第七气相色谱法演示文稿

第七气相色谱法演示文稿本文档共123页；当前第1页；编辑于星期三\9点24分优选第七气相色谱法本文档共123页；当前第2页；编辑于星期三\9点24分色谱分析法色谱分析法：利用不同物质在两相中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质在两相中反复多次分配从而使各物质得到完全分离固定相：两相中固定不动的相流动相：两相中携带试样流过固定相的流体茨维特色素分离实验碳酸钙固体颗粒为固定相石油醚为流动相本文档共123页；当前第3页；编辑于星期三\9点24分色谱分析法分类按固定相和流动相所处状态分色谱分析法气相色谱法液相色谱法气-固色谱法气-液色谱法液-固色谱法液-液色谱法本文档共123页；当前第4页；编辑于星期三\9点24分色谱分析法分类按固定相性质和操作方式分色谱分析法柱色谱法纸色谱法开口管柱填充柱薄层色谱法本文档共123页；当前第5页；编辑于星期三\9点24分色谱分析法分类按色谱分离过程物理化学原理分色谱分析法吸附色谱法凝胶色谱法分配色谱法离子交换色谱法吸附剂对不同组分吸附性的差别固定液对不同组分分配性能差别离子交换剂对不同离子亲和能力的差别凝胶对不同组分分子的阻滞作用的差别本文档共123页；当前第6页；编辑于星期三\9点24分气相色谱分析法流程本文档共123页；当前第7页；编辑于星期三\9点24分气相色谱法特点和应用特点：“三高一快一广”分离效率高——能分析十分接近的复杂混合物灵敏度高——可检测出10-11～10-13g的痕量物质选择性高——受试样基体中所含其它类物质干扰较小分析速度快——完成一个样品仅需几分钟应用范围广——能应用于气体、液体和固体测定应用：适用于气体、易挥发的液体或固体；不适合不易气化或不稳定的物质本文档共123页；当前第8页；编辑于星期三\9点24分色谱流出曲线常用术语本文档共123页；当前第9页；编辑于星期三\9点24分色谱流出曲线常用术语色谱图：色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的相应信号对时间或流动相流出体积的曲线图基线：仅有载气通过检测系统所产生的相应信号曲线色谱峰：色谱流出曲线上突起部分峰高：峰顶到基线的距离，以h表示峰面积：色谱峰与基线间所包围的面积，以A表示峰拐点：色谱峰上二阶导数为零的点峰宽：色谱峰两侧拐点处所作切线与峰底相交两点距离，以Wb表示本文档共123页；当前第10页；编辑于星期三\9点24分色谱峰fs在0.95～1.05之间正常峰非正常峰前沿峰拖尾峰fs小于0.95fs大于1.05不对称因子fs本文档共123页；当前第11页；编辑于星期三\9点24分噪音：指由各种因素引起的基线起伏（仪器越好，噪音越小）漂移：基线向某个方向稳定移动（仪器未稳定造成）本文档共123页；当前第12页；编辑于星期三\9点24分色谱流出曲线常用术语半峰宽：峰高一半处所对应的峰宽，W1/2表示死时间：从进样开始到惰性组分从柱中流出，呈现浓度极大值时所需要的时间，以tM表示保留时间：从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所需要的时间，以tR表示死体积：不被保留的组分通过色谱柱消耗的流动相的体积保留体积：从进样开始到组分出现浓度极大点时消耗的流动相的体积调整保留体积：保留体积与死体积之差，即组分停留在固定相时所消耗流动相的体积本文档共123页；当前第13页；编辑于星期三\9点24分色谱流出曲线常用术语调整保留时间：扣除死时间的保留时间，以t’R表示相对保留值：一定的实验条件下组分i与另一标准组分S的调整保留时间之比，以Ɣis表示选择性因子：相邻两组分调整保留值之比，以a表示相比率：柱内气相与吸附剂或固定液体积之比，以β表示分配系数：平衡状态时，组分在固定相与流动相中的浓度比，以K表示容量因子：组分在固定相和流动相中分配量之比，以k表示本文档共123页；当前第14页；编辑于星期三\9点24分色谱流出曲线常用术语基线——评价仪器运行是否稳定峰高和峰面积——作为定量参数峰宽——计算峰面积和分离度保留值——作为定性参数选择性因子——反映色谱柱对难分离物质的分离选择性相比率——反应不同类型色谱柱的特点分配系数和容量因子——K或k不等是分离的前提本