气相色谱分析应用培训-培训班 李言

1、北京北分瑞利分析仪器北京北分瑞利分析仪器（集团）有限责任公司（集团）有限责任公司李言李言2022-5-62一、色谱法概述二、色谱法的分类三、气相色谱法特点及应用2022-5-63 色谱法是一种分离技术。而且是分离技术中效能最高、应用最色谱法是一种分离技术。而且是分离技术中效能最高、应用最广的一种技术。色谱法的创始人是俄国植物学家茨维特。因于广的一种技术。色谱法的创始人是俄国植物学家茨维特。因于19031903年用于分离植物色素而得名。年用于分离植物色素而得名。固定相：固定相：静止不动的一相（固体或液体）静止不动的一相（固体或液体）；流动相：流动相：载着样品运动的一相（一般是气体或液体）；载着样

2、品运动的一相（一般是气体或液体）；色谱柱：色谱柱：装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）。装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）。 当流动相中携带的混合物流经固定相时就会与固定相发生相互当流动相中携带的混合物流经固定相时就会与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次

3、序由固定相中流出。与适当的检测方法结合，实同，从而按一定次序由固定相中流出。与适当的检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测现混合物中各组分的分离与检测。2022-5-64气相色谱：流动相为气体（称为载气）气相色谱：流动相为气体（称为载气） 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱按色谱过程分离机制分类吸附色谱法分配色谱法2022-5-66（1 1）分离效率高：）分离效率高： 复杂混合物，有机同系物、异构体、手性异构体。复杂混合物，有机同系物、异构体、手性异构体

4、。（2 2）选择性高：）选择性高： 可分离化学结构极为相近的化合物。可分离化学结构极为相近的化合物。（3 3）灵敏度高：）灵敏度高： 可以检测出可以检测出g.gg.g-1-1(10(10-6-6) )级甚至级甚至ng.gng.g-1-1(10(10-9-9) )级的物质量。级的物质量。（4 4）分析速度快：）分析速度快： 一般在几分钟或十几分钟内可以完成一个试样的分析。一般在几分钟或十几分钟内可以完成一个试样的分析。（5 5）应用范围广：）应用范围广： 适用于沸点低于适用于沸点低于400400的各种有机或无机试样的分析。的各种有机或无机试样的分析。 2022-5-67一、气相色谱分离过程及流出

5、曲线二、常用名词术语及定义三、塔板理论四、速率理论2022-5-682022-5-69（l）根据色谱峰的个数，可以判断样品中所合组份的根据色谱峰的个数，可以判断样品中所合组份的最少个数。最少个数。（2）根据色谱峰的保留值）根据色谱峰的保留值(或位置或位置)，可以进行定性分，可以进行定性分析。析。（3）根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析。）根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析。（4）色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分）色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据。离效能的依据。（5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(和流动相和流动

6、相)选择是否合适的依据。选择是否合适的依据。2022-5-6101 1、色谱图相关名词、色谱图相关名词（1）色谱峰（2）基线：无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。（3）峰高（h）：从峰顶点到基线间的距离。（4）峰拐点：流出曲线上二阶导数为零的两点。0.607h（5）峰宽(Wb)：峰两侧拐点0.607h所作切线与基线相交两点间的距离。（6）半峰宽(Y1/2) ：色谱峰高一半处的宽度。（7）峰面积(A) ：色谱流出曲线与基线之间的面积。 死时间保留时间调整保留时间死体积 Vm=Fctm保留体积 Vr=Fctr调整保留体积 Vr=Vr-Vm基线 （1）时间与体积表示的保留值）时间与体积表示的保

7、留值2022-5-612（3）分离因子）分离因子在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准（s），然后再求其它峰（i）对这个峰的调整保留值之比。在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，将它们的相对保留值作为重要参数。在这种情况下，可用符号表示： 12RRtt式中tR2为后出峰的调整保留时间，所以这时总是大于1的。分离因子只与柱温及固定相的性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关。一般用于表征柱子的选择性。 2022-5-613如前所述，分配色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间反复多次地分配过程，而吸附色谱的分离是基于反复多次地吸附、脱附过程。这种分离过程经常用样品分子

