气相色谱法培训

1、气相色谱法Gas Chromatography第一节第一节 概述概述气相色谱法气相色谱法分离原理分离原理吸附色谱吸附色谱分配色谱分配色谱固定相固定相气固色谱气固色谱(GSC)(GSC)气液色谱气液色谱(GLC)(GLC)固定相为固体，主要依赖于固定固定相为固体，主要依赖于固定相的吸附性质来分离样品。主要相的吸附性质来分离样品。主要用于分离永久气体和低沸点液体用于分离永久气体和低沸点液体固定相为液体，分离基于分配固定相为液体，分离基于分配机理。实际应用中，机理。实际应用中，90%以上以上为气液色谱。为气液色谱。1.定义定义以气体为流动相的色谱法，称为气相色谱法（以气体为流动相的色谱法，称为气相色

2、谱法（gas chromatography，GC） 系采用气体（载气）为流动相流经装有填充剂的色谱柱进行分离测定系采用气体（载气）为流动相流经装有填充剂的色谱柱进行分离测定的色谱方法。（药典定义）的色谱方法。（药典定义）2.分类分类优点优点缺点缺点高效能、高选择性、高灵敏高效能、高选择性、高灵敏度、用样量少、分析速度快度、用样量少、分析速度快及应用广。及应用广。制备高纯物质，纯度高达制备高纯物质，纯度高达99.99%一切具有一定挥发性并对热一切具有一定挥发性并对热稳定的化合物，包括经处理稳定的化合物，包括经处理后能转化为挥发性物质的不后能转化为挥发性物质的不挥发性物质挥发性物质所有物质均需转换

3、为气态然所有物质均需转换为气态然后进行分析。后进行分析。分子量大，受热易分解的样分子量大，受热易分解的样品分析比较困难。品分析比较困难。不能分析无机物。不能分析无机物。3.特点特点4.基本流程 GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离，其过程如图所示。图1-1 气相色谱流程示意图1-高压气瓶（载气源）2-减压阀 3-气流调节阀 4-净化干燥管 5-压力表 6-热导池 7-进样口 8-色谱柱 9-恒温箱（虚线内）10-皂膜流量计 11-测量电桥 12-记录仪4.4.基本流程基本流程 图中载气由高压气瓶供给，经压力调节器降压，净化器净化，又图中载气由高压气瓶供给，经压力调节

4、器降压，净化器净化，又稳压阀调节至适宜的流量进入色谱柱，待流量、温度及基线稳定后，稳压阀调节至适宜的流量进入色谱柱，待流量、温度及基线稳定后，即可进样。液态样品由进样口注入。待分析样品在汽化室汽化后被惰即可进样。液态样品由进样口注入。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体（即载气，也叫流动相）带入色谱柱，柱内含有液体或固体流性气体（即载气，也叫流动相）带入色谱柱，柱内含有液体或固体流动相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都动相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸

5、附平衡。但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立起来，也正是由于载气的流动，使样动的，这种平衡实际上很难建立起来，也正是由于载气的流动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸，结果是在载气中分解吸，结果是在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流配浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器。出。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器。4.4.基本流程基本流程 检测器能够将样品组分的存在与否转变为电信号，而电信号的大检测器能够将样品组分的存在与否转变为电信号，而电信号的

6、大小与被测组分的量或浓度成比例。将这些信号放大并记录下来时，就小与被测组分的量或浓度成比例。将这些信号放大并记录下来时，就是如图所示的色谱图，它包含了色谱的全部原始信息。在没有组分流是如图所示的色谱图，它包含了色谱的全部原始信息。在没有组分流出时，色谱图的记录是检测器的本底信号，即色谱图的基线。出时，色谱图的记录是检测器的本底信号，即色谱图的基线。4.4.基本流程基本流程气相色谱流程动画演示第二节第二节 仪器的基本配置仪器的基本配置气相色谱仪气相色谱仪1气相色谱仪气相色谱仪2岛津岛津GC-2010气相色谱仪气相色谱仪3Agilent 6890N气相色谱仪气相色谱仪4气相色谱仪气相色谱仪5第二节

7、第二节 仪器的基本配置仪器的基本配置一、仪器的基本配置一、仪器的基本配置 气相色谱仪是以气相色谱法为基础而设计的仪器，以气相色谱柱气相色谱仪是以气相色谱法为基础而设计的仪器，以气相色谱柱为分离基础，样品注入进样器后经载气传送，到达色谱柱分离，分为分离基础，样品注入进样器后经载气传送，到达色谱柱分离，分离后样品由柱中流出到达检测器并转换成相应的电讯号，然后排空。离后样品由柱中流出到达检测器并转换成相应的电讯号，然后排空。目前市场上目前市场上GC仪器型号繁多，但仪器的基本结构是相似的，即由下仪器型号繁多，但仪器的基本结构是相似的，即由下面几部分组成：面几部分组成： 气路系统气路系统 包括载气和辅助

8、气的气源以及气路控制系统包括载气和辅助气的气源以及气路控制系统 进样系统进样系统 分离系统分离系统 包括色谱柱、柱箱以及与进样口和检测器的接头包括色谱柱、柱箱以及与进样口和检测器的接头 检测系统检测系统 包括各种检测器包括各种检测器 记录系统（数据处理系统）记录系统（数据处理系统）记录（处理）记录（处理） GC原始数据，获得色谱图原始数据，获得色谱图 温控系统温控系统 进样口、柱温、检测器温度的控制进样口、柱温、检测器温度的控制作用是将样品导入色谱柱，如自动进样器、进样阀、各种进样口，作用是将样品导入色谱柱，如自动进样器、进样阀、各种进样口，以及顶空进样器、吹扫以及顶空进样器、吹扫-捕集进样器

