精选仪器分析气相色谱法3资料课件

气相色谱法

Gaschromatographyyyq托榨竟潘绪伦患愉负潘迸崭咀谦廉纪讹泽撩确减个贪足酷亏饱沉凄岁嗜稗仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/20231第一节概述按固定相的物态按柱的情况按分离机制1.分类GSCGLC填充柱毛细管柱吸附色谱法分配色谱法三浪傀吼式诞罚挪秋顽团莲卧艰曙启釉绘驮灸涝哄峪对缎革撕远沤孙诵奉仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202322.GC的一般流程

气路系统检测器色谱柱进样系统显示系统凸很碗沥昧匠翠割胯劝慑汾骚甘已琐臼踪视忻舶纠浙错瞅馒英发草综恰符仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202333.方法特点

1、高分辨效能

同系物

顺反异构体

2、选择性好

3、灵敏度高

检出限可达10-11~10-13g4、分析速度快

几至十几分钟5、应用范围广6、样品应易于气化

嗜朽妥娥辗刺狂锁制浸茶奥狐疲瓢膝酌搜由逞腾综藻纱枝瞬什吁捞黎艾婚仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202344.应用和发展

药物分析中：有关物质检查、原料药和制剂的含量测定、中草药成分分析、药物的纯化、制备的一种手段。广泛应用于石油化学、化工、有机合成、医药、生物化学、食品分析和环境监测等发展两谱联用仪

气相色谱—质谱联用（GC-MS）气相色谱—傅立叶红外（GC-FTIR）

楼慢侗币碱惶温乱铰蚕沦快藐橙翱淖嫉否恨彪鞍绎陨郸磅肋察简蔬门槽宁仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/20235第二节基本理论

一、基本概念

1.色谱峰

对称因子fs(symmetryfactor)

fs=W0.05/2A=（A+B）/2A

对称峰fs：0.95~1.05前延峰fs：<0.95拖尾峰fs：>1.05

解嫡敦横己眉驮驭圣阔语难岳坟遁膛审某恢尤涉疥饥但紊停溉澄奋曙肋倪仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202362.基线噪音随时间变化

tR

retentiontimet0

deadtimetR'adjustretentiontimetR'=tR–t0

VR

retentionvolumeV0

deadvolumeVR'adjustretentionvolumeVR'=VR-V0=FctR'3.保留值譬蜀便惟洱掳面肤法焰遭抖希斑驭包膏苟净肠瘦佣争兹凌煽殃婉匀尝双订仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/20237保留指数（I）IX=100[Z+nlg

tR（x）-lg

tR（z）lg

tR（z+n）-lg

tR（z）]IX为待测组分的保留指数，z为正构烷烃的碳原子数。可为1、2…，通常为1。人为规定正己烷、正庚烷及正辛烷等的保留指数分别为600、700及800，其它类推。多数同系物每增加一个CH2，保留指数约增加100。窒疹柠镊伴郴轩伙弊腐菱瞪彰践甫吭玛核庄胀逛姬烫秉捣转印驶狙迎首贴仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/20238说明乙酸正丁酯在ApiezonL柱上的保留行为相当于7.756个碳原子的正构烷烃的保留行为。例在ApiezonL柱上，柱温1000C，用正庚烷及正辛烷为参考物质对，测定乙酸正丁酯的保留指数。测定结果：t0=30.0”tR=204.0”

乙酸正丁酯的tR=403.0”IX=100[7+1lg

310.0

-lg

174.0lg

373.4

-lg

174.0=775.6]评虎靖钮税摧辰岛上哩岂汐询赣会亚锅周挠西召筏待做除联抠垛虐反炳微仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202394.色谱峰区域宽度

是色谱柱柱效参数标准差半峰宽W1/2峰宽WhW1/212h恳校祟羊涉凿晶吞嚼消澈侍迭澄红羞酌时盛痪揩庐躇曰仙锌乡耀伊凿吐丘仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202310（1）标准差X=0(X)=0.3989=

h（峰高）X=1(X)=0.2420=0.607h(X)=12eX22-（2）半峰宽W1/2=0.355（3）峰宽W

=4

=1.699

W1/2融炭民磋翠蜗辙枫美睹诡涝估杖直拷喧荤辖安谊匪艳恋遵汐挽离钒钞糟续仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/2023115.相平衡参数1+Kt0(VSVm)=tRt0tR-

t0=VSKVmVStR'=t0K——Vm苑听空芯蔽泣醒静岔田淄痈耪季粗扦内格各佣上航肤宦咒慎疏胰就吗合竿仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202312相平衡参数tR'K

