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气相色谱法第六七气相色谱法第六七章章你现在浏览的是第一页，共94页第七章第七章 气相色谱法气相色谱法7.1 色谱法及其分类、特点色谱法及其分类、特点7.2 气相色谱分析流程气相色谱分析流程7.3 色谱图及相关术语色谱图及相关术语7.4 气固色谱及分离原理气固色谱及分离原理7.5 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器7.6 气相色谱仪的结构与使用气相色谱仪的结构与使用7.7 气液色谱及分离原理气液色谱及分离原理7.8 踏板理论及柱效能指标踏板理论及柱效能指标7.9 速率理论速率理论7.10 热导池检测器热导池检测器7.11 色谱操作条件的选择色谱操作条件的选择你现在浏览的是第二页，共94页7.1 色谱法及其分类、特点色谱法及其分类、特点色谱法色谱法名称名称起源起源：1906年年,俄国植物学家茨维特俄国植物学家茨维特 首先采用色谱法分离植物色素首先采用色谱法分离植物色素。（1 1）色谱法及由来）色谱法及由来你现在浏览的是第三页，共94页 色谱法色谱法本质本质是一种物理化学是一种物理化学分离分离方法。它是利用试样中各组分在方法。它是利用试样中各组分在固定相和流动相中不断地分配、吸附和脱附或在两相中其他作用固定相和流动相中不断地分配、吸附和脱附或在两相中其他作用力的差异，而使各组分得到分离的方法。力的差异，而使各组分得到分离的方法。色谱分析是一种重要的分离分析方法。它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数（或吸附色谱分析是一种重要的分离分析方法。它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数（或吸附系数、渗透性），当两相做相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。系数、渗透性），当两相做相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。色谱法：分离及分析功能色谱法：分离及分析功能区别区别光谱法：具有分析功能，不具分离光谱法：具有分析功能，不具分离你现在浏览的是第四页，共94页固定相固定相 流动相流动相色谱柱色谱柱被分离组分被分离组分流动相流动相你现在浏览的是第五页，共94页(2)(2)色谱法分类色谱法分类1.按两相状态分类按两相状态分类流动相 总称固定相色谱名称 气体气相色谱 (GC)固体 气-固色谱（GSC）液体 气-液色谱（GLC）液体液相色谱(LC)固体 液固色谱(LSC)液体 液液色谱（LLC）超临界流体（CO2）超临界流体色谱 固体超临界流体色谱（SFC）你现在浏览的是第六页，共94页超临界流体超临界流体高于临界压力与临界温度时物质的一种状态高于临界压力与临界温度时物质的一种状态你现在浏览的是第七页，共94页2按操作形式的不同分类按操作形式的不同分类色谱法分类色谱法分类操作操作分类分类柱色谱柱色谱平板色谱平板色谱毛细管电泳毛细管电泳薄层色谱薄层色谱纸色谱纸色谱薄膜色谱薄膜色谱填充柱填充柱毛细管柱毛细管柱微填充柱微填充柱你现在浏览的是第八页，共94页3.3.按分离机理分类按分离机理分类色谱法分类色谱法分类分配色谱分配色谱吸附色谱吸附色谱离子交换色谱离子交换色谱体积排阻色谱体积排阻色谱分离机理分离机理固体吸附剂固体吸附剂吸附能力强弱吸附能力强弱固定液固定液溶解度差异溶解度差异离子交换树脂离子交换树脂亲和力差异亲和力差异多孔固定相多孔固定相选择渗透选择渗透你现在浏览的是第九页，共94页(2)色谱法的分类色谱法的分类固定固定相相气相色谱法气相色谱法色谱法色谱法液相色谱法液相色谱法平板色谱法平板色谱法柱色谱法柱色谱法薄薄层层色色谱谱法法纸纸色色谱谱法法气气液液色色谱谱法法气气固固色色谱谱法法分分配配色色谱谱法法吸吸附附色色谱谱法法离离子子交交换换色色谱谱法法排排阻阻色色谱谱法法超临界流体色谱法超临界流体色谱法亲亲和和色色谱谱法法分离分离过程过程流动相流动相固定相使用固定相使用形式形式你现在浏览的是第十页，共94页高分离效率高分离效率用量少用量少高灵敏度高灵敏度操作简便、操作简便、分析速度快分析速度快色谱法的特点色谱法的特点液体样品仅需液体样品仅需1 L气体样品气体样品1 5mL1010-13-131010-11-11g g几分钟至几十分钟几分钟至几十分钟分配系数和沸点分配系数和沸点很相近的多种化合物。