色谱分析法-分析化学-中国科技大学-10

Chapter10

ChromatographicAnalysis

Lecture1

LecturedbySWu第十章色谱分析法ChromatographicAnalysis

10.1色谱分析原理

PrinciplesofChromatography10.2气相色谱法

GasChromatography10.3高效液相色谱法

HighPerformanceLiquidChromatography10.4色谱法应用

ApplicationsofChromatographySection10.1Principlesofchromatography10.1色谱法原理

PrinciplesofChromatography

1概述Overview1903年,俄国植物学家兹维特分离植物色素；后来出现了种类繁多的各种色谱法。基本特点：具备两个相：固定相和流动相固定相：Stationaryphase

固定不动的相流动相：Mobilphase携带样品流过固定相的流动体。当流动相中样品混合物经过固定相时，与固定相发生作用。由于各组分性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。MichaelTswett(1872-1919),aRussianbotanist,discoveredthebasicprinciplesofcolumnchromatography.Heseparatedplantpigmentsbyelutingamixtureofthepigmentsonacolumnofcalciumcarbonate.Thevariouspigmentsseparatedintocoloredbands;hencethenamechromatography.

分离植物色素，将植物绿叶的石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉末的玻璃管中，并用石油醚自上而下淋洗，由于不同的色素在碳酸钙颗粒表面的吸附力不同，随着淋洗的进行，不同色素向下移动的速度不同，形成一圈圈不同颜色的色带，使各色素成分得到了分离。他将这种分离方法命名为色谱法。

色谱发展史上占有重要地位的英国人A.J.P.Martin(马丁)和R.L.M.Synge(辛格)，他们提出色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可作为流动相（即气相色谱）。1952年，因为他们对分配色谱理论的贡献获诺贝尔化学奖。色谱法的特点：Features

分离效率高；分析速度快；检测灵敏度高；样品用量少；选择性好；多组分同时分析；易于自动化。定性能力较差。A.J.P.MARTIN

和R.L.M.Synge

A.J.P.MARTIN.

(1910-2002)oftheBritishNationalInstituteforMedicalResearchsharedwithfellowcountrymanR.L.MSyngetheNobelPrizeinChemistry(1952)fortheinventionofpartitionchromatography.R.L.M.Synge

bornOct.28,1914,Liverpool,Eng.diedAug.18,1994,Norwich,Norfolk.

SyngestudiedatWinchesterCollege,Cambridge,andreceivedhisPh.D.atTrinityCollegetherein1941.色谱法的发展历史

Developinghistory年代发明者发明的色谱方法或重要应用1906Tswett用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱概念。1931Kuhn,Lederer用氧化铝和碳酸钙分离-、-和-胡萝卜素。使色谱法开始为人们所重视。1938Izmailov,Shraiber最先使用薄层色谱法。1938Taylor,Uray用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。1941Martin,Synge提出色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可作为流动相（即气相色谱）。1944Consden等发明了纸色谱。1949Macllean在氧化铝中加入淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入实用阶段。1952Martin,James从理论和实践方面完善了气-液分配色谱法。1956VanDeemter等提出色谱速率理论，并应用于气相色谱。1957

基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世。1958Golay发明毛细管柱气相色谱。1959Porath,Flodin发表凝胶过滤色谱的报告。1964Moore发明凝胶渗透色谱。1965Giddings发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础。1975Small发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制型电导检测的新型离子色谱法。1981Jorgenson等创立了毛细管电泳法。色谱法的诺贝尔奖研究工作

Nobelprizes年代获奖学科获奖研究工作1937化学类胡萝卜素化学，维生素A和B1938化学类胡萝卜素化学1939化学聚甲烯和高萜烯化学1950生理学、医学性激素化学及其分离、肾皮素化学及其分离1951化学超铀元素的发现1955化学脑下腺激素的研究和第一次合成聚肽激素1958化学胰岛素的结构1961化学光合作用时发生的化学反应的确认1970生理学、医学关于神经元触处迁移物质的研究1970化学糖核苷酸的发现及其在生物合成碳水化合物中的作用1972化学核糖核酸化学酶结构的研究1972生理学、医学抗体结构的研究

色谱流出曲线（色谱图）

混合组分的分离过程及检测器对各组份在不同阶段的响应微观分离过程

Microcosmicseparationprocess色谱法分类

Classification

(1)按两相状态Accordingto

statesoftwophasesA.气相色谱(GC):

气体为流动相根据固定相是固体吸附剂还是固定液又可分为气固色谱(GSC)和气液色谱(GLC)B.液相色谱(LC):液体为流动相分为液固色谱(LSC)和液液色谱(LLC)C.超临界流体色谱(SFC):超临界流体为流动相随着色谱的发展，通过化学反应将固定液键合到载体表面，这种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱（CBPC）。

(2)按分离机理分类

Accordingtoseparationmechanisms吸附色谱法：Adsorptionchromatography

组分在固定相上的吸附能力强弱不同而分离的方法。分配色谱法：Partitionchromatography

组分在固定液（固定相）中溶解度不同而分离的方法。离子交换色谱法：Ionexchangechromatography组分在固定相上的亲和力不同而分离的方法。凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法：

GelchromatographyorSizeexclusionchromatography大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而分离的方法。亲和色谱法：Affinitychromatography不同组分与固定相的高专属性亲和力进行分离的技术，常用于蛋白质的分离

。(3)按固定相的外形分类

Accordingtoshapesofstationaryphases

固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱。固定相呈平板状的色谱法，称为平板色谱，它又可分为薄层色谱和纸色谱。