文档共123页；当前第15页；编辑于星期三\9点24分色谱流出曲线意义根据色谱峰的数目,可以判断试样中所含组分的最少个数根据组分峰在曲线上的位置（保留值），可以进行定性鉴定根据组分峰的面积或峰高，可以进行定量分析根据色谱峰的保留值和区域宽度，可对色谱柱的分离效能进行评价依据色谱峰间距判断固定相或流动相选择是否合适本文档共123页；当前第16页；编辑于星期三\9点24分气相色谱分离原理气-固色谱：固定相——固体吸附剂吸附-脱附-吸附-脱附-……难被吸附组分，易脱附，在柱内移动速度快，先出来易被吸附组分，难脱附，在柱内移动速度慢，后出来气-液色谱：固定相——涂在载体表面的固定液溶解-挥发-溶解-挥发-……难被溶解的组分，挥发易，在柱内移动速度快，先出来易被溶解的组分，挥发难，在柱内移动速度慢，后出来本文档共123页；当前第17页；编辑于星期三\9点24分ABCD本文档共123页；当前第18页；编辑于星期三\9点24分理解气相色谱仪分类掌握气相色谱仪基本组成掌握气路系统主要部件掌握进样系统的进样器和汽化室掌握分离系统的核心部件色谱柱气相色谱仪本文档共123页；当前第19页；编辑于星期三\9点24分气相色谱仪气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温度控制系统和数据处理系统分离系统检测系统数据处理系统温度控制系统进样系统气路系统本文档共123页；当前第20页；编辑于星期三\9点24分气相色谱仪分类单柱单气路双柱双气路本文档共123页；当前第21页；编辑于星期三\9点24分气路系统气路系统主要部件：气体钢瓶和减压阀、净化管、稳压阀、针形阀、稳流阀、流量计气路系统要求：载气纯净密闭性好流速稳定及流速测量准确管路连接：不锈钢管、螺母、亚环、“O”密封圈本文档共123页；当前第22页；编辑于星期三\9点24分气体钢瓶气相色谱中常用气体钢瓶：载气：氮气、氢气、氦气、氩气氢火焰检测器：氢气、空气或氧气气体钢瓶颜色氮气空气氢气黑色淡绿色氦气氩气银灰色注意安全本文档共123页；当前第23页；编辑于星期三\9点24分减压阀作用：将高压气体调节到较小的压力实验室常见减压阀类型：氧气减压阀——氮气、空气、氧气氢气减压阀——氢气乙炔减压阀——乙炔10～15MPa减压阀0.1～0.5MPa不能混用本文档共123页；当前第24页；编辑于星期三\9点24分氧气减压阀工作原理本文档共123页；当前第25页；编辑于星期三\9点24分净化管作用：除去气体中的水分和杂质分子筛：分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成，分子尺寸大小（通常为0.3～2.0nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性

填充物质：5A分子筛和变色硅胶处理方法：热的10%氢氧化钠溶液浸泡半小时，用水冲洗干净，烘干本文档共123页；当前第26页；编辑于星期三\9点24分稳压阀作用：稳定载气的气流流速常用稳压阀：波纹管双腔式稳压阀要求：进气口压力不得超过0.6MPa，出气口压力在0.1～0.3MPa，气源压力应高于输出压力0.05MPa本文档共123页；当前第27页；编辑于星期三\9点24分针形阀作用：调节载气流量，也可以用来控制燃气和空气流量作用：稳定气流流量，主要用于程序升温稳流阀本文档共123页；当前第28页；编辑于星期三\9点24分检漏作用：检查气路的气密性方法：皂膜检漏法和堵气检漏法皂膜检漏法——将肥皂水涂在各接头上，若有气泡溢出，则表明该处漏气堵气检漏法——将出口堵住，流量计为0，同时关闭稳压阀，压力不下降，表明不漏气，反之漏气本文档共123页；当前第29页；编辑于星期三\9点24分载气流量测定测定意义：正确选择载气流量，可以提高色谱柱的分离效能，缩短分析时间常用测定方法：皂膜流量计、转子流量计、刻度阀皂膜流量计——测量气体流速的标准方法本文档共123页；当前第30页；编辑于星期三\9点24分气体流量计算F－载气流量mL/minV－流量计容积t－皂膜流过流量计时间F－载气流量mL/minU－载气流速cm/sr－色谱柱半径气体流速计算本文档共123页；当前第31页；编辑于星期三\9点24分组成：上宽下窄的锥形玻璃管和转子转子流量计——必须