很相近的多种化合物。(3)气相色谱法的特点气相色谱法的特点你现在浏览的是第十一页，共94页缺点缺点：必须有必须有纯物质纯物质或相应的定性数据作对照才能或相应的定性数据作对照才能 得出定性结果；得出定性结果；不适于无机物和沸点过高（不适于无机物和沸点过高（450C）的难挥）的难挥 发有机物及热稳定性差的物质的测定。发有机物及热稳定性差的物质的测定。你现在浏览的是第十二页，共94页7.2 气相色谱分析流程气相色谱分析流程你现在浏览的是第十三页，共94页7.2 气相色谱分析流程气相色谱分析流程 气相色谱法是利用物质的气相色谱法是利用物质的沸点、极性、及吸附性质的差异沸点、极性、及吸附性质的差异来实现混合物的分来实现混合物的分离。离。载气载气(高压瓶高压瓶)1)1，经，经降压降压2 2、脱水及净化脱水及净化，4 4调至调至适宜的流量适宜的流量而而进入色谱柱进入色谱柱，经经检测检测器器流出色谱仪。待流量、温度及基线稳定后，即可进样。液态样品用微量注射器流出色谱仪。待流量、温度及基线稳定后，即可进样。液态样品用微量注射器吸取，由进样器注入，气态样品可用六通阀或注射器进样，样品被载气带入色谱吸取，由进样器注入，气态样品可用六通阀或注射器进样，样品被载气带入色谱柱，样品组分经反复多次溶解柱，样品组分经反复多次溶解/挥发或吸附挥发或吸附/脱附流出色谱柱，然后进入检测器转脱附流出色谱柱，然后进入检测器转变为电信号。变为电信号。你现在浏览的是第十四页，共94页气相色谱仪流程示意图气相色谱仪流程示意图1.载气瓶载气瓶 2.减压阀减压阀 3.针形阀针形阀 4.流量计流量计 5.柱前压力表柱前压力表 6.检测器检测器 7.进样器进样器 8.色谱柱色谱柱 9.色谱柱恒温箱色谱柱恒温箱 10.馏分收集口馏分收集口(柱后分流阀柱后分流阀)11.测量电桥测量电桥 12.记录仪记录仪你现在浏览的是第十五页，共94页你现在浏览的是第十六页，共94页7.3 7.3 气相色谱图及相关术语气相色谱图及相关术语(1)气相色谱图气相色谱图你现在浏览的是第十七页，共94页你现在浏览的是第十八页，共94页 1.1.基线（底线）基线（底线）柱中仅有纯载气通过时，检测器噪声随时间变化的曲线，柱中仅有纯载气通过时，检测器噪声随时间变化的曲线，即图中即图中Ot线。（线。（避免：避免：基线噪声、基线漂移）基线噪声、基线漂移）(2)有关色谱术语有关色谱术语2.2.色谱峰色谱峰色谱柱流出组分通过检测器产生的响应信号的微分曲线。色谱柱流出组分通过检测器产生的响应信号的微分曲线。色谱峰色谱峰你现在浏览的是第十九页，共94页3.峰高和峰面积峰高和峰面积色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以h h表示，表示，（图中（图中B B A A）峰面积：每个组分的流出曲线与基线间所包围的面积，峰面积：每个组分的流出曲线与基线间所包围的面积，以以A A表示。表示。峰高与峰面积的大小和组分在样品中的含量有关。峰高与峰面积的大小和组分在样品中的含量有关。峰面积峰面积你现在浏览的是第二十页，共94页3.峰底宽度和半峰宽峰底宽度和半峰宽峰底宽度峰底宽度：通过色谱峰两侧拐点所作的切线与峰底相交两点：通过色谱峰两侧拐点所作的切线与峰底相交两点 之间的距离，即之间的距离，即IJ，常用，常用Y表示，在峰高表示，在峰高h/2处。处。峰拐点峰拐点：在组分流出曲线上二阶导数等于零的点，即：在组分流出曲线上二阶导数等于零的点，即E点。点。半峰宽：半峰宽：色谱峰的宽度，即色谱峰的宽度，即GH，常用符号，常用符号Y1/2表示。表示。你现在浏览的是第二十一页，共94页 （2 2）保留时间）保留时间 tR试样从进样开始到柱后出现峰（浓试样从进样开始到柱后出现峰（浓度）极大点时所经历的时间度）极大点时所经历的时间(O(OA)A)从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所需的时间从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所需的时间(OB)（1）死时间死时间 t tM M4.保留值保留值保留值：保留值：表示试样中各组分在色谱柱内停留时间的数值，表示试样中各组分在色谱柱内停留时间的数值，通常用时间、走纸距离或相应的载气体积来表示。通常用时间、走纸距离或相应的载气体积来表示。