根据以上所述，将色谱法的分类总结于下表中。2色谱流出曲线及有关术语

Effusioncurveandrelateitems(1)流出曲线和色谱峰

Effusioncurveandchromatographicpeak

如果进样量很小，浓度很低，在吸附等温线的线性范围内，色谱峰如果对称，可用Gauss正态分布函数表示：

式中：C—不同时间t时某物质的浓度，C0—进样浓度，tr—保留时间，σ—标准偏差。(2)基线Baseline

是柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值，即图中O—t线．稳定的基线应该是一条水平直线.(3)峰高

Peakheight

色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以h表示，如图中B’A(4)保留值RetentionvalueA．死时间tM

Deadtime

不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时间，如图中O′A′。因为这种物质不被固定相吸附或溶解，故其流动速度将与流动相的流动速度相近．测定流动相平均线速ū时，可用柱长L与tM的比值计算。

试样从进样开始到柱后出现峰极大点时所经历的时间，称为保留时间，如图O′B．它相应于样品到达柱末端的检测器所需的时间．B．保留时间tR

RetentiontimeC．调整保留时间tRAdjusted

retentiontime

某组份的保留时间扣除死时间后称为该组份的调整保留时间，即

tR′=tR-tM

由于组份在色谱柱中的保留时间tR包含了组份随流动相通过柱子所需的时间和组份在固定相中滞留所需的时间，所以tR′实际上是组份在固定相中停留的总时间．保留时间可用时间单位（如s）或距离单位（如cm）表示。保留时间是色谱法定性的基本依据，但同一组份的保留时间常受到流动相流速的影响，因此色谱工作者有时用保留体积等参数进行定性检定．

D．死体积VM

Deadvolume

指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和．当后两项很小而可忽略不计时，死体积可由死时间与流动相体积流速F0（L／min）计算：

VM=tM·F0

E．保留体积

VR

Retentionvolume

指从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相体积。保留体积与保留时间tR的关系如下：

VR=tR·F0

F．调整保留体积VR′Adjustedretentionvolume

某组份的保留体积扣除死体积后，称该组份的调整保留体积，即

VR′=VR-VM

G．相对保留值2.1

Relativeretentionvalue

组份2的调整保留值与组份1的调整保留值之比，称为相对保留值：

由于相对保留值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，因此，它是色谱法，特别是气相色谱法广泛使用的定性数据．

必须注意，相对保留值绝对不是两个组份保留时间或保留体积之比.H.选择因子Selectivityfactor

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）对这个峰的相对保留值．此时，可能大于1，也可能小于1．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．在这种特殊情况下，可用符号表示：

式中tR2′为后出峰的调整保留时间，所以这时总是大于1的。

色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的函数，它反映了色谱操作条件的动力学因素．度量色谱峰区域宽度通常有三种方法：

1.标准偏差σ

即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半，如图中EF距离的一半。

2.半峰宽W1/2

即峰高一半处对应的峰宽，如图中GH间的距离．它与标准偏差σ的关系是：

W1/2=2.354σ五、区域宽度Peakwidth

即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距，如图中IJ的距离．它与标准偏差。的关系是：

W=4σ

3.基线宽度W

从色谱流出曲线上，得到信息是：

（l）根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组份的最少个数．（2）根据色谱峰的保留值(或位置)，可以进行定性分析．(3)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，是评价色谱柱分离效能的依据．（5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相和流动相选择是否合适的依据．

3.色谱分析的基本原理Fundamentalofchromatographicanaysis色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。

一、分配系数K和分配比k

PartitioncoefficientandPartitionratio(1)．分配系数K

Partitioncoefficient

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一脱附过程。这种分离过程经常用样品分子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(2).分配比k

Partitionratio

分配比又称容量因子，它是指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的物质的量比。即

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，因此又称分配容量或容量因子。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。

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。(3).滞留因子Rs

Retentionfactor

分配比k值可直接从色谱图测得。设流动相在柱内的线速度为u，组分在柱内线速度为us，由于固定相对组分有保留作用，所以us＜u．此两速度之比称为滞留因子Rs。

Rs若用物质的量分数表示，即

对组分和流动相通过长度为L的色谱柱，其所需时间分别为整理公式，可得

(4).分配系数K与分配比k的关系

RelationbetweenPartitioncoefficientandPartitionratio

其中β称为相比率，它是反映各种色谱柱型特点的又一个参数。例如，对填充柱，其β值一般为6～35；对毛细管柱，其β值为60～600。(5)．分配系数K及分配比k与选择因子α的关系

RelationsbetweenK,kandα

根据对以上公式处理，对A、B两组分的选择因子，可用下式表示

上式表明：通过选择因子α把实验测量值k与热力学性质的分配系数K直接联系起来，α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α=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。

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。

二塔板理论（platetheory）该理论假定：

（i）在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间迅速达到平衡。这一小段柱长称为理论塔板高度H。

（ii）以气相色谱为例，载气进入色谱柱不是连续进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板体积（ΔVm）。

（iii）所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试样沿轴（纵）向扩散可忽略。

（iv）分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某一塔板上的量无关。

为简单起见，设色谱往由5块塔板（n＝5，n为柱子的塔板数）组成，并以r表示塔板编号，r=1，2…，n－l；某组分的分配比k=1.

