色谱法概述及气相色谱

色谱法概述及气相色谱第1页，课件共97页，创作于2023年2月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。色谱法第2页，课件共97页，创作于2023年2月气相色谱(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第3页，课件共97页，创作于2023年2月三、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。联用技术第4页，课件共97页，创作于2023年2月四、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){第5页，课件共97页，创作于2023年2月根据固定相的外形分柱色谱平板色谱{平板色谱第6页，课件共97页，创作于2023年2月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第7页，课件共97页，创作于2023年2月五、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·GCAnalyst第8页，课件共97页，创作于2023年2月一色谱流出曲线及有关术语P19第二章色谱法原理第9页，课件共97页，创作于2023年2月(一）保留值－定性1

死时间t0流动相平均线速度柱长第10页，课件共97页，创作于2023年2月2

保留时间tr3

校正(调整)保留时间第11页，课件共97页，创作于2023年2月4

死体积V05

保留体积Vr6

校正(调整)保留体积第12页，课件共97页，创作于2023年2月7

相对保留值ri,s8

分离因子α>第13页，课件共97页，创作于2023年2月(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σ第14页，课件共97页，创作于2023年2月(四）色谱流出曲线上的信息第15页，课件共97页，创作于2023年2月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。第16页，课件共97页，创作于2023年2月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？第17页，课件共97页，创作于2023年2月(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分配系数第18页，课件共97页，创作于2023年2月组分一定时，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{固定相温度第19页，课件共97页，创作于2023年2月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。第20页，课件共97页，创作于2023年2月第21页，课件共97页，创作于2023年2月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的关系第22页，课件共97页，创作于2023年2月(二）色谱理论（自习为主）1塔板理论－柱分离效能指标*k=1第23页，课件共97页，创作于2023年2月塔板号载气塔板体积数01234柱出口01234567891011121314151610.50.250.1250.0630.0320.0160.0080.0040.0020.00100000000.50.50.3750.250.1570.0950.0560.0320.0180.0100.0050.0020.001000000.250.3750.3750.3130.2350.1650.1110.0720.0450.0280.0160.0100.0050.0020.0010.000.1250.250.3130.3130.2740.220.1660.0940.0700.0490.0330.0220.0140.00800000.0630.1570.2350.2740.2740.2470.2070.1510.1100.080.0570.0400.027000000.0320.0790.1180.1380.1380.1240.1040.0760.0560.0400.0280.020第24页，课件共97页，创作于2023年2月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。第25页，课件共97页，创作于2023年2月

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第26页，课件共97页，创作于2023年2月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第27页，课件共97页，创作于2023年2月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。第28页，课件共97页，创作于2023年2月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；气体扩散系数第29页，课件共97页，创作于2023年2月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第30页，课件共97页，创作于2023年2月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第31页，课件共97页，创作于2023年2月4)流动相线速度对板高的影响第32页，课件共97页，创作于2023年2月四分离度定义：tr2,tr1:组分2和组分1的保留时间W2,W1:组分2和组分1的峰底宽度第33页，课件共97页，创作于2023年2月R=1.5完全分离第34页，课件共97页，创作于2023年2月五基本色谱分离方程式对于难分离相邻两组分：W1≈W2≈W第35页，课件共97页，创作于2023年2月P185(10-12)第36页，课件共97页，创作于2023年2月第37页，课件共97页，创作于2023年2月分离度与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第38页，课件共97页，创作于2023年2月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第39页，课件共97页，创作于2023年2月第三章色谱定性、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第40页，课件共97页，创作于2023年2月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。第41页，课件共97页，创作于2023年2月(2)相对保留值第42页，课件共97页，创作于2023年2月(3)保留指数P276优点Z,Z+1:正构烷烃的碳原子数进样第43页，课件共97页，创作于2023年2月例：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。第44页，课件共97页，创作于2023年2月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1min第45页，课件共97页，创作于2023年2月总离子流色谱图6号峰的质谱图第46页，课件共97页，创作于2023年2月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)第47页，课件共97页，创作于2023年2月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第48页，课件共97页，创作于2023年2月二定量分析P2811定量基础或第49页，课件共97页，创作于2023年2月单位峰面积(或单位峰高)的组分的量定量校正因子相对校正因子第50页，课件共97页，创作于2023年2月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。优点第51页，课件共97页，创作于2023年2月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第52页，课件共97页，创作于2023年2月(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第53页，课件共97页，创作于2023年2月(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。准确度高优点第54页，课件共97页，创作于2023年2月第55页，课件共97页，创作于2023年2月例: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。第56页，课件共97页，创作于2023年2月解：第57页，课件共97页，创作于2023年2月第四章

气相色谱法一气相色谱仪P36GC工作过程第58页，课件共97页，创作于2023年2月载气系统进样系统分离系统检测和记录系统温控系统第59页，课件共97页，创作于2023年2月第60页，课件共97页，创作于2023年2月（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{第61页，课件共97页，创作于2023年2月（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℃第62页，课件共97页，创作于2023年2月取样位置试样导入色谱柱六通阀进样器第63页，课件共97页，创作于2023年2月第64页，课件共97页，创作于2023年2月（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

0.1-50第65页，课件共97页，创作于2023年2月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)第66页，课件共97页，创作于2023年2月对载体的要求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。第67页，课件共97页，创作于2023年2月担体的表面处理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第68页，课件共97页，创作于2023年2月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)第69页，课件共97页，创作于2023年2月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)之间的作用力第70页，课件共97页，创作于2023年2月固定液的相对极性P（自习）第71页，课件共97页，创作于2023年2月固定液的选择原则－“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—多种固定液混合第72页，课件共97页，创作于2023年2月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P73第73页，课件共97页，创作于2023年2月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第74页，课件共97页，创作于2023年2月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)固体吸附剂第75页，课件共97页，创作于2023年2月(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第76页，课件共97页，创作于2023年2月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1.76第77页，课件共97页，创作于2023年2月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

第78页，课件共97页，创作于2023年2月2氢火焰离子化检测器(FID)

火焰离子化机理第79页，课件共97页，创作于2023年2月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。第80页，课件共97页，创作于2023年2月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。第81页，课件共97页，创作于2023年2月3电子捕获检测器(ECD)

electroncapturedetector,ECD第82页，课件共97页，创作于2023年2月电子捕获机理适用范围卤素及亲电子物质第83页，课件共97页，创作于2023年2月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。第84页，课件共97页，创作于2023年2月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第85页，课件共97页，创作于2023年2月4火焰光度检测器(FPD)

第86页，课件共97页，创作于2023年2月响应机理适用范围含硫、磷化合物含磷化合物含硫化合物第87页，课件共97页，创作于2023年2月三九一一乙拌磷地亚农倍硫磷对硫磷