气相色谱仪的工作原理.potx

1、国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库仪器分析仪器分析 气相色谱仪的工作原理李蓉 讲师知识点国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库主要内容主要内容 色谱法定义色谱法定义 色谱法分类色谱法分类 气固色谱分离原理气固色谱分离原理 气液色谱分离原理气液色谱分离原理 分配系数分配系数 容量因子容量因子气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职

2、业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的定义色谱法的定义 茨维特先将采集的树叶洗净并捣碎后，倒入石油醚浸取，茨维特先将采集的树叶洗净并捣碎后，倒入石油醚浸取，得到叶绿素的石油醚浸取液。在一支玻璃管中填充碳酸钙得到叶绿素的石油醚浸取液。在一支玻璃管中填充碳酸钙颗粒，然后将叶绿素的石油醚浸取液从管口缓慢倒入。颗粒，然后将叶绿素的石油醚浸取液从管口缓慢倒入。气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的定义色谱法的定义 再用石油醚自上而下淋洗。再用石油醚自上而下淋洗。气

3、相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的定义色谱法的定义 随着石油醚不间断的冲洗，植物叶子的几种色素便在玻璃随着石油醚不间断的冲洗，植物叶子的几种色素便在玻璃柱上展开。柱上展开。气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的定义色谱法的定义 最后管内出现了四个不同颜色的色带，它们分别是叶绿素最后管内出现了四个不同颜色的色带，它们分别是叶绿

4、素a a、叶绿素、叶绿素b b、叶黄质和胡萝卜素，最上面是叶绿素、叶黄质和胡萝卜素，最上面是叶绿素a a，最，最下层的是胡萝卜素。实验说明，这个碳酸钙颗粒具有分离下层的是胡萝卜素。实验说明，这个碳酸钙颗粒具有分离不同叶绿素的功能。不同叶绿素的功能。气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的定义色谱法的定义 茨维特在他的原始论文中，把上述分离方法叫作色谱法，茨维特在他的原始论文中，把上述分离方法叫作色谱法，把填充有碳酸钙的玻璃柱称为色谱柱，把其中的具有大表把填充有碳

5、酸钙的玻璃柱称为色谱柱，把其中的具有大表面积的碳酸钙固体颗粒称为固定相，把淋洗的石油醚称为面积的碳酸钙固体颗粒称为固定相，把淋洗的石油醚称为流动相，流动相，“色谱色谱”由此而得名。由此而得名。气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的定义色谱法的定义 色谱法的定义：色谱分析法实质上是一种物理化学分离方色谱法的定义：色谱分析法实质上是一种物理化学分离方法，即利用不同物质在两相（固定相和流动相）中具有不法，即利用不同物质在两相（固定相和流动相）中具有不同的分配系数（或

6、吸附系数），当两相作相对运动时，这同的分配系数（或吸附系数），当两相作相对运动时，这些物质在两相中反复多次分配（即组分在两相之间进行反些物质在两相中反复多次分配（即组分在两相之间进行反复多次的吸附、脱附或溶解、挥发过程）从而使各物质得复多次的吸附、脱附或溶解、挥发过程）从而使各物质得到完全分离。到完全分离。气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的分类色谱法的分类 （一）按固定相和流动相所处的状态（一）按固定相和流动相所处的状态气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作

7、原理流动相流动相总称总称固定相固定相色谱名称色谱名称气体气体气相色谱（气相色谱（GCGC）固体固体气气固色谱固色谱（GSCGSC）液体液体气气液色谱液色谱（GLCGLC）液体液体液相色谱（液相色谱（LCLC）固体固体液液固色谱固色谱（LSCLSC）液体液体液液液色谱液色谱（LLCLLC）国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的分类色谱法的分类 （二）按固定相性质和操作方式（二）按固定相性质和操作方式气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理固定相形式固定相形式柱柱纸纸薄层板薄层板填充柱填充柱开口管柱开口

