色谱分析法分析化学课件.ppt
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- 色谱 分析 分析化学 课件
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1、2022-6-23111111111111气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择柱温的选择柱温的选择柱温的选择柱温的选择柱温的选择柱温的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择进样量和进样时间的选择进样量和进样时间的选择进样量和进样时间的选择进样量和进样时间的选择进样量和进样时间的选择进样量和进样时间的选择汽化温度的选择汽化温度的选择汽化温度的选择汽化温度的选
2、择汽化温度的选择汽化温度的选择11-411-411-4气相色谱分离操气相色谱分离操气相色谱分离操气相色谱分离操气相色谱分离操气相色谱分离操作条件的选择作条件的选择作条件的选择作条件的选择作条件的选择作条件的选择2022-6-23载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择载气种类的选择载气种类的选择载气种类的选择应考虑载气种类的选择应考虑三个方面三个方面:载气对柱效的影响载气对柱效的影响检测器要求检测器要求 热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高检测灵敏度。热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高检测灵敏
3、度。在氢焰检测器中,氮气仍是首选目标在氢焰检测器中,氮气仍是首选目标载气性质载气性质 在载气选择时,还应综合考虑载气的安全性、经济性及在载气选择时,还应综合考虑载气的安全性、经济性及来源是否广泛等因素。来源是否广泛等因素。2022-6-23载气种类及流速的选择载气种类及流速的选择载气种类及流速的选择载气种类及流速的选择载气种类及流速的选择载气种类及流速的选择 载气流速高时:载气流速高时: 传质阻力项是影响柱效的传质阻力项是影响柱效的主要因素,主要因素,流速流速 ,柱效,柱效 , ,这时采用这时采用摩尔质量较小的气体(例如摩尔质量较小的气体(例如 H2、 He )作载气,可减小传)作载气,可减小
4、传质阻力,提高柱效能质阻力,提高柱效能 载气流速低时:载气流速低时: H - u曲线与最佳流速:曲线与最佳流速: 由于流速对这两项完全相反的作用,流速对柱效的总影响使由于流速对这两项完全相反的作用,流速对柱效的总影响使得存在着一个得存在着一个最佳流速最佳流速值值. . 以塔板高度以塔板高度H H对应载气流速对应载气流速 u u 作图,曲线最低点的流速即为作图,曲线最低点的流速即为最佳流速最佳流速。但此时分析速度较慢,在但此时分析速度较慢,在实际实际工作中,为了缩短工作中,为了缩短分析时间,往往使分析时间,往往使流速稍高于最佳流速流速稍高于最佳流速。 分子扩散项成为影响柱效的主分子扩散项成为影响
5、柱效的主要因素,要因素,流速流速 ,柱效,柱效 ,选用摩尔质选用摩尔质量大的气体(例如量大的气体(例如 N :、:、 Ar )作载气,以抑制纵向扩散,获得)作载气,以抑制纵向扩散,获得较好的分离效果较好的分离效果 H = A + B/u + Cu H:理论塔板高度:理论塔板高度 u:载气的线速度:载气的线速度(cm/s) 2022-6-23载气流速的选择载气流速的选择载气流速的选择载气流速的选择载气流速的选择载气流速的选择 作图求最佳流速作图求最佳流速 实际流速稍大于实际流速稍大于最佳流速,缩短时最佳流速,缩短时间。间。载气流速载气流速-用柱前载气的体积流速(流量用柱前载气的体积流速(流量 m
6、L/ min)来表示。用转)来表示。用转子流量计来测量子流量计来测量内径为内径为 3 4 mm 的色谱柱的色谱柱 N2 - 20 60 mL / min H2 - 40 90 mL/ min2022-6-23柱温的选择柱温的选择柱温的选择 恒温恒温恒温 程序升温程序升温程序升温2022-6-23柱温的确定柱温的确定柱温的确定柱温的确定柱温的确定柱温的确定 (1) (1) 应应控制控制柱温在固定液的最高使用温度(超过该温度固定液柱温在固定液的最高使用温度(超过该温度固定液固定液固定液随载气流失随载气流失,进人检测器,将污染检测器进人检测器,将污染检测器)和最低使用温度(低于此温度)和最低使用温度