9、裂解进样器等。捕集进样器裂解进样器等。二、气路系统二、气路系统1.1.气源气源气源是为气源是为GC仪器提供载气和或辅助气体的高压钢瓶或气体发生器。仪器提供载气和或辅助气体的高压钢瓶或气体发生器。载气有氮气、氦气、氢气等，常用载气有氮气、氦气、氢气等，常用氮气氮气或氦气做载气。或氦气做载气。TCD检测器一检测器一 般选般选氢气氢气做载气做载气常见辅助气为空气和氢气常见辅助气为空气和氢气2.气源的净化气源的净化 GC对各种气体的纯度要求较高。因载气起传输样品和保护色谱柱对各种气体的纯度要求较高。因载气起传输样品和保护色谱柱的作用，故作载气的氮气、氢气或氦气必须达到的作用，故作载气的氮气、氢气或氦气

10、必须达到99.99%以上，如使用以上，如使用低纯度的载气会使检测器噪声增大，出现多余峰。辅助气不纯，更会低纯度的载气会使检测器噪声增大，出现多余峰。辅助气不纯，更会增大背景噪声，缩小检测器线性范围，污染检测器。因此，实际工作增大背景噪声，缩小检测器线性范围，污染检测器。因此，实际工作中要在气源和仪器之间连接气体净化装置。中要在气源和仪器之间连接气体净化装置。2.气源的净化气源的净化 气体中的杂质主要是一些永久气体、低分子有机化合物和水蒸气，气体中的杂质主要是一些永久气体、低分子有机化合物和水蒸气，一般采用装有分子筛（如一般采用装有分子筛（如5A分子筛或分子筛或13X分子筛）的过滤器以吸附有分子

11、筛）的过滤器以吸附有机杂质，采用变色硅胶除去水蒸气。实际操作中可根据检测器的噪声机杂质，采用变色硅胶除去水蒸气。实际操作中可根据检测器的噪声水平判断气体的纯度，如噪声明显增大，就要首先检查气体纯度。要水平判断气体的纯度，如噪声明显增大，就要首先检查气体纯度。要定期更换净化装置中填料，分子筛可以重新活化后再使用，活化方法定期更换净化装置中填料，分子筛可以重新活化后再使用，活化方法是将分子筛从净化装置中取出，置于坩埚中，在马弗炉内加热到是将分子筛从净化装置中取出，置于坩埚中，在马弗炉内加热到400600，活化，活化46小时小时。硅胶变红时也要进行活化，方法是置烘箱。硅胶变红时也要进行活化，方法是置

12、烘箱中，中，140左右加热左右加热2小时小时即可。比较简单的方法就是在一个净化装置即可。比较简单的方法就是在一个净化装置中装有一半硅胶、一半分子筛，如果硅胶变红，就可更换全部填料中装有一半硅胶、一半分子筛，如果硅胶变红，就可更换全部填料。3. 气体的控制和测定气体的控制和测定 为保证色谱定性和定量分析的准确性和重现性，载气的流量要求为保证色谱定性和定量分析的准确性和重现性，载气的流量要求恒定（变化小于恒定（变化小于1%）,尤其是毛细管尤其是毛细管GC中，色谱柱内载气流量一般为中，色谱柱内载气流量一般为13ml/min，如果控制不精确，就会造成保留时间的不重现。一般采，如果控制不精确，就会造成保

13、留时间的不重现。一般采用减压阀，稳压阀或稳压阀和稳流阀串联使用，以控制流速的稳定。用减压阀，稳压阀或稳压阀和稳流阀串联使用，以控制流速的稳定。流速计用以测量气体流速。常用的有转子流量计和皂膜流量计等。流速计用以测量气体流速。常用的有转子流量计和皂膜流量计等。气体流速是指单位时间内通过色谱柱或检测器的气体体积，以气体流速是指单位时间内通过色谱柱或检测器的气体体积，以ml/min表示。采用表示。采用23mm内径填充柱用氮气做载气时，流速在内径填充柱用氮气做载气时，流速在3060ml/min现代仪器有电子流量检测器和电子压力控制器（现代仪器有电子流量检测器和电子压力控制器（EPC）4. 气路系统常见

14、问题气路系统常见问题实际工作中，气路系统最常出现的问题是泄漏，一旦某处发上泄漏，实际工作中，气路系统最常出现的问题是泄漏，一旦某处发上泄漏，轻则影响仪器正常工作，重则造成意外事故（如氢气泄漏就可能引起轻则影响仪器正常工作，重则造成意外事故（如氢气泄漏就可能引起爆炸），所以要经常注意检漏。爆炸），所以要经常注意检漏。三、进样系统三、进样系统1. 进样器进样器 把样品通进（引入）色谱柱的元件称为进样器，其中包括把样品通进（引入）色谱柱的元件称为进样器，其中包括汽化室和进样工具，汽化室的作用是将液体或固体样品瞬间汽化为汽化室和进样工具，汽化室的作用是将液体或固体样品瞬间汽化为蒸汽。进样工具常有定量阀

15、和注射器。蒸汽。进样工具常有定量阀和注射器。2.汽化室汽化室 样品进入汽化室汽化并用载气传入色谱柱，故必须要在一定的稳样品进入汽化室汽化并用载气传入色谱柱，故必须要在一定的稳定温度下工作。其高和低都会对样品汽化和进入色谱柱后的分离产生定温度下工作。其高和低都会对样品汽化和进入色谱柱后的分离产生影响，温度低，样品汽化不完全，产生伸舌峰，并对下次试验和本次影响，温度低，样品汽化不完全，产生伸舌峰，并对下次试验和本次试验分析数据造成影响，温度太高，会造成样品的分解，影响仪器使试验分析数据造成影响，温度太高，会造成样品的分解，影响仪器使用寿命，同样使分析数据不准确。所以我们在选择进样器（汽化室）用寿命