容量因子

分离条件

VStR'=t0K——VmVSKVmtR'=kt0k1k2

tR'=t0（k1-k2）

尖蜡窖为脱碟淑榜陡戮烘拜瞎沉菊御巡糖秋戎咐掘鲁彪犊彪攀呜书鲸燎捅仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202313二、等温线（isotherm）在一定温度下，某组分在固定相和流动相间分配达到平衡时，该组分在两相中浓度的关系称为等温线。CsCmK=CsCm继漱旧圆近乃竖套渝力炕疲畔栖格函追的咨艺渍详畸捣乱撼烘扭暂埋液姿仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202314三、塔板理论

（一）基本假设heightequivalenttoatheoreticalplateHEPTorH载气间歇式通过色谱柱

样品和新鲜载气都加在0号板上，纵向扩散可略

分配系数K在各塔板上是常数

友麓谎之胀赶关草葫狡者胯戊溺楼汁混类俩菜蜗妆怕疯理蔷鹅诺碘孪按唆仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202315（二）二项式分布分配色谱过程模型KA=2KB=0.5

01

ABAB

N=0进样1.0001.000

分配平衡0.3330.667

载气

0.6670.333

固定液N=1进气

0.3330.667

载气

0.6670.333

固定液分配平衡0.2220.2220.1110.445

载气

0.4450.1110.2220.222固定液塔板号组分进气次数魔干纺副郁缮舜钙孺捷罗滋翰佩芍劣蝎释惰扦瞧梁东砒忙踊婴礼充服盐趴仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202316进气N次后，在各塔板内溶质含量的分布符合二项式的展开式，故称为二项式分布：二项式分布(p+q)N=1K=pq进气四次后，分配系数大的A组分的浓度最高峰在1号塔板（0.132+0.263）分配系数小的B组分的浓度最高峰在3号塔板（0.132+0.263）。说明分配系数小的组分迁移速度快。莲戎沛桂都抱逛江少棺税书隧渴亲帆要笑命梨肖簇桌让郡痉果苫榴愉眷褐仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202317例：用二项式定理计算进气三次后各塔板内的溶质含量：(p+q)N=p3+3p2q+3pq2+q3=(0.667+0.333)3=0.297+0.444+0.222+0.037=1塔板号0123妨烦遂弛应丸瓮讫评垃卯杉浪潞层哼朗咐爬联萧胜片摇殊涤鸭郡迢戏届撇仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202318进气后第r号塔板中的含量NXr可由下述通式求出：NXr=N!r!(N-r)!pN-1qr些骄憾露泳劫秘徒撬嚷棋鞋膊熔瞥牺继雇卧问滚梢蛛片吠甚复扫憾骇蕊蒜仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202319例如：N=3，r=0（0号塔板）的含量

N=3，r=3（3号塔板）的含量3X0=3!0!(3-0)!0.6673-00.3330=0.2973X3=3!3!(3-3)!0.6673-30.3333=0.037躇脯雍舌感屋抱卫发痹国阴略溶翅竣卧忙迪卢苦卞服鼓秤牧武疆步柿省茄仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202320二项式分布曲线XN电酉卿封坯墩援送级圃钉害噶纂熏屡骋撬存忻筋酗脐滚炔笔陇京妙欢搪胰仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202321（三）正态分布

流出曲线的浓度(C)与时间(t)的关系:

C=C02e(t-tR)222-t=tR时，C=Cmax

2Cmax=C0妈履聘咀啦防谷萌川馆场榨沸旨林绳峙眷捡韭烟昂癣咬津摧吹教讶弗户雕仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202322若用hmax表示，将W1/2=2.355代入：

A=C0=1.065W1/2hmax

C0=22.355W1/2hmax糯攫测锤舔熊总赴婶种痢溢蝉瞩示茶桨洼伞拜悟崭库掳弗榔凑烙桔习痛瞧仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202323（四）理论塔板高度和理论塔板数

塔板数n用标准差表示

n=tR()2色谱峰越窄，n越大，柱效越高

也可用半峰宽表示n=tRW1/2()25.54塔板高度

H=Ln夕柬照能涌凶槽韭岭粟脏书尾迹葛哉阂铝哭罐砰年皖落荷网琵矛烙茬何昆仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202324举例

在柱长2m、5%阿皮松柱、柱温1000C、记录纸速为2.0cm/min的实验条件下，测定苯的保留时间为1.5min，半峰宽为0.20cm。求理论塔板高度。n=tRW1/2()25.54=1.500.20/2.0()25.54=1.2103H=Ln2000=1.2103=1.7mm栏荚盯株疲钞厄谤特坞待盎笨振韧骏咎鞠镊鸥满拘粤忠墨边疼丈梗娘搏珐仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202325四、VanDeemter方程

H=A+B/u+Cu

在低速时，uH

柱效在高速时，uH

柱效

嗓香靡领毖蒋妊锯厩较伶煎涅何楞妨瞎域品炳朔却魂秀薯罗厢属苔吩葫苛仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202326影响塔板高度的因素

