气相色谱法汇总课件

1、上周思考题1、理论塔板数反映了 A.分离度； B. 分配系数； C保留值； D柱的效能。2、载体填充的均匀程度主要影响A涡流扩散项； B. 分子扩散 ；C.气相传质阻力 ；D. 液相传质阻力3、测得某组分在1m长的色谱柱上，调整保留时间为1.94min，峰底宽为9.7s，计算n有效及H有效。(n有效=2304; H有效=0.43mm)上周思考题1、理论塔板数反映了 上周思考题 2、某药物进行薄层层析，用丙酮做展开剂时，比移值太大；那么，改用氯仿做展开剂时，比移值将如何变化？ (减小) 1、A、B两种结构相似的药物共存于同一溶液中，采用薄层色谱分离时，它们的比移值分别为0.45和0.63。若使分

2、离后A、B间距达到2cm，则薄板至少需要多长？ (11.11cm)上周思考题 2、某药物进行薄层层析，用丙酮做展开剂时，气相色谱法(Gas Chromatography，GC)气相色谱法Outline概述GC的分类和特点GC的一般流程GC固定相和流动相Outline概述概述 1952年，是英国生物化学家Martin等创立气相色谱法（GC）。GC可分为气固色谱(GSC)和气液色谱(GLC)。 GSC是用多孔性固体为固定相，分离的对象主要是一些永久性的气体和低沸点的化合物； GLC的固定相是用高沸点的有机物涂渍在惰性载体上，由于可供选择的固定液种类多，故选择性较好，应用亦广泛。GC可分为填充柱色谱

3、和毛细管柱色谱。概述 1952年，是英国生物化学家Martin等创立气相第一节气相色谱法的分类和一般流程第一节气相色谱法的分类按照固定相不同：气固色谱；气液色谱。按照分离原理：吸附色谱；分配色谱。按照操作方式：填充柱色谱；毛细管柱色谱。气相色谱法的分类按照固定相不同：气固色谱；气液色谱。气相色谱法的特点高效高选择性高灵敏度操作简单应用广泛气相色谱法的特点高效气相色谱法的一般流程气路系统进样系统分离系统检测系统记录系统气相色谱法的一般流程气路系统进样系统分离系统检测系统记录系统气相色谱仪1970s: 电子积分仪及计算机数据处理装置的发展；1980s: 计算机技术对仪器各类参数的自动控制。如柱温、

4、流速、自动进样等。 气相色谱仪1970s: 电子积分仪及计算机数据处理装置的发展Angilent 6890配FID和ECDAngilent 6890配FID和NPDAngilent 6890Angilent 6890GC-MSGC-MS气相色谱仪的流程示意图气相色谱仪的流程示意图GC的分析过程气相色谱动画1GC的分析过程气相色谱动画1气路系统 气源：高压钢瓶或气体发生器 净化器：多为分子筛和活性碳管的串联，可除去水、氧气以及其它杂质。 载气：要求化学惰性，不与有关物质反应。载气的选择除了要求考虑对柱效的影响外，还要与分析对象和所用的检测器相配。常用载气有空气、N2、 H2、Ar、 He 。包括

5、气源、气体净化、气体流量控制和测量装置。气路系统 气源：高压钢瓶或气体发生器包括气源、气体净化、流动相(mobile phase)载气（carrier gas）的种类：He、H2、N2、Ar、CO2等。载气的选择：取决于选用的检测器、色谱柱的极性、分析条件等。载气的净化：脱水、脱氧、脱烃类化合物。分子筛分子筛催化剂流动相(mobile phase)载气（carrier ga进样系统根据分析目的，可选择四种进样方式:1. 填充柱进样单元2. 毛细管柱分流进样单元3. 毛细管柱无分流进样单元4. 冷柱头进样单元包括进样器、气化室和控温系统。进样系统根据分析目的，可选择四种进样方式:包括进样器、气化

6、室分离系统包括色谱柱、柱箱和控温系统。色谱柱是色谱仪的核心部件，其作用是分离样品。按照柱管的粗细和固定相的填充方式分为填充柱和毛细管柱。分离系统包括色谱柱、柱箱和控温系统。色谱柱是色谱仪的核心部件填充柱 由不锈钢或玻璃制成，内径为24mm，柱长13m。U型和螺旋型，内装固定相。填充柱 由不锈钢或玻璃制成，内径为24mm，柱长13毛细管柱由玻璃或熔融石英拉制而成，内径为0.l0.5mm。其内径细、柱子长，渗透性好，传质阻力小，比填充柱分离效率高、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，且制备较难。毛细管柱由玻璃或熔融石英拉制而成，内径为其内径细、柱子长，渗检测及记录系统 这个系