先用皂膜流量计进行标定标定：绘制气体体积流速与转子高度的关系图刻度流量转子流量计上的刻度不是流量数值本文档共123页；当前第32页；编辑于星期三\9点24分刻度阀：针形阀、稳流阀上阀旋转的度数来调节流量方法：绘制圈数与流量曲线本文档共123页；当前第33页；编辑于星期三\9点24分进样系统进样：把样品快速而定量地加到色谱柱上端进样要求：进样量要适宜，进样速度要快，进样方式要简便、易行进样系统：进样器和汽化室进样器液体样品进样器气体样品进样器微量注射器六通阀本文档共123页；当前第34页；编辑于星期三\9点24分六通阀微量注射器本文档共123页；当前第35页；编辑于星期三\9点24分作用：将液体样品瞬间汽化为蒸汽而不分解要求：热容量大、无催化效应、死体积小汽化室本文档共123页；当前第36页；编辑于星期三\9点24分分离系统作用：将多组分样品分离为单一样品分离系统柱箱色谱柱填充柱毛细管柱螺旋型U型涂壁空心柱涂载体心柱多孔空心柱本文档共123页；当前第37页；编辑于星期三\9点24分理解检测器的类型和性能指标掌握TCD的原理、特征、检测条件掌握FID的原理、特征、检测条件掌握数据处理系统掌握温度控制系统气相色谱仪本文档共123页；当前第38页；编辑于星期三\9点24分检测器作用和类型作用：将经色谱分离的组分的物质信号转化为易于测量的电信号类型：按对样品破坏与否分为：破坏型、非破坏型按响应值与时间的关系分为：微分型、积分型按测定原理不同分为：浓度型、质量型按不同类型化合物的响应值大小分为：通用型、选择型本文档共123页；当前第39页；编辑于星期三\9点24分检测器性能指标噪音和漂移——表明检测器的稳定状况，良好的检测器其噪音和漂移都应该很小线性和线性范围：线性——载气中组分浓度与响应信号成正比的关系，良好的检测器，起线性接近于1线性范围——被测组分的量与相应信号成线性关系的范围，以最大允许进样量与最小允许进样量的比值表示，检测器线性范围越宽越好本文档共123页；当前第40页；编辑于星期三\9点24分检测器性能指标灵敏度：通过检测器组分的量变化时，该组分响应值的变化率，以S表示，S值越大，检测器的灵敏度也就越高灵敏度定义式：浓度型检测器灵敏度计算式：质量型检测器灵敏度计算式：灵敏度测定方法：在一定的实验条件下，将一定量的纯物质进样，测量峰面积，应用计算公式，便可求得相应灵敏度本文档共123页；当前第41页；编辑于星期三\9点24分检测器性能指标检测限：通常指将产生两倍噪音信号时，单位体积的载气或单位时间内进入检测器的组分量，以D表示定义式：灵敏度越大、检测限越小，表明检测器性能越好检出限都与灵敏度成反比，与噪声成正比。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的综合指标响应时间：指进入检测器的组分输出达到63%时所需的时间检测器响应时间越小越好，一般小于1s本文档共123页；当前第42页；编辑于星期三\9点24分热导检测器——TCD结构：池体、热敏元件（双臂、四臂热导池）气路形式——直通式、扩散式、半扩散式参比池：只通纯载气的孔道，通常连接在进样装置之前测量池：通载气与样品的孔道，连在紧靠近分离柱出口处本文档共123页；当前第43页；编辑于星期三\9点24分热导检测器——TCD检测原理：利用惠斯通电桥来测量本文档共123页；当前第44页；编辑于星期三\9点24分热导检测器——TCD不同的气体有不同的热导系数，惠斯通电桥测量热丝阻值随温度的变化进样前，钨丝通电，加热与散热达到平衡后，参考臂和测量臂电阻箱等，无电压信号输出，记录仪走基线进样后，载气携带试样组分流过测量臂，而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差。这时电桥失去平衡，两端存在着电位差，有电压信号输出，信号与组分浓度相关本文档共123页；当前第45页；编辑于星期三\9点24分热导检测器——TCDTCD性能特征：对单质、无机物、有机物均有响应TCD的线性范围105灵敏度可达10-10g/mL检测条件的选择——载气、桥电流、池体温度载气与样品导热能力差异越大，灵敏度越高，H2＞N2载气载气纯度越高，灵敏度越高，通常使用超纯氢在柱分离许可条件下，载气尽量选用低流速本文档共123页；当前第46页；编辑于星期三\9点24分热导检测器——TCD

