气相色谱法教材

气相色谱法广州市信息工程职业学校刘志莹色谱分析法的原理及分类茨维特的经典实验1.色谱法将被分离组分在两相间进行分布的一种物理分离方法。2.色谱柱装有固定相的柱管。3.色谱图柱中出现的有颜色的色带。4.固定相具有大表面积的固体。5.流动相推动被分离组分流过固定相的惰性流体。色谱分析法的原理及分类色谱分析法的分离原理及特点1.内因：由于固定相与被分离的各组分发生的吸附（或分配）作用的差别。2.宏观表现：吸附（或分配）系数的差别。3.微观解释：分子间相互作用力的差别。4.外因：流动相的不间断的流动。色谱分析法的原理及分类色谱分析法的分离原理及特点1.内因：由于固定相与被分离的各组分发生的吸附（或分配）作用的差别。2.宏观表现：吸附（或分配）系数的差别。3.微观解释：分子间相互作用力的差别。4.外因：流动相的不间断的流动。色谱分析法的原理及分类色谱分析法的分离原理及特点5.实质：由于流动相的流动使被分离组分与固定相发生反复多次的吸附（或溶解）、解吸（或挥发）过程，使那些在同一固定相上吸附（或分配）系数只有微小差别的组分，在固定相上的移动速度产生了很大的差别，从而达到了各个组分的完全分离。6.优点：不损失、不改变、不新生。色谱分析法的原理及分类色谱分析法的分类1.按照固定相和流动相的状态分类P258表16-12.按照固定相性质和操作方式分类P259表16-23.按照色谱分离过程的物理化学原理分类P259表16-3气相色谱法简介方法特点及应用范围1.优点：选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快。2.适用范围：在-196~450℃温度范围内，可以提供26~1330Pa蒸气压的气体、液体、固体及包含在固体中的气体。3.缺点：不能直接定性，不能直接分析未知物、无机物和高沸点有机物分析比较困难。气相色谱法简介气相色谱流出曲线的特征1.色谱图：以组分的流出时间（t）为横坐标，以检测器对各组分的电讯号响应值（mV）为纵坐标，绘出样品中各个组分的流出曲线图。2.色谱峰的位置1）保留时间（tR）：从进样开始至每个组分流出曲线达极大值（峰顶）所需的时间，是色谱峰位置的标志。气相色谱法简介气相色谱流出曲线的特征2.色谱峰的位置2）基线：与横坐标保持平行的直线，表示在实验条件下，纯载气流经检测器时的流出曲线，反映检测器的电噪声随时间的变化。3）死时间（tM）：从进样开始到惰性组分从柱中流出呈浓度最大值的时间，反映色谱柱中未被固定相填充的柱内死体积和检测器死体积的大小，与被测组分的性质无关。气相色谱法简介气相色谱流出曲线的特征2.色谱峰的位置4）调整保留时间（t’R）：扣除死时间后的保留时间，从本质上更准确的表达了被分析组分的保留特性。5）分配比（k）：调整保留时间与死时间之比，分配平衡常数（容量因子）。气相色谱法简介气相色谱流出曲线的特征3.色谱峰的峰高或峰面积1）峰高（h）：由基线至峰顶间的距离。2）峰面积（A）：每个组分的流出曲线和基线间所包围的面积。3）应用：峰高和峰面积的大小和每个组分在样品中的含量相关，是气相色谱进行定量分析的重要依据。气相色谱法简介气相色谱流出曲线的特征4.色谱峰的宽窄1）宽窄的表示：用标准偏差σ的大小衡量，σ大峰形宽，σ小峰形窄。2）区域宽度表示：拐点宽度（Wi）、半峰宽度（Wh/2）、基线宽度（Wb）。3）意义：说明色谱柱柱效率的高低。气相色谱法简介气相色谱流出曲线的特征4.色谱峰间的距离1）分离度：表示峰间距离。2）意义：表明色谱柱对各组分的选择性。R≥1.5，两个相邻峰完全分离。

R=1.0，两个相邻峰恰好分离。R<1.0，两个相邻峰恰好分离。气相色谱仪气相色谱法的测定流程载气流速控制及测量装置1.载气及其净化1）载气：流动相，把样品输送到色谱柱和检测器。2）常用的载气：氢气、氮气、氩气、氦气、二氧化碳、空气等。3）供气设备：高压气瓶、气体发生器、压缩泵等4）净化：硅胶、分子筛、活性炭等气相色谱仪气相色谱法的测定流程载气流速控制及测量装置2.载气流速的控制1）减压阀：装在高压气瓶出口，将高压气体调节到工作压力。2）稳压阀：稳定载气（或燃气）压力。3）针型阀：调节载气（或燃气）流量。4）稳流阀：自动控制载气的稳定流速。3.载气流速的测量

转子流量计、皂膜流速计、电子气路控制系统。气相色谱仪进样器和气化室1.进样器1）气体样品进样：注射器、气体定量管。2）液体样品进样：微量注射器。3）固体样品进样：溶解成液体，裂解成气体。2.气化室1）作用：将液体样品瞬间气化为蒸气。2）气化温度：样品能瞬间气化而不分解，一般比柱温高50~100°C。气相色谱仪色谱柱及柱温控制1.分类：填充柱和毛细管柱。2.材料、形状及连接方法1）填充柱材料：不锈钢管、铜管等。