8、在两相间的分配来描述，而描述这种分配的参数称为分配系数。它是指在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即 分配系数分配系数K与柱中固定相和流动相的体积无关，而取决于与柱中固定相和流动相的体积无关，而取决于组分及两相的性质，并随柱温、柱压变化而变化。组分及两相的性质，并随柱温、柱压变化而变化。2022-5-614KVVccVVMVVMMMkmSmsmmSSSSmSMRMMRtttttk（2）分配比（容量因子）分配比（容量因子）k 式中Cs，Cm分别为组分在固定相和流动相的浓度；Vm为柱中流动相的体积，近似等于死体积。Vs为柱中固定相的体积，在各种不同的类型的色谱中有

9、不同的含义。例如：在分配色谱中，Vs表示固定液的体积；在尺寸排阻色谱中，则表示固定相的孔体积。2022-5-615相比：=VM / VS反映各种色谱柱柱型及其结构特征填充柱填充柱: 635 毛细管柱毛细管柱: 501500 k值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于柱的容量大，因此又称容量因子。它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。k值也决定于组分及固定相热力学性质，它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体积有关。 2022-5-616（3）分配系数）分配系数K及分配比及分配比k与选择因子与选择因子的关系的关系 该式表明：通过选择因子把实验测量值k与热力学性质的分配系

10、数K直接联系起来，对固定相的选择具有实际意义。如果两组分的K或k值相等，则=1，两个组分的色谱峰必将重合，说明分不开。两组分的K或k值相差越大，则分离得越好。因此两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。nteCCRttR222)(022022-5-617最早由Martin等人提出塔板理论，把色谱柱比作一个精馏塔，沿用精馏塔中塔板的概念来描述组分在两相间的分配行为，同时引人理论塔板数作为衡量柱效率的指标。 通过概率理论得到流出曲线方程：通过概率理论得到流出曲线方程： 为标准偏差为标准偏差222)(02RtteCC2022-5-618l当当t=tR时，时，C=Cmax，峰高正比于进样量，峰高

11、正比于进样量C0，是，是峰高定峰高定量量的理论基础。的理论基础。l当当n越大，柱效越大，越大，柱效越大，Cmax/ C0越大。即保留时间一定越大。即保留时间一定时，时，塔板数越多，峰越高塔板数越多，峰越高。lCmax反比于反比于tR，tR小，小，Cmax大，大， 保留时间小的组分峰保留时间小的组分峰高且窄高且窄。tR大，大，Cmax小，小， 保留时间大的组分峰低且宽保留时间大的组分峰低且宽。色谱柱长：色谱柱长：L，虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：H，色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n，则三者的关系为：则三者的关系为：n = L/H，理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱

12、参数之间的关系为：222/1)(16)(54. 5bRRWtYtn2022-5-6192022-5-620单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 组分在组分在tM时间内不参与柱内分配，需引入有效塔板数和有效塔板高度时间内不参与柱内分配，需引入有效塔板数和有效塔板高度：有效有效有效nLHWtYtnbRR222/1)(16)(54. 5塔板理论用热力学观点形象地描述了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程，导出流出曲线的数学模型，并成功地解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置，还提出了计算和

13、评价柱效的参数。但由于它的某些基本假设并不完全符合柱内实际发生的分离过程，例如，纵向扩散造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素，也不能说明为什么在不同流速下可以测得不同的理论塔板数，这就限制了它的应用。 2022-5-621H=A+B/u+Cu H：理论塔板高度，：理论塔板高度，A项为涡流扩散项；项为涡流扩散项；B/ u项为分子项为分子扩散项；扩散项；C u为传质项；为传质项；u为载气线速度，单位为为载气线速度，单位为cm/s。1956年荷兰学者Van Deemter等在研究气液色谱时，提出了色谱过程动力学理论速率理论。他们吸收了塔板理论中板高的概念，并充分考虑了组分在两相间的扩散和传质过程，

