接 检查气体供应压力 检查溶剂进样器,解决 FID 噪音问题,F

32、ID 日常维护,检测背景信号 检查压力/流量 清洗或更换喷嘴 检查点火组件 清洗收集极及组件 移走，切割及重新安装柱子,一、氢焰离子化检测器的清洗当沾污不太严重时，可不必卸下清洗，此时只需要将色谱柱取下，用一根管子将进样口与检测器联接起来，然后通载气并将检测器炉温升至度以上，从进样口先注入微升左右的蒸馏水，再用几十微升丙酮或氟里昂（reon113等）溶剂进行清洗。在此温度下保持小时检查基线是否平稳，若仍不满意可重复上述操作或卸下清洗。当沾污比较严重时，必须卸下清洗。先卸下收集极，正极，喷嘴等，若喷嘴是石英材料制成的，先将其放在水中进行浸泡过夜。若喷嘴是不锈钢等材料做成，则可与电极等一起，先小心

33、用细砂纸（）打磨，再用适当溶剂（浸泡如甲醇与苯：），也可以用超声波清洗，最后用甲醇洗净，放置于烘箱中烘干。注意勿用含卤素的溶剂（如氯仿、二氯甲烷等）。以免与聚四氟乙烯材料作用，导致噪声增加。洗净后的各个部件，要用镊子取，勿用手摸。烘干后装配时也要小心，否则会再度沾污。装入仪器后，先通载气分钟，再点火升高检测室温度，最好先在、度保持数小时之后，再升至工作温度。,第二节 气相色谱固定相,气相色谱固定相可分为液体固定相和固体固定相两类。 一、液体固定相 液体固定相是将固定液均匀涂渍在载体而成。 （一）固定液 1. 对固定液的要求 固定液一般为高沸点的有机物，能做固定相的有机物必须具备下列条件： 第一

34、，热稳定性好，在操作温度下，不发生聚合、分解或交联等现象，且有较低的蒸汽压，以免固定液流失。通常，固定液有一个“最高使用温度”。,第二、化学稳定性好，固定液与样品或载气不能发生不可逆的化学反应。 第三、固定液的粘度和凝固点低，以便在载体表面能均匀分布。 第四、各组分必须在固定液中有一定的溶解度，否则样品会迅速通过柱子，难于使组分分离。,2. 固定液和组分分子间的作用力 固定液为什么能牢固地附着在载体表面上，而不为流动相所带走？为什么样品中各组分通过色谱柱的时间不同？ 分子间的作用力是一种极弱的吸引力，主要包括静电力、诱导力、色散力和氢键力等。 如在极性固定液柱上分离极性样品时，分子间的作用力主

35、要是静电力。被分离组分的极性越大，与固定液间的相互作用力就越强，因而该组分在柱内滞留时间就越长。,极性分子与非极性分子之间的诱导力： 在极性分子永久偶极矩电场的作用下，非极性分子也会极化产生诱导偶极矩。它们之间的作用力叫诱导力。极性分子的极性越大，非极性分子越容易被极化，则诱导力就越大。当样品具有非极性分子和可极化的组分时，可用极性固定液的诱导效应分离。例如，苯（B.P.80.1）和 环己烷（ B.P.80.8）沸点接近，偶极矩为零，均为非极性分子，若用非极性固定液却很难使其分离。但苯比环己烷容易极化，故采用极性固定液，就能使苯产生诱导偶极矩，而在环己烷之后流出。固定液的极性越强，两者分离 得

36、越远。,3. 固定液的分类（GB 2921-82 ) 目前用于气相色谱的固定液有数百种，一般按其化学结构类型和极性进行分类，以便总结出一些规律供选用固定液时参考。 （1）按固定液的化学结构分类 把具有相同官能团的固定液排在一起，然后按官能团的类型不同分类，这样就便于按组分与固定液“结构相似”原则选择固定液时参考。 （2）按固定液的相对极性分类 极性是固定液重要的分离特性，按相对极性分类是一种简便而常用 的方法。 聚硅氧烷类（通称硅油、硅弹性体、硅脂，别名硅酮） 聚二醇及聚烷基氧化物,4. 固定液的选择 在选择固定液时，一般按“相似相溶”的规律选择，因为这时的分子间的作用力强，选择性高，分离效果

37、好。 第一，非极性试样一般选用非极性固定液。非极性固定液对样品的保留作用，主要靠色散力。分离时试样中各组分基本上按沸点从低到高的顺序流出色谱柱；若样品中含有同沸点的烃类和非烃类化合物，则极性化合物先流出。 第二，中等极性的试样应首先选用中等极性固定液。在这种情况下，组分与固定液分子之间的作用力主要为诱导力和色散力。分离时组分基本上按沸点从低到高的顺序流出色谱柱，但对于同沸点的极性和非极性物，由于此时诱导力起主要作用，使极性化合物与固定液的作用力加强，所以非极性组分先流出。,第三、强极性的试样应选用强极性固定液。此时，组分与固定液分子之间的作用主要靠静电力，组分一般按极性从小到大的顺序流出；对含

