仪器分析第三章-气相色谱课件(1).ppt

1、1气相色谱法气相色谱法(Gas Chromatography,GC)色谱流程色谱流程色谱检测器色谱检测器色谱分离操作条件的选择色谱分离操作条件的选择定性和定量分析定性和定量分析定义：定义：以气体作为流动相的色谱法以气体作为流动相的色谱法234GC-3800 气相色谱仪气相色谱仪,美国美国VARIAN公司公司 5GC-MS,美国美国Finnigan-MAT 载气净化器流量计色谱柱柱箱汽化室检测器记录器进样放空气相色谱仪主要包括四部分：气相色谱仪主要包括四部分：1 1、载气系统、载气系统2 2、进样系统、进样系统3 3、分离系统、分离系统4 4、检测系统、检测系统1 1、载气系统、载气系统载气由压

2、缩气体钢瓶供给，经减压阀、稳压阀控制压强载气由压缩气体钢瓶供给，经减压阀、稳压阀控制压强和流速，由压强计指示气体压强，继而进入色谱柱。最后通过和流速，由压强计指示气体压强，继而进入色谱柱。最后通过热导池、流量计而放入大气。热导池、流量计而放入大气。气相色谱对载气的基本要求：气相色谱对载气的基本要求：（1 1）纯净）纯净:通过活性炭或分子筛净化器，除去载气通过活性炭或分子筛净化器，除去载气中的水分、氧等有害杂质。中的水分、氧等有害杂质。（2 2）稳定）稳定:采用稳压阀或双气路方式：采用稳压阀或双气路方式：载气常用的载气：常用的载气：氮气氮气氢气氢气氦气氦气9General Plumbing Di

3、agram Main GasSupply色谱仪Oxygen Trap除氧Moisture Trap（吸潮）On/Off ValveTwo Stage RegulatorMain SupplyOn/Off Valve*Hydrocarbon Trap脱烃(If needed)*Helium进样系统进样系统:包括进样装置和汽化室。包括进样装置和汽化室。进样通常用微量注射器和进样阀将样品引入。进样通常用微量注射器和进样阀将样品引入。液体样品引入后需要瞬间汽化。汽化在汽化室进液体样品引入后需要瞬间汽化。汽化在汽化室进行。行。对汽化室的要求是：（对汽化室的要求是：（1 1）体积小；（）体积小；（2 2）

4、热容量）热容量大；（大；（3 3）对样品无催化作用）对样品无催化作用载气入口接色谱柱散热片加热块汽化室示意图对高分子样品，采用裂解装置：对高分子样品，采用裂解装置：管式炉裂解器管式炉裂解器热丝裂解器热丝裂解器居里点裂解器居里点裂解器载气入口13分离系统分离系统色谱柱种类色谱柱种类填充柱：（填充柱：（2-6mm直径，直径，1-6m长不锈钢长不锈钢和玻璃）和玻璃）毛细管柱（毛细管柱（0.1-0.5mm直径直径,几十米长石英几十米长石英玻璃柱）玻璃柱）色谱柱箱色谱柱箱要求：温度范围宽、控温精度高，热容小、升要求：温度范围宽、控温精度高，热容小、升温和降温速度快、保温效果好。温和降温速度快、保温效果好

5、。15气相色谱固定相气相色谱固定相气固色谱（固定相是固体吸附剂，流动相是气体）固定相种类：气固色谱（固定相是固体吸附剂，流动相是气体）固定相种类：活性炭：活性炭：有较大的比表面积，吸附性较强。有较大的比表面积，吸附性较强。活性氧化铝：活性氧化铝：有较大的极性。适用于常温下有较大的极性。适用于常温下OO2 2、NN2 2、COCO、CHCH4 4、C C2 2H H6 6、C C2 2H H4 4等气体的相互分离。等气体的相互分离。COCO2 2能被活性氧化铝强烈能被活性氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。吸附而不能用这种固定相进行分析。硅胶：硅胶：与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分析

