色谱法概述及气相色谱-课件

第一章

色谱法绪论一色谱法发展史P1“色谱法”名称的由来}石油醚(流动相)碳酸钙(固定相)色谱带1ppt课件是利用混合物不同组分在固定相和流动相中分配系数(或吸附系数、渗透性等)的差异，使不同组分在作相对运动的两相中进行反复分配，实现分离的分析方法。色谱法2ppt课件气相色谱(Gaschromatography)

填充柱气相色谱（Packedcolumngaschromatography)

毛细管气相色谱(Capillarycolumngaschromatography)

裂解气相色谱(Pyrolysisgaschromatography)

顶空气相色谱(Headspacegaschromatography)

气相质谱联用技术（Gaschromatography-Massspectrometry)液相色谱(Liquidchromatography)

高效液相色谱(Highperformanceliquidchromatography)

超临界流体色谱(Supercriticalfluidchromatography)

高效毛细管电泳(Highperformancecapillaryelectrophoresis)

毛细管电色谱(Capillaryelectrochromatography)

液相质谱联用技术（Liquidchromatography-Massspectrometry二、色谱方法的一些新技术3ppt课件三、色谱法的特点（1）分离效率高

复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。（2）灵敏度高

可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。（3）分析速度快

一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4）应用范围广

气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。不足之处：

被分离组分的定性较为困难。联用技术4ppt课件四、色谱法的分类P7根据流动相的物态可分为气相色谱(GC)液相色谱(LC)超临界流体色谱(SFC){5ppt课件根据固定相的外形分柱色谱平板色谱{平板色谱6ppt课件根据分离机理可分为吸附色谱分配色谱离子交换色谱排阻色谱7ppt课件五、色谱色谱文献P11发表色谱文献的主要期刊JournalofChromatography.A色谱JournalofChromatography.B分析测试通报TheJournalofMicrocolumnSeparation分析科学学报Chromatographia

分析仪器JournalofChromatographyScienceJournalofHighResolutionChromatographyLC·GCAnalyst8ppt课件一色谱流出曲线及有关术语P19第二章色谱法原理9ppt课件(一）保留值－定性1

死时间t0流动相平均线速度柱长10ppt课件2

保留时间tr3

校正(调整)保留时间11ppt课件4

死体积V05

保留体积Vr6

校正(调整)保留体积12ppt课件7

相对保留值ri,s8

分离因子α>13ppt课件(二）峰高与峰面积－定量（三）区域宽度－柱效峰底宽度W半峰宽W1/2标准偏差σ14ppt课件(四）色谱流出曲线上的信息15ppt课件1根据色谱峰的个数，可判断样品所含的最少组份数。2根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析。3根据色谱峰的面积或峰高,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(或流动相)选择是否合适的依据。16ppt课件三色谱分析的基本原理组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？17ppt课件(一）分配系数K和分配比k组分在固定相中的浓度组分在流动相中的浓度1

分配系数18ppt课件组分一定时，K主要取决于固定相性质组分及固定相一定时,温度增加,K减小试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础选择适宜的固定相可改善分离效果影响K的因素{固定相温度19ppt课件2

分配比(容量因子)k组分在固定相中的质量组分在流动相中的质量K与k都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数。K与k都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越大，该组分的保留时间越长。k可直接从色谱图上获得。20ppt课件21ppt课件3

分配系数K与分配比k的关系4

分离因子与分配系数K及分配比k的关系22ppt课件(二）色谱理论（自习为主）1

塔板理论－柱分离效能指标*k=123ppt课件

塔板号载气塔板体积数01234柱出口01234567891011121314151610.50.250.1250.0630.0320.0160.0080.0040.0020.00100000000.50.50.3750.250.1570.0950.0560.0320.0180.0100.0050.0020.001000000.250.3750.3750.3130.2350.1650.1110.0720.0450.0280.0160.0100.0050.0020.0010.000.1250.250.3130.3130.2740.220.1660.0940.0700.0490.0330.0220.0140.00800000.0630.1570.2350.2740.2740.2470.2070.1510.1100.080.0570.0400.027000000.0320.0790.1180.1380.1380.1240.1040.0760.0560.0400.0280.02024ppt课件理论塔板数理论塔板高度色谱柱长度柱效能指标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，柱效能越高，所得色谱峰越窄。25ppt课件