14、从而在动力学基础上较好地解释了影响板高的各种因素。该理论模型对气相、液相色谱都适用。速率理论为色谱分离和操作条件的选择提供了理论指导。阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。 Van Deemter方程的数学简化式为 ：2022-5-622A=2dp涡流扩散项粒径均匀性因子 涡流扩散项涡流扩散项A：由不等路径造成的色谱峰扩展。由于柱：由不等路径造成的色谱峰扩展。由于柱填料粒径大小不同，粒度分布范围不一致及填充的不均填料粒径大小不同，粒度分布范围不一致及填充的不均匀，形成宽窄、长短不同的路径，因此流动相沿柱内各匀，形成宽窄、长短不同的路径，因此流动相沿柱内各路径形成紊乱的涡流运动，有些溶质分子沿较窄

15、且直的路径形成紊乱的涡流运动，有些溶质分子沿较窄且直的路径运行，以较快的速度通过色谱柱，发生分子超前，路径运行，以较快的速度通过色谱柱，发生分子超前，反之，有些分子发生滞后，从而使色谱峰产生扩散。反之，有些分子发生滞后，从而使色谱峰产生扩散。使用适当细粒度和颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。2022-5-623B/uB=2Dg分子扩散项：由于分子的纵向扩散造成的色谱峰扩展。分子扩散项：由于分子的纵向扩散造成的色谱峰扩展。即由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以塞子的形式即由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以塞子的形式存在于色谱柱的很小一段空间中，由于在塞子前后存

16、在存在于色谱柱的很小一段空间中，由于在塞子前后存在浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散，引起色浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散，引起色谱峰扩展谱峰扩展 分子扩散项与分子扩散项与 D g 的大小成正比，而的大小成正比，而 D g 与组分及载气与组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小小,反比于反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的载气采用相对分子质量较大的载气 (如氮气如氮气 ) ，可使，可使B项降项降低，低， D g 随柱温增高而增加，但反比于

17、柱压。弯曲因随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子子 r 为与填充物有关的因素。为与填充物有关的因素。 2022-5-624弯曲因子扩散系数气相传质阻力项气相传质阻力项Cg：试样组分从气相移动到固定相表：试样组分从气相移动到固定相表面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子随流动相向前运动，发生分子超前，引起色谱分分子随流动相向前运动，发生分子超前，引起色谱峰扩展。峰扩展。2022-5-625液相传质阻力项液相传质阻力项CL：试样组分从固定相表面

18、移动到固：试样组分从固定相表面移动到固定相内部的过程中，由于质量交换过程需要一定时间定相内部的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，引部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，引起色谱峰扩展。起色谱峰扩展。 2022-5-626uDdkkDgdkkuDgdpHLfp22222)1 (32)1 (01. 0222022-5-627为柱型的研究和发展提供理论依据为柱型的研究和发展提供理论依据为操作条件的选择提供理论指导为操作条件的选择提供理论指导为色谱柱的填充提供

19、理论指导为色谱柱的填充提供理论指导2022-5-628一、气固色谱填充柱一、气固色谱填充柱二、气液色谱填充柱二、气液色谱填充柱三、填充柱的制备三、填充柱的制备气相色谱填充柱，在实际分析工作中的应用非常普遍。填充柱在分离效能和分析速度方面比毛细管柱差，但填充柱的制备方法比较简单，定量分析的准确度较高，特别是在某些分析领域（例如气体分析、痕量水分析）具有独特用途。从发展上看，虽然毛细管柱有逐步取代填充柱的趋势（例如已有一些日常分析使用PLOT柱代替过去常用的气固色谱填充柱），但至少在目前一段时期内，填充柱在日常分析中仍是一种十分有价值的分析分离手段。填充柱主要有气固色谱填充柱和气液色谱填充柱两种类