7、统是指样品经色谱柱分离后，各成分按保留时间不同，依次随载气进入检测器，检测器把进入的组分按时间及其浓度或质量的变化，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，最后得到该混合样品的色谱流出曲线及定性和定量信息。包括检测器和控温系统、放大器、记录仪或数据处理系统。TCDECDFIDNPDFPD检测及记录系统 这个系统是指样品经色谱柱分离后，各成控温装置 在气相色谱测定中，温度是重要的指标。控制温度主要指对色谱柱箱、气化室、检测器三处的温度控制。它直接影响色谱柱的选择分离、检测器的灵敏度和稳定性。最高使用温度可达450，可控制升温程序，并可迅速降温。 色谱柱的控温方式有恒温和程序升

8、温二种。对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法进行分析。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。控温装置 在气相色谱测定中，温度是重要的指标第二节 气相色谱固定相和流动相第二节气液色谱固定相(stationary phase)担体+固定液气液色谱固定相由担体和固定液构成。担体为固定液提供大的惰性表面，以承担固定液，使其形成薄而匀的液膜。色谱分离主要是依靠各组分在固定液上的分配系数不同。气液色谱固定相(stationary phase)担体+对固定液的要求a) 热稳定性好、蒸气压低流失少；b) 化学稳定性好不与其它物质反应；c

9、) 溶解性好对试样各组分有一定的溶解能力（分配系数K适当）；d) 选择性高对各组分（特别是沸点或性质相近的组分）具有良好的选择性。对固定液的要求a) 热稳定性好、蒸气压低流失少；固定液选择：“相似相溶” 非极性组分非极性固定液沸点低的物质先流出； 极性物质极性固定液极性小的物质先流出； 各类极性混合物极性固定液极性小的物质先流出； 氢键型物质氢键型固定液不易形成氢键的物质先流出； 复杂混合物两种或以上混合固定液。固定液选择：“相似相溶” 非极性组分非极性固定液固定液分类固定液的极性是选择固定液的重要依据。相对极性P：规定非极性固定液角鲨烷的相对极性为0，强极性固定液,-氧二丙腈的相对极性为10

10、0，其它固定液的相对极性在0到100之间。把相对极性0100分为五级，20为一级，以“+”表示。+1、+2为弱极性；+3为中等极性；+4、+5为强极性。通常把非极性固定液的相对极性以“-”表示。固定液分类固定液的极性是选择固定液的重要依据。相对极性P：规气相色谱法汇总课件常用固定液分类及选择常用固定液分类及选择担体(载体) 对担体的要求： 表面积大(过大可造成峰形拖尾)，颗粒和孔径分布均匀； 化学惰性，不与待测物发生化学反应或产生吸附或催化作用并可被固定液完全浸润； 热稳定性好，有一定的机械强度，不易破碎。担体(载体) 对担体的要求：担体种类和性能分为硅藻土型和非硅藻土型。硅藻土型又分为白色担

11、体和红色担体。担体种类和性能分为硅藻土型和非硅藻土型。硅藻土型又分为白担体的预处理 硅藻土含有硅醇基(Si-OH)、Al2O3、Fe等，也就是说，它具有活性而不完全化学惰性，需进行化学处理。其处理过程如下：担体的预处理 硅藻土含有硅醇基(Si-气-固色谱固定相固体吸附剂1. 常用固体吸附剂 硅胶(强极性)、氧化铝(弱极性)、活性炭(非极性)、分子筛(极性，筛孔大小)2. 人工合成固体吸附剂 高分子多孔微球(GDX)：人工合成的多孔聚合物，其孔径大小可以人为控制。可在活化后直接用于分离。 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系列

12、（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）； Porapak N等（国外）气-固色谱固定相固体吸附剂1. 常用固体吸附剂填充色谱柱的制备包括固定液的涂渍、色谱柱的填充和老化三步。色谱柱的清洗玻璃柱：铬酸洗液浸泡自来水冲洗至中性去离子水洗、烘干。不锈钢柱：510的热碱溶液抽洗45次自来水冲洗至中性去离子水洗、烘干。填充色谱柱的制备包括固定液的涂渍、色谱柱的填充和老化三步。色固定液的涂渍计算担体和固定液的用量涂渍方法：静态涂渍法和旋转蒸发法色谱柱的填充不接检测器，以免污染检测器；流速慢，低于固定液的最高使用温度下老化48小时。色谱柱的老化真空泵抽气填充法固定液的

