第三节气相色谱装置及操作条件的选择PPT讲稿.ppt

第三节气相色谱装置及操作条件的选择第1页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24气相色谱仪气相色谱仪1 1第2页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24气相色谱仪气相色谱仪2 2第3页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24气相色谱仪气相色谱仪3第4页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24一、气相色谱流程一、气相色谱流程1.1.载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制;2.2.进样系统：进样器及气化室；进样系统：进样器及气化室；进样系统：进样器及气化室；进样系统：进样器及气化室；3.3.色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；4.4.检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；5.5.记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪；记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪；记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪；记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪；6.6.温度控制系统：柱室、气化室和检测器的温度控制。温度控制系统：柱室、气化室和检测器的温度控制。温度控制系统：柱室、气化室和检测器的温度控制。温度控制系统：柱室、气化室和检测器的温度控制。第5页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24二、二、载气种类和流速的选择载气种类和流速的选择1.1.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三个方面三个方面：载气对柱效的影响、检测器：载气对柱效的影响、检测器：载气对柱效的影响、检测器：载气对柱效的影响、检测器要求及载气性质。要求及载气性质。要求及载气性质。要求及载气性质。(1)(1)(1)(1)载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。(2)(2)(2)(2)载载载载气气气气流流流流速速速速较较较较大大大大时时时时，传传传传质质质质阻阻阻阻力力力力项项项项起起起起主主主主要要要要作作作作用用用用，采采采采用用用用较较较较小小小小摩摩摩摩尔尔尔尔质质质质量的载气量的载气量的载气量的载气（如（如（如（如HH2 2，HeHe），可减小传质阻力，提高柱效。，可减小传质阻力，提高柱效。，可减小传质阻力，提高柱效。，可减小传质阻力，提高柱效。(3)(3)(3)(3)热热热热导导导导检检检检测测测测器器器器需需需需要要要要使使使使用用用用热热热热导导导导系系系系数数数数较较较较大大大大的的的的氢氢氢氢气气气气有有有有利利利利于于于于提提提提高高高高检检检检测测测测灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度。在氢焰检测器中，在氢焰检测器中，在氢焰检测器中，在氢焰检测器中，氮气氮气氮气氮气仍是首选目标。仍是首选目标。仍是首选目标。仍是首选目标。(4)(4)(4)(4)在在在在载载载载气气气气选选选选择择择择时时时时，还还还还应应应应综综综综合合合合考考考考虑虑虑虑载载载载气气气气的的的的安安安安全全全全性性性性、经经经经济济济济性性性性及及及及来来来来源源源源是是是是否否否否广广广广泛等因素。泛等因素。泛等因素。泛等因素。第6页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/242.2.载气流速的选择载气流速的选择 作图求最佳流速。实际流速稍大于最佳流速，缩短时间。作图求最佳流速。实际流速稍大于最佳流速，缩短时间。作图求最佳流速。实际流速稍大于最佳流速，缩短时间。作图求最佳流速。实际流速稍大于最佳流速，缩短时间。第7页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24 三、三、进样操作的选择进样操作的选择1.1.进样方式和进样量的选择进样方式和进样量的选择 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1 1LL，5L5L，10L10L等。等。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围之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。内。内。内。进样要求动作快、时间短进样要求动作快、时间短进样要求动作快、时间短进样要求动作快、时间短。