S∝I3,通常利用增大桥电流提高灵敏度桥电流桥电流偏大，信噪比大，检测限变大，热丝易氧化在满足灵敏度要求前提下，尽量选取低的桥电流池体温度：灵敏度与热丝和池体间的温差成正比，降低池体温度可增大温差，从而提高灵敏度，但必须高于样品沸点应用：①实际工作中应用最多的检测器之一②特别适合于气体混合物的分析③可与其他仪器联用本文档共123页；当前第47页；编辑于星期三\9点24分氢火焰离子化检测器——FID结构——离子室①气体入口和出口②火焰喷嘴③点火线圈④极化极⑤收集极在发射（极化）极和收集极之间加有一定的直流电，构成一个外加电场氢焰检测器需要用到三种气体：载气、燃气、助燃气本文档共123页；当前第48页；编辑于星期三\9点24分氢火焰离子化检测器——FID检测原理：流出色谱柱的被测组分与载气在气体入口处与氢气混合后一同经毛细管喷入离子室，氢气在空气的助燃下，经引燃后燃烧，在燃烧所产生的高温火焰下，被测有机物组分电离成正负离子。因为在氢火焰附近设有收集极（正极）和极化极（负极），在两极之间加有150～300V的极化电压，形成直流电场，所以产生的正负离子在收集极和极化极的电场作用下，做定向运动形成电流。此电流大小与进入离子室的被测组分的含量之间存在定量关系本文档共123页；当前第49页；编辑于星期三\9点24分氢火焰离子化检测器——FIDFID性能特征：灵敏度比热导池高约1000倍FID的线性范围107不能检测永久性气体检测条件的选择——载气、温度、极化电压载气:通常选择N2作为载气；适当增大载气流速会降低检测限；空气流速一般在300～500mL/min，N2H2=11～11.5；氢气空气=110；纯度要求，微量分析≥99.9%，痕量分析≥99.999%本文档共123页；当前第50页；编辑于星期三\9点24分氢火焰离子化检测器——FID温度：FID检测器对温度变化不敏感，但由于氢气燃烧生成大量的水，为了提高灵敏度，温度必须在120℃以上极化电压：极化电压的大小会直接影响检测器的灵敏度。当极化电压较低时，离子化信号随所采用的极化电压的增加迅速增大。当电压超过一定值时，增加电压对离子化电流增加没有大的影响。正常操作时，所用极化电压一般为150～300V电极形状和距离：圆筒状电极的采集效率最高；两极之间距离为5～７mm时，灵敏度较高本文档共123页；当前第51页；编辑于星期三\9点24分数据处理系统电子电位差计：记录直流电信号的记录仪，数据必须手工测量，误差较大且繁琐积分仪或色谱数据处理机：将峰信号转换为积分信号，就可直接测量并打印数据色谱工作站：由微型计算机和工作软件组成，实现在PC上完成控制与分析的全部工作如：ZB-2020色谱工作站本文档共123页；当前第52页；编辑于星期三\9点24分温度控制系统温度——影响分离效能、检测器灵敏度和稳定性温度控制：汽化室、色谱柱、检测器色谱柱的温度控制方式：恒温、程序升温恒温：指在一个分析周期内，色谱柱的温度恒定不变。一般情况下选择恒温方式程序升温：指在一个分析周期内，色谱柱的温度连续地随分析时间的增加从低温升到高温。可改善宽沸程样品的分离度并缩短分析时间，适用于分析沸点范围很宽的混合物本文档共123页；当前第53页；编辑于星期三\9点24分气相色谱仪的使用开载气开色谱仪设定温度并升温开空气和氢气并点燃基线稳定进样开工作站数据处理关氢气和空气设定温度并降温关工作站关色谱仪关载气本文档共123页；当前第54页；编辑于星期三\9点24分气相色谱方法原理了解色谱理论研究内容理解塔板理论掌握塔板数和塔板高度的计算理解速率理论掌握范特姆特方程掌握分离度定义、计算、评价本文档共123页；当前第55页；编辑于星期三\9点24分色谱基本理论研究色谱理论的目的——解决色谱峰的分离问题常见色谱理论塔板理论速率理论解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大点的位置、阐明了保留值与K的关系、提出了评价柱效高低的n和H的计算式阐明了影响色谱峰展宽的物理化学因素、指明了提高与改进色谱柱效率的方向、为色谱分离条件的选择提供了理论指导本文档共123页；当前第56页；编辑于星期三\9点24分塔板理论色谱柱每个H高度内有一块塔板，共有若干块塔板组分在每块塔板两相间分配达平衡，K