现代仪器分析气相学习教案

1、会计学1第一页，共67页。第1页/共66页第二页，共67页。1-载气钢瓶(n pn)；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；7-进样阀;8-分离柱;9-热导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪.载气系统(xtng)进样系统色谱柱检测系统温控系统第2页/共66页第三页，共67页。第3页/共66页第四页，共67页。 载气系统载气系统 包括气源、净化干燥管和载气流速包括气源、净化干燥管和载气流速(li (li s)s)控制；控制；常用的载气有：氢气、氮气、氦气；净化干燥管：去除载气中的水、有机物、氧等杂质（依次通过分子筛、

2、活性炭、活性铜等）；载气流速(li s)控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速(li s)恒定。第4页/共66页第五页，共67页。第5页/共66页第六页，共67页。 进样装置：进样器进样装置：进样器+气化室；气化室； 气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。 试试样首先充满样首先充满(chngmn)定量管，切入后，载气携带定量定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；管中的试样气体进入分离柱；第6页/共66页第七页，共67页。 不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10L；毛细管色谱常用1L；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲

3、、取样、进样、换样等过程(guchng)自动完成，一次可放置数十个试样。 气化(q hu)室：将液体试样瞬间气化(q hu)的装置。第7页/共66页第八页，共67页。3 分离分离(fnl)系统系统色谱色谱(s p)柱柱填充填充(tinchng)柱（柱（2-6mm直径，直径，1-6m长）长）毛细管柱（毛细管柱（0.1-0.5mm直径直径, 几十米长几十米长）packed columncapillary column第8页/共66页第九页，共67页。第9页/共66页第十页，共67页。第10页/共66页第十一页，共67页。 毛细管柱内径很细，因而带来三个问题：毛细管柱内径很细，因而带来三个问题：（1

4、）允许通过的载气流量很小。）允许通过的载气流量很小。（2）柱容量很小，允许的进样量小。需采用分流技术，）柱容量很小，允许的进样量小。需采用分流技术，（3）分流后，柱后流出的试样）分流后，柱后流出的试样(sh yn)组分量少、流速慢。解组分量少、流速慢。解决方法：灵敏度高的氢焰检测器，采用尾吹技术。决方法：灵敏度高的氢焰检测器，采用尾吹技术。分流比：放空的试样量分流比：放空的试样量与进入与进入(jnr)毛细管柱毛细管柱的试样量之比。一般在的试样量之比。一般在20：1到到200：1之间调之间调节。节。第11页/共66页第十二页，共67页。具有分流具有分流(fn li)和尾吹和尾吹装置装置第12页/

5、共66页第十三页，共67页。第13页/共66页第十四页，共67页。第14页/共66页第十五页，共67页。第15页/共66页第十六页，共67页。 温度是色谱分离条件的重要选择参数(cnsh)； 气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度； 气化室：保证液体试样瞬间气化； 检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝； 分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂(fz)时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离；第16页/共66页第十七页，共67页。 程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作

6、线性或非线性变化(binhu)，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。 第17页/共66页第十八页，共67页。10.2 气相色谱固定气相色谱固定(gdng)相相一、吸附剂型固定(gdng)相-固体固定(gdng)相二、担体+固定(gdng)液型固定(gdng)相-液体固定(gdng)相第18页/共66页第十九页，共67页。第19页/共66页第二十页，共67页。常用(chn yn)担体+固定液型固定相中：第20页/共66页第二十一页，共67页。第21页/共66页第二十二页，共67页。第22页/共66页第二十三页，共67页。第23页/共66页第二十四页，共67页

7、。第24页/共66页第二十五页，共67页。第25页/共66页第二十六页，共67页。温度升高时，极性组分间的分离度变差；第26页/共66页第二十七页，共67页。的极性组分先流出（2）分离极性物质：选用极性固定(gdng)液，试样中各组分按极性次序分离，极性小的先流出，极性大的后流出。（3）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定(gdng)液，这时非极性组分先流出，极性组分后流出。第27页/共66页第二十八页，共67页。（5）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定液。试样中各）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定液。试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小组分按与固定液分子

8、间形成氢键能力大小(dxio)先后流出，不易形成先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。（6）复杂的难分离物质：可选用两种或两种以上混合固定液。）复杂的难分离物质：可选用两种或两种以上混合固定液。对于样品极性情况未知的，一般用最常用的几种固定液做试验。对于样品极性情况未知的，一般用最常用的几种固定液做试验。第28页/共66页第二十九页，共67页。也可按组分性质的主要差别也可按组分性质的主要差别(chbi)选择固定液选择固定液第29页/共66页第三十页，共67页。第30页/共66页第三十一页，共67页。第31页/共66页第三十二页，共67页。