6、上述物质与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分析上述物质外，还能分析外，还能分析COCO2 2、NN2 2OO、NONO、NONO2 2等，且能够分离臭氧。等，且能够分离臭氧。分子筛：分子筛：碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石）；高分子多孔微球；碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石）；高分子多孔微球；新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。16气固色谱固定相的特点气固色谱固定相的特点（1 1）性能与制备和活化条件有很大关系；）性能与制备和活化条件有很大关系；（2 2）同一种固定相，不同厂家或不同活化条）同一种固定相，不同厂家或不同活化条 件，分离效果差异较

7、大；件，分离效果差异较大；（3 3）种类有限，能分离的对象不多；）种类有限，能分离的对象不多；（4 4）使用方便。）使用方便。17气液色谱固定相气液色谱固定相气液色谱固定相气液色谱固定相 固定液固定液+担体（支持体）担体（支持体）：固定液在常温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈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。液体状态。固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。可以作为担体使用的物质应满足以下条件：可以作为担体使

8、用的物质应满足以下条件：比表面积大，孔径分布均匀；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；不起反应；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；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。一般常用颗粒大小均匀、适度。一般常用60806080目、目、8010080100目。目。18担体（硅藻土）担体（硅藻土）红色担体：红色担体：孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强 度好。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。度好。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。缺点

9、是表面存有活性吸附中心点。缺点是表面存有活性吸附中心点。白色担体：白色担体：煅烧前原料中加入了少量助溶剂（碳酸钠）。煅烧前原料中加入了少量助溶剂（碳酸钠）。颗颗 粒疏松，孔径较大。表面积较小，机械强粒疏松，孔径较大。表面积较小，机械强度度 较差。但吸附性显著减小，适宜分离极性组分较差。但吸附性显著减小，适宜分离极性组分 的试样。的试样。19硅藻土的显微图象20 种类 担体名称 特点及用途 生产厂家红色硅藻土担体201 红色担体301 釉化红色担体6201 红色担体适用于涂渍非极性固定液分析非极性物质由 201 釉化而成，性能介于红色与白色硅藻土担体之间，适用于分析中等极性物质上海试剂厂大连催化

10、剂厂硅藻土类白色硅藻土担体101 白色担体101 酸洗101 硅烷化白色担体102 白色担体适用于涂渍极性固定液分析极性物质催化吸附性小，减小色谱峰拖尾上海试剂厂非硅藻土类高分子微球玻璃微球氟担体由苯乙烯和二乙烯苯共聚而成经酸碱处理，比表面积 0.02 m2/g,可在较高温度下使用，适宜分析高沸点物质。由四氟乙烯聚合而成，比表面积 10.5 m2/g适宜分析强极性物质和腐蚀性物质上海试剂厂21 固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多。固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多。1 1对固定液的要求对固定液的要求 应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好应对被分离试样中的各组分具有不

11、同的溶解能力，较好的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。2 2选择的基本原则选择的基本原则 “相似相溶相似相溶”固定液固定液2223商品名商品名最适最适使用使用温度温度基本应用基本应用聚二甲硅氧烷聚二甲硅氧烷OV-1SE-30350通用非极性通用非极性PCBs烃碳氢化合烃碳氢化合物多核芳烃物多核芳烃,药药,甾类甾类聚苯基甲基硅氧聚苯基甲基硅氧烷烷(10%苯基苯基)OV-3SE-52350脂肪酸甲脂脂肪酸甲脂,生物碱生物碱,卤化物卤化物,药物药物聚苯甲硅氧烷聚苯甲硅氧烷(50%)OV-17270药物药物,甾体化合物甾体化合物,农药