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。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。第8页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/242.2.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，液体试样进样后，在色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后，在色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后，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此瞬间气化此瞬间气化;气化温度一般较柱温高气化温度一般较柱温高气化温度一般较柱温高气化温度一般较柱温高30703070 防止气化温度太高造成试样分解。防止气化温度太高造成试样分解。防止气化温度太高造成试样分解。防止气化温度太高造成试样分解。第9页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24四、四、气相色谱固定相气相色谱固定相1 1 1 1气固色谱固定相气固色谱固定相气固色谱固定相气固色谱固定相 种类种类种类种类：活性炭：活性炭：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。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。活活活活性性性性氧氧氧氧化化化化铝铝铝铝：有有有有较较较较大大大大的的的的极极极极性性性性。适适适适用用用用于于于于常常常常温温温温下下下下O O O O2 2 2 2、N N N N2 2 2 2、COCOCOCO、CHCHCHCH4 4 4 4、C C C C2 2 2 2H H H H6 6 6 6、C C C C2 2 2 2H H H H4 4 4 4等等等等气气气气体体体体的的的的相相相相互互互互分分分分离离离离。COCOCOCO2 2 2 2能能能能被被被被活活活活性性性性氧氧氧氧化化化化铝铝铝铝强强强强烈烈烈烈吸吸吸吸附附附附而而而而不不不不能能能能用用用用这这这这种种种种固定相进行分析。固定相进行分析。固定相进行分析。固定相进行分析。硅硅硅硅胶胶胶胶：与与与与活活活活性性性性氧氧氧氧化化化化铝铝铝铝大大大大致致致致相相相相同同同同的的的的分分分分离离离离性性性性能能能能，除除除除能能能能分分分分析析析析上上上上述述述述物物物物质质质质外外外外，还能分析还能分析还能分析还能分析COCOCOCO2 2 2 2、N N N N2 2 2 2O O O O、NONONONO、NONONONO2 2 2 2等，且能够分离臭氧。等，且能够分离臭氧。等，且能够分离臭氧。等，且能够分离臭氧。第10页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24分子筛：分子筛：分子筛：分子筛：碱碱碱碱及及及及碱碱碱碱土土土土金金金金属属属属的的的的硅硅硅硅铝铝铝铝酸酸酸酸盐盐盐盐(沸沸沸沸石石石石),),),),多多多多孔孔孔孔性性性性。如如如如3 3 3 3A A A A、4A4A4A4A、5A5A5A5A分分分分子子子子筛筛筛筛等等等等(孔孔孔孔径径径径：埃埃埃埃)。常常常常用用用用5 5 5 5A(A(A(A(常常常常温温温温下下下下分分分分离离离离O O O O2 2 2 2与与与与N N N N2 2 2 2)。除除除除了了了了广广广广泛泛泛泛用用用用于于于于H H H H2 2 2 2、O O O O2 2 2 2、N N N N2 2 2 2、CHCHCHCH4 4 4 4、COCOCOCO等等等等的的的的分离外，还能够测定分离外，还能够测定分离外，还能够测定分离外，还能够测定HeHeHeHe、NeNeNeNe、ArArArAr、NONONONO、N N N N2 2 2 2O O O O等。等。等。等。高分子多孔微球（高分子多孔微球（高分子多孔微球（高分子多孔微球（GDXGDXGDXGDX系列）：系列）：系列）：系列）：新型有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。新型有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。新型有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。新型有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。型号：型号：型号：型号：GDX-01GDX-01GDX-01GDX-01、-02-02-02-02、-03-03-03-03，适用于水、气体及低级醇的分析。，适用于水、气体及低级醇的分析。，适用于水、气体及低级醇的分析。，适用于水、气体及低级醇的分析。