毛细管柱材料：玻璃、石英等。2）形状：P281图16-213）连接方法：P282图16-223.柱温控制：柱箱。气相色谱仪检测器1.作用：根据样品各个组分的物理或化学特性，转变成电信号。2.分类1）浓度型：热导检测器（TCD）、电子捕获检测器（ECD）2）质量型：氢火焰离子化检测器（FID）、火焰光度检测器（FPD）数据处理系统气相色谱仪气相色谱仪的使用和维护1.气相色谱仪的性能指标P2862.气相色谱仪的使用规则P2873.气相色谱仪的维护P288固定相气固色谱的固定相1.性质：表面有一定活性的固体吸附剂。2.常用的固定相P291~2983.选择吸附剂的原则P298气液色谱的固定相1.常用载体的性质及处理方法P299~3022.常用固定液的分类及选择原则P302~3083.常用石英毛细管柱分离性能简介。P308~313检测器检测器的性能指标1.噪声与漂移1）噪声：基线在短暂时间内的波动。2）漂移：基线在一段时间内的变化。2.灵敏度1）定义：一定量的组分通过检测器时所产生电信号的大小。2）计算方法：P3153）意义：灵敏度越高，检测器的性能越好。检测器检测器的性能指标3.敏感度（检测限）1）定义：检测器恰好产生能够检测的电信号时，在单位体积或单位时间内引入检测器的组分的数量。2）定义式：当检测器产生的电信号是噪声的2倍时，单位时间（单位体积）内进入检测器的组分的数量。3）计算方法：P3164）意义：敏感度越小，检测器越敏感。检测器检测器的性能指标4.响应时间（应答时间）1）定义：从进样开始，至到达记录仪最终指示的90%处所需的时间。2）影响因素：检测器体积、电子系统、记录仪器。3）意义：响应时间越短，检测器性能越好。检测器检测器的性能指标5.线性范围1）定义：响应值随组分浓度变化曲线上直线部分所对应的组分浓度变化范围2）意义：线性范围越宽，检测器性能越好。6.常用气相色谱检测器性能比较P318表16-24检测器热导检测器1.特点：结构简单、灵敏度适中、稳定性好、线性范围宽。2.适用范围：无机气体、有机物分析；常量或十万分之几以上的组分分析。3.结构：P3194.影响灵敏度的因素：热丝阻值、桥（电）流5.使用注意事项：温度、热丝检测器氢火焰离子化检测器1.特点：灵敏度高、响应快、线性范围宽、结构简单、操作稳定。2.适用范围：有机物的微量分析。3.不适用：稀有气体、永久性气体、水等。4.检测原理：P3235.结构：P3246.影响灵敏度的因素：P3257.使用注意事项：P326定性及定量分析方法定性分析方法1.常用的保留值简介1）保留时间tR2）调整保留时间t’R（扣除死时间的影响）3）相对保留值ris（抵消色谱操作条件的变化）4）比保留体积Vg（校正色谱操作条件）5）科瓦特保留指数①任何正构烷烃的保留指数：100n②任一被测组分的保留指数：P338定性及定量分析方法定性分析方法1.常用的定性方法1）纯物质对照法P3392）利用保留值的经验规律定性P3403）利用其它方法定性P340定性及定量分析方法定量分析方法1.峰高、峰面积定量法——检量线法（工作曲线法）1）操作方法：P3412）方法特点：操作简便3）影响准确度的因素：进样量的重复性和操作条件的稳定程度。定性及定量分析方法定量分析方法2.定量校正因子1）引入原因：不同组分在同一检测器上产生的响应值不同，定量时不能直接比较。2）绝对校正因子①定义：组分含量与峰面积（峰高）的比例关系。②有关因素：P342③分类：绝对质量校正因子、绝对摩尔校正因子④测定方法：mi-Ai工作曲线的斜率。定性及定量分析方法定量分析方法2.定量校正因子3）相对校正因子①定义：某一化合物的绝对校正因子与另一种标准物的绝对校正因子之比。②有关因素：P343③分类：相对质量校正因子、相对摩尔校正因子。④测定方法：P344定性及定量分析方法定量分析方法3.定量校正因子与检测器相对响应值的关系1）相对响应值（S’i）2）相对响应值与相对校正因子的关系：互为倒数4.内标法1）操作方法：P3462）计算公式：P347定性及定量分析方法定量分析方法5.外标法1）操作方法：P3472）计算公式：P3476.归一化法1）适用范围：P3472）计算方法：P348基本原理塔板理论1.色谱峰流出曲线方程：P3492.理论塔板数n的公式：P3493.理论塔板的高度：P3504.有效理论塔板高度：P3505.意义：当柱长固定时，理论塔板数n越多，柱效能越高。基本原理效率理论1.范式方程：P3502.涡流扩散项（A）：A=2λdp1）与填充物的平均颗粒直径、不均匀因子有关。2）填充越均匀、颗粒越小，塔板高度越小，柱效越高。基本原理效率理论3.分子扩散项（B/u）：B=2γDg1）弯曲因子γ：空心柱γ=1，填充柱γ=0.5~0.72）扩散系数Dg：随载气和组分的性质、温度、压力而变化，近似地与载气分子量的平方根成反比（分子量大的载气分子扩散小）3）载气流速（u）：加快载气流速减少分子扩散。基本原理效率理论4.传质阻力项（Cu）：C=Cg+Cl1）气相传质阻力系数Cg：与dp成正比，小颗粒填充物减少Cg，提高柱效；与Dg成反比，采用氢气和氦气，减少Cg，提高柱效；与载气流速成正比，增大u，Cg增大，降低柱效。2）液相传质阻力系数Cl：与液膜厚度df2成正比，液膜越薄，Cl越小，提高柱效；与柱温成反比，柱温越高，Cl越小，提高柱效。5.改善柱效率的因素：P354基本原理色谱分离操作条件的选择1.选择原则：柱子的选择性好、效率高。2.载气的选择1）载气的种类：氢、氮、氩、氦。2）考虑因素：检测器种类、载气线速。3.载气流速的选择4.柱温的选择5.载体的选择6.固定液用来的选择基本原理