你现在浏览的是第二十二页，共94页（3 3）调整保留时间）调整保留时间 tRtR 某组份的保留时间扣除死时间后称为某组份的保留时间扣除死时间后称为该组份的该组份的调整保留时间，调整保留时间，即即 tR=tR-tM (AB)（4）相对保留值）相对保留值ris指在一定实验条件下，组分指在一定实验条件下，组分i i与另一标准组分与另一标准组分s s的的调整保留值调整保留值之比。之比。Ris仅与仅与柱温及固定相性质柱温及固定相性质有关，与其他操作条件有关，与其他操作条件如：柱径、柱长、填充情况及流动相流速如：柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关。无关。你现在浏览的是第二十三页，共94页（5）选择性因子）选择性因子：指相邻两组分调整保留值之比，以指相邻两组分调整保留值之比，以表示表示值的值的大小大小反映色谱柱对难分离物质的反映色谱柱对难分离物质的分离选择性分离选择性,越大，相邻两组分色谱峰相距越大，相邻两组分色谱峰相距越远，色谱柱的越远，色谱柱的分离选择性越高分离选择性越高，当当接近于接近于1或等于或等于1时时,说明相邻两组分色谱峰说明相邻两组分色谱峰重叠重叠未能分开。未能分开。你现在浏览的是第二十四页，共94页 分配系数：分配系数：组分在固定相与流动相中的浓度之比。组分在固定相与流动相中的浓度之比。对于气对于气-固色谱，分配系数为：固色谱，分配系数为：5.分配系数分配系数K K每平方米吸附剂表面所吸附的组分量每平方米吸附剂表面所吸附的组分量柱温及柱平均压力下每毫升载气所含组分量柱温及柱平均压力下每毫升载气所含组分量 对于气对于气-液色谱，分配系数为：液色谱，分配系数为：每毫升固定液中所溶解的组分量每毫升固定液中所溶解的组分量柱温及柱平均压力下每毫升载气所含组分量柱温及柱平均压力下每毫升载气所含组分量K=K=你现在浏览的是第二十五页，共94页 容量因子又称分配比，容量比，指组分在容量因子又称分配比，容量比，指组分在固定相和流动相中分配量（质量、体积、固定相和流动相中分配量（质量、体积、物质的量）之比：物质的量）之比：K=6.容量因子容量因子k k组分在固定相中的质量组分在固定相中的质量组分在流动相中的质量组分在流动相中的质量你现在浏览的是第二十六页，共94页试样，载气试样，载气进入色谱柱进入色谱柱吸附剂吸附吸附剂吸附脱附脱附组分分离组分分离流出色谱柱流出色谱柱7.4 气固色谱及分离原理气固色谱及分离原理你现在浏览的是第二十七页，共94页气相色谱图气相色谱图你现在浏览的是第二十八页，共94页7.5 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热导检测器热导检测器电子俘获检测器电子俘获检测器质谱检测器质谱检测器氮磷检测器氮磷检测器(NPD)光离子检测器光离子检测器(PID)火焰光度检测器火焰光度检测器(FPD)原子发射光谱检测器原子发射光谱检测器(AED)氧火焰离子化检测器氧火焰离子化检测器(O-FID)脉冲去放电检测器脉冲去放电检测器(PDD)你现在浏览的是第二十九页，共94页(1)氢火焰检测器氢火焰检测器（FID）的结构及工作原理的结构及工作原理FID结构示意图结构示意图(a)(b)发射极发射极7.5 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器你现在浏览的是第三十页，共94页 氢焰检测器的主要部件是由不锈钢制成的离子室，氢焰检测器的主要部件是由不锈钢制成的离子室，离子室中包括燃烧气离子室中包括燃烧气（H2)、助燃气（空气）、载、助燃气（空气）、载气（气（N2）、及样品的入口，极化极、）、及样品的入口，极化极、收集极、火焰喷嘴以及喷嘴附近的点火线圈等收集极、火焰喷嘴以及喷嘴附近的点火线圈等 部件。部件。氢火焰离子化检测器是利用有机物在氢火焰离子化检测器是利用有机物在氢焰氢焰的作用下，的作用下，化学电离化学电离而形成而形成离子流离子流，借测定离子流，借测定离子流强度强度进行检测。进行检测。你现在浏览的是第三十一页，共94页工作原理工作原理试样燃烧发生电离试样燃烧发生电离正离子正离子电子电子收集极收集极极化极极化极微电流微电流放大离子流放大离子流输出信号输出信号FIDFID的工作原理的工作原理你现在浏览的是第三十二页，共94页（2）检测器的特点）检测器的特点检测器特点检测器特点结构简单结构简单线性范围宽线性范围宽灵敏度高灵敏度高稳定性好稳定性好响应快响应快你现在浏览的是第三十三页，共94页噪声和漂移越小越好噪声和漂移越小越好良好检测器线性接近于良好检测器线性接近于1 1，线线 性范围性范围越宽越好越宽越好。响应信号的大小响应信号的大小灵敏度越大，检测限越小灵敏度越大，检测限越小，检测器性能越好。