仪表与检测课件-色谱分析方法

3.7.4色谱分析方法色谱仪具备对被测样品进行全面的分析，鉴定混合物的组成组分及测出各组分含量的能力。

色谱仪是基于介质（流动相）中不同的组分相对于某一物质（固定相）具有不同的吸附（溶解）力的特点，实现混合物各组分的分离并进行分析的仪器。

主要分类气相色谱：流动相为气体液相色谱：流动相为液体固定相为固体或液体1）气相色谱仪基本结构

减压阀，将气源压力降到250kPa载气调节阀检测器色谱柱气化器定量管显示器六通转阀放空阀恒温器载气钢瓶转子流量计2）名词解释色谱柱：组分分离元件。固定相：色谱柱内填装的不随流动相移动、具有一定粒度及形状要求的固体颗粒或涂有液体的担体。其对分析的样品组分具有吸附或溶解作用。流动相：携带样品通过色谱柱的气体(载气)或液体(载液)。具有不能被固定相吸附或溶解的性质。3）检测原理利用色谱柱中固定相对被测样品中各组分具有不同的吸收或溶解能力，通过固定相对样品各成分的不断吸附（溶解）及解吸附过程，使各组分在两相中反复进行分配，分配的结果使各组分得以分离，致使各组分按照一定的顺序流出色谱柱。固定相对某一组分的吸收或溶解能力越强，则该组分就不容易被流动相带走，流出色谱柱的时间就越晚。分离过程分离过程是一种物理化学过程，它是通过色谱柱来完成的色谱柱内样品分离过程分时示意图：载气样品色谱柱检测器色谱图4）气相色谱仪的定性和定量分析色谱的定性和定量分析就是利用色谱图来确定被分析的组分的物质成分及各成分的含量。空气峰基线校正保留时间死时间保留时间峰高半峰高峰面积峰宽半峰宽组分蜂①色谱图有关术语基线色谱仪启动后，在没有样品注入的情况下，色谱仪的输出曲线称为基线。正常情况下，基线应该是一条平稳的直线。滞留时间（保留时间tr

）从样品进入色谱柱到某组分在色谱图上对应的色谱峰出现最大值时所经历的时间称该组分的滞留时问。注意：

样品中各组分的滞留时间应有较大差别，它是反映各组分在色谱柱中得以分离的重要依据。死时间(t0r)

不被固定相吸附或溶解的气体(如空气等)从进入色谱柱到出现色谱峰值所需的时间。

死时间反映了色谱柱中空隙体积的大小。校正滞留时间（t’r）各组分的滞留时间减去空气的滞留时间。峰高（h）色谱峰的最高点与基线之间的高度差。峰宽（W）色谱峰上两个转折点作切线交基线所形成的截距。半峰宽（W1/2）峰高的一半，h／2处的色谱峰的宽度。峰面积某组分的色谱峰与基线所围面积，用A表示。如果峰是对称的，则可以把曲线峰近似为一个等腰三角形，其面积为

考虑到峰的底部两边比三角形要扩大些，当要求较精确计算时可用分辨力分辨力是反映两组分分离情况好坏的指标，在色谱图上则体现了两个色谱峰的重叠程度。

分辨力描述：分辨力用R表示，计算式：式中

tra、trb：组分a、b的滞留时间；

Wa、Wb：组分a、b的峰宽。注意：两个组分的滞留时间相差愈大，各组分的峰宽愈小，则分辨力就愈高，即两个组分的分离效果好。通常认为R≥1.5时，两组分的色谱峰完全分离开。当R较小时，由于两个色谱峰重叠严重，将会给定量计算(如峰面积的计算)带来误差。