9、特殊检测器有：特殊检测器有：FTIRFTIR、MSMS；测化合物结构；测化合物结构第32页/共66页第三十三页，共67页。一、热导一、热导(r do)(r do)检测器检测器（thermal conductivity detector,TCDthermal conductivity detector,TCD）1.1.热导热导(r do)(r do)检测器的结构检测器的结构第33页/共66页第三十四页，共67页。第34页/共66页第三十五页，共67页。第35页/共66页第三十六页，共67页。2 2检测原理：依据组分与载气的热导率差别检测原理：依据组分与载气的热导率差别(chbi)(chbi) 进

10、行检测（惠斯通电桥）进行检测（惠斯通电桥）基线，0043212121GABIVRRRRRR色谱峰，0043212121GABIVRRRRRR第36页/共66页第三十七页，共67页。第37页/共66页第三十八页，共67页。（因大多数组分与载气热（因大多数组分与载气热导率差别不大）导率差别不大）第38页/共66页第三十九页，共67页。 二、二、 氢火焰氢火焰(huyn)(huyn)离子化检测器离子化检测器（flame ionization detector,FIDflame ionization detector,FID）第39页/共66页第四十页，共67页。第40页/共66页第四十一页，共67页

11、。 结构结构(jigu)(jigu)第41页/共66页第四十二页，共67页。(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 CH(2)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(yunz)氧或分子氧发生如下反应： CH + O CHO+ + e(3)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 A区：预热区区：预热区B B层：点燃火焰层：点燃火焰C C层：热裂解层：热裂解(li ji)(li ji)区：区：D D层：反应区层：反应区第42页/共66页第四十三页，共67页。(

12、4)(4)化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场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（约的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-610-610-14A10-14A）；）；(5) (5) 在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分测组分(zfn)(zfn)质量成正比，所以氢焰检测器是质量型质量成正比，所以氢焰检测器是质量型检测器。检测器。(6) (6) 组分组分(zfn)(zfn)在氢焰中的电离效率很低，大约五十在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。万分之一的碳原子被电离

13、。(7)(7)离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分(zfn)(zfn)质量成正比的色谱流出曲线质量成正比的色谱流出曲线第43页/共66页第四十四页，共67页。各种气体流速和配比的选择 N2流速的选择主要考虑分离(fnl)效能， N2 H2 = 1 11 1.5 氢气 空气=1 10。极化电压 正常极化电压选择在100300V范围内。使用使用(shyng)(shyng)温度：温度：80-20080-200第44页/共66页第四十五页，共67页。第45页/共66页第四十六页，共67页。第46页/共66页第四十七页，共67页。N2N2+ + eAB+

14、eAB-+ EAB-+ N2+N2+ A B第47页/共66页第四十八页，共67页。流正常流正常第48页/共66页第四十九页，共67页。四四.火焰火焰(huyn)光度检测器光度检测器(FPD) 火焰(huyn)光度检测器，又称硫、磷检测器，它是一种对含磷、硫有机化合物具有高选择性和高灵敏度的质量型检测器，检出限可达10-12gS-1（对P）或10-11gS-11（对S）。这种检测器可用于大气中痕量硫化物以及农副产品，水中的毫微克级有机磷和有机硫农药残留量的测定。第49页/共66页第五十页，共67页。1火焰光度(gungd)检测器的结构 第50页/共66页第五十一页，共67页。(fsh)光谱，经

15、分光后，含有光谱信息的全部波长聚焦到二极管阵列。用电子学方法及计算机技术对二极管阵列快速扫描，采集数据，最后可得三维色谱光谱图（见下图）。第51页/共66页第五十二页，共67页。第52页/共66页第五十三页，共67页。第53页/共66页第五十四页，共67页。第54页/共66页第五十五页，共67页。cRS 对于(duy)浓度型检测器，R取mV，C取mgcm-3，灵敏度S的单位是mVcm3mg-1; 对于(duy)质量型检测器，c取gs-1,则灵敏度S的单位为mVsg-1。第55页/共66页第五十六页，共67页。12CwFCASicic式中：Sc一灵敏度（mVcm3mg-1），Ai一色谱峰面积（c

16、m2），C2一记录仪灵敏度（mVcm-1），Fc一检测器入口处载气流速（cm3min-1），wi一进入检测器的样品量（mg），C1一记录纸移动(ydng)速度（cmmin-1）。 第56页/共66页第五十七页，共67页。1260CwACSiin第57页/共66页第五十八页，共67页。第58页/共66页第五十九页，共67页。第59页/共66页第六十页，共67页。第60页/共66页第六十一页，共67页。第61页/共66页第六十二页，共67页。cccDCFWw12/10065.1质量型检测(jin c)器的最小检测(jin c)量（单位：g）为mmDCWw12/1060065.1第62页/共66页第六十三页，共67页。由此看出，最小检由此看出，最小检第63页/共66页第六十四页