小的先出柱多次分配平衡，K有微小差异组分仍可获较好分离假想1941年，马丁（Martin）和詹姆斯（James）提出的半经验式理论——塔板理论塔板理论的基本假设理论塔板数n有效理论塔板数n有效本文档共123页；当前第57页；编辑于星期三\9点24分塔板理论基本假设每一小段间隔内，气相平均组成与液相平均组成可以很快的达到分配平衡（H→理论塔板高度）载气进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，每次进气为一个板体积试样开始时都加在0号塔板上，且试样沿色谱柱方向扩散可忽略不计分配系数在各塔板上是常数本文档共123页；当前第58页；编辑于星期三\9点24分色谱峰的二项式分布本文档共123页；当前第59页；编辑于星期三\9点24分本文档共123页；当前第60页；编辑于星期三\9点24分理论塔板数n理论塔板高度H——为使组分在柱内两相间达到一次分配平衡所需要的柱长理论塔板数n——组分流过色谱柱时，在两相间进行平衡分配的总次数本文档共123页；当前第61页；编辑于星期三\9点24分本文档共123页；当前第62页；编辑于星期三\9点24分例在柱长为2m的5%的阿皮松柱、柱温为1000C，记录纸速度为2.0cm/min的色谱条件下，测定苯的保留时间为1.5min，半峰宽为0.20cm，求理论塔板数。本文档共123页；当前第63页；编辑于星期三\9点24分有效理论塔板数n有效实际应用中，计算出的n值大，但分离效能并不高保留时间中包括了死时间，死时间不参加柱内的分配为了衡量实际分离效能，用调整保留时间来代替保留时间本文档共123页；当前第64页；编辑于星期三\9点24分速率理论做出了四个与实际不相符的假设，忽略了组分在两相中传质和扩散的动力学过程定性给出塔板高度的概念，无法解释板高的影响因素排除了一个重要参数（流动相的线速度u），因而无法解释柱效与流速关系，更无法提出降低板高的途径塔板理论存在问题吸收了塔板理论的有效成果——H从动力学角度较好地解释了影响柱效的因素速率

理论本文档共123页；当前第65页；编辑于星期三\9点24分速率理论方程式——VanDeemteer

本文档共123页；当前第66页；编辑于星期三\9点24分涡流扩散项产生原因：载气携样品进柱，遇到来自固定相颗粒的阻力→路径不同→涡流扩散影响因素：固体颗粒越小，填充均匀，A项越小本文档共123页；当前第67页；编辑于星期三\9点24分涡流扩散项示意图本文档共123页；当前第68页；编辑于星期三\9点24分分子扩散项产生原因：峰在固定相中被流动相推动向前、展开→两边浓度差本文档共123页；当前第69页；编辑于星期三\9点24分B/u项示意图为降低纵向扩散，宜选用分子量较大的载气、控制较高流速和较低的柱温本文档共123页；当前第70页；编辑于星期三\9点24分传质阻力项产生原因：气相传质阻力项Cgu——组分从气相到气液界面间进行质量交换所受到的阻力液相传质阻力项CLu——组分从固定相的气液界面到液相内部进行质量交换达到平衡后又返回气液界面时所受到的阻力本文档共123页；当前第71页；编辑于星期三\9点24分传质阻力项示意图采用小颗粒固定相，以H2或He作载气，可以减少气相传质阻力系数采用较薄的固定液，组分在液相中扩散系数较大，可以减小液相传质阻力系数本文档共123页；当前第72页；编辑于星期三\9点24分速率方程的应用提供理论依据和指导为柱型的研究和发展——毛细管柱的应用和液相色谱的应用为色谱柱的填充技术——柱径、柱长、固定相粒径、液膜厚度为操作条件的选择——流速、温度本文档共123页；当前第73页；编辑于星期三\9点24分毛细管柱的应用和液相色谱的应用A=0?1958年，提出了毛细管柱的概念毛细管柱A=0，H=B/u+CuH↓，n↑，分离能力大大提高B=0?溶质在液体中的扩散系数DL≈10-5cm2·s-1溶质在气体中的扩散系数Dg≈10-1cm2·s-1当采用液体作流动相时，B→0液体作流动相时可用更细的固定相，A↓HPLC柱效比GC要高2～3个数量级本文档共123页；当前第74页；编辑于星期三\9点24分色谱柱的填充技术柱径：根据速率方程，柱径越小，柱效越高，但柱径越小，固定相越难填充均匀。柱长L：柱长增加，总塔板数增加，但柱长增加，分离时间将增加。