20、型。2022-5-6292022-5-630我们知道, 色谱分离的基本原理是试样组分通过色谱柱时与填料之间发生相互作用，这种相互作用大小的差异使各组分互相分离而按先后次序从色谱柱流出。我们把色谱柱内不移动、起分离作用的填料称为固定相。气固色谱填充柱常采用固体物质作固定相。这些固体固定相主要包括无机吸附剂和高分子多孔微球 （一）无机吸附剂（一）无机吸附剂这一类吸附剂包括具有强极性的硅胶、中等极性的氧化铝、非极性的炭素及有特殊吸附作用的分子筛。它们大多数能在高温下使用，吸附容量大，热稳定性好，是分析永久性气体及气态烃类混合物理想的固定相。 .(1)硅胶硅胶硅胶是一种氢键型的强极性固体吸附剂，气相色

21、谱使用较多的是粗孔硅胶，其孔径为80100 nm，比表面积近300 m2/g，可用于分析N2O、SO2、H2S、SF6、CF2Cl2以及C1C4烷烃等物质。(2)氧化铝氧化铝 氧化铝有五种不同的晶型，气相色谱常用的主要是型，具有中等极性，主要用于分析C1C4烃类及其异构体，在低温下也能用于分离氢的同位素。 (3)碳素碳素碳素是一类非极性的固体吸附剂，主要有活性碳、石墨化碳黑和碳分子筛等品种。活性碳是无定形碳，具有微孔结构，比表面积大(8001000m2/g)，可用于分析永久性气体和低沸点烃类。若涂少量固定液，可用来分析空气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、乙炔、乙烯等混合物。石墨化碳黑是碳黑在惰性气

22、体保护下经高温(25003000)煅烧而成的石墨状细晶，特别适用于分离空间和结构异构体，也可用于分析硫化氢、二氧化硫、低级醇类、短链脂肪酸、酚、胺类。碳分子筛又称为炭多孔小球，是聚偏二氯乙烯小球经高温热解处理后的残留物，比表面积8001000m2/g，孔径约1.52nm，主要用于稀有气体、空气、二氧化碳、氧化亚氮、C1C3烷类分析。多孔炭黑国内外都有商品出售，如由中国科学院化学所研制、天津化学试剂二厂生产的TDX-01和TDX-02，国外的产品CarbonSieveB等即属于这类。使用前通常在180通氮气活化34h，降温后存于干燥器内备用。2022-5-631(4)分子筛分子筛分子筛是一类人工

23、合成的硅铝酸盐，具有均匀分布的孔穴，分子筛的性能主要取决于孔径的大小和表面特性。当试样分子经过分子筛时，比孔径小的分子可进入孔内，比孔径大的分子则被排除于孔外。气相色谱分析中应用的分子筛通常有4A、5A和13X等三种类型。在气相色谱中主要用于分离H2、O2、N2、CO、CH4以及低温下分析惰性气体等。分子筛极易因吸水而失去活性。此外使用时还应注意，某分子筛极易因吸水而失去活性。此外使用时还应注意，某些物质如氨、甲酸、二氧化碳等会被分子筛不可逆吸附。分些物质如氨、甲酸、二氧化碳等会被分子筛不可逆吸附。分子筛是否失效通常可从氮、氧的分离情况来判断。子筛是否失效通常可从氮、氧的分离情况来判断。13X

24、：Na2OAl2O32.45SIO26H2O5A：3/4CaO1/4Na2OAl2O32SiO29/2H2O2022-5-632（二）高分子多孔小球（二）高分子多孔小球高分子多孔小球（GDX）是以苯乙烯等为单体与交联剂二乙烯苯交联共聚的小球。它本身既可以作为吸附剂在气固色谱中直接使用，也可以作为载体涂上固定液后用于分离。在烷烃、芳烃、卤代烷、醇、酮、醛、醚、脂、酸、胺、腈以及各种气体的气相色谱分析中已得到广泛应用。其优点主要有:吸附活性低。吸附活性低。无论对非极性物质还是极性物质，使用这种固定相通常都可以获得对称色谱峰；对含羟基的化合物具有相对低的亲和力。对含羟基的化合物具有相对低的亲和力。羟

