第十二章气相色谱分析

用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱法。是由惰性气体将气化后的试样带入加热的色谱柱，并携带分子通过固定相，达到分离目的。第十二章气相色谱分析重点：

气相色谱的分离系统——载体和固定液的选择，分离条件的选择

气相色谱的基本原理

检测系统——各种检测器的检测原理在现代所有的分析仪器中，没有一种像色谱仪这样在实际中得到如此迅速和广泛的应用。目前，色谱分析广泛应用在食品学科，它通过对不同的物质分析、分离和组合，对物质进行定性和定量的分析，若色谱分析和质谱分析（MS）或核磁共振（NMR）联用，则能对物质进行立体结构的分析。

气相色谱法固定相是用高沸点的有机物涂渍在惰性载体上。由于可供选择的固定液种类多，故选择性较好，应用亦广泛。

流动相：气体固定相气液色谱气固色谱是用固体吸附剂为固定相，分离的对象主要是一些永久性的气体和低沸点的化合物.载体固定液气相色谱是用气体作为流动相的层析法。

目前，大部分气相色谱是以液体为固定相的气液色谱。气——固色谱中被分离物随着载气的流动，被测组分在吸附剂表面进行吸附，脱附，再吸附，再脱附……这样反复的过程不同物质在色谱柱中的保留时间不同而达到分离的目的。气——液色谱中被分离物随着载气的流动，被测组分在固定液中进行溶解，挥发，再溶解，再挥发……的过程，使不同物质在色谱柱中的保留时间不同而达到分离的目的。

气固色谱、气液色谱20世纪50年代，色谱发展最快原因：1.一些新型色谱技术的发展；2.复杂组分分析发展的要求。

1937-1972年中有12个Nobel奖是有关色谱研究的！气相色谱法的特点：三高一快一广1.高选择性—能分离性质极为接近的物质如：同位素，异构体等2.高效能—在很短的时间内就能分离测定性质极为复杂的混合物3.高灵敏度—分离微量、痕量组分用高灵敏度的检测器可测出样品中10-11~10-13g组分样品用量少：液体0.几

L气体几mL固体几

g4.分析速度快—样品准备好后，几分钟~几十分钟即可5.应用范围广

在柱温条件下有一定蒸气压且稳定性好的样品都能测定，只要在

450℃以下有1.5~10kPa蒸气压且不分解的物质原则上都能测定，不论它是气体、液体和固体。

对于挥发性低和受热易分解的物质，若能通过化学衍生方法使其转化为挥发性大、热稳定性好的衍生物，同样可用气相色谱分离和分析。气相色谱法有上述优点，但也有它的缺点，即从色谱图上不能直接给出它定性的结果。在缺乏标准样品的情况下，定性分析较困难，对于高沸点，不能气化和热不稳定的物质不能用气相色谱法分离和测定。对化学性质极为活泼或强腐蚀性物质也不能用GC测定。第一节分析流程及常用术语在气相色谱中，作为流动相的气体称作载气。

载气→减压阀→净化干燥管→稳压阀→流量计→压力表→进样口→气化室→色谱柱→检测器→记录仪→电子计算机积分仪由记录仪得到的色谱图可进行定性或定量分析。出峰顺序与物质性质有关，信号大小与物质的量有关。

气相色谱仪

柱-固定相检测器气相色谱流程：

1、高压钢瓶2、减压阀3、载气净化干燥管4、针形阀5、流量剂6、压力表7、进样器8、色谱柱9、检测器10、记录仪图2.1气相色谱流程图载气：气相色谱所用的流动相。常用的载气有氮气，来自钢瓶或氮气发生器，由分离空气来制得；氢气，来自钢瓶或氢气发生器（电解KOH或NaOH溶液得到）；氦气

(He)；另外还有氩气（Ar）,甲烷，乙烷和二氧化碳等。色谱柱色谱柱是气相色谱仪中分离的心脏，色谱柱的选择是确定色谱分析方法的中心环节；要求色谱柱：效能高，选择性好，快速（几秒钟至几十分钟）。色谱柱包括填充柱和毛细管柱。选择色谱柱也就是选择固定相，固定相指柱中的内容物。

气相色谱固定相的分类

（1）气固色谱①吸附剂

②化学键合相

③高分子多孔小球

使用前需活化处理（2）气液色谱①载体（也叫担体）②固定液A.烃类；B.硅氧烷类C.醇类；D.酯类

检测器检测器是将流出色谱柱的载气中被分离组分的浓度和质量转化为电信号（电压或电流）变化的装置。

气相色谱仪的检测器有30多种，常见有：热导池检测器（TCD），氢火焰离子化检测器（FID）和电子捕获检测器（ECD）。

气相色谱仪的主要部件载气系统（气路系统）进样系统分离系统（色谱柱）检测系统数据处理系统Filters/TrapsAirHydrogenGasCarrierColumnDatasystemSyringe/SamplerInletsDetectorsRegulatorsHRESET构成色谱仪的五个基本组成部分：气相色谱的结构流程载气系统(Carriergassupply)气路系统：获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计及气体净化装置。载气:要求化学惰性，不与有关物质反应。载气的选择除了要求考虑对柱效的影响外，还要与分析对象和所用的检测器相配。常用的载气有：氢气、氮气、氦气；补偿式双气路1-载气；2-减压阀；3-净化器；4-稳压阀；5-压力表；6-针形阀；7-流速计载气系统(Carriergassupply)在实际应用中载气的选择主要是根据检测器的特性来决定，同时考虑色谱柱的分离效能和分析时间，例如以热导池作检测器时，几乎都是采用氢气或氦气作载气，因为它们分子量小，热导系数大，粘度小，有利于提高检测灵敏度和分析速度。净化干燥管：去除载气中的水、氧、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。载气系统(Carriergassupply)压力表：多为两级压力指示：第一级，钢瓶压力(总是高于常压。对填充柱：10-50psi（Poundspersquareinch

）；对开口毛细柱：1-25psi)；第二级，柱头压力指示；(1psi=6894.76pa)流量计:

