仪器分析教程气相色谱法

1、 载气载气载送样品经过载送样品经过色谱柱色谱柱中的中的固定相固定相，使样品中的各组分使样品中的各组分分离分离，然后再分别，然后再分别检出检出。 压力表压力表色谱柱色谱柱 减压阀减压阀净净化化干干燥燥管管流量调节阀流量调节阀记录仪记录仪检测器检测器放大器放大器进进样样系系统统载载气气钢钢瓶瓶流流量量计计色谱柱色谱柱放空放空 组组分分在在流流动动相相中中的的浓浓度度组组分分在在固固定定相相中中的的浓浓度度K （1 1）性能与制备和活化条件有很大关系；）性能与制备和活化条件有很大关系； （2 2）制备重现性差，同一种吸附剂，不同厂家或）制备重现性差，同一种吸附剂，不同厂家或不同活化条件，分离效果差异

2、较大；不同活化条件，分离效果差异较大； （3 3）种类有限，能分离的对象不多；）种类有限，能分离的对象不多； （4 4）表面结构不均匀，有较多的活性吸附中心。）表面结构不均匀，有较多的活性吸附中心。 （5 5）使用方便。）使用方便。 高分子多孔微球（高分子多孔微球（GDX系列）：系列）： 为新型的有机合成固定相，苯乙烯与二乙烯为新型的有机合成固定相，苯乙烯与二乙烯苯共聚，同时引入带有特殊官能团的单体。其性苯共聚，同时引入带有特殊官能团的单体。其性能优越，分离效果好。能优越，分离效果好。 型号：型号：GDX-01 、-02 、-03 等。等。 适用于水、气体、醇类、低级胺类、高沸点适用于水、气体

3、、醇类、低级胺类、高沸点化合物等等的分析。化合物等等的分析。表表 常用气液色谱担体常用气液色谱担体 种类 担体名称 特点及用途 生产厂家红色硅藻土担体201 红色担体301 釉化红色担体6201 红色担体适用于涂渍非极性固定液分析非极性物质由 201 釉化而成，性能介于红色与白色硅藻土担体之间，适用于分析中等极性物质上海试剂厂大连催化剂厂硅藻土类白色硅藻土担体101 白色担体101 酸洗101 硅烷化白色担体102 白色担体适用于涂渍极性固定液分析极性物质催化吸附性小，减小色谱峰拖尾上海试剂厂非硅藻土类高分子微球玻璃微球氟担体由苯乙烯和二乙烯苯共聚而成经酸碱处理，比表面积 0.02 m2 /

4、g ,可在较高温度下使用，适宜分析高沸点物质。由四氟乙烯聚合而成，比表面积 10.5 m2 /g适宜分析强极性物质和腐蚀性物质上海试剂厂 （3 3）担体的选择）担体的选择 液担比：液担比：在固定相中，固定液与担体的质量比。在固定相中，固定液与担体的质量比。液担比液担比一般约为一般约为0.050.053030。 对于强极性组分和高沸点组分，应选择比表面对于强极性组分和高沸点组分，应选择比表面较小的担体；较小的担体； 如果液担比较小，可选用比表面较小的担体；如果液担比较小，可选用比表面较小的担体； 对于强腐蚀性组分，可选用氟担体。对于强腐蚀性组分，可选用氟担体。 （1 1）组分与固定液分子间的相互

5、作用）组分与固定液分子间的相互作用各种组分能溶解于固定液中，且溶解能力不各种组分能溶解于固定液中，且溶解能力不同，是由于组分和固定液分子间存在着相互作用同，是由于组分和固定液分子间存在着相互作用力，并且作用力的形式或大小各不相同。这些作力，并且作用力的形式或大小各不相同。这些作用力包括定向力、诱导力、色散力、氢键力、某用力包括定向力、诱导力、色散力、氢键力、某些特殊作用力等等。些特殊作用力等等。 组分与固定液分子间的作用力的形式：组分与固定液分子间的作用力的形式： 固 定 液 名 称商 品 牌 号使 用 温 度（ 最 高 ） 溶 剂相 对极 性麦 氏常 数总 和 分 析 对 象 （ 参 考 ）