25、基作用力越强，亲和力越弱。在非极性固定相上出峰次序基本上按分子量大小分离，故特别适合有机物中痕量水的快速测定;可选择的范围大。可选择的范围大。不仅可以依据样品性质选择合适的孔径大小和表面性质的产品直接使用，还可以涂上固定液，使亲油性化合物的保留时间缩短，极性组分的保留时间适当延长，从而增加色谱柱的选择性。此外，高分子小球在高温时不流失，机械强度好，圆球均匀，较易获得重现性好的填充柱。由中国科学院化学研究所研制、天津化学试剂二厂生产的GDX-系列系列高分子小球产品即属于此类。2022-5-633高分子多孔微球可分为两类：非极性：苯乙烯+二乙烯苯共聚：GDX-1和2型（国产）；Chromosorb

26、系列（国外）；极性：苯乙烯+二乙烯苯共聚物中引入极性基团：GDX-3和4型（国产）；PorapakN等（国外）。高分子多孔微球有一个缺点是小球经常带有“静电”，易贴附于仪器和器皿上而难以清理，通常可用润湿过丙酮的纱布擦拭来消除。2022-5-634吸附剂吸附剂 主要成份主要成份 Tmax/oC 性质性质 活化方法简述活化方法简述 分离对象分离对象 活性炭活性炭 C 500 非极性非极性 同上同上 同上同上+高沸点有高沸点有机机物物 硅胶硅胶 SiO2 xH2O 400 氢键型氢键型 HCl 浸浸+水洗水洗+180oC 烘烘干干+200oC 活化活化(使用前使用前) 永久气体、非极性烃永久气体、

27、非极性烃 氧化铝氧化铝 Al2O3 400 弱极性弱极性 2001000oC 活化活化 烃烃+有有机机异异构构物物+H 同同位位素素 分子筛分子筛 XMO yAl2O3 zSiO2 nH2O 400 极性极性 350550oC 活化活化 永久气体永久气体+惰惰性性气体气体 GDX 多多孔孔聚聚合合物物 200 不同极不同极性性 170oC 除水、通气活化除水、通气活化 水水 + 气气 体体 氧氧 化化 物物+CH4+低低级级醇醇 2022-5-6352022-5-636（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）同一种固定相，不同厂家或不同活化条件，分

28、）同一种固定相，不同厂家或不同活化条件，分离效果差异较大；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）使用方便。）使用方便。2022-5-637气液色谱填充柱中所用的填料是液体固定相。它是由惰性的固体支持物和其表面上涂渍的高沸点有机物液膜所构成。通常把惰性的固体支持物称为“载体”, 把涂渍的高沸点有机物称为“固定液”。气液色谱固定相气液色谱固定相 ：固定液：固定液+ +担体（载体）担体（载体）2022-5-638（6201型担体） （101型担体） 非硅藻土型担体：聚合氟塑料担体、玻璃微球担体、高分子微球担体等。2022-5-6392022-5

29、-640固定液类型固定液类型 极性极性 例子例子 分离对象分离对象 烃类烃类 非极性非极性 角鲨烷、石蜡烷角鲨烷、石蜡烷 非极性物质分离非极性物质分离 弱极性弱极性 甲基硅氧烷、苯基硅甲基硅氧烷、苯基硅 中极性中极性 氧烷、氟基硅氧烷氧烷、氟基硅氧烷 硅氧烷类硅氧烷类 强极性强极性 氰基硅氧烷氰基硅氧烷 不同极性物质分离不同极性物质分离 醇和醚类醇和醚类 强极性强极性 聚乙二醇聚乙二醇 强极性物质强极性物质 酯和聚脂类酯和聚脂类 中强极性中强极性 苯甲酸二壬酯苯甲酸二壬酯 各类物质各类物质 腈和腈醚类腈和腈醚类 强极性强极性 氧二丙腈氧二丙腈 极性物质极性物质 有机皂土有机皂土 弱极性弱极性