12、农药,二醇二醇聚三氟丙基聚三氟丙基甲基硅氧烷甲基硅氧烷OV-210200氯化芳烃氯化芳烃,硝基芳烃硝基芳烃,烷代苯烷代苯聚乙二醇聚乙二醇(PEG)Carbowx20M250酸酸,醇醇,脂脂,香精香精,甘醇甘醇聚聚(二氢乙氧基甲二氢乙氧基甲基基)硅氧烷硅氧烷聚氧二丙氰聚氧二丙氰OV-275240聚不饱和酸聚不饱和酸,酸酸,醇醇,松香油松香油(树树脂油脂油)24固定液的选择固定液的选择 气液色谱，应根据“相似相溶”的原则分离非极性组分时分离非极性组分时，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。分离极性组分时分离极性组分时，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

13、性小的先出峰。分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物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。醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离，通常选择极性或氢键性的固定液。组成复杂、较难分离的试样组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液，或混合固定相。25固定液配比（涂渍量）的选择固定液配比（涂渍量）的选择 配比：配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是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，配比通常在固定液与担体的百分比，配比通常在5%5%25%25%

14、之间之间。配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越配比越低，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。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。较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。26控温系统 作用K是热力学常数，随温度变化，温度越高，K值越小，因此保留时间越短，据此，可通过柱温调节分离程度。恒温程序升温：在一个分析周期内，按一定程序不断改变柱温提高温度程序升温恒温和程序升温分析烃类化合物恒温和程序升温分析烃类化合物检测器作用：将色谱分离后的各组分的量转

15、变成可测量的电信号，然后纪录下来。要求：要求：灵敏度高线性范围宽响应速度快结构简单通用性强常用检测器：常用检测器：热导检测器氢火焰离子化检测器电子捕获检测器30气相色谱检测装置气相色谱检测装置 色谱仪的关键部件之一，种类较多，原理和结构各异。色谱仪的关键部件之一，种类较多，原理和结构各异。有的具有广普性，如热导检测器；有的具有高选择性，仅对有的具有广普性，如热导检测器；有的具有高选择性，仅对某类物质有高响应。某类物质有高响应。1 1检测器特性检测器特性浓度型检测器：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

16、成正比。信号值与组分的浓度成正比。质量型检测器：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。号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。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）S S ：在一定范围内，信号：在一定范围内，信号E E与进入与进入检测器的物质质量检测器的物质质量mm呈线性关系：呈线性关系：E=S m E=S m S 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 S值越大，

17、检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越值越大，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积（峰面积（A A）除以试样质量求得：）除以试样质量求得：S S=A A/mmRQQR R 峰高峰高mV面积面积A=（mV）2 Q质量质量 g/s浓度浓度mg/ml，ml/mlSmV ml/mgA ml/mgmV s/gA s/gQRS检测限检测限3倍噪音所相当的物质的量称为检测限倍噪音所相当的物质的量称为检测限SND3N为噪音，单位为为噪音，单位为mV噪声噪声:无样品通过检测器时基线的起伏，决定着能被检测到的浓度。

18、无样品通过检测器时基线的起伏，决定着能被检测到的浓度。线性范围线性范围指检测器信号与样品浓度（或量）之间成正比关系指检测器信号与样品浓度（或量）之间成正比关系的范围。的范围。基线漂移基线漂移基线向一个方向有规律移动。基线向一个方向有规律移动。产生原因：产生原因：柱温或载气缓慢变化，电子元器件性质柱温或载气缓慢变化，电子元器件性质变坏，固定液流失等等变坏，固定液流失等等35本章要求本章要求 1.1.掌握气相色谱法的基本原理和实验技术掌握气相色谱法的基本原理和实验技术 2.2.了解气相色谱仪的特点及一般工作流程了解气相色谱仪的特点及一般工作流程 3.3.熟悉色谱固定液的选择原则和常用固定液的性质熟悉色谱固定液的选择原则和常用固定液的性质 4.4.灵敏度、检测限、噪音和线性范围灵敏度、检测限、噪音和线性范围