16、，同样使分析数据不准确。所以我们在选择进样器（汽化室）温度时，一般可比样品中组分沸点最高的温度再高温度时，一般可比样品中组分沸点最高的温度再高3040，但不能，但不能高于样品的分解温度和仪器最高使用温度。高于样品的分解温度和仪器最高使用温度。3.常见进样口及其选择常见进样口及其选择对于热稳定的样品，分流对于热稳定的样品，分流/不分流进样口是优先的选择不分流进样口是优先的选择。但对热不稳定。但对热不稳定的样品，或者有易分解组分的样品，必须考虑进样口温度的设置以及的样品，或者有易分解组分的样品，必须考虑进样口温度的设置以及汽化室的惰性问题。进样口温度高，或者汽化室表面有活性催化点汽化室的惰性问题。

17、进样口温度高，或者汽化室表面有活性催化点（如金属或玻璃表面的金属离子），就可能引起样品分解。采用不分（如金属或玻璃表面的金属离子），就可能引起样品分解。采用不分流进样时，更容易发生样品降解，使色谱图上出现更多的风，使分析流进样时，更容易发生样品降解，使色谱图上出现更多的风，使分析准确度下降。因此，准确度下降。因此，在保证样品有效汽化的前提下，进样口温度低一在保证样品有效汽化的前提下，进样口温度低一些有助于防止样品降解。采用高的分流流量、对进样口内表面进行脱些有助于防止样品降解。采用高的分流流量、对进样口内表面进行脱活处理，都是防止样品降解的措施。活处理，都是防止样品降解的措施。表表2-1 常见

18、常见GC进样口和进样技术进样口和进样技术进样口和进样技术进样口和进样技术特点特点填充柱进样填充柱进样分流不分流进样分流不分流进样顶空进样顶空进样冷柱上进样冷柱上进样程序升温汽化进样程序升温汽化进样大体积进样大体积进样 最简单的进样口：所有汽化样品进入色谱柱；可接玻璃和最简单的进样口：所有汽化样品进入色谱柱；可接玻璃和不锈钢填充柱，也可接大口径毛细管柱直接进样不锈钢填充柱，也可接大口径毛细管柱直接进样 最常用的毛细管柱进样口：分流进样最为普遍，操作简单，最常用的毛细管柱进样口：分流进样最为普遍，操作简单，但有分流歧视和样品分解的问题但有分流歧视和样品分解的问题不分流进样虽然操作稍微不分流进样虽然

19、操作稍微复杂一些，但分析灵敏度高，常用于痕量分析复杂一些，但分析灵敏度高，常用于痕量分析 只取复杂样品基体上方的气体部分进行分析，有静态顶空只取复杂样品基体上方的气体部分进行分析，有静态顶空和动态顶空（吹扫和动态顶空（吹扫-捕集）之分，适用于环境分析（如水中有捕集）之分，适用于环境分析（如水中有机污染物）、食品分析（如气味分析）及固体材料中的可挥机污染物）、食品分析（如气味分析）及固体材料中的可挥发物分析等发物分析等 样品以液态形式直接进入色谱柱，无分流歧视问题，分析样品以液态形式直接进入色谱柱，无分流歧视问题，分析精度高，重现性好，尤其适用于沸点范围宽、或者不稳定的精度高，重现性好，尤其适用

20、于沸点范围宽、或者不稳定的样品，也常用于痕量分析（可进行柱上浓缩）样品，也常用于痕量分析（可进行柱上浓缩） 将分流不分流和冷柱上样结合起来，功能多，适用范围广，将分流不分流和冷柱上样结合起来，功能多，适用范围广，是较为理想的是较为理想的GC进样口进样口 采取程序升温汽化或冷柱上样，配合以溶剂放空功能，进采取程序升温汽化或冷柱上样，配合以溶剂放空功能，进样量可达几百微升，甚至更高，可大大提高分析灵敏度，在样量可达几百微升，甚至更高，可大大提高分析灵敏度，在环境分析中应用广泛，但操作较为复杂环境分析中应用广泛，但操作较为复杂表表2-1 常见常见GC进样口和进样技术（续）进样口和进样技术（续）进样口

21、和进样技术进样口和进样技术特点特点阀进样阀进样 常用六通阀定量引入气体或液体样品，重现性好，容易实常用六通阀定量引入气体或液体样品，重现性好，容易实现自动化，但样品对峰展宽的影响大，常用于永久气体的分现自动化，但样品对峰展宽的影响大，常用于永久气体的分析，以及化工工艺过程中物料流的监测。析，以及化工工艺过程中物料流的监测。 裂解进样裂解进样在严格控制的高温下将不能汽化或部分不能汽化的样品裂解在严格控制的高温下将不能汽化或部分不能汽化的样品裂解成可汽化的小分子化合物，进而用成可汽化的小分子化合物，进而用GC分析，适用于聚合物分析，适用于聚合物样品或地矿样品等。样品或地矿样品等。4.隔垫和衬管隔垫

22、和衬管 隔垫隔垫：也叫进样口密封垫，隔垫与衬管如图所示。也叫进样口密封垫，隔垫与衬管如图所示。 隔垫有老化漏气的问题，所以要注意选择耐高温的隔垫，并定期隔垫有老化漏气的问题，所以要注意选择耐高温的隔垫，并定期检查是否漏气，必要时及时更换，以保证分析的正常进行（如何选择检查是否漏气，必要时及时更换，以保证分析的正常进行（如何选择隔垫，判断是否漏气及更换见后维护章节）隔垫，判断是否漏气及更换见后维护章节）4.隔垫和衬管隔垫和衬管衬管：多为玻璃或石英材料制成。使用应注意如下问题：衬管：多为玻璃或石英材料制成。使用应注意如下问题： 1）衬管能起到保护色谱柱的作用。因此，一定要保持衬管干净，）衬管能起到

23、保护色谱柱的作用。因此，一定要保持衬管干净，注意及时清洗和更换。注意及时清洗和更换。 2）衬管内表面的活性点可能导致样品杯吸附或分解，故要进行脱）衬管内表面的活性点可能导致样品杯吸附或分解，故要进行脱活活 处理。因此在分析极性样品时，要注意及时更换衬管或重新硅处理。因此在分析极性样品时，要注意及时更换衬管或重新硅烷化。烷化。 3）衬管中是否要填充填料，要依据情况而定。一般填少量经硅烷）衬管中是否要填充填料，要依据情况而定。一般填少量经硅烷化处理石英玻璃毛可防止注射器针尖的歧视作用，加速样品汽化；化处理石英玻璃毛可防止注射器针尖的歧视作用，加速样品汽化；还可避免颗粒物质堵塞色谱柱。还可避免颗粒物