30、芳香异构体芳香异构体 2022-5-6412022-5-642（3）固定液与组分的作用力：）固定液与组分的作用力：a)色散力非极性分子之间（瞬时偶极之间静电吸引）；b)诱导力极性与非极性分子之间（偶极与瞬时偶极之间静电吸引）；c)取向力极性与极性分子之间（偶极与偶极之间静电吸引）d)氢键力强度介于化学键力和范德华力之间的静电吸引，亦属取向力。2022-5-643（4）固定液的极性：固定相极性用相对极性P表示规定非极性固定液角鲨烷的极性为0，强极性固定液,-氧二丙腈的极性为100，其余物质的P 在0100 之间，每20 单位为一级，即将极性分为5 级： 020 为0+1 ，称非极性固定液； 20

31、40 为+1+2 ，称弱极性固定液； 4060 为+2+3 ，称中极性固定液； 80100 为+4+5 , 称强极性固定液； 2022-5-6442022-5-6451、柱管的清洗2、固定相的制备3、固定相的填充4、填充柱的老化与评价2022-5-646须老化的色谱柱：新柱出现峰形变化，基线不稳定，出现异常鼓包等现象长时间未使用色谱柱标牌内容 固定相名称、长度、内径、老化温度、最高使用温度色谱柱的保存色谱柱的保存填充柱用胶帽将其两端封住；毛细柱用进样垫将其两端封住，放入原包装内。2022-5-647载气：用氮气，不能用氢气老化温度：比最高使用温度低20-30度（老化温度老化时必须将色谱柱与检测

32、器断开；老化时老化温度高于某根色谱柱的最高使用温度，则必须把这根毛细管柱推荐使用程序升温。2022-5-648一、毛细管色谱的优点一、毛细管色谱的优点（1）分离效率高：比填充柱高10100倍；（2）分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱速度（3）色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式；（4）灵敏度高，一般采用氢焰检测器。（5）涡流扩散为零。2022-5-649二、毛细管柱的种类二、毛细管柱的种类涂壁开管柱涂壁开管柱（wallcoatedopentubular，WCOT柱）：将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单，但柱制备的重现性差、寿命短。多孔层开管柱多孔层开管柱（porouslay

33、eropentubular，PLOT柱）：在管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气固色谱。载体涂渍开管柱载体涂渍开管柱（supportcoatedopentubular，SCOT柱）：将非常细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较WCOT柱高。化学键合或交联柱化学键合或交联柱：将固定液通过化学反应键合在管壁上或交联在一起。使柱效和柱寿命进一步提高。2022-5-650三、毛细管色谱的分流与尾吹三、毛细管色谱的分流与尾吹毛细管柱内径很细，因而带来三个问题：（1）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。（3）分流后，柱后流出的试样组分量少、流速慢。解

34、决方法：灵敏度高的氢焰检测器，采用尾吹技术。2022-5-651分流：把进入注样器中的样品大部分分到仪器外面， 只有小部分流经色谱柱。 作用：减小柱负荷，减小柱污染。 分流比（柱流量分流流量）/柱流量 分流比越大出峰越小，峰之间的分离度明显改善，柱污染小，但含量低的组分会不出峰。补充气（尾吹）：增加柱出口到检测器的载气速度，以减小这段死体积的影响，使仪器的灵敏度与峰形有所改善。 补充气越大，样品进入检测器速度加快，峰变尖锐，灵敏度提高，但点火困难。2022-5-652四、毛细管柱的规格四、毛细管柱的规格（1）固定液名称非极性：SE-30,OV-1，OV-101，SE-54，OV-1701中等极