在柱头前使用转子流量计(Rotometer)，但不太准确。通常在柱后，以皂膜流量计测流速。许多现代仪器装置有电子流量计，并以计算机控制其流速保持不变。载气系统(Carriergassupply)校正载气流速：载气在柱后的真实流速：皂膜流量计测得载气流速出口载气流速经过水饱和蒸气压校正的流速室温时水的饱和蒸气压柱出口压力，即大气压力进样系统包括进样器(阀)和汽化室微量注射器：0.1，1，5，10，50μL

汽化室可控制温度为20～400℃

汽化室的作用是将液体或固体样品瞬间气化为蒸气，并很快被载气带入色谱柱。进样系统—进样装置和气化室气化室：可控温度为50~400℃，一般比柱温高30~70℃进样装置液体：常用1、5、10、25、50L(一般进样0.1~10L）气体：0.25~5mL

注射器或六通阀(一般进样0.1~10mL）

进样装置：进样器+气化室；气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；常以微量注射器(穿过隔膜垫)或六通阀将液体样品注入气化室(汽化室温度比样品中最易蒸的物质的沸点高约50oC)，通常六通阀进样的重现性好于注射器。

进样要求：进样量或体积适宜；“塞子”式进样。一般柱分离进样体积在十分之几至20L，对毛细管柱分离，体积约为~10-3L，此时应采用分流进样装置来实现。体积过大或进样过慢，将导致分离变差(拖尾)。微量注射器的使用气相进样

液体进样器：

不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用1uL;10μL；毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。气化室：将液体试样瞬间气化的装置。样品在气化室气化，并很快被带入色谱柱。分离系统色谱柱、柱室和控温部分色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱。（1）填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径为2~4mm，长1~3m。填充柱的形状有U型和螺旋型二种。（2）毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁、多孔层和涂载体空心柱。填充柱外形有U型，W型和螺旋型三种，内径均为2～6mm，长度在1～10m之间，通常2～4m。不锈钢，玻璃，聚四氟乙烯。分析时间短，可自行添装空心毛细管：分析速度快，内径为0.1～0.5mm，长为50～300m，其外形多为螺旋型，材料，玻璃尼龙，不锈钢。商业用品，不能自行填装柱容量也很小，且因材质因素，易折断损坏色谱柱放在恒温箱中：

戈雷(Golay)柱─

毛细管开管柱开管柱（毛细管柱）：分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。内径0.1~0.5mm长达几十至100m。通常弯成直径10~30cm的螺旋状。开管柱因渗透性好、传质快，因而分离效率高(n可达

106)、分析速度快、样品用量小。除了一些特定的分析之外，填充柱将会被更高效、更快速的开管柱所取代！4、检测系统：检测器，控温装置

检测恒温箱中的温度，一般选择与柱温相同或略高于柱温。5、记录系统：放大器和记录器，数据处理装置。温度控制在气相色谱测定中，温度是重要的指标，它直接影响色谱柱的选择分离、检测器的灵敏度和稳定性。控制温度主要指对气化室，色谱柱室，检测器三处的温度控制。

色谱柱的温度控制方式有恒温和程序升温二种。对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法进行分析。

程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。恒温150℃程序升温50-250℃

，8℃

/min4.检测系统－－色谱仪的眼睛

检测器：广谱型——对所有物质均有响应；

专属型——对特定物质有高灵敏响应；

浓度型:检测的是载气中组分浓度的瞬间变化，即响应值与浓度成正比。质量型:检测的是载气中组分进入检测器中速度变化，即响应值与单位时间进入检测器的量成正比。

1.热导检测器(Thermalconductivitydetector,TCD):是基于各种物质有不同的导热系数而设计的检测器。

2.氢火焰离子化检测器(Flameionizeddetector,FID):是气相色谱中最常用的一种检测器。它的敏感度高，线性范围宽，易于掌握，应用范围广，特别适合于毛细管气相色谱使用。

3.电子捕获检测器(Electroncapturedetector,ECD):是一种用Ni或氖做放射源的离子化检测器，它是气相色谱检测器中灵敏度最高的一种选择性检测器，在气相色谱仪中应用范围仅次于TCD和FID，占第三位。4.火焰光度检测器(Flamephotometricdetector,FPD):是基于样品在富氢火焰中燃烧，使含硫、磷化合物经燃烧后又被氢还原而得到特征光谱的检测器

5.氮磷检测器（NPD）也称热离子检测器(Thermionicdetector,TID):是基于样品在富氢火焰中燃烧，使含硫、磷化合物经燃烧后又被氢还原而得到特征光谱的检测器6.原子发射检测器(AtomicemissionDetector,AED)7.硫荧光检测器（SulfurchemiluminescenceDetector,SCD）

常用的气相色谱的检测器：氢焰离子检测器GC工作过程（双语，参考）二、气相色谱图及常用术语图12.2色谱流出曲线（动画）色谱图曲线流出曲线和色谱峰流出曲线（色谱图）：电信号强度随时间变化曲线色谱峰：流出曲线上突起部分不对称因子正常峰（对称）非正常峰

前沿峰

拖尾峰色谱峰——fs在0.95~1.05之间——fs小于0.95——fs大于1.05常见色谱图（1）基线（baseline）当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实验操作条件下，反应检测器系统噪声随时间变化的线称为基线。反应仪器检测系统噪声的大小，应为一条直线,是仪器是否正常工作的指标。。基线（baseline）噪音和漂移

基线：当没有待测组分进入检测器时，反映检测器噪音随时间变化的曲线（稳定—平直直线）噪音：仪器本身所固有的，以噪音带表示（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）（2）保留值（retentionvalue）表示试样中各组分在色谱柱中的滞留时间的数值。任何一种物质都有一定的保留值，通常用时间或用将组分带处色谱柱所需载气的体积来表示（保留时间、保留体积）。保留值：色谱定性参数（1）时间表示的保留值保留时间（retentiontime）

tR：从进样开始到组分出现浓度极大点时所需时间，即组分通过色谱柱所需要的时间死时间（deadtime）

tm：不被固定相溶解或吸附的组分的保留时间（即组分在流动相中的所消耗的时间），或流动相充满柱内空隙体积占据的空间所需要的时间，又称流动相保留时间。保留值：色谱定性参数调整保留时间（adjustedretentiontime）

tR’：组分的保留时间与死时间之差值，即组分在固定相中滞留的时间保留体积（retentionvolume）

VR：从进样开始到组分出现浓度极大点时所消耗的流动相的体积F0——色谱柱出口的载气体积流量死体积（deadvolume）

Vm：不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，又指色谱柱中未被固定相所占据的空隙体积，即色谱柱的流动相体积（包括色谱仪中的管路、连接头的空间、以及进样器和检测器的空间）。调整保留体积（adjustedretentionvolume）