6、1 、 角 鲨 烷 （ 异 三 十 烷 ）S Q1 5 0乙 醚00烃 类 及 非 极 性 化 合 物2 、 阿 皮 松LA P L3 0 0苯1 4 3非 极 性 和 弱 极 性 各 类 高沸 点 有 机 化 合 物3 、 硅 油O V -1 0 13 5 0丙 酮+ 12 2 9各 类 高 沸 点 弱 极 性 有 机化 合 物 ， 如 芳 烃4 、 苯 基1 0 % 甲 基 聚 硅 氧 烷O V -33 5 0甲 苯+ 14 2 35 、 苯 基 （ 2 0 % ） 甲 基 聚 硅 氧 烷O V -73 5 0甲 苯+ 25 9 26 、 苯 基 （ 5 0 % ） 甲 基 聚 硅 氧 烷

7、O V -1 73 0 0甲 苯+ 28 2 77 、 苯 基 （ 6 0 % ） 甲 基聚 硅 氧 烷O V -2 23 5 0甲 苯+ 21 0 7 58 、 邻 苯 二 甲 酸 二 壬 酯D N P1 3 0乙 醚+ 29 、 三 氟 丙 基 甲 基 聚 硅 氧 烷O V -2 1 02 5 0氯 仿+ 21 5 0 01 0 、 氰 丙 基 （ 2 5 % ）苯 基 （ 2 5 % ）甲 基 聚 硅 氧 烷O V -2 2 52 5 0+ 31 8 1 31 1 、 聚 乙 二 醇P E G 2 0 M2 5 0乙 醇氢 键2 3 0 8醇 、 醛 酮 、 脂 肪 酸 、 酯等 极 性

8、 化 合 物1 2 、 丁 二 酸 二 乙 二 醇 聚 酯D E G S2 2 5氯 仿氢 键3 4 3 0 可从可从226种固定液中找出种固定液中找出12种种优选固定液。优选固定液。（E）固定液的固定液的CP指数指数 为固定液为固定液A的总极性的总极性P总，总，A与极性最强的固定与极性最强的固定液的总极性液的总极性（4644）的百分比。的百分比。计算式如下：计算式如下： CPA（ P总，总，A / 4644）100 此外，还可按固定液的化学结构类型分类，此外，还可按固定液的化学结构类型分类，将固定液分为脂肪烃类、芳烃类、醇类、酯类、将固定液分为脂肪烃类、芳烃类、醇类、酯类、聚酯类、胺类、醚类

9、、聚硅氧烷类等等。聚酯类、胺类、醚类、聚硅氧烷类等等。12E / mVt / s12 （四）用体积表示的保留值（四）用体积表示的保留值 （VR）：）： VR = tR F 0 式中式中，F0为色谱柱出口处的载气流量。为色谱柱出口处的载气流量。 单位单位：m L / min。 （2 2）死体积（）死体积（VM）：）： VM = tM F 0 （3 3）调整保留体积）调整保留体积（VR）：）： V R = VR VM 即即 V R = tR F0 12 其它物质的保留指数（其它物质的保留指数（I IX）用用两个相邻的正构烷烃两个相邻的正构烷烃来来标度标度。 这两个正构烷烃分别具有这两个正构烷烃分别

10、具有 Z 和和 Z1 个碳原子。个碳原子。 被测物质被测物质 X 的保留时间应在相邻两个正构烷烃的的保留时间应在相邻两个正构烷烃的保留时间之间。如图所示：保留时间之间。如图所示：进进样样)lglglglg()()()()()()()(ZttttItttZRZRZRXRXZRXRZR11100进进样样 用来衡量色谱峰宽度用来衡量色谱峰宽度的参数，有三种表示方法：的参数，有三种表示方法：（1 1）标准偏差）标准偏差（ ）： 即即0.6070.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2 2）半峰宽）半峰宽（Y1/2）： 色谱峰高一半处的宽度色谱峰高一半处的宽度 Y1/2 2.35