第11页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24（1 1）性能和制备与）性能和制备与活化活化活化活化条件有很大关系；条件有很大关系；条件有很大关系；条件有很大关系；（2 2 2 2）同同同同一一一一种种种种固固固固定定定定相相相相，不不不不同同同同厂厂厂厂家家家家或或或或不不不不同同同同活活活活化化化化条条条条件件件件，分分分分离离离离效效效效果果果果差差差差异较大；异较大；异较大；异较大；（3 3 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；）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 4 4）使用方便。）使用方便。）使用方便。）使用方便。2.气固色谱固定相的特点气固色谱固定相的特点第12页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/243.3.固定相的选择固定相的选择 气液色谱，应根据气液色谱，应根据气液色谱，应根据气液色谱，应根据“相似相溶相似相溶相似相溶相似相溶”的原则的原则的原则的原则 分分分分离离离离非非非非极极极极性性性性组组组组分分分分时时时时，通通通通常常常常选选选选用用用用非非非非极极极极性性性性固固固固定定定定相相相相。各各各各组组组组分分分分按按按按沸沸沸沸点点点点顺顺顺顺序序序序出峰，低沸点组分先出峰。出峰，低沸点组分先出峰。出峰，低沸点组分先出峰。出峰，低沸点组分先出峰。分分分分离离离离极极极极性性性性组组组组分分分分时时时时，一一一一般般般般选选选选用用用用极极极极性性性性固固固固定定定定液液液液。各各各各组组组组分分分分按按按按极极极极性性性性大大大大小小小小顺顺顺顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。序流出色谱柱，极性小的先出峰。序流出色谱柱，极性小的先出峰。序流出色谱柱，极性小的先出峰。分分分分离离离离非非非非极极极极性性性性和和和和极极极极性性性性的的的的（或或或或易易易易被被被被极极极极化化化化的的的的）混混混混合合合合物物物物，一一一一般般般般选选选选用用用用极极极极性性性性固固固固定定定定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易被极化的）组分后出峰。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。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。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。第13页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24 醇醇醇醇、胺胺胺胺、水水水水等等等等强强强强极极极极性性性性和和和和能能能能形形形形成成成成氢氢氢氢键键键键的的的的化化化化合合合合物物物物的的的的分分分分离离离离，通通通通常选择极性或氢键性的固定液。常选择极性或氢键性的固定液。常选择极性或氢键性的固定液。常选择极性或氢键性的固定液。组组组组成成成成复复复复杂杂杂杂、较较较较难难难难分分分分离离离离的的的的试试试试样样样样，通通通通常常常常使使使使用用用用特特特特殊殊殊殊固固固固定定定定液液液液，或或或或混混混混合合合合固定相。固定相。固定相。固定相。第14页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/244.4.固定液配比（涂渍量）的选择固定液配比（涂渍量）的选择 配配配配比比比比：固固固固定定定定液液液液在在在在担担担担体体体体上上上上的的的的涂涂涂涂渍渍渍渍量量量量，一一一一般般般般指指指指的的的的是是是是固固固固定定定定液液液液与与与与担体的百分比，配比通常在担体的百分比，配比通常在担体的百分比，配比通常在担体的百分比，配比通常在5%5%5%5%25%25%25%25%之间。之间。之间。之间。配配比比越越低低，担担体体上上形形成成的的液液膜膜越越薄薄，传传质质阻阻力力越越小小，柱效越高，分析速度也越快。柱效越高，分析速度也越快。配配配配比比比比较较较较低低低低时时时时，固固固固定定定定相相相相的的的的负负负负载载载载量量量量低低低低，允允允允许许许许的的的的进进进进样样样样量量量量较较较较小小小小。分分分分析析析析工作中通常倾向于使用较低的配比。工作中通常倾向于使用较低的配比。工作中通常倾向于使用较低的配比。工作中通常倾向于使用较低的配比。第15页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24 5.5.柱长和柱内径的选择柱长和柱内径的选择 增增加加柱柱长长对对提提高高分分离离度度有有利利（分分离离度度R R正正比比于于柱柱长长L2 2），但组分的保留时间但组分的保留时间t tR R，且柱阻力，且柱阻力，且柱阻力，且柱阻力，不便操作。，不便操作。柱柱长长的的选选用用原原则则是是在在能能满满足足分分离离目目的的的的前前提提下下，尽尽可可能能选用较短的柱，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34mm。