VR’：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相对保留值（relativeretention）

ri,s：调整保留值之比，在相同的操作条件下，组分i的调整保留值与组分s的调整保留值之比，称为组分i对组分s的相对保留值。2024/6/13相对保留值是衡量色谱柱选择性的指标相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，如柱径，柱长，填充情况及流动相的流速等无关。它表示了固定相对这两种组分的选择性。是色谱中广泛使用的定性数据。相对保留值的大小反应了色谱柱对不同组分的选择性。若ri,s≠1，说明色谱柱对两个组分具有选择性，两个组分的色谱峰位不同，在图上峰是分开的。定性分析时，固定一个色谱峰（s）作为标准，然后再求其他峰（i）对s峰的相对保留时间，如i为后出峰，所以ri,s＞1。相对保留值的优点是：

只要柱温，固定相不变，即使柱径，柱长，填充情况及流动相流速有所变化，ris值仍保持不变，（重要参数）相邻两组分的tR’相差越大，分离的越好。3.峰面积与峰高峰面积：指峰与峰底之间的面积，A峰高：色谱峰最高点至峰底之间的距离，h峰面积与峰高都反应组分的含量，常用于定量分析。4．色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数峰宽（peakwidth）

Wb：正态分布色谱曲线两拐点切线与基线相交的截距，又称基底宽度、峰底宽度半峰宽（peakwidthathalfheight）

W1/2：峰高一半处所对应的峰宽，又称半宽度标准偏差σ：是正态分布色谱峰上两拐点间距离的一半，或对应0.607h处峰宽的一半.注：σ↓小，峰↓窄，柱效↑高

注：除了用于衡量柱效，还可以计算峰面积利用色谱流出曲线可以解决以下问题：1.根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的最少个数。2.根据色谱峰的保留值（或位置），可进行定性分析。3.根据色谱峰下的面积和峰高可进行定量分析。4.色谱峰的保留值和色谱峰的区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据。5.色谱峰两峰的距离，是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。5.分配系数（partitionfactor）K

组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g/mL）比，称为分配系数，用K表示，即：分配系数是色谱分离的依据。分配系数K的讨论一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；试样一定时，K主要取决于固定相性质；每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。6.分配比（partitionratio）k

在实际工作中，也常用分配比来表征色谱分配平衡过程。分配比是指，在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比：2.分配比（partitionratio）k1.分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。2.分配系数与分配比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。3.分配比可以由实验测得。分配比也称：

容量因子(capacityfactor)；容量比(capacityratio)；第二节基本理论一、塔板理论二、速率理论热力学理论：塔板理论——平衡理论动力学理论：速率理论——VanDeemter方程

色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。

知识回顾

这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。色谱理论需要解决的问题色谱分离过程的热力学和动力学问题是研究影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效与分离度的评价指标及其关系。组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制；（组分和固定液的结构和性质）色谱峰变宽：色谱过程的动力学因素控制；（两相中的运动阻力，扩散）

塔板理论和速率理论力求解决以上问题。一、塔板理论塔板理论把气相色谱当作一个精馏塔，应用塔板的概念描述柱内组分分配行为，提出了衡量色谱柱对组分分离效率的指标－－理论塔板数，用n表示。1.塔板理论的四个假设（1）色谱柱由若干小段组成每一段为一个理论塔板，在一小段间隔内，气相平均组成与液相平均组成可以很快的达到分配平衡。这样达到分配平衡的一小段柱长称为塔板理论高度（heightequivalenttotheoreticalplate）H；理论塔板数和理论塔板高度n=5.54（tR/Wh/2）2(n：理论塔板数；

tR：保留时间；Wh/2：半峰宽。)H=L/n(H:理论塔板高度；L：柱长度（2m）单位：cm或mm。)理论塔板数和理论塔板高度单位柱长的塔板数越多，表明色谱柱针对这个物质的分离效能越高。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。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，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。用理论塔板数和理论塔板高度可以作为衡量柱效能的指标。假设2(2)塔板中，下层为固定相，上层空间为流动相，该空间体积称为板体积，载气脉冲式进入色谱柱，每次进气一个板体积。（3）组分在各塔板内的两相之间迅速达到分配平衡，分配系数恒定不变，与组分浓度无关。（4）开始时，试样组分全部加到第一块塔板上，试样沿色谱柱方向的纵向扩散忽略不计。2.柱效能指标理论塔板数（n）理论塔板高度（H）有效塔板数（neff）在气相色谱中，n值是很大的，约为103~106

，流出曲线可趋近于正态分布曲线。流出曲线上的浓度c与时间t的关系可由下式表示:由塔板理论可导出n与色谱峰半峰宽或峰底宽度的关系：

式中L为色谱柱长度，tR：保留时间及W1/2半峰宽或Wb峰底宽度。由上两式可见，色谱峰越窄，塔板数n越多，理论塔板高度H就越小，此时柱效能越高。假设单位质量m=1、k=1塔板号0123→流出曲线成正态分布有效塔板数是从tR中减去死时间后衡量柱效能的物理量。为使塔板数和塔板高度真实反应色谱柱分离的好坏，将tM外的有效塔板数n有效和有效塔板高度H有效作为柱效能指标。