，检测器性能越好。线性与线线性与线线性与线线性与线性范围性范围性范围性范围Title检测限检测限检测限检测限响应时间响应时间响应时间响应时间响应时间越小，检测性能越好。响应时间越小，检测性能越好。噪声和漂移噪声和漂移噪声和漂移噪声和漂移灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度（3）检测器的性能指标）检测器的性能指标你现在浏览的是第三十四页，共94页 各种气体流速和配比各种气体流速和配比：载气流速影响检测限，一般：载气流速影响检测限，一般载气流速以低些为妥。载气流速以低些为妥。痕量分析痕量分析：氮氢比在：氮氢比在1:1响应值最大响应值最大 常量分析常量分析：增大氢气流速，氮氢比降至：增大氢气流速，氮氢比降至 0.430.72范围内范围内。空气作为助燃气，流速过小，供氧量不足，响应值低空气作为助燃气，流速过小，供氧量不足，响应值低。流速过大，火焰不稳，易出现噪声峰。300-500ml min极化电压：极化电压：极化电压的极化电压的大小大小直接影响氢焰检测器直接影响氢焰检测器 的的灵敏度灵敏度。极化电压通常选择在。极化电压通常选择在 100300V范围内。范围内。（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你现在浏览的是第三十五页，共94页度度开机步骤开机步骤你现在浏览的是第三十六页，共94页7.6 气相色谱仪的结构与使用气相色谱仪的结构与使用你现在浏览的是第三十七页，共94页分离系统分离系统检测系统检测系统数据处理数据处理系统系统温度控制温度控制系统系统气路系统气路系统进样系统进样系统Concept(一一)气相色谱仪的结构气相色谱仪的结构你现在浏览的是第三十八页，共94页双柱双气路双柱双气路单柱单气路单柱单气路气相色谱仪气相色谱仪你现在浏览的是第三十九页，共94页1 14 4高压钢瓶与减压阀高压钢瓶与减压阀气体净化器气体净化器稳压阀、稳流阀与针形阀稳压阀、稳流阀与针形阀2 23 3管路连接与检漏管路连接与检漏部件组成部件组成1)气路系统气路系统你现在浏览的是第四十页，共94页单柱单气路示意图单柱单气路示意图你现在浏览的是第四十一页，共94页 双柱双气路示意图双柱双气路示意图你现在浏览的是第四十二页，共94页2)进样系统进样系统进样器进样器汽化室汽化室进样系统进样系统气体：平面六通阀，气体：平面六通阀，0.5mL、1mL、3mL、5mL液体：微量进样器，液体：微量进样器，1L、5L、10L、50L、100L平面六通阀结构，取样和进样位置平面六通阀结构，取样和进样位置你现在浏览的是第四十三页，共94页3)分离系统分离系统分离系统分离系统分离系统分离系统柱箱柱箱精密恒温箱精密恒温箱参数：柱箱尺寸参数：柱箱尺寸 和柱箱控温参数和柱箱控温参数色谱柱（核心）色谱柱（核心）组成：柱管和固定相组成：柱管和固定相分类：填充柱和毛细管柱分类：填充柱和毛细管柱你现在浏览的是第四十四页，共94页作用：将分离后样品组分的信息转变为易于测量的电信号，作用：将分离后样品组分的信息转变为易于测量的电信号，然后对被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量。然后对被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量。4)检测系统检测系统浓度型浓度型质量型质量型微分型检测器微分型检测器热导池检测器热导池检测器电子捕获检测器电子捕获检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器火焰光度检测器火焰光度检测器你现在浏览的是第四十五页，共94页 将检测器输出的模拟信号随时间的变化曲线，将检测器输出的模拟信号随时间的变化曲线，即色谱图绘制。即色谱图绘制。记录仪记录仪 自动积分仪自动积分仪 色谱工作站色谱工作站5)数据处理系统数据处理系统6)数据处理系统数据处理系统柱箱柱箱汽化室汽化室检测器检测器分离效能分离效能灵敏度灵敏度稳定性稳定性你现在浏览的是第四十六页，共94页1.1.进样量进样量（二）（二）微量注射器的使用微量注射器的使用进样量过大进样量过大进样量过小进样量过小峰形不对称峰形不对称峰形变宽峰形变宽分离度变小分离度变小保留值发生变化保留值发生变化峰高和峰面积与进样量峰高和峰面积与进样量不呈线性关系不呈线性关系检测器灵敏度不够，检测器灵敏度不够，导致不能检出导致不能检出最大允许进样量：固定其他实验条件不变，加大进样量，最大允许进样量：固定其他实验条件不变，加大进样量，直至半峰宽变宽或保留值改变直至半峰宽变宽或保留值改变你现在浏览的是第四十七页，共94页2.2.