化工原理教学资料：气相色谱分析实验 讲解用徐

1、 气相色谱法的同时具有气相色谱法的同时具有分离、分析分离、分析的方法。的方法。 色谱法概述色谱法概述 色谱法的分离原理就是利用待分离的各种组分在两相中的色谱法的分离原理就是利用待分离的各种组分在两相中的分配的能力（即分配系数）的不同来进行分离的。分配的能力（即分配系数）的不同来进行分离的。色谱法的由来：色谱法的由来： 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度分配系数K 或吸附力组分在流动相中的溶解或吸附力组分在固定相中的溶解 色谱流出曲线：色谱流出曲线： 色谱峰保留值色谱峰保留值定性依据；定性依据； 色谱峰高或面积色谱峰高或面积定量依据；定量依据； 色谱峰区域宽度色谱峰区域宽度衡量衡量分离效能

2、分离效能。 气相气相色谱仪色谱仪 载气系统载气系统 进样系统进样系统 色谱柱色谱柱 检测系统检测系统 记录系统记录系统1-1-载气钢瓶；载气钢瓶；2-2-减压阀；减压阀； 3-3-净化干燥管；净化干燥管；4-4-针形阀；针形阀； 5-5-流量计流量计;6-;6-压力表；压力表；7-7-进样器；进样器； 8-8-色谱柱；色谱柱；9-9-检测器；检测器；10-10-记录仪；记录仪；填充柱填充柱 毛细管柱毛细管柱 色谱流出曲线与术语色谱流出曲线与术语基线：基线： 在实验条件下，仅有流动相在实验条件下，仅有流动相 通过检测器时的流出曲线。通过检测器时的流出曲线。 稳定的基线为水平直线。稳定的基线为水平

3、直线。 当基线走直后方可进样。当基线走直后方可进样。 峰高：峰高： 用用 h 表示。表示。 峰面积峰面积：用用 A 表示。表示。定量定量 死时间死时间( tM )： 空气出峰的时间。空气出峰的时间。 保留时间保留时间( tR )： 组分从进样到柱后出现组分从进样到柱后出现 浓度极大值时所需的时间。浓度极大值时所需的时间。 调整保留时间调整保留时间( tR)：扣除死时间后的保留时间。扣除死时间后的保留时间。 tR= tRtM 保留值保留值 定性定性 相对保留值相对保留值r21： 指指在相同的操作条件下，在相同的操作条件下，组份组份2的调整保留值与组份的调整保留值与组份1的调整保留值之比。的调整保

4、留值之比。/) 1 (/)2(21RRttr 区域宽度区域宽度用于衡量柱效用于衡量柱效及反映色谱及反映色谱操作条件下的动力学因素。操作条件下的动力学因素。半峰宽半峰宽 W1/2：峰高一半处的峰宽：峰高一半处的峰宽峰底宽峰底宽 W： 色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离。色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离。 气相色谱定性定量方法气相色谱定性定量方法1. 色谱定性鉴定方法色谱定性鉴定方法 利用保留值定性利用保留值定性用已知纯物质对照定性用已知纯物质对照定性要求：纯标准样和未知组分必须在相同的要求：纯标准样和未知组分必须在相同的实验条件下进行。实验条件下进行。 当操作条件一定时，被测组分的

5、质量当操作条件一定时，被测组分的质量mi与检测器的响应讯号与检测器的响应讯号（峰面积或峰高）成正比：（峰面积或峰高）成正比：2. 色谱定量分析方法色谱定量分析方法iiimfAmi ：待测组分质量：待测组分质量其中其中,fi ：待测组分的：待测组分的定量校正因子定量校正因子Ai ：待测组分的峰面积：待测组分的峰面积(%)100(%)iimwm待测组分的质量分数待测组分的质量分数 wi : m:为样品的称样量为样品的称样量 定量校正因子定量校正因子 由于由于同一同一检测器对不同物质的响应不同，检测器对不同物质的响应不同，为了使检测器产生的响为了使检测器产生的响应信号能真实地反映物质的含量，就要对响