②定性分析根据色谱图来判定样品中有哪些组分，具体有以下两种方法。滞留时间法对于一定的色谱柱，当载气流量、色谱柱温度等操作条件一定时，各组分的滞留时间是一定的，它与该组分在样品中所占的浓度无关，与该组分所在样品中其他别的组分的存在与否无关。推论：可根据滞留时间辨别色谱图中的色谱峰是属什么组分。注意:此方法应用前提是确切知道各种成分在色谱柱中的滞留时间.利用加入纯物质法操作：首先作出被测样品的色谱图，在该样品中加入某种组分的纯物质，再作一个色谱图。比较两个色谱图：若后者中某一色谱峰加高，说明在原样品中存在所加入纯物质的组分；若后者出现新的色谱峰，则说明原样品中不含有该组分。特点：方法简单可靠，如果被测样品的组成完全不清楚，则用这种方法定性比较麻烦和盲目。③定量分析在定性分析基础上确定各组分在样品中所占的百分含量。检测器灵敏度一定条件下某组分灵敏度定义为：灵敏度实际测定设：注入某组分样品量mi，得相应色谱图面积Ai有：Si

：检测器对组分i的灵敏度；Uoi：相对组分i时，检测器的输出信号值；ci：组分i在单位载气中的含量。f

：记录仪灵敏度倒数，mV／cm；qv：载气流量，mL／min；u

：记录仪走纸速度，cm／min；定量分析方法：定量进样法设样品的总进样量为m，待测组分i在被测样品中的浓度为ci，则注意：这种方法需要准确地知道进样量m，要求操作条件很稳定。由：有：面积归一化法组分i

的浓度可表示为注意：本方法不需要知道进样量m以及f、qv、u等参数，但必须预先知道样品中所有各组分的灵敏度。由：有：外标法通过配制已知浓度的标准样品的色谱试验，测量各组分的峰面积(或峰高)，作出峰面积Ai(或峰高hi)与组分含量ci关系的标准曲线。应用在保证相同的操作条件下，根据测量出的某一组分的峰面积(或峰高)，即可通过标准曲线查出该组分的浓度。曲线示意图：5）色谱应用的若干注意事项①色谱柱的选用必须根据被测混合物各组分的特性选用合适的色谱柱(即选择固定相及色谱柱长度)，使得各组分能在色谱柱中得到充分的分离。②载气的选用及处理根据固定相和被测组分的不同，要合理的选择流动相及流动速度基本要求：流动相(即载气)不与样品中各组分及固定相起化学反应载气不为固定相吸附或溶解一般氮气、氢气、氩气、空气及二氧化碳可用作载气，而最常用的是氮气和氢气；分析烟气中的氢气时，可用氩气作载气。载气应采用专用气源，经过干燥、净化处理后进人流量控制器，使进入色谱柱的载气流量保持恒定载气的选择与所用的检测器种类有关。③检测器检测器是用来检测并定量测定经色谱柱分离的物质组分，并输出相应电信号。a.热导池检测器工作原理与热导式气体分析仪完全相同特性：浓度型检测器，响应与组分的质量浓度成正比。表述式：热导池检测器氢火焰电离检测器常用检测器：K1

:比例系数ρi

:组分i的质量浓度b.氢火焰电离检测器氢火焰电离检测器的灵敏度比热导池检测器要高一千倍左右。并具有灵敏度高、反应快、线性范围宽等特点。基本结构及检测原理特性：

质量型检测器，响应与质量流量成正比点火丝收集电极极化电极喷气口空气入口载气入口排出口放大器记录仪表表述式：K2

:比例系数mi:组分i

的瞬时质量注意：氢火焰电离检测器仅对有机碳氢化合物有响应，其响应信号随着化合物中碳原子数量增多而增大，对所有惰性气体及CO、CO2、SO2等气体都没有响应。检测器对大气，水和CO2没有响应，适合于分析大气污染和含水样品。对氢气流速敏感，应寻找最佳流速使响应信号最大。灰尘颗粒会产生很大干扰（严重影响测量下限值），因此要保证载气、氢气和空气的纯净度。例题：用色谱测量