进样技术进样技术进样速度快进样速度快:峰的原始宽度要窄，有利于分离峰的原始宽度要窄，有利于分离进样速度慢：峰形变宽，且不对称，不利于进样速度慢：峰形变宽，且不对称，不利于 分离也不利于定量。分离也不利于定量。取样前抽洗取样前抽洗5-6次，排气泡，排过量试液次，排气泡，排过量试液123取样后立即进样，注射器垂直于进样口，左手扶针头，右手持注射器，迅取样后立即进样，注射器垂直于进样口，左手扶针头，右手持注射器，迅速进样。速进样。进样时操作稳当、连贯、迅速进样时操作稳当、连贯、迅速你现在浏览的是第四十八页，共94页你现在浏览的是第四十九页，共94页1.1.定量校正因子及其测定方法定量校正因子及其测定方法 1)1)绝对校正因子绝对校正因子f fi i：单位峰面积或单位峰高所代表的组分的量即：单位峰面积或单位峰高所代表的组分的量即 f fi i=m=mi i/A/Ai i 或或 f fi(h)i(h)=m=mi i/h/hi i 2 2）相对校正因子）相对校正因子f i指指组组分分i与另一与另一标标准准组组分分s的的绝对绝对校正因子之比校正因子之比（三）（三）标准曲线法及其应用标准曲线法及其应用你现在浏览的是第五十页，共94页 相对质量校正因子fm 相对摩尔校正因子:fM 相对体积校正因子:fV fV=fM相对校正因子你现在浏览的是第五十一页，共94页mAxhxmx标准曲线绘制标准曲线绘制样品测定样品测定Ah2.2.标准曲线法定量标准曲线法定量你现在浏览的是第五十二页，共94页(四四)气相色谱仪的维护与保养气相色谱仪的维护与保养气路系统的日常维护气路系统的日常维护to to add Title进样系统的日常维护进样系统的日常维护 to add TitleClick to add Title检测检测系统的日常维护系统的日常维护 to lick to add Title分离系统的日常维护分离系统的日常维护 to 你现在浏览的是第五十三页，共94页试样，载气试样，载气进入色谱柱进入色谱柱组分溶解在固定液中组分溶解在固定液中组分从固定液中挥发组分从固定液中挥发 组分分离组分分离流出色谱柱流出色谱柱7.7 气液色谱及分离原理气液色谱及分离原理你现在浏览的是第五十四页，共94页气相色谱图气相色谱图你现在浏览的是第五十五页，共94页AA组分在两相间分配瞬间平衡组分在两相间分配瞬间平衡 BB载气进入不是连续的而是脉动的载气进入不是连续的而是脉动的C C试样沿色谱柱方向扩散可忽略不计试样沿色谱柱方向扩散可忽略不计DD各踏板上的分配系数为一常数各踏板上的分配系数为一常数纵向扩散纵向扩散每次进气为一个板体积每次进气为一个板体积一一小段间隔内小段间隔内H7.8 塔板理论及柱效能指标塔板理论及柱效能指标你现在浏览的是第五十六页，共94页(一一)塔板理论塔板理论你现在浏览的是第五十七页，共94页你现在浏览的是第五十八页，共94页你现在浏览的是第五十九页，共94页你现在浏览的是第六十页，共94页你现在浏览的是第六十一页，共94页进样进样mmmsmmmmmmmsmsms0.50.50.250.250.1250.1250.0630.0630.125+0.1250.125+0.1250.063+0.1250.125+0.0630.125+0.0630.063+0.1250.250.250.1250.1250.0630.063进气进气进气进气进气进气 塔板号塔板号r 0 1 2 3你现在浏览的是第六十二页，共94页 1)理论塔板高度和理论塔板数理论塔板高度和理论塔板数 当组分进入色谱柱后，在每块塔板上进行两相间的分配，当组分进入色谱柱后，在每块塔板上进行两相间的分配，塔板数越多塔板数越多，组分在柱内两，组分在柱内两相间达到分配平衡的次数也越多，相间达到分配平衡的次数也越多，柱效越高柱效越高，分离就越好。，分离就越好。n 50 流出曲线呈流出曲线呈基本对称的峰形；基本对称的峰形；当当 n 达达 103-106 流出曲线趋近于正态分布；流出曲线趋近于正态分布；(二)柱效能指标柱效能指标理论塔板数理论塔板数色谱柱长色谱柱长理论塔板高度理论塔板高度你现在浏览的是第六十三页，共94页2）柱效能指标）柱效能指标理论塔板高度（理论塔板高度（H）理论塔板数理论塔板数(n)(n)有效有效理论塔板数理论塔板数有效有效理论塔板高度理论塔板高度你现在浏览的是第六十四页，共94页 注意事项：注意事项：（1 1）n n大大，柱效高，分离好柱效高，分离好，前提前提是两组分分配系数是两组分分配系数K K应有应有差差 异异，否则，否则n n无论多大，两组分将无法分离。