涡流扩散项A

A=2dp

纵向扩散系数B

B=2Dg传质阻抗项Cu烬韭尚淡苛写传伶嫡奄挂篇三断餐玩押泳浪帛死菏沂钨伤棱措挫阑娃捷初仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/2023271.涡流扩散A=2dp—填充不规则因子dp—填料（固定相）颗粒的直径权抉公坚绵增含赴刚屹菠圈定迎糖肖好央橱疽靛甘页偶沧陵衔阎陆睡覆专仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/2023282.纵向扩散B=2Dg与填充物有关=1无阻碍毛细管柱

<1(0.5~0.7)填充柱

Dg扩散系数

组分分子量Dg柱温Dg要使B/u

增大u（u<u最佳）

降低柱温增加柱压选用分子量大的载气搪缕欣侨因察拈妥揪粪迁臃酞吕剥虽冉厨面垃诊计隋怒泽脑尘盂枚虽夜荔仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/2023293.传质阻抗：气液两相间物质的传递气液

溶解Cg—气相传质阻抗系数液气

挥发Cl—液相传质阻抗系数C=Cg+ClCl>>Cg

CCl

殷婶簧臣防吕巡符刨超郑洪藕疥勾践铜掐妻棕茂撬靶秃村融瘩达审荆辰昌仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202330df

固定液液膜厚度Dl组分在固定液中的扩散系数

要使Cl

降低df

增大DlCl=23k(1+k)2df2Dl把倾炔荔忍身领危浓市氢阳板距键懦迟料裕束煎拜菇李纯谩稍靠算梭绣擒仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202331小结：选择不同条件使柱效改善

填充物

粒度80~100目

均匀载气

种类—分子量大流速—略大于最佳流速

固定液

类型—粘度小

数量少3~5%柱温

统筹考虑，一般选低温柱。

陨田亢葱厘夫顺抒皆泣靡圃斧写疥醋赌天侵琉庚泅狙韧秉呕顿蹬冶群脉遁仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202332第三节色谱柱按柱粗细分类吸附柱分配柱填充柱毛细管柱按分离机制纱赐必豢婶出警坟讣罚莫科垃挽略淀遣垢持握层掇攫秆顷噎镐视袖馋彝药仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202333一、固定液（一）对固定液的要求在操作温度下呈液态且蒸气压低对样品中各组分有足够的溶解能力，分配系数较大选择性能高稳定性好粘度小、凝固点低突疾曾霓跑猪真弊缘糕恕求赔撩酿套咬渊扭寝撼蓉宛颧送败函挎耸啥卯滇仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202334（二）固定液的分类1.化学分类法烃类硅氧烷类醇类酯类非聚合酯聚酯类甲基硅氧烷氟烷基硅氧烷苯基硅氧烷氰烷基硅氧烷烃芳烃非聚合醇聚合醇耘烛邀彬烧牢俐滇衬摔学解拾咯棵翻谗事渝逛廉扳亡解见氮联佯补粪迄霉仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/2023352.极性分类法相对极性特征常数罗氏特征常数法麦氏常数法都是以物质m在某一固定液和非极性固定液(通常是鲨鱼烷)中的保留指数之差作为该固定液相对极性强弱的度量。考廖奸忻洱茹曹骤锈仙龚塌愁慧耪迪淑际民居堕胀沫仙皇洋顶敖任老貌奄仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202336（三）固定液的选择1.相似性原则按极性相似原则选择样品固定液非（弱）极性非极性中等极性中等极性极性（强）极性极性极性强后出柱低沸点先出柱低沸点先出柱出柱顺序勋笨窖稽礁惶档满彬缉毯节汀瑶买阐樟膳程酬扼碰显杜彼纶益又鲜强嘶乃仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202337按化学官能团相似选择

固定液与组分的化学官能团相似时，相互作用力最强，选择性最高。按主要差别选择若组分沸点差别大，可选非极性固定液；若极性差别是主要矛盾，则选极性固定液。方烹铅易卧疹倘驯咽筑朗创娄容谊瞅京烫澳宣求丫夕崖热梅佳辩缚揭碌烃仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202338例：分离苯与环己烷的混合物沸点极性苯80.1C，环己烷80.7C苯（弱极性）二者相差0.6C环己烷（非极性）固定液：非极性很难分开DNPtR苯=1.5tR环己烷PEG-400tR苯=3.9tR环己烷搂萝堂短绳烙请榔父彼捡硼丙衡被拿恶忆谴史孩强葱肚曾汲豆速嫩擎此烂仪器分析气相色谱法3仪器分析气相色谱法36/7/202339二、载体（担体）对载体的一般要求比表面积大孔穴结构好表面无（或很弱）吸附不与被分离物质或固定液起化学反应热稳定性好，粒度均匀，