计算公式为：

有效塔板数和有效塔板高度较为真实的反应了柱效能的好坏。成功处：解释流出曲线的形状（呈正态分布）、浓度极大点的位置以及计算评价柱效能等方面。公式意义1.计算neff和Heff时，由于扣除了组分不参与分配的死时间，因此用neff和Heff反映柱效能时，反映的柱分离作用完全是固定相对组分的作用，更真实。2.色谱柱长一定，组分的H越小，n就越大，表明色谱柱对该组分的作用越大，柱效能越高。3.同一色谱柱上，不同组分的保留时间、峰底宽度不同，所以色谱柱对不同组分的n，H也不同，分离效能（柱效能）也不同4.对某组分来说，当峰位一定，即tR一定，组分的峰底宽度越小，则neff值越大，说明组分柱效能越高，峰形越窄；当色谱柱对所有组分的柱效能都很高时，所有峰形都很窄，相互重叠的可能性小，色谱柱对样品有很好的分离效果。5.长度一定的色谱柱，当H增大时，n值必然减小，导致峰底宽度增大，色谱峰区域宽度扩张。塔板理论较好解释了色谱峰形的正态分布规律，提出柱效评价指标。该理论是半经验式理论，假设条件与柱内实际情况不一致，没有考虑动力学因素对色谱过程的影响，无法解释载气流速对n的影响，未能回答H对峰形扩张的具体影响因素，没有提出影响塔板高度的因素。存在问题:

(1)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。

(2)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。(3)塔板理论排除了一个重要参数——流动相的线速度u，它只定性给出塔板高度的概念，却无法解释板高的影响因素。即无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。速率理论--VanDeemter方程（板高方程）影响塔板高度的各种因素，可以用速率理论方程式表示：式中：A项为涡流扩散项，与填充物的粒度大小及填充是否均匀有关；B/u为分子扩散项，u为载气平均线速度。为了减少第二项应增加流速和使用分子量较大的载气；第三项Cu为传质阻力项，系数C包括气相传质和液相传质两方面。气体碰到填充物颗粒时，形成类似“涡流”的流动，引起色谱峰扩张。

A=2λdp

填充物颗粒直径dp（单位为cm）

填充的不均匀性λ

使用适当粒度和颗粒均匀的单体，尽量填充均匀，可减少涡流扩散。空心毛细管柱中，A项为零。1涡流扩散项A涡流扩散示意图A─涡流扩散项

A=2λdp

dp：固定相的平均颗粒直径λ：固定相的填充不均匀因子产生原因：载气携样品进柱，遇到来自固定相颗粒的阻力→路径不同→涡流扩散流动方向不断地改变，因而形成紊乱的类似涡流的流动。

也就是说：固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。注意：颗粒太小，柱压过高且不易填充均匀填充柱——60~100目空心毛细管柱（0.1~0.5mm），A=0，n理较高讨论：

由于进样在色谱柱内存在浓差而形成浓度梯度。

B＝2γ

Dg

γ—载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数（弯曲因子）

Dg—组分在气相中的扩散系数（单位为cm2·s-1）

（2）分子扩散项B/u（纵向扩散）B/u—分子扩散项

B=2γDg

γ

：弯曲因子。反映固定相颗粒几何性状对自由分子纵向扩散的阻碍情况，阻碍越大，γ越小，填充柱色谱，γ<1。毛细管阻碍作用最小，γ＝1。

Dg：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm2·s-1），Dg值是选择适宜载气重要依据根据。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。B/u—分子扩散项

小结：

(1)存在着浓度差，产生纵向扩散;(2)扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差;(3)分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑;(4)扩散系数：Dg

与载气速度有关

；载气速度↑，B值↓。

B=2γDg

为降低纵向扩散，宜选用分子量较大的载气、较高速度和较低的柱温。

选择载气原则：兼顾分析时间和减小纵向扩散，u较小时，选M较大的N2气（粘度大）u较大时，选M较小的H2气，He气（粘度小）。

（3）

传质阻力项：C·u

组分在气液两相中溶解、扩散、平衡和转移的整个过程称为传质过程，影响传质过程速度的阻力称为传质阻力，包括气相传质阻力和液相传质阻力。产生原因：组分分子从气相到气液界面进行浓度分配时形成的。样品在气液两相分配，样品未及溶解就被带走，从而造成峰扩张

k为容量因子；Dg、DL为扩散系数。df为液膜厚度

减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质阻力。C·u—传质阻力项传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL即：

C=（Cg+Cl）范氏方程说明了在色谱分离条件的选择中，填充均匀程度、填充物的粒度、流动相的种类及流速、固定相的液膜厚度等对柱效和峰展宽的影响3.速率理论的要点(1)组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。(2)通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。(3)速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。(4)各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。

第三节气相色谱柱一、固定相的类型1.固体固定相2.液体固定相二、固定相的选择三、色谱柱的类型1.固定相的选择

气－液色谱，应根据“相似相溶”的原则①分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。

②分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。

③分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易被极化的）组分后出峰。

④组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液，或混合固定相。一、固定相的类型1.固体固定相气——固色谱法中常用固定相非极性——活性炭弱极性——氧化铝强极性——硅胶主要用来分析永久性气体和一些低沸点物质.一、气固色谱的五种固定相

stationaryphasesinGas-solidchromatograph

(1)活性炭

有较大的比表面积，吸附性较强。

(2)活性氧化铝有较大的极性。适用于常温下O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的相互分离。CO2能被活性氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。

(3)硅胶与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分析上述物质外，还能分析CO2、N2O、NO、NO2等，且能够分离臭氧。气固色谱固定相

(4)分子筛碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A、5A、10X及13X分子筛等（孔径：埃）。常用5A和13X（常温下分离O2与N2）。除了广泛用于H2、O2、N2、CH4、CO等的分离外，还能够测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。

(5)高分子多孔微球（GDX系列）新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。型号：GDX-01、-02、-03等。适用于水、气体及低级醇的分析。固体固定相的要求吸附容量大，对气体的吸附能力强，比表面大。选择性强，对不同气态物质吸附热的差值大，便于分离气态混合物热稳定性好，最高使用温度高于工作温度上限，高于样品所需柱温。有一定机械强度，使用方便，价格便宜。固体固定相的特点（1）性能与制备和活化条件有很大关系；（2）同一种固定相，不同厂家或不同活化条件，分离效果差异较大；（3）种类有限，能分离的对象不多；（4）使用方便。2.液体固定相气液色谱固定相

[固定液+担体（支持体）]：惰性固体小颗粒（担体）表面涂渍上一薄层固定液。担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。固定液在常温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈液体状态。（因在色谱分析过程中是不动的，称为固定液）固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。（1）