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。有效塔板数有效板高26ppt课件2

速率理论－影响柱效的因素（自习为主）流动相线速度范弟姆特方程27ppt课件1)涡流扩散项A固定相颗粒越小，填充的越均匀A越小，H越小，柱效越高，色谱峰越窄。28ppt课件2)分子扩散项B/u(纵向扩散项)流动相柱内谱带构型相应的响应信号产生原因：浓度梯度影响因素：流动相流速；气体扩散系数29ppt课件3)传质阻力项Cu气相传质阻力固定相颗粒越小，载气分子量越小气相传质阻力越小30ppt课件液相传质阻力固定液粘度及液膜厚度越小液相传质阻力越小31ppt课件4)流动相线速度对板高的影响32ppt课件四分离度定义：tr2,tr1:组分2和组分1的保留时间W2,W1:组分2和组分1的峰底宽度33ppt课件R=1.5完全分离34ppt课件五基本色谱分离方程式对于难分离相邻两组分：W1≈W2≈W35ppt课件P185(10-12)36ppt课件37ppt课件分离度与k、n及的关系

k从1增加到3，R增加到原来的1.5倍

(k:2-7)n增加到原来的3倍，R增加到原来的1.7倍

从1.01增加到1.1，增加约9％，R增加到原来的9倍结论选择合适的固定相(流动相)以增加是改善分离度最有效的方法38ppt课件1)各组分的分配系数必须不同。这一条件通过选择合适的固定相来实现。2)区域扩宽的速度应小于区域分离的速度，即色谱柱的柱效要高。3)在保证快速分离的前提条件下，色谱柱应足够长。使试样中的不同组分分离需要满足的条件39ppt课件第三章色谱定性、定量方法及应用P274一定性分析1用已知纯物质对照定性保留值定性峰高增加法定性40ppt课件2用经验规律和文献值定性(1)经验规律碳数规律在一定温度下，同系物的调整保留时间的对数与分子中碳数成线性关系如果知道两种或更多同系物的调整保留时间，则可求出常数A和C。从色谱图查出未知物的后，根据上式即可求出未知物的碳数。41ppt课件(2)相对保留值42ppt课件(3)保留指数P276优点Z,Z+1:正构烷烃的碳原子数进样43ppt课件例：乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲线如下图所示。由图中测得调整保留距离为：乙酸正丁酯310.0mm，正庚烷174.0mm，正辛烷373.4mm。求乙酸正定酯的保留指数。在与文献值对照时，一定要重视文献值的实验条件，如固定液、柱温等。而且要用几个已知组分进行验证。44ppt课件3联机定性GC/MS(气相色谱-质谱)例：川桂皮挥发油的化学成分分析色谱柱：SE－54(30m×0.25mm×0.25μm)色谱操作条件载气：氦气，流速1mL/min柱温：初温60℃保持1min，8℃/min升温至150℃，6℃/min升温至190℃，8℃/min升温至250℃，保持1min45ppt课件总离子流色谱图6号峰的质谱图46ppt课件GC/AES(气相色谱－原子发射光谱)二甲基硒烯丙基甲基硒甲基亚磺基硒酸甲酯二甲基二硒2－丙稀硫硒酸甲酯1－丙稀硫硒酸甲酯双(甲硫)硒烯丙基甲基硫二甲基二硫二烯丙基硫烯丙基甲基二硫二甲基三硫二烯丙基二硫烯丙基甲基三硫二烯丙基三硫GC-AES同时检测大蒜中碳、硫、硒化合物Se(196.1nm)C(193.1nm)S(180.7nm)47ppt课件4几种方法联合定性化合物GC-MS色谱保留指数质谱相似度OV-101柱PEG20M柱9号峰定性数据

9851149β-蒎烯9349811124香叶烯9269861156质谱和保留指数两种鉴定方法的结果例：缬草挥发油化学成分的研究多种方法联合定性可大大提高鉴定的可靠性48ppt课件二定量分析P2811

定量基础或49ppt课件单位峰面积(或单位峰高)的组分的量定量校正因子相对校正因子50ppt课件2

常用的几种定量分析方法(1)归一化法P289试样中所有组分均须出峰要求操作条件如进样量、载气流速等变化时对结果的影响较小。优点51ppt课件组分乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯峰面积12075140105fi'0.971.000.960.98校正因子归一化定量结果27.017.531.324.1峰面积直接归一化定量结果27.217.131.823.9C8芳烃异构体归一化定量分析52ppt课件(2)外标法(校准曲线法)P287或不使用校正因子需准确控制进样量、载气流速等操作条件适合测定大批量样品53ppt课件(3)内标法P288

对内标物的要求：（a）试样中不含有该物质；（b）与被测组分性质比较接近；（c）不与试样发生化学反应；（d）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。准确度高优点54ppt课件55ppt课件例:测定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用内标法。称取试样1500mg，加入内标物壬烷150mg，混合均匀后进样，测得如下数据：组分壬烷乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯峰面积校正因子981.02700.97951.001200.95800.98计算样品中乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯的含量。56ppt课件解：57ppt课件第四章