第16页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/246.6.柱温的确定柱温的确定 (1)(1)(1)(1)首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固体形式存定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固体形式存定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固体形式存定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固体形式存在）范围之内。在）范围之内。在）范围之内。在）范围之内。(2)(2)(2)(2)柱温柱温柱温柱温，被测组分的挥发度，被测组分的挥发度，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度，即被测组分在气相中的浓度，即被测组分在气相中的浓度，即被测组分在气相中的浓度，K K K K，t t t tR R R R，低沸点组份峰易产生重叠。，低沸点组份峰易产生重叠。，低沸点组份峰易产生重叠。，低沸点组份峰易产生重叠。(3)(3)(3)(3)柱温柱温柱温柱温，分离度，分离度，分离度，分离度，分析时间，分析时间，分析时间，分析时间。对于难分离物质对，降低柱温虽。对于难分离物质对，降低柱温虽。对于难分离物质对，降低柱温虽。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。增加速度大于前者时，两峰的交叠更为严重。增加速度大于前者时，两峰的交叠更为严重。增加速度大于前者时，两峰的交叠更为严重。第17页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24(4)(4)(4)(4)柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。(5)(5)(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。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。程程序序升升温温第18页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24五、气相色谱检测装置五、气相色谱检测装置 色色色色谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的关关关关键键键键部部部部件件件件之之之之一一一一，种种种种类类类类较较较较多多多多，原原原原理理理理和和和和结结结结构构构构各各各各异异异异。有有有有的的的的具具具具有有有有广广广广泛泛泛泛性性性性，如热导检测器；有的具有高选择性，仅对某类物质有高响应。如热导检测器；有的具有高选择性，仅对某类物质有高响应。如热导检测器；有的具有高选择性，仅对某类物质有高响应。如热导检测器；有的具有高选择性，仅对某类物质有高响应。1 1 1 1检测器特性检测器特性检测器特性检测器特性 浓度型检测器浓度型检测器浓度型检测器浓度型检测器：测测测测量量量量的的的的是是是是载载载载气气气气中中中中通通通通过过过过检检检检测测测测器器器器组组组组分分分分浓浓浓浓度度度度瞬瞬瞬瞬间间间间的的的的变变变变化化化化，检检检检测测测测信信信信号号号号值值值值与与与与组组组组分分分分的的的的浓度浓度浓度浓度成正比。成正比。成正比。成正比。质量型检测器质量型检测器质量型检测器质量型检测器：测测测测量量量量的的的的是是是是载载载载气气气气中中中中某某某某组组组组分分分分进进进进入入入入检检检检测测测测器器器器的的的的速速速速度度度度变变变变化化化化，即即即即检检检检测测测测信信信信号号号号值值值值与与与与单单单单位时间内进入检测器组分的位时间内进入检测器组分的位时间内进入检测器组分的位时间内进入检测器组分的质量质量质量质量成正比。成正比。成正比。成正比。第19页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24检测器性能评价指标检测器性能评价指标灵敏度灵敏度S S 在一定范围内，信号在一定范围内，信号在一定范围内，信号在一定范围内，信号E E与进入检测器的物质质量与进入检测器的物质质量与进入检测器的物质质量与进入检测器的物质质量mm呈线性关系：呈线性关系：呈线性关系：呈线性关系：E=S m E=S m S=E/m S=E/m 单位：单位：单位：单位：mV/mV/（mg/cmmg/cm-3-3）；（浓度型检测器）；（浓度型检测器）mV/mV/（mg/smg/s）；）；（质量型检测器）（质量型检测器）S S表表表表示示示示单单单单位位位位质质质质量量量量的的的的物物物物质质质质通通通通过过过过检检检检测测测测器器器器时时时时，产产产产生生生生的的的的响响响响应应应应信信信信号号号号的的的的大大大大小小小小。S S值值值值越越越越大大大大，检检检检测测测测器器器器（也也也也即即即即色色色色谱谱谱谱仪仪仪仪）的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度也也也也就就就就越越越越高高高高。