根据上述假定，在色谱分离过程中，该组分的分布可计算如下：开始时，若有单位质量，即m=1（例1mg或1μg）的该组分加到第0号塔板上，分配平衡后，由于k=1，即ns=nm故nm=ns=0.5。当一个板体积（lΔV）的载气以脉动形式进入0号板时，就将气相中含有nm部分组分的载气顶到1号板上，此时0号板液相（或固相）中ns部分组分及1号板气相中的nm部分组分，将各自在两相间重新分配。故0号板上所含组分总量为0.5，其中气液（或气固）两相各为0.25而1号板上所含总量同样为0.5．气液（或气固）相亦各为0.25。以后每当一个新的板体积载气以脉动式进入色谱柱时，上述过程就重复一次(见下表)。

按上述分配过程，对于n=5，k=1，m=1的体系，随着脉动进入柱中板体积载气的增加，组分分布在柱内任一板上的总量（气液两相中的总质量）,由塔板理论可建流出曲线方程：

m为组分质量，Vr为保留体积，n为理论塔板数。当流动相体积V=Vr时，C值最大，即

色谱柱长：L，虚拟的塔板间距离：H，色谱柱的理论塔板数：n，则三者的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：

从上两式可以看出，色谱峰宽W越小，n就越大，而H就越小，柱效能越高。因此，n和H是描述柱效能的指标。通常填充色谱柱的n＞103，H＜1mm。而毛细管柱n=105--106，H＜0.5mm由于死时tM包括在tR中,而实际的tM不参与柱内分配,所计算的n值尽管大,H很小,但与实际柱效能相差甚远.所以,提出把tM扣除,采用有效理论塔板数neff和有效塔板高Heff评价柱效能。

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，不能解释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。

塔板理论的要点：

Keypointsofplatetheory(1)当色谱柱长度一定时，塔板数n越大(塔板高度H越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。

(2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。(4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。数学王子—高斯(CarlFriedrichGauss,1777-1855)，德国数学家、天文学家和物理学家。高斯是德国数学家，也是科学家，他和牛顿、阿基米德，被誉为有史以来的三大数学家。高斯是近代数学奠基者之一，在历史上影响之大，可以和阿基米德、牛顿、欧拉并列，有“数学王子”之称。三、速率理论Ratetheory

1956年荷兰学者vanDeemter等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，并考虑了组分在两相间的扩散和传质过程，从而在动力学基础上较好地解释了影响板高的各种因素。vanDeemter方程的数学简化式为

式中u为流动相的线速度；A、B、C为常数，分别代表涡流扩散项系数、分子扩散项系数和传质阻力项系数。各系数的物理意义:1．涡流扩散项A

Eddydiffusionterm

在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在前进中形成紊乱的类似“涡流”的流动，故称涡流扩散，形象地如右图所示。

A＝2λdp

dp：固定相的平均颗粒直径;

λ：固定相的填充不均匀因子

上式表明，A与填充物的平均直径dp的大小和填充不规则因子λ有关，与流动相的性质、线速度和组分性质无关。为了减少涡流扩散，提高柱效，使用细而均匀的颗粒，并且填充均匀是十分必要的。对于空心毛细管，不存在涡流扩散。因此A＝0。

2.分子扩散项B/u（纵向扩散项）

Moleculardiffusionorlongitudinaldiffusionterm

纵向分子扩散是由浓度梯度造成的。组分从柱入口加入，其浓度分布的构型呈“塞子”状。如右图所示。它随着流动相向前推进，由于存在浓度梯度，“塞子”必然自发地向前和向后扩散，造成谱带展宽。分子扩散项系数为

B＝2Dg

：弯曲因子，填充柱色谱，

<1

Dg：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm2·s-1）

(1)存在着浓度差，产生纵向扩散;(2)扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差;(3)分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑;(4)扩散系数：Dg

∝(M载气)-1/2；M载气↑，B值↓。3．传质阻力项Cu

Masstransfer

resistanceterm

由于气相色谱以气体为流动相，液相色谱以液体为流动相，它们的传质过程不完全相同，现分别讨论之（l）对于气液色谱，传质阻力系数C包括气相传质阻力系数(gas

masstransferresistancecoefficient

)Cg和液相传质阻力系数(liquid

masstransferresistancecoefficient)Cl两项，即

C＝Cg＋Cl

气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过程。这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。有的分子还来不及进入两相界面，就被气相带走；有的则进人两相界面又来不及返回气相。这样，使得试样在两相界面上不能瞬间达到分配平衡，引起滞后现象，从而使色谱峰变宽。对于填充柱，气相传质阻力系数Cg为式中k为容量因子。由上式看出，气相传质阻力与填充物粒度的平方成正比、与组分在载气流中的扩散系数见成反比。因此，采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体（如氢气）做载气，可使Cg减小，提高柱效。液相传质阻力系数C1为

liquid

masstransferresistancecoefficient

由上式看出，固定相的液膜厚度df薄，组分在液相的扩散系数Dl大，则液相传质阻力就小。降低固定液的含量，可以降低液膜厚度，但k值随之变小，又会使Cl增大。当固定液含量一定时，液膜厚度随载体的比表面积增加而降低，因此，一般采用比表面积较大的载体来降低液膜厚度。但比表面太大，由于吸附造成拖尾峰，也不利分离。虽然提高柱温可增大Dl，但会使k值减小，为了保持适当的Cl值，应控制适宜的柱温。

将上面各式总结，即可得气液色谱速率板高方程:

这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。

（2）对于液液分配色谱，传质阻力系数（C）包含流动相传质阻力系数mobilephasemasstransferresistancecoefficient

（Cm）和固定相传质系数stationaryphasemasstransferresistancecoefficient（Cs），即

C＝Cm＋Cs

其中Cm又包含流动的流动相中的传质阻力和滞留的流动相中的传质阻力，即

式中右边第一项为流动相中的传质阻力。当流动相流过色谱柱内的填充物时，靠近填充物颗粒的流动相流速比在流路中间的稍慢一些，故柱内流动相的流速是不均匀.