固定相粒径dp：根据速率方程，粒径减小，A项减小，C项减小，柱效增加。但粒径太小，不易填充，同时A项增大。液膜厚度df：固定液液膜越薄，柱效越高，但允许的进样量减小。固定液与担体的配比（液担比）一般在5:100～25:100之间，但现在更低配比的固定相也应用广泛本文档共123页；当前第75页；编辑于星期三\9点24分操作条件的选择——流速A与流速无关B/u：当流速小时，对H的大小起主导作用。随着流速的增加，柱效提高Cu：当流速大时，对H的大小起主导作用。随着流速的提高，柱效下降由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响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uopt

。uopt=(B/C)1/2。实用最佳流速：比最佳流速更快，一般在20～100mL·min-1本文档共123页；当前第76页；编辑于星期三\9点24分本文档共123页；当前第77页；编辑于星期三\9点24分分离度塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组分能够被完全分离难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差──色谱过程的热力学因素区域宽度W──色谱过程的动力学因素本文档共123页；当前第78页；编辑于星期三\9点24分分离度定义：相邻两组分色谱峰的保留时间之差与两峰底宽度之和一半的比值既能反映柱效能，又能柱选择性的指标，作为色谱柱的总分离效能指标，来判断难分离物质对在柱中的实际分离情况本文档共123页；当前第79页；编辑于星期三\9点24分分离度的评价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，基线分离）R越大，说明两组分分离得越好通常用R≥1.5作为两相邻色谱峰得到完全分离的指标对分离度的讨论要求相邻两色谱峰基本对称本文档共123页；当前第80页；编辑于星期三\9点24分例GC分析丙烯和丁烯的混合物得到如右表数据：计算丙烯和丁烯的分离度（R）组分tR/minW/min空气0.50.2丙烯3.20.8丁烯4.81.0本文档共123页；当前第81页；编辑于星期三\9点24分分离操作条件的选择理解色谱柱总分离效能指标——分离度掌握分离度的计算掌握气相色谱分离载气及流速的选择掌握气相色谱分离色谱柱的选择掌握气相色谱分离柱温的选择掌握气相色谱分离汽化室温度的选择掌握气相色谱分离进样量与进样技术本文档共123页；当前第82页；编辑于星期三\9点24分分离度有效理论塔板数只能衡量组分在柱内分配的次数塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组分能够被完全分离。难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差──色谱过程的热力学因素区域宽度W──色谱过程的动力学因素本文档共123页；当前第83页；编辑于星期三\9点24分分离度定义：相邻两组分色谱峰的保留时间之差与两峰底宽度之和一半的比值既能反映柱效能，又能柱选择性的指标，作为色谱柱的总分离效能指标，来判断难分离物质对在柱中的实际分离情况本文档共123页；当前第84页；编辑于星期三\9点24分分离度的评价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，基线分离）R越大，说明两组分分离得越好通常用R≥1.5作为两相邻色谱峰得到完全分离的指标对分离度的讨论要求相邻两色谱峰基本对称本文档共123页；当前第85页；编辑于星期三\9点24分例GC分析丙烯和丁烯的混合物得到如右表数据：计算丙烯和丁烯的分离度（R）组分tR/minW/min空气0.50.2丙烯3.20.8丁烯4.81.0本文档共123页；当前第86页；编辑于星期三\9点24分分离操作条件的选择选择总的原则较短时间定量分离载气及流速的选择色谱柱的选择色谱柱柱温的选择汽化室温度的选择进样量与进样技术操作条件本文档共123页；当前第87页；编辑于星期三\9点24分载气的选择载气种类的选择应考虑三个方面：载气对柱效的影响、检测器要求及载气性质由H=A+B/u+Cu得：载气流速小，分子扩散项起主要作用，载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。