检检检检测测测测信信信信号号号号通通通通常常常常显显显显示示示示为为为为色色色色谱谱谱谱峰峰峰峰，则响应值也可以由色谱峰面积（则响应值也可以由色谱峰面积（则响应值也可以由色谱峰面积（则响应值也可以由色谱峰面积（A A）除以试样质量求得：）除以试样质量求得：）除以试样质量求得：）除以试样质量求得：S S=A A/mm第20页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24最低检测限（最小检测量）最低检测限（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）。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）。从从从从图图图图中中中中可可可可以以以以看看看看出出出出：如如如如果果果果要要要要把把把把信信信信号号号号从从从从本本本本底底底底噪噪噪噪声声声声中中中中识识识识别别别别出出出出来来来来，则则则则组组组组分分分分的的的的响响响响应应应应值值值值就就就就一一一一定定定定要要要要高高高高于于于于N N N N。检检检检测测测测器器器器响响响响应应应应值值值值为为为为2 2 2 2倍倍倍倍噪噪噪噪声声声声水水水水平平平平时时时时的的的的试试试试样样样样浓浓浓浓度度度度（或或或或质质质质量量量量），被被被被定定定定义义义义为为为为最最最最低低低低检检检检测测测测限限限限（或该物质的最小检测量）。（或该物质的最小检测量）。（或该物质的最小检测量）。（或该物质的最小检测量）。线性范围线性范围线性范围线性范围 ：色色色色谱谱谱谱定定定定量量量量分分分分析析析析要要要要求求求求检检检检测测测测器器器器的的的的响响响响应应应应信信信信号号号号与与与与进进进进样样样样量量量量之之之之间间间间成成成成线线线线性性性性关关关关系系系系。检检检检测测测测器器器器的的的的线线线线性性性性范范范范围围围围定定定定义义义义为为为为在在在在检检检检测测测测器器器器呈呈呈呈线线线线性性性性时时时时，最最最最大大大大和和和和最最最最小小小小进进进进样样样样量量量量之之之之比比比比，这这这这个个个个比比比比值值值值越越越越大大大大，线线线线性性性性范范范范围围围围越越越越宽宽宽宽，越有利于对大量组分或微量组分的准确定量。越有利于对大量组分或微量组分的准确定量。越有利于对大量组分或微量组分的准确定量。越有利于对大量组分或微量组分的准确定量。第21页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24第22页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/242.2.热导检测器热导检测器（1 1 1 1）热导检测器的）热导检测器的）热导检测器的）热导检测器的结构如图所示结构如图所示结构如图所示结构如图所示 池体：一般用不锈钢制成。池体：一般用不锈钢制成。池体：一般用不锈钢制成。池体：一般用不锈钢制成。热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。制成。制成。制成。参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。口处。口处。口处。第23页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24第24页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24（2 2）检测原理）检测原理 平衡电桥，右图。平衡电桥，右图。平衡电桥，右图。平衡电桥，右图。不同的气体有不同的热导系数。不同的气体有不同的热导系数。不同的气体有不同的热导系数。不同的气体有不同的热导系数。钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：R R R R参参参参=R R R R测测测测;R R R R1 1 1 1=R=R=R=R2 2 2 2 则：则：则：则：R R R R参参参参R R R R2 2 2 2=R R R R测测测测R R R R1 1 1 1 无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。进样后，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是进样后，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是进样后，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是进样后，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差电阻值不等，产生电阻差电阻值不等，产生电阻差电阻值不等，产生电阻差,R R R R参参参参R R R R测测测测 则：则：则：则：R R R R参参参参R R R R2 2 2 2R R R R测测测测R R R R1 1 1 1 这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，a a a a、b b b b两端存在着电位差，有电压信号输出。