ωm是由柱和填充物的性质决定的因子。ωsm是一常数，它与颗粒微孔中被流动相所占据部分的分数及容量因子有关。

液液色谱中固定相传质阻力系数（Cs）可用下式表示：

该式与气液色谱速率方程的形式基本一致，主要区别在液液色谱中纵向扩散项可忽略不计，影响柱效的主要因素是传质阻力项。

综上所述，对液液色谱的VanDeemter方程式可表达为：

速率理论方程的修正

Modificationofratetheoreticequation1.Giddings方程(1961年)2.Huber方程E称为峰展宽常数，这些方程各有优劣。速率理论的要点

Keypointsofratetheory(1)组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展、柱效下降的主要原因。(2)通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。(3)速率理论为色谱分离和操作条件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。(4)各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。四.载气流速与柱效——最佳流速

Optimalrate

Flowrateofcarriergasandcolumnefficiency载气流速高时：

传质阻力项是影响柱效的主要因素，流速，柱效。载气流速低时：

分子扩散项成为影响柱效的主要因素，流速,柱效

H-u曲线与最佳流速：

由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响使得存在着一个最佳流速值，即速率方程式中塔板高度对流速的一阶导数有一极小值。以塔板高度H对应载气流速u作图，曲线最低点的流速即为最佳流速。五．流动相线速度对板高的影响

Effectoflinevelocityofmobilephaseonplateheight

(1)LC和GC的H－u图表明(下图)：一定长度的柱子，柱效越高，理论塔板数越大，板高越小。但究竟控制怎样的线速度，才能达到最小板高呢？由图a和b看出：LC和GC的H－u图十分相似，对应某一流速都有一个板高的极小值(柱效最高点)；LC板高极小值比GC的极小值小一个数量级以上，说明LC的柱效比GC高得多,LC的柱效最高点相应流速相比GC的流速亦小一个数量级，说明对于LC，为了取得良好的柱效，流速不一定要很高。（2）分子扩散项和传质阻力项对板高的贡献（见图）

六.固定相粒度大小对板高的影响

Effectofparticle’sgranularityofstationaryphaseonplateheight

图中固定相粒度对板高的影响是至关重要的。实验表明不同粒度，H－u曲线也不同（见图）：粒度越细，板高越小，并且受线速度影响亦小。这就是为什么在HPLC中采用细颗粒作固定相的根据。当然，固定相颗粒愈细，柱流速愈慢。只有采取高压技术，流动相流速才能符合实验要求。4分离度Separationdegree

右图说明了柱效和选择性对分离的影响。图中（a）两色谱峰距离近并且峰形宽。两峰严重相叠，这表示选择性和柱效都很差。图中（b）虽然两峰距离拉开了，但峰形仍很宽，说明选择性好，但柱效低。图中（c）分离最理想，说明选择性好，柱效也高。

由此可见，单独用柱效或选择性不能真实反映组分在色谱柱中分离情况，故需引人一个综合性指标——分离度R。分离度是既能反映柱效率又能反映选择性的指标，称总分离效能指标。分离度又叫分辨率，它定义为相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽总和之半的比值，即R值越大，表明相邻两组分分离越好。一般说，当R＜1时，两峰有部分重叠；当R＝1时，分离程度可达98％；当R＝1．5时，分离程度可达99．7％。通常用R=1.5作为相邻两组分已完全分离的标志。

下图表示了不同分离度时色谱峰分离的程度。

5基本色谱分离方程式

Basicchromatographicseparationequations分离度受柱效(n)、选择因子()和容量因子(k)三个参数的控制。对于难分离物质对，由于它们的分配系数差别小，可合理地假设k1≈k2=k,W1≈W2＝W。由上式，得后式即为基本色谱分离方程式

在实际应用中，往往用neff代替n,处理上式可得

可以看出，后者为基本色谱分离方程式又一表达式。

(1).分离度与柱效的关系

RelationbetweenRandcolumnefficiency

由分离方程式看出，具有一定相对保留值的物质对，分离度直接和有效塔板数有关，说明有效塔板数能正确地代表柱效能。而分离方程式表明分离度与理论塔板数的关系还受热力学性质的影响。当固定相确定，被分离物质对的确定后，分离度将取决于n。这时，对于一定理论板高的柱子，分离度的平方与柱长成正比，即

虽说用较长的柱可以提高分离度，但延长了分析时间。因此提高分离度的好方法是制备出一根性能优良的柱子，通过降低板高，以提高分离度。

(2).分离度与选择因子的关系

RelationbetweenRand

由基本色谱方程式判断，当=1时，R=0，这时，无论怎样提高柱效也无法使两组分分离。显然，大，选择性好。研究证明，的微小变化，就能引起分离度的显著变化。一般通过改变固定相和流动相的性质和组成或降低柱温，可有效增大值。(3).分离度与容量因子的关系