担体条件

比表面积大，孔径分布均匀；化学惰性，表面无吸附性或吸附性很弱，与被分离组份不起反应；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；颗粒大小均匀、适度。一般常用60~80目、80~100目。担体（硅藻土）红色担体（富含氧化铁）：孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强度好，需较多的固定液涂渍，含氢键和酸碱活性作用点。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。（表面极性活性中心多）担体（硅藻土）白色担体（加入助熔剂Na2CO3后煅烧，氧化铁生成无色的铁硅酸钠配合物而得到）：颗粒疏松，孔径较大。比表面积较小，机械强度较差。但吸附性显著减小（表面极性活性中线大大减少），适宜分离极性组分的试样。红色载体白色载体构成、机械强度硅藻土+粘合剂混合煅烧，强度高硅藻土+20％的碳酸钠混合煅烧，强度低颜色氧化铁呈红色白色比表面积大（3~10m2/g）小（1~3m2/g）柱效较高较低吸附性催化性有吸附性和催化性弱适宜涂渍非极性固定液极性固定液适于分离适于非极性、弱极性化合物适于分析各种极性化合物缺点表面活性中心不宜覆盖，分析极性物质时易拖尾机械强度差红色载体和白色载体的比较普通硅藻土类担体的表面并非完全惰性，而是具有硅醇基（Si-OH），并含有矿物杂质，如氧化铝、铁等少量金属氧化物，使色谱峰产生拖尾。因此，它的表面上既有吸附活性，又有催化活性。如果涂渍的固定液量较低，有可能发生化学反应和不可逆吸附。为此涂渍固定液前应进行预处理，使其表面钝化。常用的预处理方法有：酸洗、碱洗、硅烷化、釉化（表面玻璃化、堵住微孔）等处理方法。（i）酸洗（除去碱性作用基团）：用3-6mol·L-1盐酸浸煮载体、过滤，水洗至中性。甲醇淋洗，脱水烘干。可除去无机盐，Fe,Al等金属氧化物。适用于分析酸性物质。（ii）碱洗（除去酸性作用基团）：用5%或10%NaOH的甲醇溶液回流或浸泡，然后用水、甲醇洗至中性，除去氧化铝，用于分析碱性物质。(iii)硅烷化（除去表面氢键作用力）：用硅烷化试剂与载体表面硅醇基反应，使生成硅烷醚。常用硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷（DMCS），六甲基二硅烷胺（HMDS）等。CH3CH3CH3CH3表气液色谱担体（2）固定液固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多，多达几百种，根据固定液的化学结构、官能团性质、固定液相对极性及分析对象有几种分类方法，目前最常用的是用相对极性表示。

选择的基本原则

“相似相溶”，选择与试样性质相近的固定相。对固定液的要求a)操作温度下呈液态，能溶解样品中的所有组分，化学稳定性好，不与组分发生反应；

b)热稳定性好、有较宽的工作温度范围，适应宽沸程样品分析；

c)对各组分具有良好的选择性，对试样各组分有合适的溶解能力（分配系数k适当），组分不同，溶解度不同，有足够的分离能力；

d)粘度小，确保固定液均匀分布，形成液膜，与组分作用快，分离速度快

e）挥发性小，蒸汽压低，流失少固定液分类方法可按化学结构、极性、应用等的分类方法。化学结构分类：把含有相同官能团的固定液分为一类，可按照组分与固定液的结构相似原则选择固定液。在各种色谱手册中，一般将固定液按有机化合物的分类方法分为：脂肪烃、芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等。按照相对极性P分类，这类方法应用广泛。规定非极性角鲨烷的P＝0；强极性β，β’—氧二丙睛的P＝100，其他固定液相对极性位于两者之间。1959年提出用相对极性P来表示固定液的分离特征。选择一对物质（如丁二烯——正丁烷或环己烷——苯）来进行试验。分别测定它们在氧二丙腈、角鲨烷及待测固定液的色谱柱上的相对保留值，将其取对数后，得到:相对极性式中:下标1，2和X分别表示氧二丙腈，角鲨烷及被测固定液中丁二烯与正丁烷相对保留值的对数一般将其分为五级，每20单位为一级。相对极性在0～+l之间的叫非极性固定液

+2为弱极性固定液+3为中等极性

+4～+5为强极性。固定液与组分的相互作用力被测组分在固定液中溶解度或分配系数的大小与被测组分和固定液两种分子之间相互作用力的大小有关。分子间作用力①静电力（定向力）②诱导力③色散力④氢键力极性表征－McReynolds常数固定液的极性的表征不同于化合物极性的表征，化合物的极性用偶极矩表征，而固定液的极性实际上是用典型化合物在固定液上的保留性能来表征，目前多用McReynolds常数表征固定液的极性，即测定五种典型化合物在某一固定液上的保留指数，同时测定这五种典型化合物在角鲨烷上的保留指数，用这两种固定液上保留指数之差来表征固定液的极性。麦氏常数麦氏常数：x’、y’、z’、u’、s’表示，分别代表了极性分子间存在着的静电力（偶极定向力）；极性与非极性分子间存在着的诱导力；非极性分子间的色散力；氢键等。也可以用五个数的总和来表示固定相的极性大小，如：β，β’—氧二丙睛五个常数的总和为4427，是强极性固定相。对固定液的选择并没有规律性可循。一般可按“相似相溶”原则来选择。（i）分离非极性物质：一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的后流出。（ii）分离极性物质：选用极性固定液，试样中各组分按极性次序分离，极性小的先流出。极性大的后流出。（iii）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液，这时非极性组分先流出，极性组分后流出。（vi）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定液。试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。（v）复杂的难分离物质：可选用两种或两种以上混合固定液。对于样品极性情况未知的，一般用最常用的几种固定液做试验。下表列出了几种最常用的固定液。优选固定液表（参考）例：苯环己烷沸点80.180.7℃