两端存在着电位差，有电压信号输出。两端存在着电位差，有电压信号输出。两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。第25页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24（3 3）影响热导检测器灵敏度的因素）影响热导检测器灵敏度的因素桥桥桥桥路路路路电电电电流流流流I I ：I I ，钨钨钨钨丝丝丝丝的的的的温温温温度度度度 ，钨钨钨钨丝丝丝丝与与与与池池池池体体体体之之之之间间间间的的的的温温温温差差差差 ，有有有有利利利利于于于于热热热热传传传传导导导导，检检检检测测测测器器器器灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度提提提提高高高高。检检检检测测测测器器器器的的的的响响响响应应应应值值值值S S I I3 3，但但但但稳稳稳稳定定定定性性性性下下下下降降降降，基线不稳。桥路电流基线不稳。桥路电流基线不稳。桥路电流基线不稳。桥路电流太高太高太高太高时，还可能造成钨丝烧坏。时，还可能造成钨丝烧坏。时，还可能造成钨丝烧坏。时，还可能造成钨丝烧坏。池池池池体体体体温温温温度度度度：池池池池体体体体温温温温度度度度与与与与钨钨钨钨丝丝丝丝温温温温度度度度相相相相差差差差越越越越大大大大，越越越越有有有有利利利利于于于于热热热热传传传传导导导导，检检检检测测测测器器器器的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度也也也也就就就就越越越越高高高高，但但但但池池池池体体体体温温温温度度度度不不不不能能能能低低低低于于于于分分分分离离离离柱柱柱柱温温温温度度度度，以以以以防防防防止止止止试试试试样样样样组组组组分分分分在检测器中冷凝。在检测器中冷凝。在检测器中冷凝。在检测器中冷凝。第26页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24表表表表1-3 1-3 1-3 1-3 某些气体与蒸气的热导系数某些气体与蒸气的热导系数某些气体与蒸气的热导系数某些气体与蒸气的热导系数()，单位：，单位：，单位：，单位：J/cmsJ/cmsJ/cmsJ/cms载气种类：载气种类：载气种类：载气种类：载气载气载气载气与与与与试样试样试样试样的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，传热好，通过的差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，传热好，通过的差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，传热好，通过的差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但价格较高。数，但价格较高。数，但价格较高。数，但价格较高。第27页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24 3.3.氢火焰氢火焰离子化检测器离子化检测器（1 1 1 1）特点）特点）特点）特点a.a.a.a.典型的质量型检测器，典型的质量型检测器，典型的质量型检测器，典型的质量型检测器，b.b.b.b.对有机化合物具有很高的灵敏度，对有机化合物具有很高的灵敏度，对有机化合物具有很高的灵敏度，对有机化合物具有很高的灵敏度，c.c.c.c.无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应。无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应。无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应。无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应。d.d.d.d.氢焰检测器结构简单、稳定性好、灵敏度高氢焰检测器结构简单、稳定性好、灵敏度高氢焰检测器结构简单、稳定性好、灵敏度高氢焰检测器结构简单、稳定性好、灵敏度高,响应迅速等特点。响应迅速等特点。响应迅速等特点。响应迅速等特点。e.e.e.e.比热导检测器的灵敏度高出近比热导检测器的灵敏度高出近比热导检测器的灵敏度高出近比热导检测器的灵敏度高出近3 3 3 3个数量级个数量级个数量级个数量级,检测下限可达检测下限可达检测下限可达检测下限可达10101010-12-12-12-12g g g g/mL/mL/mL/mL 。第28页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24(2)(2)氢火焰检测器的结构氢火焰检测器的结构a.a.a.a.