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，提高柱效主要视检测器种类确定：常用的有H2（热导系数较大，有利于提高检测灵敏度，热导用）、N2（氢火焰首选）本文档共123页；当前第88页；编辑于星期三\9点24分载气流速的选择H=A+B/u+C·u式中：A与流速无关B/u：当流速小时，对H的大小起主导作用。随着流速的增加，柱效提高。Cu：当流速大时，对H的大小起主导作用。随着流速的提高，柱效下降。由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响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uopt本文档共123页；当前第89页；编辑于星期三\9点24分载气流速的选择本文档共123页；当前第90页；编辑于星期三\9点24分根据速率方程，可作H-u图求出最佳流速uopt，此时柱效最高。在实际工作中，为缩短分析时间，往往使流速稍高于uopt对于一般色谱柱（内径3～4mm），常用流速为20～100mL/min一般通过实验来确定最佳流速本文档共123页；当前第91页；编辑于星期三\9点24分色谱柱的选择气相色谱中由于组分分子与载气间无相互作用，实现分离的核心是固定相气相色谱（GC）固定相分两类：气—固色谱（GSC）：固体固定相

——固体吸附剂气—液色谱（GLC）：液体固定相

——固定液和载体本文档共123页；当前第92页；编辑于星期三\9点24分气—固色谱选择固体固定相——具有表面吸附性的吸附剂常见的固体固定相：活性炭、活性氧化铝、硅胶、分子筛、高分子多孔微球（GDX系列）适用范围：主要用于惰性气体、一般气体、低沸点有机化合物的分析优点：热稳定性好，无流失现象缺点：易得不对称峰，重现性差，柱效低，易中毒本文档共123页；当前第93页；编辑于星期三\9点24分气—液色谱选择固定液——涂渍在载体表面起分离作用的物质，在操作温度下不易挥发载体（担体）——负载固定液的化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积固定液的要求：选择性要高——对不同组分溶解度差异大热稳定性好——沸点高，不易分解化学稳定性好——不与载气或待测组分反应本文档共123页；当前第94页；编辑于星期三\9点24分气—液色谱选择常见固定液分类：通常将相对极性值分为五级0～+1之间为非极性固定液+2和+3为中等极性固定液+4和+5为强极性固定液本文档共123页；当前第95页；编辑于星期三\9点24分气—液色谱选择固定液的选择：总的原则“相似相容”分离非极性物质——一般选用非极性固定液，按沸点从低至高的顺序流出色谱柱分离极性物质——一般选用极性固定液，按极性从小到大的顺序流出色谱柱分离非极性和极性混合物——一般选用极性固定液，非极性组分先流出，极性组分后流出分离能形成氢键的试样——选用氢键型固定液，按氢键能力由小到大流出本文档共123页；当前第96页；编辑于星期三\9点24分气—液色谱选择载体种类：无机载体——硅藻土型和玻璃微球有机载体——氟载体载体的预处理：酸洗法——可除去载体表面的金属氧化物杂质碱洗法——可除去载体表面的Al2O3硅烷化处理——使载体钝化（失去氢键力）釉化处理——降低载体吸附性能本文档共123页；当前第97页；编辑于星期三\9点24分柱温的选择柱温选择原则：在保证难分离物质对有良好分离的前提下（分离度满足要求），尽可能采取较高柱温，以缩短分析时间，保证峰型对称首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固定液易流失）和最低使用温度（固定液的熔点，低于此温度固定液以固体形式存在）范围之内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，采用程序升温气相色谱分析一般通过实验确定最佳柱温本文档共123页；当前第98页；编辑于星期三\9点24分汽化室温度的选择合适的汽化室温度既能保证样品迅速且完全汽化，又不引起样品分解。