第九章气相色谱法课件

第九章气相色谱法第一节 气相色谱法原理第二节

气相色谱仪及分析条件选择第三节

气相色谱法的应用目录第九章气相色谱法重点难点第九章

气相色谱法掌握

气相色谱法的基本理论及仪器的组成和工作流程，常用的定性和定量方法

熟悉

操作条件的选择原则了解气相色谱法特点和分类气相色谱法原理第一节第九章气相色谱法第一节

气相色谱法原理（一）气相色谱法的分类（1）按分离原理不同

分为分配色谱法和吸附色谱法。（2）按固定相的聚集状态不同

分为气－液色谱法和气－固色谱法，一般来说气－液色谱法属于分配色谱法，气－固色谱法属于吸附色谱法。（3）按操作形式

气相色谱法属于柱色谱法。（4）按色谱柱的粗细

分为填充柱色谱法和毛细管柱色谱法。一、气相色谱法的分类及特点（二）气相色谱法的特点（1）分离效能高（2）灵敏度高（3）分析速度快（4）应用范围广第一节

气相色谱法原理二、气相色谱法的分析流程1.载气系统2.进样系统3.分离系统4.检测系统5.记录系统气相色谱流程示意图第一节

气相色谱法原理（一）气相色谱法的固定相1.固定液分类（1）极性分类：0～+1为非极性固定液；+2～+3为中等极性固定液；+4～+5为极性固定液。（2）按化学类型分类：可分为烃类、硅氧烷类、醇类、醚类、酯类等。2.固定液选择

（1）极性相似原则（2）化学官能团相似原则（3）组分性质的主要差别原则三、气相色谱法的固定相及流动相第一节

气相色谱法原理（一）气相色谱法的固定相3.载体种类及选择（1）红色载体：常与非极性固定液配伍，用于分析烷烃、芳香烃等非极性或弱极性物质。（2）白色载体：常与极性固定液配合使用，用于分析醇、酮等极性物质。4.吸附剂

气相色谱的吸附剂有硅胶、氧化铝、活性炭、分子筛、高分子多孔微球等。在药物分析中应用较多的为高分子多孔微球（GDX）。三、气相色谱法的固定相及流动相第一节

气相色谱法原理（二）气相色谱法的流动相三、气相色谱法的固定相及流动相一般实验室GC常用载气检测器TCDFIDECD常用载气H2、HeN2N2、Ar气相色谱仪及分析条件选择第二节第九章气相色谱法第二节

气相色谱仪及分析条件选择（一）气体的净化净化管中常用的净化剂有硅胶、活性炭和分子筛等用来除去气体中的有机杂质和水分。一、气路系统载气的流路顺序：高压钢瓶（或气体发生器）→减压阀→气体净化器→稳压阀→压力表→载气流量控制器。净化管（二）气路的检漏气相色谱仪的气路在实验前需要认真检漏，气路不密封会影响分析结果的准确性。实验中若使用Ｈ２，Ｈ２的泄漏可能会引发爆炸等危险性事故。①气体钢瓶至减压阀的检漏②气相色谱仪气路的检漏一、气路系统第二节

气相色谱仪及分析条件选择（三）载气流速载气流速的选择

载气的流速可以用单位时间内载气通过的距离（线流速）来表示，也可以用单位时间内载气通过的量或体积(载气流量)来表示。分析工作中载气流速常用流量来表示。（三）载气流速以塔板高度H为纵坐标，以载气流速u为横坐标作图，获得H-u曲线。一、气路系统H-u曲线实际分析工作中为了缩短分析时间，采用的载气流速稍大于最佳流速。选择载气时还要考虑不同检测器的适应性。第二节

气相色谱仪及分析条件选择（一）进样方式1.溶液直接进样

多用于填充柱色谱法。2.顶空进样

顶空进样适用于固体和液体试样中挥发性组分的分离和测定。3.自动进样一般采用定量阀，通过工作站设置进样量、进样间隔、进样针清洗等进样操作参数。气相色谱法的进样速度要求“快”，1秒内完成为宜。进样速度慢试样将非“塞子”状进入色谱柱，导致峰形变宽、甚至不出峰，保留时间改变等。二、进样系统第二节

气相色谱仪及分析条件选择（二）气化室及气化室温度选择气化室是将液体试样瞬间气化的装置，气化室结构示意如图。二、进样系统气化室结构示意图气化室的温度等于或稍高于试样的沸点，但是不能太高防止试样在高温下分解或发生其他副反应，气化室温度的选择取决于试样的沸点、稳定性和进样量。气化室温度一般以高于柱温30～70℃为宜。对于热稳定性较差的试样，可用高灵敏度检测器，降低进样量，使试样在远低于沸点温度下气化。第二节

气相色谱仪及分析条件选择（三）进样量进样量的大小直接影响谱带的初始宽度。在检测器灵敏度足够的条件下，尽量减少进样量。一般柱越长，柱内径越粗，固定液配比越高，允许的进样量越多。对于填充柱，气体试样的进样量以0.1～1ml为宜，液体试样进样量小于4μl（TCD）或小于1μl（FID）为宜。毛细管柱采用分流装置分流进样。二、进样系统第二节