易极化

不易极化若选非极性固定液，沸点相差小，很难分开，苯先出峰由于苯比环己烷易极化，若选固定液极性越大，保留时间相差越多，环己烷先出峰常见的固定液

（补充内容）名称

英文和牌号

最高使用温度

/℃

常用溶剂

相对极性

适用对象（参考）

角鲨烷（异三十烷）

Squalane（SQ）

150乙醚、甲苯

－一般烃类及非极性化合物

阿皮松L（真空润滑脂L）

ApiezonL（APL）

300苯、氯仿

－

高沸点烃类、酯类、醚

甲基硅油

silliconoil（DC－200,DC－500,OV－1,OV101）

200～270甲苯、乙醚

－

非极性或弱极性化合物

名称

英文和牌号

温度最高使用

/℃

常用溶剂

相对极性

适用对象（参考）

二甲基硅橡胶

dimethylphthalate300～320氯仿＋丁醇（1：1）

＋1高沸点弱极性或非极性

邻苯二甲酸二丁酯

dibutylphthalateDBP100二氯甲烷、丙酮

＋2非极性和弱极性物

邻苯二甲酸二壬酯dinonyl

phthaalateDNP160乙醚、甲醇

＋2弱极性物质（醇、醛、酮

常见的固定液

常见的固定液名称

英文和牌号

温度最高使用

/℃

常用溶剂

相对极性适用对象（参考）磷酸三甲苯酯

tricresylphosphateTCP130二氯甲烷、丙酮

＋2弱极性物质（醇、醛、酮

有机皂土

Bentone－34200甲苯

＋4芳烃

聚乙二醇(1500~20000)polyethylenegol（PEG或Carbowax）

80~200丙酮、乙醇、氯仿

氢键型

极性化合物，醛、酮、酯，分离芳烃和非芳烃

ββ＇－氧二丙腈

oxydipr-opionile(ODPN)

100甲醇、丙酮＋5芳烃和非芳烃分离，低级烃，含氧化合物

三、色谱柱的类型填充柱（少用）毛细管柱U型填充柱白色：玻璃柱灰色：不锈钢柱1.简介毛细管柱气相色谱法是1957年由美国学者Golay在填充柱气相色谱法的基础上提出来的。它用内壁涂渍一极薄而均匀的固定液膜的毛细管代替填充柱，这种柱子分离能力远远高于填充柱。由于这种柱子的固定液涂在内壁上中心是空的，故称为开管柱，也称为毛细管柱。内径0.1～0.5mm；长度：几十至几百米。毛细管柱特点常用管材：熔融石英或不锈钢渗透性好、分析速度快、总柱效高，可以解决原来填充柱不能解决的问题。毛细管色谱柱的应用大大提高了气相色谱法对复杂物质的分离能力。在填充柱不能分开的峰，在毛细管色谱柱上可以分离得很好。毛细管柱的大小和分类

分类：按柱内固定液涂渍方法不同涂壁空心柱：固定液直接涂在管内壁；涂载体空心柱：先在管内壁涂上一层很细的多孔物质，然后，再涂固定液；多孔层空心柱：在管内壁涂上一层多孔性吸附剂微粒，不再涂固定液（气－固色谱）；化学键合相毛细管柱：蒋固定液用化学键合的方法键合到柱的内壁。大大提高热稳定性；交联毛细管柱：由交联引发剂蒋固定相交联到毛细管管壁上，耐高温，抗溶剂抽提，液膜稳定，柱效高柱寿长。填充色谱柱的制备过程固定液的涂渍固定相的填充色谱柱的老化：是在稍高于固定液使用温度的条件下，向新制备的色谱柱中通入载气，使固定液均匀分布在载体表面、除去剩余溶剂、除去挥发性杂质的过程。色谱柱的老化一是为了彻底除去填充物中的残余溶剂和某些挥发性杂质，另一个目的,是促进固定液均匀、牢固地分布在担体表面上。柱子长期不用、新购置的柱子、改变分析条件等情况下都需要柱子的老化老化的方法把柱子与汽化室连接，与检测器一端要断开，以氮气为载气，流速是正常的一半即可,温度选择低于固定液的最高使用温度，高于柱温，老化时间大约4～8（最高可达20）小时，老化完成后将仪器温度降至近室温,关闭色谱仪，待仪器温度恢复室温,再将色谱柱连接到检测器上（老化时接汽化室的一端最好接在检测器上），开机，在使用温度下看基线是否平稳，如果平稳,色谱柱就算老化好了，否则要继续老化。第四节气相色谱检测器一、检测器的性能指标灵敏度；检测限；线性范围；基线漂移与响应时间二、常用检测器FID;ECD;FPD;TID2024/6/13检测器类型

浓度型检测器：测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测信号值与组分的浓度成正比。热导检测器；质量型检测器：测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。FID；广谱型检测器：

对所有物质有响应，热导检测器；专属型检测器：

对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；1．灵敏度单位浓度或质量的组分通过检测器时所产生的响应信号R的大小叫灵敏度。响应信号的变化量通过检测器待测物浓度或质量的变化量S越大，检测器越灵敏2．检出限（敏感度）基线噪声：无试样通过检测器时，由于仪器本身或工作条件等因素所造成的基线起伏，以mV表示。当检测器信号放大时，噪声同时也被放大，使基线波动。取基线起伏的平均值为噪声的平均值，用符号N表示。

检出限——检测器能确证物质存在的最低试样含量。某组分色谱峰恰好等于二倍噪声时，单位时间（单位：S）或单位体积（单位：mL）通过检测器的量（质量/浓度）。

检出限D表示为

D=2N/S（m/c

）

D越小，检测器越敏感，检测器的检测能力越强，所需样品量越少。

3．线性范围是指其信号与被测物质浓度呈线性关系的范围。以样品浓度上下限的比值来表示。（例：某样品浓度的上下限分别为107~10，检测器的线性范围为106。线性范围越大，定量范围越宽，不同的检测器线性范围不同。对于组分A进样浓度在CA至CA′之间为线性，线性范围为CA′／CA。对于组分B则在CB至CB′之间为线性，线性范围为CB′/CB。不同的组分的线性范围不同。4.基线漂移与响应时间基线漂移（baselinedrift）是指基线在单位时间内单方向缓慢变化的幅值，单位为mV/h。响应时间（responsetime）待测组分进入检测器能产生检测信号所需要的时间要求检测器能够迅速的和真实的反应通过它的物质的浓度变化情况，即要求响应速度快。检测器体积要小，电路系统的滞后现象尽可能小，一般小于1s。二常用检测器