13、涂渍计算担体和固定液的用量色谱柱的填充不接检测器，以老化柱子的目的除去固定相中的残余溶剂；除去固定相中的挥发性杂质；促进固定液更均匀牢固地分布在载体表面上；促进柱内填料均匀分布。老化柱子的目的除去固定相中的残余溶剂；第三节 色谱检测器根据检测器的输出信号与组分含量间的关系不同，可将其分为：浓度型检测器：检测的是载气中组分浓度的瞬间变化，即响应值与浓度成正比，与单位时间内组分进入检测器的质量无关。质量型检测器：检测的是载气中组分进入检测器中速度变化，即响应值与单位时间进入检测器的质量成正比。第三节 色谱检测器根据检测器的输出信号与组分含量间的关系不目前已有三十余种检测器，其中最常用的是热导池检测

14、器、电子捕获检测器（浓度型）；火焰离子化检测器、火焰光度检测器（质量型）和氮磷检测器等。 目前已有三十余种检测器，其中最常用的是热导池检测器、电子捕获灵敏度（高）、稳定性（好）、响应（快）、线性范围（宽）检测器的性能指标（一）灵敏度单位物质量通过检测器时产生的信号大小称为检测器对该物质的灵敏度。响应信号(R)进样量(Q)作图，可得到通过原点的直线，该直线的斜率就是检测器的灵敏度，以S表示：灵敏度（高）、稳定性（好）、响应（快）、线性范围（宽）检测器即灵敏度就是检测器的响应信号对进样量的变化率。灵敏度的单位随检测器的类型和试样的状态不同而异。即灵敏度就是检测器的响应信号对进样量的灵敏度的单位随检

15、测器的（二）检测限 噪声当只有载气通过检测器时，记录仪上的基线波动称为噪声，以 RN 表示。噪声大，表明检测器的稳定性差。 检测限是指检测器产生的信号恰是噪声的二倍（2RN）时，单位体积或单位时间内进入检测器的组分质量，以D 表示。灵敏度、噪声、检测限三者之间的关系为：（二）检测限检测限的单位：对于浓度型检测器为mgmL或 mLmL；对质量型检测器为：g/s。检测限是检测器的重要性能指标，它表示检测器所能检出的最小组分量，主要受灵敏度和噪声影响。D 越小，表明检测器越敏感，用于痕量分析的性能越好。在实际分析中，由于进入检测器的组分量很难确定（检测器总是处在与气化室、色谱柱、记录系统等构成的一个

16、完整的色谱体系中）。所以常用最低检出量表示。检测限的单位：对于浓度型检测器为mgmL或 mLmL；对（三）线性范围检测器的线性范围是指其响应信号与被测组分进样质量或浓度呈线性关系的范围。通常用最大允许进样量QM与最小检出量Q0的比值来表示。比值越大，检测器的线性范围越宽，表明试样中的大量组分或微量组分，检测器都能准确测定。（三）线性范围理想的检测器应具有的条件：适合的灵敏度；稳定、重现性好；线性范围宽，可达几个数量级；可在室温到400下使用；响应时间短，且不受流速影响；可靠性好、使用方便、对无经验者来说足够安全；对所有待测物的响应相似或可以预测这种响应；选择性好；不破坏样品。 但任何检测器都不

17、可能同时满足上述所有要求。理想的检测器应具有的条件：热导检测器(thermal conductivity detector；TCD)是利用被检测组分与载气的热导率的差别来检测组分的浓度变化。具有构造简单、测定范围广、稳定性好、线性范围宽、样品不被破坏等优点。TCD是一种通用型检测器。但灵敏度低。热导检测器(TCD)热导检测器(thermal conductivity det火焰离子化检测器（FID）FID属于质量型检测器。主要用于可在H2-Air火焰中燃烧的有机化合物(如烃类物质)的检测。火焰离子化检测器（FID）FID属于质量型检测器。主要用于可原理：含碳有机物在H2-Air火焰中燃烧产生碎片离子，在电场作用下形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离的组分。工作过程：来自色谱柱的有机物与H2-Air混合并燃烧，产生电子和离子碎片，这些带电粒子在火焰和收集极间的电场作用下（几百伏）形成电流，经放大后测量电流信号（10-12 A）。结构：主体为离子室，内有石英喷嘴、发射极(极化极，此图中为火焰顶端)和收集极。原理：含碳有机物在H2-Air火焰中燃烧产生碎片离子，在电场火焰离子化机理 有关机理并不十分清楚，但通常认为是化学电离过程：有机物燃烧产生自由基，自由基与O2作用产生正