无论多大，两组分将无法分离。（2 2）同一色谱柱同一色谱柱对不同的物质的柱效能是对不同的物质的柱效能是不一样不一样的，因此用的，因此用n n表示柱效时必须表示柱效时必须注明对什么物质注明对什么物质而言。而言。你现在浏览的是第六十五页，共94页（三）（三）常用的定量计算方法常用的定量计算方法 （l l）归一化法）归一化法 适合于对多组分试样中各组分含量的分析。适合于对多组分试样中各组分含量的分析。前提条件前提条件是是试样中各组分必须全部在色试样中各组分必须全部在色谱图上出现色谱峰。谱图上出现色谱峰。你现在浏览的是第六十六页，共94页归一化的计算公式归一化的计算公式同分异构体同分异构体,其其fi相同相同峰高峰高峰面积峰面积你现在浏览的是第六十七页，共94页（3 3）内标法）内标法v外标法是所有定量分析中最通用的一种方法，外标法是所有定量分析中最通用的一种方法，即所谓即所谓校准曲线法；（2）外标法外标法v内标法内标法:选择一种与样品性质相近的物质为内标物，加入到已知质量的样品中，进行色谱分选择一种与样品性质相近的物质为内标物，加入到已知质量的样品中，进行色谱分离，测量样品中被测组分和内标物的峰面积，被测组分的质量分数可按下式计算：离，测量样品中被测组分和内标物的峰面积，被测组分的质量分数可按下式计算：你现在浏览的是第六十八页，共94页例例1 1：在在1.0m1.0m柱上测得组分柱上测得组分A A和非滞留组分的保留时间分别为和非滞留组分的保留时间分别为8.40min8.40min和和1.60min1.60min，组分，组分A A峰的峰底宽为峰的峰底宽为4.5mm 4.5mm，记录纸速，记录纸速度为度为300mm/h300mm/h。计算该柱的有效理论塔板高度。计算该柱的有效理论塔板高度。解：解：你现在浏览的是第六十九页，共94页7.9 速率速率理论1956年年van Deemter等提出了色谱过程等提出了色谱过程动力学动力学理论理论 速率理论速率理论式中：式中：H H塔板高度；塔板高度；流动相线速度；流动相线速度；A A涡流扩散项系数涡流扩散项系数 B B分子扩散项系数分子扩散项系数 C C传质阻力项系数传质阻力项系数1 1、范第姆特方程、范第姆特方程你现在浏览的是第七十页，共94页涡流扩散展宽因素vA A与填充物的与填充物的平均直径平均直径dpdp的大小的大小和填充和填充不均匀性不均匀性有关，与有关，与流动相流动相性质、线速度性质、线速度和和组分组分无无关关。A.A.涡流扩散项涡流扩散项2 2、影响柱效能的因素、影响柱效能的因素 填充不规则因子填充不规则因子颗粒平均粒径颗粒平均粒径你现在浏览的是第七十一页，共94页涡流扩散示意图你现在浏览的是第七十二页，共94页1）为为弯曲因子弯曲因子，它反映了固定相颗粒对自由分子扩散的阻碍情况，空心毛细管没有填充物阻碍，它反映了固定相颗粒对自由分子扩散的阻碍情况，空心毛细管没有填充物阻碍，=1；而填充柱，；而填充柱，一般小于一般小于1，阻碍越大，阻碍越大，越小。越小。2）Dg为组分在流动相中为组分在流动相中扩散系数扩散系数(cm2s-1)Dg ：随柱：随柱温升高而增加温升高而增加；与柱压成；与柱压成反比反比;与载气相对分子质量与载气相对分子质量M成成反比反比 因此，因此，在在GC中中应选择应选择载气相对分子质量大，载气相对分子质量大，柱温低，载气流速大的条件。柱温低，载气流速大的条件。B.纵向（分子）扩散项纵向（分子）扩散项你现在浏览的是第七十三页，共94页你现在浏览的是第七十四页，共94页C.传质阻力传质阻力 气相传质阻力：气相传质阻力：组分从气相扩散到固定相表面所受的传质阻力组分从气相扩散到固定相表面所受的传质阻力液相传质阻力：液相传质阻力：组分从固定相的气液界面扩散到液相内部所受组分从固定相的气液界面扩散到液相内部所受 的传质阻力的传质阻力C=Cl+CgCl Cl：液相传质阻力项：液相传质阻力项CgCg：气相传质阻力项气相传质阻力项k：容量因子：容量因子dfdf：担体表面液膜厚度：担体表面液膜厚度DlDl：组分在液相中的：组分在液相中的 扩散系数扩散系数你现在浏览的是第七十五页，共94页7.10 7.10 热导池检测器热导池检测器(TCD)(1)热导检测器热导检测器(TCD)(TCD)结构结构 热导池有池体和热敏元件热导池有池体和热敏元件两部分构成，分为双臂热两部分构成，分为双臂热导池和导池和四臂热导池四臂热导池(右图右图)。