24、质堵塞色谱柱。5. 手动进样与自动进样手动进样与自动进样 1）注射速度）注射速度 注射深度、速度和位置对峰高、峰面积都有影响。注注射深度、速度和位置对峰高、峰面积都有影响。注射速度慢时会使样品的汽化过程变长，导致样品进入色谱柱的初始谱射速度慢时会使样品的汽化过程变长，导致样品进入色谱柱的初始谱带变宽。注射样品所用时间及注射器在汽化室中停留的时间越短越好。带变宽。注射样品所用时间及注射器在汽化室中停留的时间越短越好。 2）取样准确而重现）取样准确而重现 及取样量要准确，抽取样品的速度要重现，以及取样量要准确，抽取样品的速度要重现，以保证进样的重现性。特别是粘度大的样品，要避免在注射器中形成气保证

25、进样的重现性。特别是粘度大的样品，要避免在注射器中形成气泡。泡。 3）避免样品之间的相互干扰）避免样品之间的相互干扰 如果进样时注射器内有前一个样品的如果进样时注射器内有前一个样品的残留组分，就会干扰下一个样品的分析，带来定量误差，在色谱中这残留组分，就会干扰下一个样品的分析，带来定量误差，在色谱中这叫记忆效应，必须消除。具体办法是反复洗针，取样前先用供试品溶叫记忆效应，必须消除。具体办法是反复洗针，取样前先用供试品溶剂洗针至少剂洗针至少3次次(抽满针管的抽满针管的2/3，再排出，再排出)，再用要分析的供试品洗针至，再用要分析的供试品洗针至少少3次。如果同时有几个样品进行分析，且要交替进样（如

26、用外标法分次。如果同时有几个样品进行分析，且要交替进样（如用外标法分析时，可能对标样和实际样品交替进样），则最好是每个样品各用一析时，可能对标样和实际样品交替进样），则最好是每个样品各用一个注射器个注射器 。5. 手动进样与自动进样手动进样与自动进样 4）选用合适的注射器）选用合适的注射器 GC分析进样一般不小于分析进样一般不小于1l。如果进样量要。如果进样量要控制在控制在1l以下，就应采用以下，就应采用5l或或1l的注射器。但是应注意，此类的注的注射器。但是应注意，此类的注射器往往是将样品抽在针芯内，因此观察不到针管中的液面，故很可射器往往是将样品抽在针芯内，因此观察不到针管中的液面，故很可

27、能抽入气泡。取样时反复推拉针芯，以确保针芯内没有气泡。能抽入气泡。取样时反复推拉针芯，以确保针芯内没有气泡。 5）减少注射歧视）减少注射歧视 所谓注射歧视是指进样针插入所谓注射歧视是指进样针插入GC进样口时，针进样口时，针尖内的溶剂和样品中的易挥发组分首先开始汽化，无论注射速度多快，尖内的溶剂和样品中的易挥发组分首先开始汽化，无论注射速度多快，不同沸点的组分总是有汽化速度的差异。当注射完毕抽出针尖时，注不同沸点的组分总是有汽化速度的差异。当注射完毕抽出针尖时，注射器中残留样品的组成就与实际样品的组成有所不同。如果能保证每射器中残留样品的组成就与实际样品的组成有所不同。如果能保证每次进样的速度严

28、格一致（如使用自动进样器），经标样校正后，可忽次进样的速度严格一致（如使用自动进样器），经标样校正后，可忽略这一歧视作用。略这一歧视作用。四、分离系统四、分离系统分离系统由色谱柱组成，它是色谱仪的核心部件，其作用是分离样品。分离系统由色谱柱组成，它是色谱仪的核心部件，其作用是分离样品。色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱。色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱。1、填充柱、填充柱 填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径为为24mm，长，长13m。填充柱的形状有。填充柱的形状有U形和螺旋形两种。形和螺旋形两种。 2、毛细管柱、毛细管柱 毛细

29、管柱又叫空心柱，分为涂壁，多空层和涂载体空心毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁，多空层和涂载体空心柱。涂壁空心柱是将固定液均匀涂在内径柱。涂壁空心柱是将固定液均匀涂在内径0.10.5mm的毛细管内壁而的毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。毛细管柱渗透性好，传成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。毛细管柱渗透性好，传质阻力小，而且柱子可以做到长几十米。与填充柱相比，其分离效率质阻力小，而且柱子可以做到长几十米。与填充柱相比，其分离效率高（理论板数可达高（理论板数可达106）、分析速度快、样品用量小，但柱容量低、要）、分析速度快、样品用量小，但柱容量低、要求检测器的灵敏度高，并且制备较

30、难。求检测器的灵敏度高，并且制备较难。五、检测系统五、检测系统气相色谱检测器是把载气里被分离的各组分的浓度或质量转换成电信号气相色谱检测器是把载气里被分离的各组分的浓度或质量转换成电信号的装置。目前检测器种类多达数十种。根据检测原理的不同，可将其分的装置。目前检测器种类多达数十种。根据检测原理的不同，可将其分为浓度型检测器和质量型检测器两种：为浓度型检测器和质量型检测器两种： 1）浓度型检测器浓度型检测器 测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，即检测器测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比。如热导检测器和电子捕获检测器。的响应值和组分的浓度成正比。如热导检测器和电