35、性：XE-60，OV-17极性：FFAP，PEG-20M（2）毛细管柱长度512m短柱：分离少于10个组份（不包含难分离物质对）的简单样品。2530m中长柱：分离1050个组份的样品。50m长柱：分离大于50个组份或含有难分离物质对的复杂样品。（3）毛细管柱内径0.53mm具有近似填充柱的负荷量，分析时间快,可采用柱上进样或直接进样技术，适合于分析不太复杂的样品，是填充柱理想的替代柱。2022-5-6530.32mm柱效稍低于0.25mm常规柱，负荷量大于常规柱的60%，用特制注射针可做柱上进样。0.25mm最常用的内径规格。有较高的柱效，负荷量较低，必须分流进样或无分流进样。用于复杂多组份样

36、品分析.0.20mm柱效高,负荷量低，流失较小，适合与质谱等灵敏检测器联用。（4）膜厚0.10.2um薄液膜低负荷量，高温下流失较小，适合于高沸点化合物的分析，适于配高灵敏检测器。0.250.33um标准液厚一般商品柱的标准液膜。0.55.0um厚液膜较高的样品负荷量，在高温下流失较大，适于分析低沸点样品。2022-5-654色谱参数色谱参数填充柱填充柱WCOTSCOT柱长度，柱长度，透性渗透性10-7，cm110508002001000柱内径，柱内径，mm240.10.80.50.8液膜厚度，液膜厚度， m100.110.82相比相比4200100150050300

37、每个峰的容量，每个峰的容量，ng1010E610050300柱效，柱效，N/m5001000100040006001200最小板高，最小板高，mm0.520.120.22分离能力分离能力低低高高中等中等相对压力相对压力高高低低低低最佳线速，最佳线速，cm/s52010100201602022-5-656一、一、分离度（分辨率）分离度（分辨率）二、二、色谱柱的选择色谱柱的选择三、三、载气及流速的选择载气及流速的选择四、操作温度的选择四、操作温度的选择五、进样技术五、进样技术2022-5-657)(699. 1)(2)(2)1(2/1)2(2/1)1()2()1()2()1()2(YYttWWtt

38、RRRbbRR相邻两色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽度平均值之比，用R表示。分离度可以用来作为衡量色谱峰分离效能的指标。68.3%95.4%99.7%2022-5-659气液色谱，应根据“相似相溶”的原则：分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易被极化的）组分后出峰。2022-5-660醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离，通常选择极性或氢键性的固定液。组成复杂、较

39、难分离的试样，通常使用特殊固定液，或混合固定相。配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，配比通常在5%25%之间。 配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。 配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。2022-5-661增加柱长可使理论塔板数增大，对提高分离度有利（分离度R2正比于柱长L），但组分的保留时间tR，且柱阻力，不便操作。 柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。 填充色谱柱的柱长通常为110m，内径23mm。2022-5-662 载气种类的选择应

40、考虑三个方面：载气对柱效的影响、载气性质及检测器要求。（1）载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。（2）载气流速较大时，传质阻力项起主要作用，采用较小摩尔质量的载气（如H2，He），可减小传质阻力，提高柱效。（3）热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高检测灵敏度。在氢焰检测器中，氮气仍是首选目标。（4）在载气选择时，还应综合考虑载气的安全性、经济性及来源是否广泛等因素。optBuC632022-5-6对van Deemter方程求导得到最佳流速为实际工作中，为了缩短分析时间，常使流速稍高与最佳流速。2022-5-664（1）柱温对柱效和分离度的影响（2）柱温对检测器的影响（3）柱温与样品性质的关系：柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。（4）柱温对峰高、峰面积的影响2022-5-665恒温：恒温：45oC程序升温：程序升温：30180oC恒温：恒温：145oC温度低，分离效果