RelationbetweenRandk如果令：

则分离方程式写成

由R/Q－k的曲线图看出：当k＞10时，随容量因子增大，分离度的增长是微乎其微的。一般取k为3～10最宜。对于GC，通过提高温度，可选择合适的k值，以改进分离度。而对于LC，只要改变流动相的组成，就能有效地控制k值。它对LC的分离能起到立竿见影的效果（见图）。

(4).分离度与分析时间的关系

RelationbetweenRandtr

下式表示了分析时间与分离度及其他因素的关系。从上式，设则可得：

由图中R／Q或tr／Q′对k的曲线可见，当k在2～5时，可在较短的分析时间，取得良好的分离度。(5).基本色谱分离方程式

Basicchromatographicseparationequations

R=0.8：两峰的分离程度可达89%；R=1：分离程度98%；R=1.5：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。Example1

在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒，要达到完全分离，即R=1.5。计算需要多少块有效塔板。若填充柱的塔板高度为0.1cm，柱长是多少？解：21=100/85=1.18(?)

neff

=16R2[

21/(

21—1)]2=16×1.52×(1.18/0.18)2

=1547（块）

Leff

=neff·Heff

=1547×0.1=155cm即柱长为1.55米时，两组分可以得到完全分离。Example2在一定条件下，1m长的柱子，如果n=3600，两个组分的保留时间分别为12.2s和12.8s，计算分离度。要达到完全分离，即R=1.5，所需要的柱长是多少？解：分离度：塔板数增加一倍，分离度增加多少？

1.有一根lm长的柱子，分离组分1和2得到如下的色谱图。图中横坐标l为记录笔走纸距离。若欲得到R=1.2的分离度，有效塔板数应为多少？色谱柱要加到多长？Exercises

2.已知某色谱柱的理论塔板数为3600,组分A和B在该柱上的保留时间为27mm和30mm,求两峰的峰半宽和分离度.

3.已知一色谱柱在某温度下的速率方程的A=0.08cm;

B=0.65cm2/s;C=0.003s,求最佳线速度u和最小塔板高H.

4.

已知物质A和B在一个30.0cm柱上的保留时间分别为16.40和17.63分钟.不被保留组分通过该柱的时间为1.30分钟.峰宽为1.11和1.21mm,计算:

(1)

柱分辨本领;

(2)

柱的平均塔板数目;

(3)

塔板高度;

(4)

达到1.5分离度所需的柱长度;

(5)在较长柱上把物质B洗脱所需要的时间.

10.2

气相色谱法

GasChromatography

气相色谱法（GC）是英国生物化学家Martin

ATP等人在研究液液分配色谱的基础上，于1952年创立的一种极有效的分离方法，它可分析和分离复杂的多组分混合物。目前由于使用了高效能的色谱柱，高灵敏度的检测器及微处理机，使得气相色谱法成为一种分析速度快、灵敏度高、应用范围广的分析方法。如气相色谱与质谱（GC－MS）联用、气相色谱与Fourier红外光谱(GC－FTIR）联用、气相色谱与原子发射光谱（GC－AES）联用等。气相色谱法又可分为气固色谱（GSC）和气液色谱（GLC）：前者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；而后者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。

10.2.1气相色谱仪

Gaschromatograph气相色谱结构流程

Constructionandprocedureofgaschromatograph1-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(1).气路系统Carriergassystem(2).进样系统

Sampleinjectionsystem(3).分离系统Separationsystem

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。1）填充柱Packedcolumn

填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径为2～4mm，长1～3m。填充柱的形状有U型和螺旋型二种。2）毛细管柱Capillarycolumn

毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁，多孔层和涂载体空心柱。涂壁空心柱是将固定液均匀地涂在内径0．l～0.5mm的毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。毛细管色谱柱渗透性好，传质阻力小，柱子可以长几十米。与填充往相比，其分离效率高（理论塔板数可达106）、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，制备较难。

(4).温控系统Temperaturecontrolsystem在气相色谱测定中，温度直接影响色谱柱的选择分离、检测器的灵敏度和稳定性。控制温度主要指对色谱柱炉，气化室，检测器三处的温度控制。色谱柱的温度控制方式有恒温和程序升温二种。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。(5).检测和数据处理系统

Detectionanddataprocessingsystem

样品经色谱柱分离后，各成分按保留时间不同，顺序地随载气进人检测器，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，最后得到该样品的色谱流出曲线及定性和定量信息。10.2.2气相色谱固定相

StationaryphaseofGC

气液色谱固定相由载体(担体)和固定液组成。

1.载体(担体)supporter

（l）要求：足够大的表面积,良好的孔穴结构。固定液与试样的接触面大，能均匀地分布成一薄膜。但载体表面积不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾；表面呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物起反应；热稳定性好；形状规则，粒度均匀，具有一定机械强度。

一．气液色谱固定相(GLC)（2）类型：主要分为硅藻土和非硅藻土两类。硅藻土载体是目前气相色谱中常用的载体，它是由称为硅藻的单细胞海藻骨架组成，主要成分是二氧化硅和少量无机盐，根据制造方法不同，又分为:

红色载体：硅藻土与粘合剂在900℃煅烧，破碎过筛而得，因铁生成氧化铁呈红色。特点是表面孔穴密集、孔径较小、比表面积较大。对强极性化合物吸附性和催化性较强，如烃类、醇、胺、酸等极性化合物会因吸附而产生严重拖尾。它适宜于分析非极性或弱极性物质。

白色载体：硅藻土与20％的碳酸钠（助熔剂）混合煅烧而成，它呈白色。比表面积较小、吸附性和催化性弱，适宜于分析各种极性化合物。101，102系列，英国的Celite系列，英国和美国的Chromosorb系列，美国的Gas－ChromA，CL，P，Q，S，Z系列等，都属这一类。