7、(低于此温度固定液以固体形式存在)范围之内。固定液以固体形式存在)范围之内。 (2) (2) 柱温升高,柱温升高,K 值变小,值变小, K 值的差异也变小,值的差异也变小,分离度下降,色谱峰分离度下降,色谱峰变窄变高靠近变窄变高靠近。柱温。柱温,被测组分的挥发度,被测组分的挥发度,即被测组分在气相中的浓,即被测组分在气相中的浓度度,K K,t tR R,低沸点组份峰易产生重叠。,低沸点组份峰易产生重叠。 (3) (3) 柱温柱温,分离度,分离度,分析时间,分析时间。对于难分离物质对,降低柱温。对于难分离物质对,降低柱温虽然可在一定程度内使分离得到改善,但是不可能使之完全分离,这是由虽然可在一定
8、程度内使分离得到改善,但是不可能使之完全分离,这是由于两组分的相对保留值增大的同时,两组分的峰宽也在增加,当后者的增于两组分的相对保留值增大的同时,两组分的峰宽也在增加,当后者的增加速度大于前者时,两峰的交叠更为严重。加速度大于前者时,两峰的交叠更为严重。2022-6-23柱温的确定柱温的确定柱温的确定柱温的确定柱温的确定柱温的确定 (4)(4)柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点20 一一 30 时的温度。时的温度。 (5) (5)组分复杂,沸程宽的试样,采用程序升温。组分复杂,沸程宽的试样,采用程序升温。程程程程程程序序序序序序升升升升升升温温温温温
9、温2022-6-23柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择 增加柱长对提高分离度有利(分离度增加柱长对提高分离度有利(分离度R正比于柱长正比于柱长L2),但组分的保留时间,但组分的保留时间tR ,且柱阻力,且柱阻力,不便操作。,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。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填充色谱柱的柱长通常为13米,内径米,内径34厘米。厘米。2022-6-23进样量和进样时间量的选择进
10、样量和进样时间量的选择进样量和进样时间量的选择进样量和进样时间量的选择进样量和进样时间量的选择进样量和进样时间量的选择液体试样采用色谱微量进样器进样,规格有液体试样采用色谱微量进样器进样,规格有1L,5L,10L等。等。进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之内。进样要求动作快、时间短围之内。进样要求动作快、时间短 (1s 内完成)。内完成)。气体试样应采气体进样阀进样。气体试样应采气体进样阀进样。2022-6-23气化温度的选择气化温度的选择气化温度的选择气化温度的选择气化温度的选择气化温度的选择 色谱仪进样口下端有一气化器,液体试样进
11、样后,在色谱仪进样口下端有一气化器,液体试样进样后,在 此瞬间气化此瞬间气化适当提高气化室温度对分离和定量测定有利适当提高气化室温度对分离和定量测定有利 气化温度一般较柱温高气化温度一般较柱温高3070不稳定样品,不稳定样品, 防止气化温度太高防止气化温度太高造成试样分解造成试样分解2022-6-232. 2. 2. 2. 2. 2. 固定液配比(涂渍量)的选择固定液配比(涂渍量)的选择固定液配比(涂渍量)的选择固定液配比(涂渍量)的选择固定液配比(涂渍量)的选择固定液配比(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
12、分比,配比通常在担体的百分比,配比通常在5%5%25%25%之间。之间。 配比越低,担体上形成的液膜越薄,传质阻力越小,柱配比越低,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。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。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。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。2022-6-23111111111111气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法气相色谱分析法概述概述概述概述概述概述热导池检测器热导池检测器热导池检测器热导池检测器热导池检测器热