8、管柱固定相性质固定相性质在玻璃或不锈在玻璃或不锈钢柱管内填充钢柱管内填充固体吸附剂或固体吸附剂或涂渍在惰性载涂渍在惰性载体上的固定液体上的固定液在弹性石英玻在弹性石英玻璃或玻璃毛细璃或玻璃毛细管内壁附有吸管内壁附有吸附剂薄层或涂附剂薄层或涂渍固定液等渍固定液等具有多孔和强具有多孔和强渗透能力的滤渗透能力的滤纸或纤维素薄纸或纤维素薄膜膜在玻璃板上涂在玻璃板上涂有硅胶有硅胶G G薄层薄层操作方式操作方式液体或气体流动相从柱头向液体或气体流动相从柱头向柱尾连续不断地冲洗柱尾连续不断地冲洗液体流动相从液体流动相从滤纸一端向另滤纸一端向另一端扩散一端扩散液体流动相从液体流动相从薄层板一端向薄层板一端向另

9、一端扩散另一端扩散名称名称柱色谱柱色谱纸色谱纸色谱薄层色谱薄层色谱国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库色谱法的分类色谱法的分类 （三）按色谱分离过程的物理化学原理（三）按色谱分离过程的物理化学原理气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理名称名称吸附色谱吸附色谱分配色谱分配色谱离子交换色谱离子交换色谱凝胶色谱凝胶色谱原理原理利用吸附剂对利用吸附剂对不同不同组分吸附组分吸附性性能的能的差别差别利用固定液利用固定液对对不不同组分分同组分分配配性性能差别能差别利用离子交利用离子交换换剂对不同离子剂对不同离子亲和能

10、亲和能力的差力的差别别利用凝胶对不利用凝胶对不同组分分子的同组分分子的阻滞作用的差阻滞作用的差别别平衡常数平衡常数吸附系数吸附系数K KA A分配系数分配系数K KP P选择性系数选择性系数K KS S渗透系数渗透系数K KPFPF流动相为液体流动相为液体液固吸附色谱液固吸附色谱液液分配色谱液液分配色谱液相离子交换液相离子交换色谱色谱液相凝胶色谱液相凝胶色谱流动相为气体流动相为气体气固吸附色谱气固吸附色谱气液分配色谱气液分配色谱国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理气相色谱仪

11、的工作原理气相色谱仪的工作原理两种组分同时进入色谱柱两种组分同时进入色谱柱开始在色谱柱中分离开始在色谱柱中分离两种组分在色谱柱中基本达到分离两种组分在色谱柱中基本达到分离两种组分在色谱柱中完全达到分离两种组分在色谱柱中完全达到分离A A组分离开色谱柱组分离开色谱柱B B组分离开色谱柱组分离开色谱柱国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 （一）气固色谱分析（一）气固色谱分析 流动相：气体流动相：气体 固定相：固体吸附剂固定相：固体吸附剂 分离原理：不同组分具有分离原理：不同组分

12、具有 不同的性质，不同的性质，它们在吸附它们在吸附 剂上剂上吸附与脱附的能力不同吸附与脱附的能力不同气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 （二）气液色谱分析（二）气液色谱分析 流动相：气体流动相：气体 固定相：固定相：担体表面涂上一层担体表面涂上一层 高沸点有机化合物的液膜高沸点有机化合物的液膜 分离原理：不同组分具有不分离原理：不同组分具有不 同的性质，同的性质，它们在它们在固定液中固定液中 溶解与挥发的能力不同溶解与挥发的能力不同

13、气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 （三）分配平衡的几个参数（三）分配平衡的几个参数1. 1. 分配系数（分配系数（K K）在一定温度下组分在固定相与流动相之间达到平衡状态时在一定温度下组分在固定相与流动相之间达到平衡状态时的浓度比称为分配系数。如在给定柱温下组分在流动相与的浓度比称为分配系数。如在给定柱温下组分在流动相与固定相间的分配达到平衡时，对于气固定相间的分配达到平衡时，对于气固色谱，组分的分固色谱，组分的分配系数为：配系数