非硅藻土载体有有机玻璃微球载体，氟载体，高分子多孔微球等。这类载体常用于特殊分析，如氟载体用于极性样品和强腐蚀性物质HF、Cl2等分析。但由于表面非浸润性，其柱效低。

（3）表面处理：硅藻土载体表面不是完全惰性的，具有活性中心。如硅醇基

或含有矿物杂质，如氧化铝、铁等，使色谱峰产生拖尾。因此使用前要进行化学处理，以改进孔隙结构，屏蔽活性中心。处理方法有酸洗、碱洗、硅烷化及添加减尾剂等。

（i）酸洗：用3~6mol·dm-3盐酸浸煮载体、过滤，水洗至中性。甲醇淋洗，脱水烘干。可除去无机盐，Fe,Al等金属氧化物。适用于分析酸性物质。（ii）碱洗：用5%或10%NaOH的甲醇溶液回流或浸泡，然后用水、甲醇洗至中性，除去氧化铝，用于分析碱性物质。(iii)硅烷化：用硅烷化试剂与载体表面硅醇基反应，使生成硅烷醚，以除去表面氢键作用力。如：

常用硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷（DMCS），六甲基二硅烷胺（HMDS）等。

2.固定液

（l）对固定液要求首先是选择性好。固定液的选择性可用相对调整保留值2.1来衡量。对于填充柱一般要求2.1＞1.15；对于毛细管柱，2.1＞1.08.要求固定液有良好的热稳定性和化学稳定性；对试样各组分有适当的溶解能力；在操作温度下有较低蒸气压，以免流失太快。

（2）组分分子与固定液间的作用力在气相色谱中，载气是情性的，且组分在气相中浓度很低，组分分子间作用力很小，可忽略。在液膜中，由于组分浓度低，组分间的作用力也可忽略。液膜里主要存在的作用力是组分与固定液分子间的作用力，这种作用力反映了组分在固定液中的热力学性质。作用力大的组分，由于溶解度大，分配系数大。

这种分子间作用力(intermolecularforces)是一种较弱的分子间的吸引力，它不像分子内的化学键那么强。包括定向力(directiveforce)、诱导力(inductionforce)、色散力(dispersionforce)和氢键(hydrogenbond)4种。前三种统称范德华力，都是由电场作用而引起的。而氢键则与它们有所不同，是一种特殊的范德华力。此外，固定液与被分离组分间还可能存在形成化合物或配合物等的键合力(bindingforces)。（3）固定液的特性

Charactersofstationaryliquid

固定液的特性主要是指它的极性或选择性,通常采用相对极性(relativepolarity)和特征常数(characteristicconstant)表示。

(i)Relativepolarity：1959年由Rohrschneider提出用相对极性P来表示固定液的分离特征。规定:角鲨烷的极性为0,β,β′-氧二丙睛的极性为100．选取一对物质（如正丁烷--丁二烯或环乙烷--苯），分别测定它们在氧二丙腈、角鲨烷及欲测固定液色谱柱上的相对保留值，取其对数，得到:角鲨烷和β,β’-氧二丙睛结构式角鲨烷（异三十烷）squalane2，6，10，15，19，23-六甲基二十四烷硅油silicone

β，β′-氧二丙晴

β，β′-oxydipropionitrle

式中下标1，2和x分别表示氧二丙睛，角鲨烷及被测固定液。据此测得各种固定液的相对极性均在0～100之间。一般将其分为五级，每20单位为一级。相对极性0～+l级：非极性固定液，

+2级：弱极性固定液，+3级：中等极性，+4～+5级：强极性。非极性亦可用“－”表示。下表列出了一些常用固定液的相对极性数据。

(ii)CharacteristicconstantΔI=Ip–

Is

ΔI为任一标准物质保留指数差值，Ip和Is分别为任一标准物质在被测固定液和参比固定液的保留指数。下表列出一些常用固定液的罗氏常数。

麦氏常数是在罗氏方法的基础上，1970年由McReynolds提出的改进方案。选用苯、正丁醇、2一戊酮、l一硝基丙烷、吡啶、2一甲基一2一戊醇、碘丁烷、2一辛炔、二氧六环、顺八氢化茚10种物质，在柱温120℃下分别测定它们在226种固定液和角鲨烷上的ΔI值。归纳后发现前5种物质已足以表达固定液的相对极性，把该五项之和称为总极性。下表列出一些常用固定液的McReynolds常数。(iii)保留指数Retentionindex

规定正构烷烃的保留指数为其碳数乘100,如正己烷和正辛烷的保留指数分别为600和800。至于其他物质的保留指数，则可采用两个相邻正构烷烃保留指数进行标定。测定时，将碳数为n和n+1的正构烷烃加于样品x中进行分析，若测得它们的调整保留时间分别为tr’(Cn)，tr(Cn+1)和tr(x)且tr(Cn)＜tr(x)＜tr(Cn+1)时，则组分x的保留指数可按下式计算，

气液色谱可选择的固定液有几百种，它们具有不同的组成、性质、用途。如何将这许多类型不同的固定液做一科学分类，对于使用和选择固定液是十分重要的。现在大都按固定液的极性和化学类型分类。按固定液极性分类就是如前所述，可用固定液的极性和特征常数（罗氏常数和麦氏常数）表示。用化学类型分类。这种分类方法是将有相同官能团的固定液排列在一起，然后按官能团的类型分类。这样就便于按组分与固定液结构相似原则选择固定液。（4）固定液的分类Classificationofstationaryliquid