在发射极和收集极之间加有一定的在发射极和收集极之间加有一定的在发射极和收集极之间加有一定的在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（直流电压（直流电压（直流电压（100100100100300300300300V V V V）构成一个外加）构成一个外加）构成一个外加）构成一个外加电场。电场。电场。电场。b.b.b.b.氢焰检测器需要用到三种气体：氢焰检测器需要用到三种气体：氢焰检测器需要用到三种气体：氢焰检测器需要用到三种气体：N N N N2 2 2 2：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；H H H H2 2 2 2 ：为燃气；：为燃气；：为燃气；：为燃气；空气：助燃气。空气：助燃气。空气：助燃气。空气：助燃气。使用时需要调整三者的比例关系，使用时需要调整三者的比例关系，使用时需要调整三者的比例关系，使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳。检测器灵敏度达到最佳。检测器灵敏度达到最佳。检测器灵敏度达到最佳。第29页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24(3)(3)氢火焰检测器的原理氢火焰检测器的原理 a.a.当当当当含含含含有有有有机机机机物物物物 CnHmCnHm的的的的载载载载气气气气由由由由喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴喷喷喷喷出出出出进进进进入入入入火火火火焰焰焰焰时时时时，在在在在C C层发生裂解反应产生自由基层发生裂解反应产生自由基层发生裂解反应产生自由基层发生裂解反应产生自由基 ：CnHm CHCnHm CHb.b.产产产产生生生生的的的的自自自自由由由由基基基基在在在在D D层层层层火火火火焰焰焰焰中中中中与与与与外外外外面面面面扩扩扩扩散散散散进进进进来来来来的的的的激激激激发态原子氧或分子氧发生如下反应：发态原子氧或分子氧发生如下反应：发态原子氧或分子氧发生如下反应：发态原子氧或分子氧发生如下反应：CH+O CHOCH+O CHO+e+ec.c.生生生生成成成成的的的的正正正正离离离离子子子子CHOCHO+与与与与火火火火焰焰焰焰中中中中大大大大量量量量水水水水分分分分子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞而而而而发生分子离子反应：发生分子离子反应：发生分子离子反应：发生分子离子反应：CHOCHO+H +H2 2O HO H3 3OO+CO +COA A A A区：预热区区：预热区区：预热区区：预热区B B B B层：点燃火焰层：点燃火焰层：点燃火焰层：点燃火焰C C C C层：热裂解区：层：热裂解区：层：热裂解区：层：热裂解区：温度最高温度最高温度最高温度最高D D D D层：反应区层：反应区层：反应区层：反应区第30页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24氢焰检测器的原理氢焰检测器的原理 d.d.d.d.化化化化学学学学电电电电离离离离产产产产生生生生的的的的正正正正离离离离子子子子和和和和电电电电子子子子在在在在外外外外加加加加恒恒恒恒定定定定直直直直流流流流电电电电场场场场的的的的作作作作用用用用下下下下分分分分别别别别向向向向两两两两极极极极定定定定向向向向运运运运动动动动而而而而产产产产生生生生微微微微电电电电流流流流（约（约（约（约1010-6-61010-14-14A A）；）；）；）；e.e.在在在在一一一一定定定定范范范范围围围围内内内内，微微微微电电电电流流流流的的的的大大大大小小小小与与与与进进进进入入入入离离离离子子子子室室室室的的的的被被被被测测测测组组组组分分分分质质质质量量量量成成成成正正正正比比比比，所所所所以以以以氢氢氢氢焰焰焰焰检检检检测测测测器器器器是是是是质质质质量量量量型型型型检检检检测器；测器；测器；测器；f.f.组分在氢焰中的电离效率很低，大约组分在氢焰中的电离效率很低，大约组分在氢焰中的电离效率很低，大约组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分五十万分五十万分五十万分之一之一之一之一的碳原子被电离；的碳原子被电离；的碳原子被电离；的碳原子被电离；g.g.g.g.离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量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。成正比的色谱流出曲线。成正比的色谱流出曲线。成正比的色谱流出曲线。A A区：预热区区：预热区B B层：点燃火焰层：点燃火焰C C层：热裂解区：层：热裂解区：温度最高温度最高D D层：反应区层：反应区第31页，共34页，编辑于2022年，星期二2022/9/242022/9/24（4 4）影响氢火焰检测器灵敏度的因素）影响氢火焰检测器灵敏度的因素 各种气体流速和配比的选择：各种气体流速和配比的选择：各种气体流速和配比的选择：各种气体流速和配比的选择：N N N N2 2 2 2流速的选择主要考虑分离效能，流速的选择主要考虑分离效能，流速的选择主要考虑分离效能，流速的选择主要考虑分离效能，N N N N2