气相色谱仪及分析条件选择（一）分析型色谱柱1.分析型色谱柱市售的分析型色谱柱通常分为填充柱和毛细管柱。三、分离系统内径（mm）长度（m）相比β理论板数n（块）填充柱2～60.5～66～35≈103毛细管柱0.1～0.520～20050～1500≈106填充柱与毛细管柱的柱参数对比柱长增加，组分的分离度增大，分析时间增长，因此在保证目标组分获得好的分离效果的前提下使用短柱。第二节

气相色谱仪及分析条件选择（二）色谱柱柱温选择柱温的选择直接影响组分分离的效果和分析的速度。三、分离系统GC色谱柱柱温选择参考范围简表高沸点中等沸点气体试样被测物沸点300～400℃200～300℃100～150℃

参考柱温200～250℃150～200℃50～100℃室温～100℃柱温低于平均沸点温度100～150℃50～100℃约50℃

第二节

气相色谱仪及分析条件选择（二）色谱柱柱温选择三、分离系统柱温的选择原则是：在使最难分离的目标组分有较好分离度的前提下，尽量采用较低的柱温，但以保留时间适宜，色谱峰符合要求为度。当复杂试样中的各组分沸程较宽时，宜采用程序升温法。第二节

气相色谱仪及分析条件选择色谱柱及柱温箱（一）检测系统1.检测器分类根据测量原理的不同又分为质量敏感型检测器和浓度敏感型检测器。2.检测器性能指标

（1）噪音（N）与漂移（d）（2）灵敏度（S）（3）检测限（D）（4）线性范围（5）响应时间四、检测系统与记录系统第二节

气相色谱仪及分析条件选择四、检测系统与记录系统检测器噪音、漂移和检测限示意图第二节

气相色谱仪及分析条件选择（一）检测系统四、检测系统与记录系统（一）检测系统3.氢火焰离子化检测器

简称氢焰检测器，以FID表示。（1）氢焰检测器的结构与测定原理（2）气体种类：一般以N2为载气，H2为燃气，空气中的O2为助燃气。（3）检测器温度：检测器的温度一般高于150℃，防止水蒸气以及试样组分在检测器内冷凝。（4）检测器特点：质量型检测器，结构简单、稳定性好，对有机化合物具有很高的灵敏度，检测时破坏样品。1.收集极2.极化极3.氢火焰4.点火线圈5.微电流放大器6衰减器7.记录器氢焰检测器结构示意图第二节

气相色谱仪及分析条件选择（一）检测系统4.热导检测器

又称热导池、热丝检测器，常以TCD表示。（1）热导检测器的结构与测定原理（2）气体种类：选择热导率较大的H2、He做载气灵敏度较高，通常用H2做载气。（3）检测器温度：防止水蒸气以及试样组分在检测器内冷凝。（4）桥路电流：一般遵循在保证灵敏度的前提下用低的桥电流。（5）检测器特点：结构简单，性能稳定，灵敏度适宜，线性范围宽，不破坏试样。热导检测器对所有与载气有不同热导率的气体都有响应，是一种通用型检测器。四、检测系统与记录系统第二节

气相色谱仪及分析条件选择（一）检测系统四、检测系统与记录系统热导检测器结构示意图双臂热导池结构示意图1.测量臂2.参考臂第二节

气相色谱仪及分析条件选择（二）记录系统检测器产生的电信号十分微弱，检测信号经放大后，由记录仪记录得到色谱图。现代的气相色谱仪由计算机实现了实时控制色谱仪进行数据采集和处理。现代的记录系统功能全、操作简单、自动化程度高、可进行分析数据的批量处理，提高了对数据结果分析的准确度，提高了分析工作者的工作效率。四、检测系统与记录系统第二节

气相色谱仪及分析条件选择（一）气相色谱仪的一般操作规程气相色谱仪的一般操作程序为：通载气→开机→实验测量→关机→关载气五、气相色谱仪的使用及日常维护第二节

气相色谱仪及分析条件选择（二）气相色谱仪的日常维护1.净化管的维护

净化管在使用前清洗、烘干后再连接入气相色谱仪的气路系统。硅胶变色后及时烘干更换。2.进样系统的维护

（1）微量注射器的维护；（2）气化室的维护。3.色谱柱老化4.检测系统维护

（1）热导检测器；（2）氢火焰离子化检测器。气相色谱法的应用第三节第九章气相色谱法第三节

气相色谱法的应用（一）保留值定性1.已知物对照定性2.相对保留值定性式中

、

分别为组分i和标准品s的调整保留时间

，

、

分别为组分i和标准品s的调整保留体积。3.保留指数定性一、定性分析方法式中为待标定组分x的调整保留时间，、分别为碳原子数为n和n+1的正构烷烃的调整保留时间。（二）化学反应定性分离后的组分和其他试剂发生的沉淀反应、颜色变色等来判断组分具有什么官能团或属于哪类化合物。

（三）气相色谱与其他检测仪器联用定性第三节

气相色谱法的应用二、定量分析方法（一）校正因子1.绝对校正因子

是指单位峰面积所代表的组分的量。2.相对校正因子

fi是指组分i与标准物质s的绝对校正因子之比。第三节

气相色谱法的应用二、定量分析方法（二）定量方法1.归一化法第三节

气相色谱法的应用二、定量分析方法（二）定量方法2.外标法(1)标准曲线法标准曲线法示意图(2)外标对比法（外标一点法）

第三节

气相色谱法的应用二、定量分析方法（二）定量方法3.内标法(1