（5）固定液的选择SelectionofSL

“相似相溶”原则。在应用时，应按实际情况而定。（i）分离非极性物质：一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的后流出。（ii）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。（iii）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。（vi）分离能形成氢键的试样：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，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。（v）复杂的难分离物质：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。表列出了几种最常用的固定液。

1．常用的固体吸附剂Commonsolidabsorbents主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝，非极性的活性炭和特殊作用的分子筛等。使用时，可根据它们对各种气体的吸附能力不同，选择最合适的吸附剂.（见下表）2．人工合成的固定相Syntheticstationaryphase

有机固定相高分子多孔微球是一类人工合成的多孔共聚物。它既是载体又起固定液作用，可在活化后直接用于分离，也可作为载体在其表面涂渍固定液后再用。由于是人工合成的，可控制其孔径大小及表面性质。圆球型颗粒容易填充均匀，数据重现性好。在无液膜存在时，没有“流失”问题，有利于大幅度程序升温。这类高分子多孔微球特别适用于有机物中痕量水的分析，也可用于多元醇、脂肪酸、脂类、胶类的分析。二．气固色谱固定相

StationaryphaseofGSC

10.2.3气相色谱检测器

DetectorsofGC

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。检测器的种类多达数十种,根据检测原理的不同，可分为浓度型检测器和质量型检测器两种：

（l）浓度型检测器Concentrationsensitivedetectors

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。

（2）质量型检测器Massflowratesensitivedetectors

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。如火焰离子化检测器和火焰光度检测器等。－.热导检测器

（TCD）

根据不同的物质具有不同的热导系数原理制成的。优点：结构简单，性能稳定，几乎对所有物质都有响应，通用性好，而且线性范围宽，价格便宜，因此是应用最广，最成熟的一种检测器。主要缺点：灵敏度较低。Thermalconductivitydetector1．热导池的结构和工作原理Constructionandprinciple

热导池由池体和热敏元件构成，可分双臂和四臂热导池两种。由于四臂热导池热丝的阻值比双臂热导池增加一倍，故灵敏度也提高一倍。目前仪器中都采用四根金属丝组成的四臂热导地。其中二臂为参比臂，另二臂为测量臂，将参比臂和测量臂接人惠斯电桥，由恒定的电流加热组成热导池测量线路，如前图所示。2．影响灵敏度的因素

Influencingfactorstosensitivity（l）桥电流

桥电流增加，使钨丝温度提高，钨丝和热导池体的温差加大，气体就容易将热量传出去，灵敏度就提高。响应值与工作电流的三次方成正比。所以，增大电流有利于提高灵敏度，但电流太大会影响钨丝寿命。一般桥电流控制在100～200mA左右（N2作载气时为100～150mA，H2作载气时150～200mA为宜）。

（2）池体温度

池体温度降低，可使池体和钨丝温差加大，有利于提高灵敏度。但池体温度过低，被测试样会冷凝在检测器中。池体温度一般不应低于柱温。（3）载气种类

载气与试样的热导系数相差愈大，则灵敏度愈高。故选择热导系数大的氢气或氦气作载气有利于灵敏度提高。如用氮气作载气时，有些试样（如甲烷）的热导系数比它大就会出现倒峰。（4）热敏元件的阻值

阻值高、温度系数较大的热敏元件，灵敏度高。钨丝是一种广泛应用的热敏元件，它的阻值随温度升高而增大，其电阻温度系数为5.5×10-3cm·Ω-1·℃-1，电阻率为5.5×1O-6Ω·cm。为防止钨丝气化，可在表面镀金或镍。

二.火焰离子化检测器（FID）

火焰离子化检测器是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外电场作用下，形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。它的特点是：灵敏度很高，比热导检测器的灵敏度高约103倍；检出限低，可达10-12g·S-1；能检测大多数含碳有机化合物；死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达106以上；结构简单，操作方便，是应用最广泛的色谱检测器之一。主要缺点：不能检测永久性气体、水、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、硫化氢等物质。Flameionizationdetector1.结构Construction

2．火焰离子化机理Ionizationmechanism

至今还不十分清楚其机理，普遍认为是一个化学电离过程。有机物在火焰中先形成自由基，然后与氧产生正离子，再同水反应生成H30+离子。以苯为例，在氢火焰中的化学电离反应如下：3.影响因素Influencingfactorstosensitivity

离子化室的结构对火焰离子化检测器的灵敏度有直接影响，操作条件的变化，包括氢气、载气、空气流速和检测室的温度等都对检测器灵敏度有影响

电子捕获检测器(ECD)

Electroncaptureddetector

电子捕获检测器是一种选择性很强的检测器，对具有电负性物质（如含卤素、硫、磷、氰等的物质）的检测具有很高灵敏度（检出限约1O-14g·cm-3）。它是目前分析痕量电负性有机物最有效的检测器。电子捕获检测器已广泛应用于农药残留量、大气及水质污染分析，以及生物化学、医学、药物学和环境监测等领域中。它的缺点是线性范围窄，只有103左右，且响应易受操作条件影响，重现性较差。1．结构与工作原理Constructionandprinciple