14、为：气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理毫升载气所含组分量柱温及柱平均压力下每吸附的组每平方米吸附剂表面所分量K国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 （三）分配平衡的几个参数（三）分配平衡的几个参数1. 1. 分配系数（分配系数（K K）如在给定柱温下组分在流动相与固定相间的分配达到平衡如在给定柱温下组分在流动相与固定相间的分配达到平衡时，时，对于气对于气液色谱，组分的分配系数为：液色谱，组分的分配系数为：气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理毫升载气所含组分量柱温及

15、柱平均压力下每的组每毫升固定液中所溶解分量K国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 （三）分配平衡的几个参数（三）分配平衡的几个参数2. 2. 容量因子（容量因子（k k）又称分配比，是指在一定温度、压力下，组分在两相间达又称分配比，是指在一定温度、压力下，组分在两相间达到分配平衡时，组分在固定相和流动相量中的质量之比。到分配平衡时，组分在固定相和流动相量中的质量之比。 气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理在流动相中的质量组在固定相中的质量组分分k国家职业教育水环境监测与

16、治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 （三）分配平衡的几个参数（三）分配平衡的几个参数 组分分子结构不同，组分性质不同，则相应的分配系数也不组分分子结构不同，组分性质不同，则相应的分配系数也不同，这是色谱分离的基础。同，这是色谱分离的基础。 两组分两组分的的分配系数不同，分配系数不同，说明它们说明它们在色谱柱中有不同的保留在色谱柱中有不同的保留值，因而就以不同的速度先后流出色谱柱，从而达到分离。值，因而就以不同的速度先后流出色谱柱，从而达到分离。 气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教

17、育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 不同组分在色谱柱中为什么呈现不同的运行速度？不同组分在色谱柱中为什么呈现不同的运行速度？ 因为固定相对不同组分有不同的吸附能力，吸附能力强因为固定相对不同组分有不同的吸附能力，吸附能力强的组分难以被流动相冲洗出色谱柱，故运行速度慢，运行时的组分难以被流动相冲洗出色谱柱，故运行速度慢，运行时间长。反之，吸附能力弱的组分则容易被流动相冲洗出色谱间长。反之，吸附能力弱的组分则容易被流动相冲洗出色谱柱，故运行速度快，运行时间短。柱，故运行速度快，运行时间

18、短。 气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 不同组分在色谱柱中为什么呈现不同的运行速度？不同组分在色谱柱中为什么呈现不同的运行速度？ 同样的道理，若固定相呈液体状态，则不同组分呈现不同样的道理，若固定相呈液体状态，则不同组分呈现不同运行速度则是因为固定液对不同组分有不同的溶解能力，同运行速度则是因为固定液对不同组分有不同的溶解能力，溶解性强的组分难以挥发至流动相中，故其在色谱柱中运行溶解性强的组分难以挥发至流动相中，故其在色谱柱中运行

19、速度慢，运行时间长。反之，溶解性弱的组分则容易挥发至速度慢，运行时间长。反之，溶解性弱的组分则容易挥发至流动相中，故其在色谱柱中运行速度快，运行时间短。流动相中，故其在色谱柱中运行速度快，运行时间短。 气相色谱仪的工作原理气相色谱仪的工作原理国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库气相色谱分离原理气相色谱分离原理 吸附与脱附是怎么回事？吸附与脱附是怎么回事？ 吸附作用是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着吸附作用是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着在固体或液体物质表面上的作用。具有吸附性的物质叫做吸在固体或液体物质表面上的作用。具有吸附性的物质叫做吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。吸附作用可分为物理吸附和附剂，被吸附的物质叫吸附质。吸附作用可分为物理吸附和化学吸附。化学吸附。 脱附作用正好与吸附作用相反，是指吸着在固体或液体物脱附作用正好与吸附作用相反，是指吸着在固体或液体物质表面上