《仪器分析》课件-气相色谱法

气相色谱法基本原理目录色谱法原理及分类01气相色谱法的特点和应用范围0203色谱流出曲线和常用术语04气相色谱流程溶于流动相中的各组分经过固定相时，由于与固定相发生作用（吸附、分配、离子吸引、排阻、亲和）的大小、强弱不同，在固定相中滞留时间不同，从而先后从固定相中流出色谱柱原理一、色谱法原理及分类（1）按固定相和流动相所处的状态分类按流动相的状态分类：气相色谱法液相色谱法按固定相的状态分类：气固色谱气液色谱液固色谱液液色谱2、分类一、色谱法原理及分类2、分类一、色谱法原理及分类1按固定相性质和操作方式分类柱色谱、纸色谱、薄层色谱2按色谱分离过程的物理化学原理分类吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱（排阻色谱）特点（1）分离效率高（2）灵敏度高（3）分析速度快（4）用样量少（5）应用范围广泛应用范围及缺点应用范围：不仅可以分析气体，还可以分析液体和固体。只要样品在450℃以下，能气化都可以分析缺点：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二、气相色谱法的特点和应用范围三、气相色谱流程三、气相色谱流程操作流程打开氮气、氢气、空气发生器的电源开关(或氮气钢瓶总阀)，调整输出压力稳定在0.5Mpa左右三、气相色谱流程操作流程打开主机、电脑打开软件（联机），调整参数，选择进样方式、检测器三、气相色谱流程操作流程填写序列表，放入样品，运行序列三、气相色谱流程操作流程在脱机软件中，找到需要的结果，调整参数，打印色谱图色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的响应信号对时间或流动相流出体积的曲线图色谱流出曲线色谱图中随时间或载气流出体积变化的响应信号曲线；也就是以组分流出色谱柱的时间（t）或载气流出体积（V）为横坐标，以检测器对各组分的电信号响应值（mV）为纵坐标的一条曲线四、色谱流出曲线和常用术语1、色谱图与色谱流出曲线（1）基线当色谱柱中没有组分进入检测器时，色谱流出曲线是一条只反映仪器噪声随时间变化的曲线，称为基线①基线噪声：各种因素引起的基线起伏②基线漂移：基线随时间定向的缓慢变化一、实训指导教师要求2、常用术语（2）色谱峰色谱峰应是对称的，符合高斯正态分布，但一般情况下，色谱峰都是非对称的①前伸峰：前沿平缓后部陡起的不对称色谱峰②拖尾峰：前沿陡起后部平缓的不对称色谱峰③分叉峰：两组分没有完全分开而重叠在一起的色谱峰④“馒头”峰：峰形比较矮而胖的色谱峰一、实训指导教师要求2、常用术语（3）峰高（h）和峰面积（A）峰高（h）：峰顶到基线的距离峰面积（A）：每个组分的流出曲线与基线间所包围的面积峰高和峰面积的大小与每组分在样品中的含量相关，进行定量分析的主要依据一、实训指导教师要求2、常用术语（4）峰拐点在组分流出曲线上二阶导数等于零的点（5）峰宽（W）与半峰宽（W1/2）峰宽（W）：色谱峰两侧拐点处所作的切线与峰底相交两点之间的距离；半峰宽（W1/2）：在峰高h/2处的峰宽一、实训指导教师要求2、常用术语（6）保留值常用时间或用将组分带出色谱柱所需载气的体积来表示，进行定性分析的主要依据①死时间（tM）从进样开始到惰性组分从柱中流出，呈现浓度极大值时所需要的时间②保留时间（tR）从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所需要的时间tR可作为色谱峰位置的标志一、实训指导教师要求2、常用术语③调整保留时间（t'R）扣除死时间后的保留时间t'R=tR－tM④死体积（VM）、保留体积（VR）和调整保留体积（VR'）⑤相对保留值（γiS）一定的实验条件下，组分i与标准组分S的调整保留时间之比γiS=t'Ri/t'Rs一、实训指导教师要求2、常用术语⑥选择性因子（α）相邻两组分调整保留值之比α=t'R1/t'R2⑦分配系数（K）平衡状态时，组分在固定相与流动相中的浓度比⑧容量因子（k）-分配比，容量比组分在固定相与流动相中分配量（质量、体积、物质的量）一、实训指导教师要求2、常用术语气相色谱仪目录气相色谱仪01气相色谱主要部件02一、气相色谱仪二、气相色谱主要部件载气一般可由高压气体钢瓶或气体发生器提供。减压阀是使高压气体减压和稳压（1）气体钢瓶和减压阀：去除载气中的水、有机物等杂质。多为串联的分子筛和活性碳管（2）净化干燥管：控制载气流速恒定，包括稳压阀、针形阀、稳流阀（3）载气流速控制：二、气相色谱主要部件（一）气路系统1、进样器（1）气体进样器（六通阀）（2）液体进样器（微量注射器）2、气化室将液体试样瞬间气化的装置，并很快被载气带入色谱柱。可控制温度为20~400℃二、气相色谱主要部件（二）进样系统（1）色谱柱填充柱-柱材料为不锈钢管或玻璃管，内填固定相毛细管柱-柱材料为熔融石英，分为涂壁、多孔层和涂载体空心柱（2）柱箱（恒温箱）室温~450℃程序升温，温度自动控制二、气相色谱主要部件（三）分离系统由检测器、放大器、显示记录三部分组成检测器是色谱仪的“眼睛”浓度型-响应值取决于载气中组分的浓度。热导检测器、电子俘获检测器质量型-输出信号的大小取决于组分在单位时间内进入检测器的量二、气相色谱主要部件（四）检测系统1、检测器类型2、热导检测器（TCD）热导检测器的结构热导池由池体和热敏元件构成双臂热导池：一臂参比池；一臂测量池四臂热导池：两臂是参比池；两臂是测量池热导检测器的特点对任何气体均可产生响应，因而通用性好，而且线性范围宽、价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低影响检测器灵敏度的因素①桥路电流I②热导池温度③载气种类④热敏元件阻值⑤热导池的死体积较大二、气相色谱主要部件（四）检测系统热导检测器的检测原理未进样，无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。进样后:引起电阻的变化，产生电阻差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关3、氢火焰离子化检测器（FID）氢焰检测器的特点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氢焰检测器具有结构简单、稳定性好等特点;影响检测器灵敏度的因素①各种气体流速和配比的选择②极化电压的选择二、气相色谱主要部件（四）检测系统氢焰检测器的结构①在发射极和收集极之间有一个外加电场②氢焰检测器需要用到三种气体使用时需要调整三者的比例关系，使之达到最佳氢焰检测器的原理当有机物随载气进入火焰，产生自由基，再反应，生成正离子，再次发生反应，同时电场的作用下，产生微电流信号，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线4、电子捕获检测器（ECD）高选择性检测器，仅对具有电负性的物质（卤素、硫、磷、氮、氧）有响应，电负性越强，灵敏度越高。检测下限10-14g/mL，对大多数烃类没有响应二、气相色谱主要部件（四）检测系统5、火焰光度检测器（FPD）化合物中硫、磷在富氢火焰中被还原，激发后，辐射出400、550nm左右的光谱，可被检测；该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器二、气