你现在浏览的是第七十六页，共94页7.10 7.10 热导池检测器热导池检测器(TCD)(1)热导检测器热导检测器(TCD)(TCD)结构结构 热导池有池体和热敏元件热导池有池体和热敏元件两部分构成，分为双臂热两部分构成，分为双臂热导池和导池和四臂热导池四臂热导池(右图右图)。你现在浏览的是第七十七页，共94页(2)热导池的结构和工作原理热导池的结构和工作原理你现在浏览的是第七十八页，共94页TCDTCD灵敏度与桥电流的三次方成正比灵敏度与桥电流的三次方成正比载气与样品的导热能力相差越大，检测器灵敏度就越高载气与样品的导热能力相差越大，检测器灵敏度就越高色谱峰的峰面积反比于载气速度色谱峰的峰面积反比于载气速度TCDTCD的灵敏度与热丝和池体间的温度差成正比的灵敏度与热丝和池体间的温度差成正比载气及其载气及其载气及其载气及其纯度纯度纯度纯度TitleTitle检测器温度检测器温度检测器温度检测器温度热敏元件热敏元件热敏元件热敏元件阻值阻值阻值阻值阻值高，温度系数较大的热敏元件阻值高，温度系数较大的热敏元件桥电流桥电流桥电流桥电流载气流速载气流速载气流速载气流速(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 你现在浏览的是第七十九页，共94页7.11 色谱操作条件的选择色谱操作条件的选择条件选择柱温选择汽化室温度的选择载气种类及流速选择检测器温度的选择 进样量的选择你现在浏览的是第八十页，共94页1）载气种类：）载气种类：v u小小，分子扩散项起主要作用，应尽量选相对分子质量大的，分子扩散项起主要作用，应尽量选相对分子质量大的载气，如：载气，如：N2,Arv u大大，传质阻力项起主要作用，应尽量选相对分子质量小的，传质阻力项起主要作用，应尽量选相对分子质量小的载气，如：载气，如：H2,He2）载气流速）载气流速（1 1）载气种类及流速的选择）载气种类及流速的选择较高较高传质阻力项是影响柱传质阻力项是影响柱效的主要因素流速增效的主要因素流速增大，柱效下降大，柱效下降分子扩散项成为影响柱分子扩散项成为影响柱效的主要因素，流速增效的主要因素，流速增大，柱效增大大，柱效增大,较低较低你现在浏览的是第八十一页，共94页（3）最佳载气流速的获取）最佳载气流速的获取曲线最低点处塔板高度曲线最低点处塔板高度最小最小，相应的流速为最佳相应的流速为最佳载气流速载气流速最佳最佳，但为缩短分析时间，往往选略但为缩短分析时间，往往选略高于高于最佳最佳。（1）H-曲线的绘制曲线的绘制（2）最佳载气流速的获取）最佳载气流速的获取曲线最低点曲线最低点H最小，即最佳最小，即最佳最佳柱效最佳柱效你现在浏览的是第八十二页，共94页色谱柱的色谱柱的使用寿命使用寿命柱的选择柱的选择性性柱效能柱效能分析速度分析速度柱温的影响柱温的影响(2)柱温的选择柱温的选择 你现在浏览的是第八十三页，共94页高柱温高柱温有利于传质有利于传质电脑分配系电脑分配系数变小，不数变小，不利于分离利于分离.低柱温低柱温有利于分配有利于分配有利于组分分有利于组分分离离过低被测组分过低被测组分冷凝冷凝1234柱温要高于柱温要高于固定液的熔固定液的熔点点.柱温不能高柱温不能高于固定液最高于固定液最高使用温度使用温度因此，选择柱温要兼顾几方面的因素。一般原则是：因此，选择柱温要兼顾几方面的因素。一般原则是：1、在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当、在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度；低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度；2、对于宽沸程的多组分混合物，可采用程序升温法。、对于宽沸程的多组分混合物，可采用程序升温法。你现在浏览的是第八十四页，共94页柱柱:化学键合交联开管柱化学键合交联开管柱固定液固定液:PEG-20M柱长柱长30m，I.d.0.25mm，thickness:0.25m采用程序升温方式采用程序升温方式香香水水的的成成分分G GC C分分析析你现在浏览的是第八十五页，共94页你现在浏览的是第八十六页，共94页C.