11、4 （3 3）峰底宽）峰底宽（Wb）： Wb 4 1.699 Y1/2 Y1/2h / 20.607hh W b.kVVkVqVpccKSMMSMSMRMMRtttttkt R t M（1 k）222116545)()(./bRRWtYtn有效有效有效nLHWtYtnbRR222/1)(16)(54. 5 （一）（一） 涡流扩散项涡流扩散项A Cg ( 1k )20.01k 2 dp2DgCl ( 1k )2k Dldf 232( 1k )20.01k 2 Dgdp2( 1k )2k Dldf 232H 2 dp 2 Dguu A BA BA BA B 因此，可以得到两峰完全分离的两个条件：因

12、此，可以得到两峰完全分离的两个条件： （1 1）峰间距足够大。）峰间距足够大。 由色谱过程的热力学因素所决定。由色谱过程的热力学因素所决定。 （2 2）峰型足够窄。）峰型足够窄。 由色谱过程的动力学因素所决定。由色谱过程的动力学因素所决定。 只有同时满足上述两个条件，二组分才能完全分离。只有同时满足上述两个条件，二组分才能完全分离。BBB 。)(21)()1()2()1()2(bbRRWWttR/ （2）R 的大小与分离程度：的大小与分离程度： R = 0.8 时，两峰的分离程度可达时，两峰的分离程度可达 89% 89%； R = 1.0 时，分离程度达时，分离程度达 98% 98%； R =

13、 1.5 时，分离程度达时，分离程度达 99.7% 99.7%。 相邻两峰完全分离的标准：相邻两峰完全分离的标准：R 1.5 。 注意：注意：计算分离度时，计算分离度时，tR 与与 Wb 必须统一单位！必须统一单位！)(21)()1()2()1()2(bbRRWWttR/ 161112212121121221211212有效nrrWtttrWtttWttWWttRbbbbbRRRRRRRRRR)()()()()()()()()()()()()()()()(有效有效HrrRLrrRn221212221212116116)()( :)(21)()1(2/1)2(2/1)1()2(YYttRRR/由

14、于由于 Wb 1.699Y1/2 Y1/2 Wb / / 1.699 故故 ： H A B/u Cu 设 H1 A H2 B/u H3 C u则： H H1 H2 H3ACuB/u 以 塔板高度 H 与载气流速 u 的关系曲线的最低点所对应的板高最低，与其对应的流速即为 最佳流速 uopt。但实际工作中，载气流速均高于 uopt。 H1AH3 CuH2B/u 3080150180 程序升温45恒温120恒温30 t/min010 20003030 分析醇类混合物时，柱温选择的比较：分析醇类混合物时，柱温选择的比较： 9.5.7 9.5.7 进样量和进样时间的选择进样量和进样时间的选择t /mi

15、nQR0RQ 线性范围越大，检测器的性能越好。线性范围越大，检测器的性能越好。 QmaxQR0RQQmin 喷喷嘴嘴 放放大大器器R放放大大器器R 放放大大器器R （1 1）含有机物）含有机物 C Cn nH Hm m的载气由喷嘴喷出进的载气由喷嘴喷出进入火焰，并在入火焰，并在 B B 区区 发生发生热裂解反应热裂解反应，产生，产生自由基自由基 ： CnHm CH （2 2）产生的自由基在）产生的自由基在 C C 区区 火焰中与外火焰中与外面扩散进来的氧发生面扩散进来的氧发生化学电离反应化学电离反应： 2CH O2 2CHO+ 2e （3 3）生成的正离子）生成的正离子CHOCHO+ + 与火焰中大量与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：水分子碰撞而发生分子离子反应： CHO+ H2O H3O+ COA A： 预热区预热区B B： 富氢区富氢区C C： 过渡区过渡区D D： 富氧区富氧区BCD 氢焰结构示意图氢焰结构示意图 N2射线N2+ + e-AB + e-AB- + E1AB + e-A + B- + E2B- + N2+N2 + B .AB- + N2+N2 + AB)lglglglg()()()()()()()(ZttttItttZRZRZRXRXZRXRZR11100