31、子捕获检测器。 2）质量型检测器质量型检测器 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的某组分的量成正比。如火焰检测器的响应值和单位时间内进入检测器的某组分的量成正比。如火焰离子化检测器和火焰光度检测器等。离子化检测器和火焰光度检测器等。气相色谱检测器有：火焰离子化检测器（气相色谱检测器有：火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（）、热导检测器（TCD）、）、电子俘获检测器（电子俘获检测器（ECD）、火焰光度检测器（）、火焰光度检测器（FPD)、氮磷检测器（、氮磷检测器（NPD）光离子化检测器（光离子化检测器（

32、PID）、红外光谱检测器（）、红外光谱检测器（IRD）和质谱检测器（）和质谱检测器（MSD）等。在药物分析中火焰离子化检测器（等。在药物分析中火焰离子化检测器（FID）是最常用的检测器）是最常用的检测器六、记录系统（数据处理系统）六、记录系统（数据处理系统）该系统是指样品经色谱柱分离后，各成分按保留时间不同，顺序地随该系统是指样品经色谱柱分离后，各成分按保留时间不同，顺序地随载气进入检测器，检测器把进入的组分按时间及浓度或质量变化，转载气进入检测器，检测器把进入的组分按时间及浓度或质量变化，转化成易于测量的电信号，经过必要的放大传递给记录仪或计算机，最化成易于测量的电信号，经过必要的放大传递给

33、记录仪或计算机，最后得到该样品的色谱流出曲线及定性和定量信息。后得到该样品的色谱流出曲线及定性和定量信息。第三节第三节 色谱柱色谱柱 化合物的分离都是由色谱柱来完成的，因此色谱柱制备化合物的分离都是由色谱柱来完成的，因此色谱柱制备/选择的是选择的是否合适、操作条件是否恰当，是决定成败的关键，它是色谱仪中最重否合适、操作条件是否恰当，是决定成败的关键，它是色谱仪中最重要的部分。色谱柱的选择是确定分析方法的一个重要步骤。要求选择要的部分。色谱柱的选择是确定分析方法的一个重要步骤。要求选择的色谱柱既能满足分离的要求，又能满足快速定性与定量的目的。的色谱柱既能满足分离的要求，又能满足快速定性与定量的目

34、的。 如前所述，气相色谱柱有两种，及填充柱和毛细管柱。如前所述，气相色谱柱有两种，及填充柱和毛细管柱。一、一、 填充柱填充柱 填充柱填充柱是指固定相在内径约为是指固定相在内径约为26mm的柱管内而成的色谱柱。填的柱管内而成的色谱柱。填充的固定相种类很多，按固定相的物理状态，可分为充的固定相种类很多，按固定相的物理状态，可分为液体固定相液体固定相和和固固体固定相体固定相两大类，对应填充柱分为气两大类，对应填充柱分为气-液填充柱和气液填充柱和气-固填充柱。固填充柱。 液体固定相大多为高沸点的有机化合物，一般呈液态，称为固定液体固定相大多为高沸点的有机化合物，一般呈液态，称为固定液。固定液不能直接装

35、在色谱柱内，而是将它涂渍在一种颗粒状的固液。固定液不能直接装在色谱柱内，而是将它涂渍在一种颗粒状的固体表面上，这种固体颗粒称为载体（担体）。体表面上，这种固体颗粒称为载体（担体）。 固体固定相包括固体吸附剂、多孔性聚合物等。固体固定相包括固体吸附剂、多孔性聚合物等。一、一、 填充柱填充柱 填充柱由于制备简单，可供选择的吸附剂、固定液和载体种类很填充柱由于制备简单，可供选择的吸附剂、固定液和载体种类很多，因而具有广泛的适用性，能解决很多混合样品的分离分析问题，多，因而具有广泛的适用性，能解决很多混合样品的分离分析问题，是普遍应用的一种气相色谱柱。是普遍应用的一种气相色谱柱。 填充柱按柱管管径粗细

36、分成一般填充柱和填充毛细管柱。一般填填充柱按柱管管径粗细分成一般填充柱和填充毛细管柱。一般填充柱常用内径为充柱常用内径为26mm的柱管，由于固定相用量较大，样品负荷高，的柱管，由于固定相用量较大，样品负荷高，但柱渗透性小、传质阻力大，因此柱效低。但柱渗透性小、传质阻力大，因此柱效低。（一）气（一）气-液填充柱液填充柱 1.载体载体 载体又称担体、固体支持物。它可提供一个大的惰性固体表面，让载体又称担体、固体支持物。它可提供一个大的惰性固体表面，让固定液分布在上面，形成一均匀薄层液膜，是固定液具有较大的物质固定液分布在上面，形成一均匀薄层液膜，是固定液具有较大的物质交换表面，样品容易在气交换表面

37、，样品容易在气-液（流动相液（流动相-固定相）间建立分配平衡。气固定相）间建立分配平衡。气-液色谱的固定相就是由载体和固定液所构成的。液色谱的固定相就是由载体和固定液所构成的。1.载体载体（1）载体的要求）载体的要求 1）有足够大的表面积，具有良好的孔穴结构，以使固定液可以均）有足够大的表面积，具有良好的孔穴结构，以使固定液可以均匀分布成一薄膜，但载体的表面积不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成匀分布成一薄膜，但载体的表面积不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾。峰拖尾。 2）具有化学惰性，不予任何样品和固定液起化学反应，不具有吸）具有化学惰性，不予任何样品和固定液起化学反应，不具有吸附性，但对固

38、定液应有良好的浸润性。附性，但对固定液应有良好的浸润性。 3）形状规则，大小均匀，具有一定得机械强度。）形状规则，大小均匀，具有一定得机械强度。1.载体载体（2）载体分类）载体分类1.载体载体（3）载体表面的处理）载体表面的处理 载体的表面处理即通过载体的表面处理即通过酸洗、碱洗、硅烷化、秞化酸洗、碱洗、硅烷化、秞化的方法提高载的方法提高载体的惰性，较少色谱峰的拖尾。体的惰性，较少色谱峰的拖尾。 由于载体表面具有硅醇（由于载体表面具有硅醇（Si-OH）和硅醚（）和硅醚（Si-O-Si）结构，并有）结构，并有少量的金属（铁）氧化物（特别是红色载体）。因此表面存在着氢键少量的金属（铁）氧化物（特别