传质阻力传质阻力 气相传质阻力：气相传质阻力：组分从气相扩散到固定相表面所受的传质阻力组分从气相扩散到固定相表面所受的传质阻力液相传质阻力：液相传质阻力：组分从固定相的气液界面扩散到液相内部所受组分从固定相的气液界面扩散到液相内部所受 的传质阻力的传质阻力C=Cl+CgC Cl l：液相传质阻力项：液相传质阻力项C Cg g：气相传质阻力项气相传质阻力项k：容量因子：容量因子d df f：担体表面液膜厚度：担体表面液膜厚度D Dl l：组分在液相中的：组分在液相中的 扩散系数扩散系数你现在浏览的是第八十七页，共94页 因此因此，应该应该采用细颗粒的固定相和采用细颗粒的固定相和相对分子质量相对分子质量小的小的载气，以增大载气，以增大D Dg g；低含量固定液，以减小固定液液；低含量固定液，以减小固定液液膜厚度；选用低粘度固定液，增大组分在固定液中膜厚度；选用低粘度固定液，增大组分在固定液中的扩散系数的扩散系数;适当提高适当提高柱温柱温及降低及降低流速流速 。你现在浏览的是第八十八页，共94页（1）载气流速的选择）载气流速的选择1）载气种类：）载气种类：v u小小，分子扩散项起主要作用，分子扩散项起主要作用，应尽量选相对分子质量大的应尽量选相对分子质量大的载气，如：载气，如：N2,Arv u大大，传质阻力项起主要作用，传质阻力项起主要作用，应尽量选相对分子质量小的应尽量选相对分子质量小的载气，如：载气，如：H2,He2）载气流速）载气流速曲线最低点处塔板高度曲线最低点处塔板高度最小最小，相应的流速为最佳相应的流速为最佳载气流速载气流速最佳最佳，但为缩短分析时间，往往选略但为缩短分析时间，往往选略高于高于最佳最佳。7.10 色谱操作条件的选择色谱操作条件的选择你现在浏览的是第八十九页，共94页(2)柱温的选择柱温的选择 v提高柱温提高柱温可使气相、液相传质速率加快，可使气相、液相传质速率加快，有利于降低塔板高有利于降低塔板高度，改善柱效；度，改善柱效；v增加柱温增加柱温同时又加剧纵向扩散，从而同时又加剧纵向扩散，从而导致柱效下降；导致柱效下降；v较低柱温较低柱温可可改善分离改善分离，提高选择性提高选择性，但会增长分析时间；但会增长分析时间；v较高柱温较高柱温会会导致固定液流失，缩短柱子使用寿命；导致固定液流失，缩短柱子使用寿命；v因此，选择柱温要兼顾几方面的因素。一般原则是：因此，选择柱温要兼顾几方面的因素。一般原则是：1 1、在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低、在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度；的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度；2、对于宽沸程的多组分混合物，可采用程序升温法。、对于宽沸程的多组分混合物，可采用程序升温法。你现在浏览的是第九十页，共94页（3)3)柱长柱长 增增加加柱柱长长可可使使理理论论塔塔板板数数增增大大，但但同同时时使使峰峰宽宽加加大大，分分析析时时间间延延长长。因因此此，填填充充柱柱的的柱柱长长要要选选择择适适当当。一一般般情情况况下下，柱柱长长选选择择以以使使组组分分能能完完全全分分离离，分分离离度度达达到到所所期期望的值为准；望的值为准；(4)固定液及其配比固定液及其配比 据不同的分析试样选择不同的固定液；固定液与据不同的分析试样选择不同的固定液；固定液与担体的配比担体的配比适当适当，液膜厚度尽量小同时又必须保证，液膜厚度尽量小同时又必须保证一定的进样量。一定的进样量。你现在浏览的是第九十一页，共94页(5)担体粒度及筛分范围担体粒度及筛分范围 担体的担体的粒度愈小粒度愈小，填装愈均匀，柱效就愈高。但粒度也不能太小。否则，阻，填装愈均匀，柱效就愈高。但粒度也不能太小。否则，阻力压也急剧增大。一般粒度直径为柱内径的力压也急剧增大。一般粒度直径为柱内径的120l25为宜。为宜。(6)进样时间及进样量进样时间及进样量 进样时间要短，使试样进入色谱柱呈进样时间要短，使试样进入色谱柱呈“塞子塞子”状；最大允许进样量应控制在状；最大允许进样量应控制在使半峰宽基本不变，而峰高与进样量成线性关系，如果超过最大允许进样量，使半峰宽基本不变，而峰高与进样量成线性关系，如果超过最大允许进样量，线性关系遭破坏。线性关系遭破坏。你现在浏览的是第九十二页，共94页总结总结1 色谱法的分类、特点色谱法的分类、特点2 气相色谱原理及分析流程气相色谱原理及分析流程3 色谱图及相关术语色谱图及相关术语4 氢火焰离子化和热导池检测器氢火焰离子化和热导池检测器5 塔板理论及柱效能指标、速率理论塔板理论及柱效能指标、速率理论6 色谱柱总分离效能指标色谱柱总分离效能指标分离度分离度7 色谱操作条件的选择色谱操作条件的选择你现在浏览的是第九十三页，共94页作业作业vP251P251v第第7 7，9 9题题你现在浏览的是第九十四页，共94页