38、有极性和非极性的样品，非极性组分先流出。 第四、具有酸性或碱性的极性试样，可选用带有酸性或碱性基团的高分子多孔微球，组分一般按相对分子质量大小顺序分离。此外，还可选用极性强的固定液，并加入少量的酸性或碱性添加剂，以减小谱峰的拖尾。 第五、能形成氢键的试样，应选用氢键型固定液，如腈醚和多元醇固定液等。各组分将按形成氢键的能力大小顺序分离。 第六、对于复杂组分，可选用两种或两种以上的混合液，配合使用，增加分离效果。,（二）载体 载体是固定液的支持骨架，使 固定液能在其表面上形成一层薄而匀的液膜。载体应有如下的特点： 第一，具有多孔性，即比表面积大； 第二，化学惰性且具有较好的浸润性； 第三，热稳定

39、性好； 第四，具有一定的机械强度，使固定相在制备和填充过程中不易粉碎。,1.载体的种类及性能 载体可以分成两类：硅藻土类和非硅藻土类。 硅藻土类载体是天然硅藻土经煅烧等处理后而获得的具有一定粒度的多孔性颗粒。按其制造方法的不同，可分为红色载体和白色载体两种。 红色载体因含少量氧化铁颗粒而呈红色。其机械强度大，孔径小，比表面积大，表面吸附性较强，有一定的催化活性，适用于涂渍高含量固定液，分离非极性化合物。 白色载体是天然硅藻土在煅烧时加入少量碳酸钠之类的助熔剂，使氧化铁转化为白色的铁硅酸钠。白色载体的比表面积小，孔径大，催化活性小，适用于涂渍低含量固定液，分离极性化合物。,2.硅藻土载体的预处理

40、 普通硅藻土载体的表面并非完全惰性，而是具有硅醇基（Si-OH），并有少量的金属氧化物。因此，它的表面上既有吸附活性，又有催化活性。如果涂渍的固定液量较低，则不能见个其吸附中心和催化中心完全遮盖。用这种固定相分析样品，将会造成色谱峰的拖尾；而用于分析萜烯和含氮杂环化合物等化学性质活泼的试样时，有可能发生化学反应和不可逆吸附，为此，在涂渍固定液前，应对载体进行预处理，使其表面钝化。 常用的预处理方法有： （1）酸洗（除去碱性基团） （2）碱洗（除去酸性基团） （3）硅烷化（消除氢键结合力） （4）釉化（表面玻璃化、堵微孔）,二、气固色谱固定相 用气相色谱分析永久性气体及气态烃时，常采用固体吸附剂

41、作固定相。在固体吸附剂上，永久性气体及气态烃的吸附热差别较大，故可以得到满意的分离。 1.常用的固体吸附剂 主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝，非极性的活性炭和特殊作用的分子筛等。 2.人工合成的固定相 作为有机固定相的高分子多孔微球是人工合成的多孔共聚物，它既是载体又起固定相的作用，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使用。 由于是人工合成的，可控制其孔径的大小及表面性质。,高分子多孔微球分为极性和非极性两种： （1）非极性的是由苯乙烯、二乙烯苯共聚而成。 （2）极性的是苯乙烯、二乙烯苯共聚物中引入极性基团。,第三节 色谱分离操作条件的选择,在气相色谱中，除了要选择合适

42、的固定液之外，还要选择分离时的最佳条件，以提高柱效能，增大分离度，满足分离的需要。 一、载气及其线速的选择 根据van Deemter方程的数学简化式为 H = A + B / u + C u 可得到下图所示的H-u关系曲线。,当u值较小时，分子扩散项B/u将成为影响色谱峰扩张的主要因素，此时，宜采用相对分子质量较大的载气（N2、Ar），以使组分在载气中有较小的扩散系数。,当u较大时，传质项Cu将是主要控制因素。此时宜采用相对分子质量较小，具有较大扩散系数的载气（H2、He），以改善气相传质。,图中曲线的最低点，塔板高度最小，柱效最高，所以该点对应的流速即为最佳流速。,最佳线速和最小板高可以通

43、过H = A + B / u + C u进行微分后求得。 上图的虚线是速率理论中各因素对板高的影响。比较各条虚线可知，当u值较小是，分子扩散项B/u将成为影响色谱峰扩张的主要因素，此时，宜采用相对分子质量较大的载气（N2、Ar），以使组分在载气中有较小的扩散系数。另一方面，当u较大时传质项Cu将是主要控制因素。此时宜采用相对分子质量较小，具有较大扩散系数的载气（H2、He），以改善气相传质。当然，还须考虑与所用的检测器相适应。,二、柱温的选择 柱温是一个重要的色谱操作参数，它直接影响分离效能和分析速度。 柱温不能高于固定液的最高使用温度，否则会造成固定液大量挥发流失。某些固定液有最低操作温度。

44、一般地说，操作温度至少必须高于固定液的熔点，以使其有效地发挥作用。 降低柱温可使色谱柱的选择性增大，但升高柱温可以缩短分析时间，并且可以改善气相和液相的传质速率，有利于提高效能。所以，这两方面的情况均需考虑。 在实际工作中，一般根据试样的沸点选择柱温、固定液用量及载体的种类。对于宽沸程混合物，一般采用程序升温法进行。,三、柱长和内径的选择 由于分离度正比于柱长的平方根，所以增加柱长对分离是有利的。但增加柱长会使各组分的保留时间增加，延长分析时间。因此，在满足一定分离度的条件下，应尽可能使用较短的柱子。 增加色谱柱的内径，可以增加分离的样品量，但由于纵向扩散路径的增加，会使柱效降低。,四、载体的选择