1、氢火焰离子化检测器（FID）

氢火焰离子化检测器属选择性检测器，只对碳氢化合物产生信号，应用较广泛。结构简单、灵敏度高、响应块、稳定性好、死体积小、线性范围宽。特点：

灵敏度很高，比热导检测器的灵敏度高约103倍；检出限低；

响应速度快，线性范围也宽,可达106以上；适合于痕量有机物的分析，是目前应用最广泛的色谱检测器之一。其主要缺点是不能检测永久性气体、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氢等物质。破坏样品，无法收集。19离子室：包括气体入口、火焰喷嘴、发射极和收集极等部件。装置——主要部件是离子室氢焰检测器作用机理A区：预热区B层：点燃火焰C层：热裂解区：温度最高D层：反应区(1)当含有机物CnHm的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在C层（左图白色区域）发生裂解反应产生自由基：

CnHm──→·CH(2)产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：

·CH+O──→CHO++e(3)生成的正离子CHO+与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：

CHO++H2O──→H3O++CO(4)化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-6～10-14A）；

(5)

在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比，所以氢焰检测器是质量型检测器。

(6)

组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。

(7)离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线通过在发射极和收集极之间施加极化电压，形成直流电场，有机组分在高温下电离成许多正负离子，在极化电场作用下向两极定向移动，形成微电流，微电流放大后由记录仪记录下来。微电流大小与被测组分含量成正比，含量越大，产生微电流越大，因此可进行定量分析工作原理（1）气体流量载气流量一般用氮气作载气氢气流量氢气流量与载气流量之比影响氢火焰的温度及火焰中的电离过程。

H2：N2＝1：1～1：1.5（最佳氢氮比）空气流量空气是助燃气空气流量高于某一数值（400mL·min-1）对影响值几乎没有影响。一般H2：空气＝1：10氢火焰离子化检测器的操作条件选择时应注意气体流量和工作电压（3）极化电极：极化电压的大小直接影响响应值。一般选±100V～±300V（4）使用温度氢焰检测器的温度不是主要影响因素

80～200℃灵敏度几乎相同。

80℃以下灵敏度显著下降。（水蒸气冷凝所致）2.电子捕获检测器(ECD)

电子捕获检测器是一种选择性很强的检测器，对具有电负性物质（如含卤素物质）的检测有很高灵敏度（检出限约1O-14g·mL-1）。它是目前分析痕量电负性有机物最有效的检测器。缺点是线性范围窄，只有103左右，且响应易受操作条件的影响，重现性较差。ECD的结构与工作原理

实际上它是一种放射性离子化检测器，与火焰离子化检测器相似，也需要一个能源和一个电场。能源多数用63Ni或3H放射源，其结构如下图。检测器内腔有两个电极和筒状的β放射源

在两极施加直流或脉冲电压。放射源的β射线将载气（N2或Ar）电离，产生自由电子和正离子N2+，在电场作用下，电子向正极方向移动，形成恒定基流。Β射线形成恒定基流当载气带有电负性溶质进入检测器时，电负性溶质就能捕获这些低能量的自由电子，形成稳定的负离子，负离子再与载气正离子复合成中性化合物，使基流降低而产生负信号——倒峰基流降低而产生负信号--形成恒定基流63Nie--+sample进入检测器的载气在β放射源的照射下发生电离，产生的各种离子在恒定电场的作用下形成恒定的基流。当有电负性较大的试样进入时，会捕获带正电的离子，而使基流降低，形成倒峰，组分浓度越高，倒峰愈大。2024/6/13火焰光度检测器(flamephotometricdetector,FPD)又称硫磷检测器。利用含硫或磷化合物在富氢火焰中燃烧生成化学发光物质，产生特征波长的光，经光电倍增管将光信号转化为电信号。化合物中硫、磷在富氢火焰中被还原，激发后，硫磷发射出的光谱，可被检测；该检测器是对含硫、磷化合物（P10-12，S10-11g/s）的高选择性检测器；2024/6/13火焰光度检测器(flamephotometricdetector,FPD)4.热离子检测器thermionicdetector，TID又称氮磷检测器利用火焰离子化检测器的喷嘴附近放置碱金属化合物，伴随载气进入检测器的含氮、磷组分生成的离子增加从而使电信号增强。5.热导检测器（thermalconductivitydetector）TCD

双臂热导池四臂热导池TCD

是通用型检测器。几乎对所有物质都有响应。

由于结构简单，性能稳定，通用性好，而且线性范围宽，价格便宜。其主要缺点是灵敏度较低。热导池结构结构：热导池由池体和热敏元件构成池体内装两根电阻完全相等的钨丝或铂丝热敏元件。构成参比池测量池测量池参比池常用检测器性能表：检测器性能热导氢焰电子捕获火焰光度灵敏度104mV·mL/mg10-2C/g800A·mL/g400C/g检测限2×10-6mg/mL10-13g/s10-14