实际上它是一种放射性离子化检测器，与火焰离子化检测器相似，也需要一个能源和一个电场。能源多数用63Ni或3H放射源，其结构如下图。

检测器内腔有两个电极和筒状的β放射源。β放射源贴在阴极壁上，不锈钢棒作正极，在两极施加直流或脉冲电压。放射源的β射线将载气（N2或Ar）电离，产生次级电子和正离子，电子在电场作用下，向正极移动，形成恒定基流。当载气带有电负性溶质进入检测器时，电负性溶质就能捕获这些低能量的自由电子，形成稳定的负离子，负离子再与载气正离于复合成中性化合物，使基流降低而产生负信号——倒峰。2．捕获机理Capturemechanism

捕获机理可用以下反应式表示：

四.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10-12g·S-1（对P）或10-11g·S-1（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。1．火焰光度检测器的结构

Construction

Flamephotometricdetector

2．火焰光度检测器的工作原理Principle

硫和磷化合物在富氢火焰中燃烧时，生成化学发光物质，并能发射出特征波长的光，记录这些特征光谱，就能检测硫和磷。以硫为例，有以下反应发生

激发态S2*分子返回基态时发射出特征波长光λmax为394nm。含磷化合物燃烧时生成磷的氧化物，在富氢火焰中被氢还原，形成化学发光的HPO碎片，发射出λmax为526nm的特征光谱。五.原子发射检测器（AED）

原子发射检测器是1990年代最新型的一种检测器。工作原理：将被测组分导入一个与光电二极管阵列光谱检测器耦合的等离子体中，等离子体提供足够能量使组分样品全部原子化，使之激发出特征原子发射光谱，经分光后，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，可得三维色谱光谱图（见下图）。Atomicemissiondetector

检测器的性能指标

Performanceindexofdetectors

一个优良的检测器应具以下性能指标：灵敏度高，检出限低，死体积小，响应速度快，线性范围宽，稳定性好。通用性检测器要求适用范围广；选择性检测器要求选择性好。表列出四种常用检测器的性能指标。

1．灵敏度Sensitivity

当一定浓度或一定质量的组分进入检测器，产生一定的响应信号R。以进样量c（单位：mg·cm-3或g·s-1）对响应信号(R)作图得到一条通过原点的直线。直线的斜率就是检测器的灵敏度（S）。因此，灵敏度可定义为信号（R）对进人检测器的组分量（c）的变化率

浓度型检测器:ΔR取mV，Δc取mg·cm-3，则S是mV·cm3·mg-1;质量型检测器:ΔR取mV，Δc取g·s-1,则S的单位为mV·s·g-1。

在实际工作中，我们常常从色谱图上测量峰的面积来计算检测器的灵敏度。根据灵敏度的定义，可得浓度型检测器灵敏度计算公式

式中：Sc一灵敏度（mV·cm3·mg-1），Ai一色谱峰面积（cm2），C2一记录仪灵敏度（mV·cm-1），Fc′一检测器入口处载气流速（cm3·min-1），wi一进入检测器的样品量（mg），C1一记录纸移动速度（cm·min-1）。

同样，对于气体样品，进样量以体积cm3表示时，则灵敏度Sc的单位为mV·cm3·cm-3。质量型检测器灵敏度计算公式为：

式中：Sm一灵敏度（mV·s·g-1），wi一进入检测器的样品量（g）。

［例1］进样0.5μL纯苯，得色谱峰高h=6.25cm.半峰宽W1/2=0.25cm苯的密度为0.88g·cm-3，记录纸走速C1=0.5cm·min-1，检测器入口处载气流速Fc′=30cm3.min-1,记录仪满量程为10mV，满量程宽度25cm，求热导检测器的灵敏度。解:wi＝0.5×10-3cm3×0.88×103mg·cm-3=0.44mg

C2＝10mV/25cm=0.4mV·cm-1

Ai＝1.065h·W1/2＝1.065×6.25cm×0.25cm＝1.065×6.25×0.25cm2将以上各式代人灵敏度公式，得

S＝1.065×6.25×0.25cm2×0.4mV·cm-1×30cm3·min-1/(0.44mg×0.5cm·min-1)＝90.8mV·cm3·mg-l2．检出限（敏感度）Detectionlimit

当检测器输出信号放大时，电子线路中固有噪声同时被放大，使基线波动，如图所示。取基线起伏的平均值为噪声的平均值，用符号RN表示。由于噪声会影响色谱峰的认辨，所以在评价检测器质量时提出了检出限这一指标

检出限定义：(definition)检测器恰能产生二倍于噪声信号时的单位时间（单位s）引入检测器的样品量（单位g），或单位体积（单位：cm3）载气中需含的样品量。对于浓度型检测器，检出限Dc定义为

Dc=2RN/Sc

Dc的物理意义指每毫升载气中含有恰好能产生二倍于噪声信号的溶质毫克数。

质量型检测器的检出限为

Dm=2RN/Sm

Dm的物理意义指每秒通过的溶质克数，恰好产生二倍于噪声的信号。

热导检测器---热导检测器的检出限一般约为10-5mg·cm-3，即每毫升载气中约有10-5mg溶质所产生的响应信号相当于噪声的2倍。火焰离子化检测器---火焰离子化检测器的检出限一般为10-12g·s-1。无论哪种检测器，检出限都与灵敏度成反比，与噪音成正比。检出限不仅决定于灵敏度，而且受限于噪声，所以它是衡量检测器性能好坏的综合指标。

3．最小检测量

Minimumdetectablequantity

检测器总是与分离柱、气化室、记录器及连接管道等组成一个色谱体系。最小检测量指产生二倍噪声峰高时，色谱体系（即色谱