气相色谱法一气相色谱仪P36GC工作过程58ppt课件载气系统进样系统分离系统检测和记录系统温控系统59ppt课件60ppt课件（一）载气系统常用载气：氮气、氦气、氢气及氩气气源净化干燥管载气流速控制装置{载气系统载气选择依据检测器柱效{61ppt课件（二）进样系统P36注射器气化室进样系统{进样器气化室温度比柱温高出10～50℃62ppt课件取样位置试样导入色谱柱六通阀进样器63ppt课件64ppt课件（三）分离系统(色谱柱)色谱柱填充柱毛细管柱柱内径1-10mm0.05-0.5mm柱长度0.5-10m10-150m总塔板数~103~

106样品容量10-1000

0.1-5065ppt课件1

气液色谱固定相P67组成{担体(载体)固定液{硅藻土红色白色非硅藻土{1)担体(载体)66ppt课件对载体的要求P67具有多孔性，即比表面积大。化学惰性，表面没有活性，有较好的浸润性。热稳定性好。有一定的机械强度，使固定相在制备和填充过程中不易粉碎。67ppt课件担体的表面处理a.

酸洗－浓盐酸浸泡，除去碱性作用基团b.

碱洗－氢氧化钾甲醇溶液浸泡，除去酸性作用基团c.

硅烷化－除去担体表面的氢键作用力二甲基二氯硅烷68ppt课件2)

固定液－高沸点的有机化合物

P71对固定液的要求热稳定性好，在操作温度下不发生聚合、分解等反应；具有较低的蒸气压，以免流失。化学稳定性好，不与样品或载气发生不可逆的化学反应。粘度和凝固点低，以便在载体表面能均匀分布。对样品中的各组分有适当的溶解度。(填充柱，毛细管柱)69ppt课件组分与固定液分子间的相互作用静电力－极性分子之间的作用力诱导力－极性与非极性分子之间的作用力色散力－非极性分子之间的作用力氢键力－氢原子与电负性很大的原子(如F、O、N等)之间的作用力70ppt课件固定液的相对极性P（自习）71ppt课件固定液的选择原则－“相似相溶”（重要）a.

非极性物质—非极性固定液。沸点越低的组分越早出峰。b.极性物质—极性固定液。极性越小的组分出越早出峰。c.极性与非极性混合物—极性固定液。极性越小的组分出越早出峰。d.易形成氢键物质—极性或氢键型固定液。不易形成氢键的组分先出峰，易形成氢键的组分后出峰。e.复杂难分离样品—多种固定液混合72ppt课件固定液极性适用范围100％二甲基聚硅氧烷非极性脂肪烃化合物，石化产品(50％三氟丙基)甲基聚硅氧烷中等极性极性化合物，如高级脂肪酸聚乙二醇中强极性极性化合物，如醇、羧酸酯等常用毛细管色谱柱固定液P7373ppt课件2

气固色谱固定相P93永久性气体惰性气体低沸点有机化合物分离对象74ppt课件分离测定有机物中的痕量水高分子多孔微球硅胶－强极性氧化铝－弱极性活性炭－非极性分子筛－强极性高分子多孔微球(GDX)固体吸附剂75ppt课件(四)检测系统P371

热导池检测器

(TCD)参比测量R1R2ABR1*R参比=R2*R测量只有载气通过时载气+组分R1*R参比≠R2*R测量利用载气与组分热导系数的差异进行测量76ppt课件载气对热导检测器灵敏度的影响某些气体与蒸气的热导系数/10-4J·(cm·s·℃)-1气体热导系数气体热导系数氢气22.4甲烷4.56氦气17.41乙烷3.06氮气3.14丙烷2.64氧气3.18甲醇2.30空气3.14乙醇2.22氩气2.18丙酮1.7677ppt课件影响热导检测器灵敏度的因素载气种类；热丝工作电流；热丝与池体温度差。适用范围测量对象：通用色谱柱：填充柱

78ppt课件2氢火焰离子化检测器(FID)

火焰离子化机理79ppt课件适用范围含碳有机化合物影响检测灵敏度的因素氢氮比；空气流量；极化电压。80ppt课件氢火焰离子化检测器特点

flameionizationdetector,FID

(1)典型的质量型检测器;(2)对有机化合物具有很高的灵敏度;(3)无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应;(4)氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点;(5)比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12g·g-1。81ppt课件3电子捕获检测器(ECD)

electroncapturedetector,ECD82ppt课件电子捕获机理适用范围卤素及亲电子物质83ppt课件电子捕获检测器

高选择性检测器，仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度，检测下限10-14g/mL，对大多数烃类没有响应。

较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。84ppt课件饮用水中三卤甲烷色谱图水氯氯仿二氯溴甲烷二溴氯甲烷溴仿85ppt课件4火焰光度检测器(FPD)

86ppt课件响应机理适用范围含硫、磷化合物含磷化合物含硫化合物87ppt课件三九一一乙