一般进样方法时，汽化室温度比柱温高30～70℃或比样品组分中最高沸点高30～50℃，就可以满足分析要求。其它汽化温度与具体进样方式有关温度是否合适，可通过实验检查。检查方法是：重复进样时，若出峰数目变化，重现性差，则说明汽化温度过高；若峰形不规则，出现平头峰或宽峰则说明汽化温度太低；若峰形正常，峰数不变，峰形重现性好则说明汽化温度合适本文档共123页；当前第99页；编辑于星期三\9点24分检测器温度的选择除FID外，所有检测器对温度变化都较敏感，尤其是TCD，温度的微小变化，都直接影响检测器的灵敏度和稳定性一般比柱温高20～50℃或等于柱温，具体与检测器种类有关TCD的温度不能低于样品的沸点FID的温度不得低于100℃，以防止检测器积水本文档共123页；当前第100页；编辑于星期三\9点24分进样量的选择进样量：应适量，若进样量过大，所得到的色谱峰峰形不对称程度增加，峰变宽，分离度变小，保留值发生变化，峰高峰面积与进样量不成线性关系，无法定量。若进样量太小，又会因检测器灵敏度不够，不能检出色谱柱最大允许进样量可以通过实验确定。方法是：其它实验条件不变，仅逐渐加大进样量，直至所出的峰的半峰宽变宽或保留值改变时，此进样量就是最大允许进样量一般液体进样量0.1～10µL本文档共123页；当前第101页；编辑于星期三\9点24分进样技术进样技术：进样要求速度快，时间短微量注射器进样操作步骤：用丙酮抽洗10次、用被测试液抽洗10次抽取稍多于需要量的试液排除气泡调整进样量、用滤纸吸取针杆处沾附试液用针头刺穿硅橡胶垫平稳、敏捷推进针筒样品注入后快速拔出本文档共123页；当前第102页；编辑于星期三\9点24分作业与实验P266，6、8预习实验气相色谱分离条件的选择与优化、分析方法的验证（载气流速及柱温变化对分离度的影响，P288，4p），二组轮换。实验时间：下周星期二上午1～4节实验地点：实训楼B区4楼气相色谱实训室预习§5-4（下）气相色谱定性分析和定量分析本文档共123页；当前第103页；编辑于星期三\9点24分气相色谱定性和定量分析了解利用保留指数定性掌握利用保留值定性理解定量分析的基础掌握归一化法掌握标准曲线法——外标法掌握内标法掌握标准加入法本文档共123页；当前第104页；编辑于星期三\9点24分定性分析定性分析的目的——确定试样的组成理论依据——保留值具有特征性在一定的固定相和一定操作条件下，每种物质都有各自确定的保留值，不受其他组分的影响应用——常做初步已知的简单样品的定性方法——保留值定性、保留指数定性、联机定性利用已知标准物质直接对照定性用相对保留值定性用已知标准物增加峰高定性本文档共123页；当前第105页；编辑于星期三\9点24分定性分析利用已知标准物质直接对照定性依据：同种物质在相同的色谱操作条件下应该具有相同的保留值注意——具有相同保留值的两个物质却不一定是同一物质方法：将未知物和已知标准物质在相同条件下进行分析，对色谱图进行对照比较要求：同一根色谱柱、操作条件（载气流速、汽化室温度、柱温、检测器类型和温度）要恒定例——见图本文档共123页；当前第106页；编辑于星期三\9点24分定性分析本文档共123页；当前第107页；编辑于星期三\9点24分定性分析用相对保留值定性依据：相对保留值只受柱温和固定相性质的影响，在柱温和固定相一定的条件下，相对保留值为一定值方法：在规定的固定液种类、配比、标准物及柱温下，测定未知组分的相对保留值，并与文献资料上已知物质的相对保留值相对照，若二者数值相同，则可认为二者属同种物质本文档共123页；当前第108页；编辑于星期三\9点24分定性分析用已知标准物增加峰高定性方法：在得到未知样品的色谱图后，在未知样品中加入一定量的已知纯物质，然后在相同的色谱条件下，作已加纯物质的未知样品色谱图。对比两张色谱图，哪个峰高了，则该峰就是加入的已知纯物质的色谱峰利用保留指数定性唯一可靠、准确、重复性好联机定性气相-质谱（GC-MS）、气相-红外（GC-FTIR）本文档共123页；当前第109页；编辑于星期三\9点24分定量分析基础定量目的——确定样品中组分的准确含量定量依据——在一定条件下，每个组分的量与色谱检测器产生的检测响应值成正比定量的基本公式：本文档共123页；当前第110页；编辑于星期