13、导池检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器电子俘获检测器电子俘获检测器电子俘获检测器电子俘获检测器电子俘获检测器电子俘获检测器火焰光度检测器火焰光度检测器火焰光度检测器火焰光度检测器火焰光度检测器火焰光度检测器11-511-511-5气相色谱检测器气相色谱检测器气相色谱检测器气相色谱检测器气相色谱检测器气相色谱检测器2022-6-23概述概述概述概述概述概述 气相色谱检测器的作用是将色谱柱分离气相色谱检测器的作用是将色谱柱分离气相色谱检测器的作用是将色谱柱分离气相色谱检测器的作用是将色谱柱分离气相色谱检测器的作用是将色
14、谱柱分离气相色谱检测器的作用是将色谱柱分离后的各组分,按其物理、化学特性转换后的各组分,按其物理、化学特性转换后的各组分,按其物理、化学特性转换后的各组分,按其物理、化学特性转换后的各组分,按其物理、化学特性转换后的各组分,按其物理、化学特性转换为易测量的电信号为易测量的电信号为易测量的电信号为易测量的电信号为易测量的电信号为易测量的电信号 E E E 。信号的大小在一。信号的大小在一。信号的大小在一。信号的大小在一。信号的大小在一。信号的大小在一定的范围内,与进人检测器的物质的质定的范围内,与进人检测器的物质的质定的范围内,与进人检测器的物质的质定的范围内,与进人检测器的物质的质定的范围内,
15、与进人检测器的物质的质定的范围内,与进人检测器的物质的质量量量量量量 m m m (或体积)成正比。(或体积)成正比。(或体积)成正比。(或体积)成正比。(或体积)成正比。(或体积)成正比。2022-6-23检测器性能评价指标检测器性能评价指标检测器性能评价指标检测器性能评价指标检测器性能评价指标检测器性能评价指标响应值(或灵敏度)响应值(或灵敏度)响应值(或灵敏度)响应值(或灵敏度)响应值(或灵敏度)响应值(或灵敏度)S S S : : : 在一定范围内,信号在一定范围内,信号E与进入检测器的物质质量与进入检测器的物质质量m呈线性呈线性关系:关系: E = S m S=E / m 单位:单位
16、:mV / (mg /cm-3);();(浓度型检测器)浓度型检测器) S-表示单位质量的物质通过检测器时,产生的响应信号表示单位质量的物质通过检测器时,产生的响应信号的大小。的大小。S值越大,检测器(也即色谱仪)的灵敏度也就越高值越大,检测器(也即色谱仪)的灵敏度也就越高。检测信号通常显示为色谱峰,则响应值也可以由色谱峰面检测信号通常显示为色谱峰,则响应值也可以由色谱峰面积(积(A)除以试样质量求得:除以试样质量求得: Si = Ai / mi2022-6-23最低检测限(最小检测量)最低检测限(最小检测量)最低检测限(最小检测量)最低检测限(最小检测量)最低检测限(最小检测量)最低检测限(
17、最小检测量):噪声水平决定着能被检测到的浓度(或质量)。噪声水平决定着能被检测到的浓度(或质量)。 从图中可以看出:如果要把信号从本底噪声中识别出来,则组分的响从图中可以看出:如果要把信号从本底噪声中识别出来,则组分的响应值就一定要高于应值就一定要高于N。检测器响应值为检测器响应值为2倍噪声水平时的试样浓度(或质量倍噪声水平时的试样浓度(或质量),被定义为),被定义为最低检测限最低检测限(或该物质的最小检测量)。(或该物质的最小检测量)。 线性度与线性范围线性度与线性范围 : 检测器的线性度定义为:检测器响应值的对数值与试样量对数值之间检测器的线性度定义为:检测器响应值的对数值与试样量对数值之
18、间呈比例的状况。而呈比例的状况。而检测器的线性范围检测器的线性范围定义为:检测器在线性工作时,被测定义为:检测器在线性工作时,被测物质的最大浓度(或质量)与最低浓度(或质量)之比。物质的最大浓度(或质量)与最低浓度(或质量)之比。2022-6-23热导检测器热导检测器热导检测器热导检测器热导检测器热导检测器 热导检测器的结构热导检测器的结构热导检测器的结构热导检测器的结构热导检测器的结构热导检测器的结构 典型的典型的典型的典型的典型的典型的浓度型浓度型浓度型浓度型浓度型浓度型检测器检测器检测器检测器检测器检测器 池体池体池体池体池体池体:一般用不锈钢制成。一般用不锈钢制成。一般用不锈钢制成。一
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