39、是红色载体）。因此表面存在着氢键和酸碱活性作用点，是色谱峰拖尾，柱效和灵敏度下降，保留值改变，和酸碱活性作用点，是色谱峰拖尾，柱效和灵敏度下降，保留值改变，定量不准，因此要进行表面处理出去表面活性作用点。酸洗主要是去定量不准，因此要进行表面处理出去表面活性作用点。酸洗主要是去除载体表面的铁等金属氧化物，用于分析酸和酯类化合物；碱洗是去除载体表面的铁等金属氧化物，用于分析酸和酯类化合物；碱洗是去除表面的除表面的Al2O3等酸性作用点，用于分析胺类等碱性化合物；硅烷化等酸性作用点，用于分析胺类等碱性化合物；硅烷化是用硅烷化试剂盒硅醇、硅醚集团反应，去除表面的氢键结合力，达是用硅烷化试剂盒硅醇、硅醚

40、集团反应，去除表面的氢键结合力，达到表面惰性化。到表面惰性化。2.固定液固定液 （1）定义）定义 固定液一般都是一些高沸点的有机化合物，在操作温度下为液态固定液一般都是一些高沸点的有机化合物，在操作温度下为液态室温时为固态或液态室温时为固态或液态。（2）要求）要求 在操作温度下蒸汽压低，热稳定性好，样品各组分在其中应有足在操作温度下蒸汽压低，热稳定性好，样品各组分在其中应有足够的溶解能力，选择性高，即对两个沸点相同或接近但属于不同类型够的溶解能力，选择性高，即对两个沸点相同或接近但属于不同类型化合物有尽可能高的分离能力。化合物有尽可能高的分离能力。（3）分类）分类1）烃类）烃类 包括烷烃和芳烃

41、，是极性最弱的一类固定液。包括烷烃和芳烃，是极性最弱的一类固定液。 烷烃常用的有角鲨烷、阿皮松等。角鲨烷极性最小，也成为烷烃常用的有角鲨烷、阿皮松等。角鲨烷极性最小，也成为“标标准固定液准固定液”适合分离非极性化合物。适合分离非极性化合物。2）聚硅氧烷类）聚硅氧烷类 是目前使用最为广泛的固定液是目前使用最为广泛的固定液（3）分类）分类3）醇类醇类 一种为长链脂肪酸（十六碳醇及十八碳醇）和多元醇（如甘一种为长链脂肪酸（十六碳醇及十八碳醇）和多元醇（如甘油、丁四醇、环己六醇）。另一种为聚二醇，主要指聚乙二醇和聚丙油、丁四醇、环己六醇）。另一种为聚二醇，主要指聚乙二醇和聚丙二醇，其中二醇，其中PEG

42、-20M最为常用。最为常用。4）酯类酯类 分酯与聚酯两种。其中邻苯二甲酸二壬酯（分酯与聚酯两种。其中邻苯二甲酸二壬酯（DNP）是分析低）是分析低沸点化合物最常用的固定液。常用的聚酯固定液有丁二酸二乙二醇聚沸点化合物最常用的固定液。常用的聚酯固定液有丁二酸二乙二醇聚酯（酯（DEGS）和己二酸二乙二醇聚酯（）和己二酸二乙二醇聚酯（DEGA）等）等5）其他类固定液其他类固定液2.固定液固定液2.固定液固定液（4）固定液的选择固定液的选择 固定液的选择取决于样品的组成。一般按固定液的选择取决于样品的组成。一般按“相似相溶相似相溶”原则，所原则，所谓谓“相似相似”意指化学结构、相对极性相似，也就是非极性

43、样品用非极意指化学结构、相对极性相似，也就是非极性样品用非极性固定液，而极性样品用极性固定液。非极性样品在非极性固定液上性固定液，而极性样品用极性固定液。非极性样品在非极性固定液上按沸点顺序被分离，如果是极性与非极性化合物，则同沸点的极性物按沸点顺序被分离，如果是极性与非极性化合物，则同沸点的极性物质先洗脱。随着固定液极性的增加，极性物质被保留越来越长，非极质先洗脱。随着固定液极性的增加，极性物质被保留越来越长，非极性物质保留时间越来越短，最后直到极性物质与非极性物质的洗脱顺性物质保留时间越来越短，最后直到极性物质与非极性物质的洗脱顺序完全颠倒过来。如烃类化合物最好用烃类固定液，极性化合物用极

44、序完全颠倒过来。如烃类化合物最好用烃类固定液，极性化合物用极性固定液，如醇用聚乙二醇。下表将各类化合物按极性强弱（形成氢性固定液，如醇用聚乙二醇。下表将各类化合物按极性强弱（形成氢键的能力）分为键的能力）分为5组组第一组第一组（最强极性（最强极性氢键型）氢键型）第二组第二组（强极性）（强极性）第三组第三组（中等极性）（中等极性）第四组第四组（弱极性）（弱极性）第五组第五组（非极性）（非极性）水水二醇、甘油等二醇、甘油等氨基醇类氨基醇类羟酸类羟酸类多酚类多酚类二羟酸类二羟酸类脂肪酸类脂肪酸类酚类酚类伯与仲胺类伯与仲胺类肟类（肟类（R2C=N-OH）含含-氢原子的硝基化氢原子的硝基化合物合物含含-

45、氢原子的腈化物氢原子的腈化物氨、氨、HF、肼、肼、HCN酮类酮类醛类醛类酯类酯类叔胺类叔胺类不含不含-氢原子氢原子的硝基化合物的硝基化合物不含不含-氢原子氢原子的腈化物的腈化物二氯甲烷二氯甲烷氯仿氯仿氯乙烷氯乙烷芳香烃类芳香烃类烯烃烯烃l类类饱和碳氢化物饱和碳氢化物CS2硫醇类硫醇类硫化物类硫化物类不包含在第四不包含在第四组的卤化碳如组的卤化碳如CCl4表表3-1 各类化合物按极性强弱表各类化合物按极性强弱表角鲨烷（角鲨烷（SQ） 小小甲基硅橡胶（甲基硅橡胶（SE-30）苯基（苯基（50%）甲基聚硅氧烷（）甲基聚硅氧烷（OV-17）-氰乙基（氰乙基（25%）甲基聚硅氧烷（）甲基聚硅氧烷（XE-

