现代仪器分析气相PPT学习教案

1、会计学1第1页/共66页1-载气钢瓶；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.载气系统进样系统色谱柱检测系统温控系统第2页/共66页第3页/共66页 载气系统载气系统 包括气源、净化干燥管和载气流速控制；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、活性炭、活性铜等）；载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。第4页/共66页第5页/共66页 进样装置：进样装置：进样器+气化室； 气体

2、进样器（六通阀）：气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。 试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；第6页/共66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、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。 气化室气化室：将液体试样瞬间气化的装置。第7页/共66页3 分离系统分离系统色谱柱色谱柱填充柱（填充柱（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9页

3、/共66页第10页/共66页 毛细管柱内径很细，因而带来毛细管柱内径很细，因而带来三个问题三个问题：（1）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，柱后流出的试样组分量少、流速慢。解决方）分流后，柱后流出的试样组分量少、流速慢。解决方法：灵敏度高的氢焰检测器，采用尾吹技术。法：灵敏度高的氢焰检测器，采用尾吹技术。分流比：放空的试样分流比：放空的试样量与进入毛细管柱的量与进入毛细管柱的试样量之比。一般在试样量之比。一般在20：1到到200：1之间调之间调节。节。第11页/共66页

4、具有分流和尾吹装置具有分流和尾吹装置第12页/共66页第13页/共66页第14页/共66页第15页/共66页 温度是色谱分离条件的重要选择参数； 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 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，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。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，以达到用最短时间获

5、得最佳分离的目的。 第17页/共66页10.2 气相色谱固定相气相色谱固定相一、吸附剂型固定相-固体固定相二、担体+固定液型固定相-液体固定相第18页/共66页第19页/共66页常用担体+固定液型固定相中：第20页/共66页免流失太快。注意：色谱柱的最高使用温度！第21页/共66页第22页/共66页第23页/共66页第24页/共66页第25页/共66页离度变差；第26页/共66页分先流出（2）分离极性物质：选用极性固定液，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：一般选用极性固定液，这时非极性组分先流出，极性组分后流出。第27页/共66页（5）分

6、离能形成氢键的试样）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定液：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先后流出。试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。（6）复杂的难分离物质：）复杂的难分离物质：可选用两种或两种以上混合固定液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页也可按组分性质的主要差别选择固定液也可按组分性质的主要差别选择固定

7、液第29页/共66页第30页/共66页测器。（2）质量型检测器测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间内进入检测器某组分的量成正比。峰面积与流速无关，如火焰离子化检测器和火焰光度检测器等。第31页/共66页n4、火焰光度检测器、火焰光度检测器（FPD） 测含硫、含磷的有机化合物特殊检测器有：特殊检测器有：FTIR、MS；测化合物结构第32页/共66页一、一、热导检测器热导检测器1.1. 热导检测器的结构热导检测器的结构 第33页/共66页第34页/共66页第35页/共66页2 2检测原理：检测原理：基线，0043212121GABIVRRRRRR色谱峰，004321

8、2121GABIVRRRRRR第36页/共66页第37页/共66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(1) 典型的质量型检测器典型的质量型检测器;(2) 对含碳有机化合物具有很高的灵敏度对含碳有机化合物具有很高的灵敏度;(3) 无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应低或不响应; (4) 比热导检测器的灵敏度高出近比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达个数量级，检测下限可达10-12gg-1。燃烧会破坏离子原形，无法回收（制备纯物质，不采用燃烧会破坏离子原形，

9、无法回收（制备纯物质，不采用） 二、二、 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器第39页/共66页(2) 第40页/共66页 结构结构第41页/共66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：热裂解区：层：热裂解区：D D层：反应区层：反应区第42页

10、/共66页(4)(4)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10-610-14A）；(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质量成正比，所以测组分质量成正比，所以氢焰检测器是质量型检测氢焰检测器是质量型检测器。器。(6) 组分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。(7)(7)离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线第43页/共66页各种气体流速和配比的选择各种气体流速和配比的选择 N2流速的选择主要考虑分离效能， N2 H2 = 1 11 1.5

11、 氢气 空气=1 10。极化电压极化电压 正常极化电压选择在100300V范围内。使用温度：使用温度：80-200第44页/共66页第45页/共66页第46页/共66页N2N2+ + eAB+ eAB-+ EAB-+ N2+N2+ A B第47页/共66页流正常流正常第48页/共66页四四.火焰光度检测器火焰光度检测器(FPD) 火焰光度检测器，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

12、/共66页1火焰光度检测器的结构 第50页/共66页分光后，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52页/共66页第53页/共66页第54页/共66页cRS 对于浓度型检测器浓度型检测器，R取mV，C取mgcm-3，灵敏度S的单位是mVcm3mg-1; 对于质量型检测器质量型检测器，c取gs-1,则灵敏度S的单位为mVsg-1。第55页/共66页12CwFCASicic式中：Sc一灵敏度（mVcm3mg-1），Ai一色谱峰面积（cm2），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），C1一记录纸移动速度（cmmin-1）。 第56页/共66页1260CwACSiin第57页/共66页S1.0656.250.25cm2