6、应值进行校正，因此引入应信号能真实地反映物质的含量，就要对响应值进行校正，因此引入“定量校正因子定量校正因子” .为什么要用定量校正因子为什么要用定量校正因子f i ?f i 称为称为绝对校正因子绝对校正因子 iiiiiimmfAfA相对校正因子相对校正因子 f i ：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对 校正因子之比。校正因子之比。 iisfff/iissmAmAi 被测组分被测组分 s 标准物标准物 iiimfA =1sf通常设内标物组组 分分tRAm / mgf甲 醇正 丙 醇丁 醇表表 定量校正因子测定定量校正因子测定 常用的几种定量分析方法常用的

7、几种定量分析方法 归一化法归一化法12100100iiinmmwmmmm1122100iinnf Af Af Af A待测组分的质量分数待测组分的质量分数 wi : 100iiiif Af A(1) 仅适用于试样中所有组分全出峰的情况；仅适用于试样中所有组分全出峰的情况；(2) 进样量的准确性和操作条件的变动对结果影响不大；进样量的准确性和操作条件的变动对结果影响不大；(3) 峰宽接近时，可用峰高代替峰面积。峰宽接近时，可用峰高代替峰面积。特点及要求：特点及要求： 内标法内标法 方法：准确吸取一定量的试样方法：准确吸取一定量的试样V(ml),加入质量为加入质量为 ms 的的内标物内标物，混匀后

8、进样，混匀后进样,根据得到色谱图上相应的峰面积根据得到色谱图上相应的峰面积Ai 、 As ,求出某组分的含量。求出某组分的含量。i ：被测组分，被测组分， s ：内标物内标物iiimf Asssmf AiiissSmf Amf A iiissSf Ammf A(mg/mliimwV）/siisiisSSmf AmAfVf AVA组分的含量组分的含量wi:相除的：表表 各组分含量计算各组分含量计算组组 分分 tRA f wi:（mg / ml） 甲 醇正 丙 醇丁 醇一、塔板理论一、塔板理论 柱分离效能指标柱分离效能指标 色谱柱长色谱柱长 L 色谱柱的理论塔板数色谱柱的理论塔板数 n ： 组分在

9、柱子中经过分配平衡的次数；组分在柱子中经过分配平衡的次数； 塔板高度塔板高度 H ： 组分在柱子中经过一次分配平衡所需要组分在柱子中经过一次分配平衡所需要 的柱长，即的柱长，即塔板间距离塔板间距离 。则三者的关系为：则三者的关系为： LHn 当色谱柱长度一定时，当色谱柱长度一定时，理论塔板数理论塔板数 n 越大，越大，塔板高度塔板高度 H 越小，柱效能越高，所得色谱峰越窄。越小，柱效能越高，所得色谱峰越窄。 色谱分离柱效能色谱分离柱效能 H = A + B/u + C u 二、速率理论二、速率理论最佳最佳载气载气流速流速气相色谱速率方程：气相色谱速率方程：塔板高度塔板高度H与与对应载气流速对应

10、载气流速u的的关系图关系图u载气流速载气流速理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为： 221/25.54()16()RRttnWW式中式中tR、W1/2、W 以同一单位表示。以同一单位表示。 LHn 检测系统检测系统1. 热导池检测器热导池检测器 (TCD)（1）原理）原理 根据不同的物质具有不同的热导系数进行检测根据不同的物质具有不同的热导系数进行检测； TCD检测信号值与组分通过检测器的检测信号值与组分通过检测器的浓度成正比浓度成正比； TCD属于浓度型检测器。属于浓度型检测器。（2）操作条件的选择）操作条件的选择 桥路电流桥路电流 I ： I ，钨丝的温度，钨丝的温度 ， 检测器灵敏度检测器灵敏度。 但桥路电流但桥路电流 I 太大，太大，基线不稳。基线不稳。 池体温度：池体温度： 池体与热丝温差池体与热丝温差，灵敏度，灵敏度 。 载气种类：载气种类： 载气与试样的热导系数相差载气与试样的热导系数相差 ，检测灵敏度，检测灵敏度 。2氢火焰电离检测器氢火焰电离检测器 根据不同的物质在根据不同的物质在氢氢火焰中燃烧产生的离子火焰中燃烧产生的离子 的数量及其微电流的大小不同进行检测；的数量及其微电流的大小不同进行检测； FID检测信号值与单位时间内组分进入检测器检测信号值与单位时间内组分进入检测器 的质量成正比；