46、60）聚乙二醇聚乙二醇20M（PEG-20M）己二酸二乙二醇聚酯（己二酸二乙二醇聚酯（DEGA）丁二酸二乙二醇聚酯（丁二酸二乙二醇聚酯（DEGS） 大大常见固定液极性顺序常见固定液极性顺序（4）固定液的选择）固定液的选择 1）按极性选择按极性选择 对非极性成分，一般选择非极性固定液、低沸点的先出柱，高沸点的后对非极性成分，一般选择非极性固定液、低沸点的先出柱，高沸点的后出柱。出柱。对中等极性成分，一般选择中等极性固定液。基本按沸点顺序出峰，对非对中等极性成分，一般选择中等极性固定液。基本按沸点顺序出峰，对非典相同的机型和非极性组分，非极性组分先出柱。典相同的机型和非极性组分，非极性组分先出柱。

47、对于强极性组分，选用强极性固定液。样品组分按极性顺序出柱，非极性对于强极性组分，选用强极性固定液。样品组分按极性顺序出柱，非极性与弱极性组分先出柱，极性组分后出柱。与弱极性组分先出柱，极性组分后出柱。 2）按化学官能团选择）按化学官能团选择 当选择的固定液分子所具有的化学官能团与组分分子的化学官能团相同当选择的固定液分子所具有的化学官能团与组分分子的化学官能团相同时，则相互作用力最强，选择性高。如分析酯类化合物时，选用酯类或聚时，则相互作用力最强，选择性高。如分析酯类化合物时，选用酯类或聚酯类固定液；分析醇类化合物时，可选用聚乙二醇等酯类固定液；分析醇类化合物时，可选用聚乙二醇等 3）按主要差

48、别选择）按主要差别选择如果样品中各组分之间主要差别为沸点时，可选用非极性固定液；主要差如果样品中各组分之间主要差别为沸点时，可选用非极性固定液；主要差别是极性时，可选用极性固定液别是极性时，可选用极性固定液（4）固定液的选择）固定液的选择 4）使用混合固定液使用混合固定液 在分析一些复杂样品或异构体时，使用一种固定液难以分离，需要采用在分析一些复杂样品或异构体时，使用一种固定液难以分离，需要采用混合固定液。混合固定液。3.气气-液填充柱的制备及操作注意事项液填充柱的制备及操作注意事项（1）制备要求）制备要求填充柱的制备方法，目前尚未完全规范化，制备方法不尽相同。但均应达到以下几条基本要求：1）

49、尽可能筛选粒度分布均匀的载体填充；）尽可能筛选粒度分布均匀的载体填充；2）尽量使固定液在载体表面涂渍均匀，同时使残存的载体表面活性中心）尽量使固定液在载体表面涂渍均匀，同时使残存的载体表面活性中心全部被固定液覆盖；全部被固定液覆盖；3）固定相填料在色谱柱内要填充均匀，不允许柱管内存在死体积；）固定相填料在色谱柱内要填充均匀，不允许柱管内存在死体积；4）避免载体颗粒破碎。因载体破碎后，未经处理或未涂渍的表面暴露出）避免载体颗粒破碎。因载体破碎后，未经处理或未涂渍的表面暴露出来，产生吸附，造成拖尾；破碎的细颗粒导致柱压增高，降低载气线速，来，产生吸附，造成拖尾；破碎的细颗粒导致柱压增高，降低载气线

50、速，分析时间延长分析时间延长（2）固定液的涂渍）固定液的涂渍 根据固定液选择合适的溶剂。溶剂对固定液应有足够的溶解能力，二根据固定液选择合适的溶剂。溶剂对固定液应有足够的溶解能力，二本身要有适宜的挥发性本身要有适宜的挥发性。 （3）操作注意事项）操作注意事项 1）固定液有商品级和色谱级之分，商品级的填充后需要老化几天方能）固定液有商品级和色谱级之分，商品级的填充后需要老化几天方能使基线平直，推荐用色谱级；使基线平直，推荐用色谱级； 2）色谱柱安装要注意方向，接抽气机的一侧与检测器相连；色谱柱不）色谱柱安装要注意方向，接抽气机的一侧与检测器相连；色谱柱不用时，两端应密塞，以防止空气中氧或水汽进入

51、色谱柱，提拿时小心轻放，用时，两端应密塞，以防止空气中氧或水汽进入色谱柱，提拿时小心轻放，避免剧烈震动，以免固定液液膜破裂。避免剧烈震动，以免固定液液膜破裂。 3）色谱柱长期使用后，如发现保留时间变短，分离效率显著下降或峰）色谱柱长期使用后，如发现保留时间变短，分离效率显著下降或峰形变宽时，应及时更换。形变宽时，应及时更换。3.气气-液填充柱的制备及操作注意事项液填充柱的制备及操作注意事项4.填充柱的老化填充柱的老化（1）老化目的）老化目的 除去残留溶剂和易挥发性物质，促使固定液液膜均匀、牢固地附着在除去残留溶剂和易挥发性物质，促使固定液液膜均匀、牢固地附着在载体表面载体表面 （3）老化方法）

52、老化方法 常温固定液可在使用温度下老化；使用温度较高的固定液，可在比其常温固定液可在使用温度下老化；使用温度较高的固定液，可在比其最高使用温度低最高使用温度低2030的条件下，通低流速载气老化至基线平直。柱子的条件下，通低流速载气老化至基线平直。柱子日常使用中积存的高沸物，也可进行二次老化。老化时柱子应断开检测器日常使用中积存的高沸物，也可进行二次老化。老化时柱子应断开检测器以免污染。以免污染。（二）气（二）气-固填充柱固填充柱 气气- -固填充柱是由固体固定相与金属柱管或玻璃柱管组成固填充柱是由固体固定相与金属柱管或玻璃柱管组成 固体固定相可分为吸附剂与高分子微球两类：固体固定相可分为吸附剂