g/mL10-12g/s（P）10-11g/s（S）最小检测浓度0.1ppm1ppb0.1ppb10ppb线性范围104107102-4103最高温度500℃~1000℃225℃（H3）350℃(Ni63)270℃进样量1-40μL0.05-0.5μL0.1-10ng1-400ng载气流速(mL/min)1-10001-20010-20010-100试样性质所有物质含碳有机物多卤、亲电子物硫、磷化物应用范围无机气体和有机物有机物及痕量分析农药、污染物农药残留物及大气污染在气相色谱分析中为了测定下面组分，宜选用哪种检测器？为什么？（1）蔬菜中含氯农药残留量；（2）测定有机溶剂中微量水（3）痕量苯和二甲苯的异构体；（4）啤酒中微量硫化物例：在气相色谱分析中为了测定下面组分，宜选用哪种检测器？为什么？（1）蔬菜中含氯农药残留量；（2）测定有机溶剂中微量水（3）痕量苯和二甲苯的异构体；（4）啤酒中微量硫化物解：1、蔬菜中含氯农药残留量选用电子捕获检测器，因为根据检测机理电子捕获检测器对含有电负性化合物有高的灵敏度。残留含氯农药是含有电负性化合物，选用电子捕获检测器。2、溶剂中微量水选用热导池检测器检测，因为热导池检测器是通用型检测器，只要有导热能力的组分均可测定，故可测定微量水。3、痕量苯和二甲苯的异构体可用氢火焰离子化检测器，因为氢火焰离子化检测器对含C、H元素的有机化合物有高的响应信号，特别适合。4、啤酒中微量硫化物选用火焰光度检测器，因为火焰光度检测器是只对硫、磷有响应信号，而且灵敏度高。第五节分离操作条件的选择一、分离效能指标分离度；分离度与（柱效、选择因子、容量因子）的关系二、分离操作条件的选择载气、色谱柱、温度、进样要达到最佳分离效果，固定相、载气和温度是三个主要影响因素混合组分的分离过程及检测器对各组份在不同阶段的响应t0t2t1一、分离效能指标在色谱分析中，A与B两组分分离的前提条件是：A、B两组分的分配系数或容量因子不等。作为评价柱效能指标的理论塔板数n只能说明色谱柱对某一组分的柱效能高低，不能判断两组分（物质对）的分离情况。相对保留值可以说明色谱柱对物质对选择性的好坏，却不能反应柱效能的高低。为此，需要一个综合指标来反应物质对的真实分离情况。1.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，相邻两组份能够被完全分离。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──色谱过程的动力学因素。

色谱分离中的四种情况如图所示：

色谱分离中的四种情况的讨论①柱效较高，△K(分配系数)较大,完全分离；②△K不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离；③柱效较低，△K较大,但分离的不好；④△K小，柱效低，分离效果更差。分离度的表达式定义分离度：分离度R的概念：又称分辨率，以相邻两组分色谱峰保留值之差与其平均峰宽值之比表示当R＝1时，分离程度可达98％当R＝1.5时，分离程度可达99.7％（作为两峰分开的标志）2.分离度与柱效、选择性因子、容量因子的关系分离方程：abca为柱效项；b为柱效选择项；c为柱容量项；n为理论塔板数；ki为色谱图上两组分中第2个组分的容量因子，ris为选择性因子，即相对保留值。讨论：（1）分离度与柱效

分离度与柱效的平方根成正比，ris一定时，增加柱效，可提高分离度，但组分保留时间增加且峰扩展，分析时间长。讨论：(2)分离度与柱选择性ris柱选择性越好，分离效果越好增大ris是提高分离度的最有效方法。增大ris最有效方法是选择合适的固定液。讨论：(3)分离度与容量比的关系（容量因子）k值大一些对分离有利，但并非越大越有利。

k>10时，k/k+1的改变不大，对R的改变不明显，反而分析时间大为延长。

k值的最佳范围是1<k<10，可得到大的R值。二、分离操作条件的选择操作条件一般靠理论、经验和参考文献进行选择1、载气及其流速的选择1.载气的选择常见的载气有N2、H2、He、Ar

等惰性气体选用何种载气，从以下两方面考虑：检测器：热导检测器常用N2、H2、He作载气，火焰离子化、电子捕获、火焰光度检测器常用N2作载气流速大小：若需用流速大的载气可用分子量小，扩散系数大的H2或He，减小气相传质阻力；相反若需载气流速小的载气，则可用分子量大，扩散系数小的N2或Ar为载气。1、载气流速的选择用在不同流速下测得的塔板高度H对了流速u作图，得H—u曲线图2-7塔板高度与载气流速的关系曲线的最低点，塔板高度H最小。此时，柱效最高。该点所对应的流速为最佳流速u最佳。u最佳及H最佳可由（2-22）微分求得。将式（2－34）代入式（2－22）得：流速与柱效的关系载气流速的选择通过H－u曲线选择

实际工作中，为了缩短分析时间，往往使流速稍高于最佳流速。为缩短分析时间，可选比u最佳稍大的载气流速。一般为2u最佳

对于填充柱，N2的最佳速度为10～12cm·s-1H2为15～20cm·s-1

载气流速习惯上用柱前的体积流速（mL·min-1），也可用皂膜流量计在柱后测量。若色谱柱内径3mm，N2流速一般为40～60mL·min-1

H2流速一般为60～90mL·min-12.色谱柱固定相选择应注意极性和最高使用温度。按照相似相溶原理选择固定相柱温不能超过最高使用温度。载体和固定液含量的选择1.载体的选择载体颗粒度适当小，可提高柱效常用60~80目或80~100目，筛分范围窄，颗粒均匀2.固定液及其配比的选择常采用固定液与载体质量之比来表示，简称液载比，常用液载比为3~20%，现在倾向于低配比，即尽量减少固定液。固定液配比（涂渍量）的选择配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，配比通常在5%～25%之间。配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。柱长和柱内径的选择

增加柱长对提高分离度有利（分离度R正比于柱长L2），但组分的保留时间tR

↑，且柱阻力↑，不便操作。柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。填充色谱柱的柱长通常为1~3米。可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长或实验确定。

柱内径一般为3~4厘米。3、温度温度是色谱分离条件的重要选择参数；包括汽化室温度、检测室温度以及控制温度的方式气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离；（1）汽化室温度等于或稍高于被测组分沸点，但不超过50℃以上，防止组分分解。对稳定性差的组分可采用灵敏度高的检测器，降低进样量，这样汽化室温度可控制在低于试样组分的沸点。另外进样量几微升，利于汽化。（2）检测室温度根据检测器的种类，在保证流出色谱柱的溶剂和试样组分不因冷凝而污染检测器的前提下，选择适宜的温度，以保证检测器有较高且稳定的灵敏度，一般高于柱温30～50℃或等于汽化室温度。（3）柱室温度及控制方式基本原则：在满足分离的前提下尽可能采用较低柱温。柱温与柱效能有关，根据VanDeemter方程，为获得较高柱效能在不使固定液粘度增加太多的前提下采用较低柱温操作，较低柱温能增大分配系数，增加选择性，降低气相色谱扩散系数，分子扩散少，减少固定液流失，延长柱寿命及降低检测本底值。柱温是色谱分析的重要操作变量，柱温改变，影响分离效果和