53、与高分子微球两类： （1 1）吸附剂）吸附剂常见的有活性炭、硅胶、氧化铝及分子筛四种。多是用于分离永久气常见的有活性炭、硅胶、氧化铝及分子筛四种。多是用于分离永久气体及低级烃类，在药物分析上应用不多体及低级烃类，在药物分析上应用不多 （2 2）高分子多空微球）高分子多空微球 又称高分子多空小球。这是一类新型合成有机固定相。它是苯乙烯和又称高分子多空小球。这是一类新型合成有机固定相。它是苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的高聚物。属于非极性固定相。弱在聚合室引入不二乙烯苯聚合而成的高聚物。属于非极性固定相。弱在聚合室引入不同的基团，就得到一定机极性的高聚物。分离机制，一般认为它具有同的基团，就得到一定机极

54、性的高聚物。分离机制，一般认为它具有吸附、分配及分子筛三种作用。在药物分析中应用很广（相对的）吸附、分配及分子筛三种作用。在药物分析中应用很广（相对的）二、二、 毛细管柱毛细管柱 1.简介简介 气相色谱毛细管柱因其高分离能力、高灵敏度、高分析速度等独气相色谱毛细管柱因其高分离能力、高灵敏度、高分析速度等独特优点而得到迅速发展。随着弹性石英交联毛细管柱技术的日益成熟特优点而得到迅速发展。随着弹性石英交联毛细管柱技术的日益成熟和性能的不断完善，已成为分离复杂多组分混合物、及多项目分析的和性能的不断完善，已成为分离复杂多组分混合物、及多项目分析的主要手段，在各领域应用中大有取代填充柱的趋势。现在新型

55、气相色主要手段，在各领域应用中大有取代填充柱的趋势。现在新型气相色谱仪、气相色谱谱仪、气相色谱-质谱联用仪基本上都是采用毛细管色谱柱进行分离分质谱联用仪基本上都是采用毛细管色谱柱进行分离分析析。 2.毛细管柱结构特点毛细管柱结构特点 1）不装填料，阻力小，长度可达百米的毛细管柱，管径）不装填料，阻力小，长度可达百米的毛细管柱，管径0.2mm0.32mm。2）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。3）固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大）固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大,涂层很薄，则传质阻力大涂层很薄，则传质阻力大大降低。大降低

56、。4）毛细管色谱柱柱效高达每米）毛细管色谱柱柱效高达每米30004000块理论塔板，一支长度块理论塔板，一支长度100米米的毛细管柱，总的理论塔板数可达的毛细管柱，总的理论塔板数可达104106。 二、二、 毛细管柱毛细管柱 3.毛细管柱的类型毛细管柱的类型毛细管柱按其制备方法可分为以下几种： 涂壁开管柱涂壁开管柱（wall coated opentubular，WCOT柱）：将固定液直柱）：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。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（porous layer open tubu

57、lar，PLOT柱）：在管壁上涂柱）：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。主要用于永久敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气固色谱。主要用于永久气体和低分子量有机化合物的分离。气体和低分子量有机化合物的分离。载体涂渍开管柱载体涂渍开管柱（support coated open tubular，SCOT柱）：将非常柱）：将非常细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较WCOT柱高，但由柱高，但由于制备复杂，应用不太普遍。于制备复杂，应用不太普遍。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：将固

58、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。起。使柱效和柱寿命进一步提高。 3.选择选择 就常规分析来说，就常规分析来说，0.20mm0.32mm内径的毛细管柱没有太大差内径的毛细管柱没有太大差别，只是在作别，只是在作GC/MS分析时，内径小的色谱柱在满足离子源高真空度分析时，内径小的色谱柱在满足离子源高真空度要求方面更为有利一些。大口径（要求方面更为有利一些。大口径（0.53mm）是一类特殊的毛细管柱，）是一类特殊的毛细管柱，它的液膜厚度一般较大（最厚可达它的液膜厚度一般较大（最厚可达5m）故有较大的柱容量，可以代）故有较大的柱容量，可以代替填充柱，不仅因为其柱容量接

59、近填充柱，可以连接在填充柱进样口替填充柱，不仅因为其柱容量接近填充柱，可以连接在填充柱进样口采用不分流进样，而且柱效高于填充柱，程序升温性能也好，故可获采用不分流进样，而且柱效高于填充柱，程序升温性能也好，故可获得比填充柱更有效更快速的分离，其定量分析精度安全可以与填充柱得比填充柱更有效更快速的分离，其定量分析精度安全可以与填充柱相比。相比。 常规分析中选择色谱柱主要是考虑常规分析中选择色谱柱主要是考虑固定液固定液的问题。的问题。WCOT柱常用的柱常用的固定液有固定液有OV-1、SE30、OV-101、SE-51、OV-17、OV-1701,FFAP及及PEG-20M等。由于固定液改性及涂渍工

60、艺不同，采用同一固定液的色等。由于固定液改性及涂渍工艺不同，采用同一固定液的色谱柱在性能上也有区别。谱柱在性能上也有区别。常用的不同厂商毛细管柱牌号对照常用的不同厂商毛细管柱牌号对照极性极性固定液固定液AgielntJ&WSupelcoAlltechSGEChrompak非极性非极性弱极性弱极性中极性中极性强极性强极性OV-1SE-30SE-54SE-52OV-5OV-1701OV-17PEC-20MFFAPHP-1Ualtra-1HP-5Ultra-2HP-5HP-17HP-50+HP-20MHP-FFAPDB-1DB-5DB-1701DB-WAXSPB-1SPB-5SPB-7Supelco