气相色谱法概述模板.pptx

二、何谓色谱法？目的？色谱法是一种分离技术试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行分配，从而实现混合物分离、分析的一种方法。其中的一相固定不动，称为固定相；另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。目的：定性分析或定量分析第1页/共59页1 1按两相分子的聚集状态分：按两相分子的聚集状态分：流动相流动相 固定相固定相 类型类型液体液体液体液体 固体固体固体固体 液液液液-固色谱固色谱固色谱固色谱液体液体液体液体 液体液体液体液体 液液液液-液色谱液色谱液色谱液色谱气体气体气体气体 固体固体固体固体 气气气气-固色谱固色谱固色谱固色谱气体气体气体气体 液体液体液体液体 气气气气-液色谱液色谱液色谱液色谱液相色谱液相色谱气相色谱气相色谱2 2按固定相的固定方式分：按固定相的固定方式分：填充柱色谱填充柱色谱填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱毛细管柱色谱毛细管柱色谱 纸色谱纸色谱纸色谱纸色谱 薄层色谱薄层色谱薄层色谱薄层色谱 高分子薄膜色谱高分子薄膜色谱高分子薄膜色谱高分子薄膜色谱柱色谱柱色谱平面色谱平面色谱三、分类：3 3按分离机制分：按分离机制分：分配色谱分配色谱：利用分配系数的不同：利用分配系数的不同 吸附色谱吸附色谱：利用物理吸附性能的差异：利用物理吸附性能的差异 离子交换色谱离子交换色谱：利用离子交换原理：利用离子交换原理 空间排阻色谱空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同：利用排阻作用力的不同第2页/共59页色谱法简单分类色谱法简单分类第3页/共59页四、色谱法的特点1.1.优点：优点：“三高三高”、“一快一快”、“一广一广”高选择性高选择性可将性质相似的组分分开可将性质相似的组分分开 高效能高效能 反复多次利用组分性质的差异反复多次利用组分性质的差异 产生很好分离效果产生很好分离效果 高灵敏度高灵敏度1010-11-111010-13-13g g，适于痕量分析适于痕量分析 分析速度快分析速度快几几 几十分钟完成分离几十分钟完成分离 一次一次 可以测多种样品可以测多种样品 应用范围广应用范围广气体，液体、固体物质气体，液体、固体物质 化学衍生化再色谱分离、分析化学衍生化再色谱分离、分析 2.2.缺点：缺点：对未知物分析的定性专属性差对未知物分析的定性专属性差 需要与其他分析方法联用需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC-MS)GC-MS,LC-MS)第4页/共59页五、气相色谱简介 1.气相色谱仪器图片第5页/共59页五、气相色谱简介 2.气相色谱仪器构成流程图1-1-载气钢瓶；2-2-减压阀；3-3-净化干燥管；4-4-针形阀；5-5-流量计;6-;6-压力表；7-7-进样器；8-8-色谱柱;9-9-热导检测器；10-10-放大器；11-11-温度控制器；12-12-记录仪；载气系统进样系统色谱柱检测系统记录系统温控系统第6页/共59页五、气相色谱简介 2.气相色谱仪器主要部件 （1 1）载气系统）载气系统包括气源、净化干燥管、载气流速控制和测量常用的载气有：氢气、氮气、氦气；常用的载气有：氢气、氮气、氦气；净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；子筛、活性炭等）；载气流速控制及测量：减压阀、针形稳压阀、流量计，压力载气流速控制及测量：减压阀、针形稳压阀、流量计，压力表控制载气流速恒定。表控制载气流速恒定。第7页/共59页五、气相色谱简介 2.气相色谱仪器主要部件 （2 2）进样系统）进样系统进样装置：进样装置：进样器+气化室；气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；第8页/共59页液体进样器：液体进样器：液体进样器：液体进样器：不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用1010LL；毛细管色谱常用；毛细管色谱常用1 1LL；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。气化室气化室气化室气化室:将液体试样瞬间气化的装置。将液体试样瞬间气化的装置。无催化作用。无催化作用。第9页/共59页五、气相色谱简介 2.气相色谱仪器主要部件 （3 3）色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱）色谱柱：色谱柱：色谱柱：色谱柱：色谱仪的核心部件。色谱仪的核心部件。柱材质：柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径不锈钢管或玻璃管，内径3-63-6毫米。长度可根据需要确定。毫米。长度可根据需要确定。柱填料：柱填料：粒度为粒度为60-8060-80或或80-10080-100目的色谱固定相。目的色谱固定相。液液-固色谱：固体吸附剂固色谱：固体吸附剂 液液-液色谱：担体液色谱：担体+固定液固定液 柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将 柱堵柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。死，反之空隙体积大，柱效低。有关固定液性质及其选择见下一节。有关固定液性质及其选择见下一节。第10页/共59页五、气相色谱简介 2.气相色谱仪器主要部件 （4 4）检测及记录系统检测及记录系统通常由检测元件、放大器、显示记录检测元件、放大器、显示记录三部分组成；被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图；常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器；有关检测器原理、结构见第三节。第11页/共59页五、气相色谱简介 2.气相色谱仪器主要部件 （5 5）温度控制系统温度控制系统温度温度是色谱分离条件的重要选择参数是色谱分离条件的重要选择参数；气化室、分离室、检测器气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度三部分在色谱仪操作时均需控制温度；气化室：气化室：保证液体试样瞬间气化；保证液体试样瞬间气化；检测器：检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；分离室分离室：准确控制分离需要的温度。当准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室温度需要按一定程试样复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离分离第12页/共59页1.1.基线、噪音和漂移基线、噪音和漂移基线基线基线基线 无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。噪噪噪噪音音音音：由各种因素所引起的噪音起伏（仪器越好，噪音越小）漂漂漂漂移移移移：基线随时间定向的缓慢变化（仪器未稳定造成）六六 色谱流出曲线与术语色谱流出曲线与术语第13页/共59页六六 色谱流出曲线与术语色谱流出曲线与术语2.2.保留值（色谱定性参数）保留值（色谱定性参数）（1）时间表示的保留值保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间；调整保留时间（tR）：tR=tRtM（2）用体积表示的保留值保留体积（VR）：从进样开始到柱后被测组分出现浓度最大值时所通过的载气体积VR =tRF0 F0为柱出口处的载气流量，单位：m L /min。死体积（VM）：VM=tM F0调整保留体积(VR)：V R=VR VM 第14页/共59页六六 色谱流出曲线与术语色谱流出曲线与术语3.3.相对保留值相对保留值r21（选择性系数选择性系数 ）组分2与组分1调整保留值之比：相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性，是色谱定性分析的重要参数。第15页/共59页六六 色谱流出曲线与术语色谱流出曲线与术语4 4色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数用来衡量色谱峰宽度的参数，有三种表示方法：（1）标准偏差()：正态分布色谱曲线两拐点距离的一半，即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一半处的宽度 Y1/2=2.354 （3）峰底宽(Wb)：正态分布色谱曲线两拐点切线与基线相交的截距Wb=4 注：除了用于衡量柱效，还可以计算峰面积，作为定量的依据注：除了用于衡量柱效，还可以计算峰面积，作为定量的依据第16页/共59页第二节第二节 气相色谱分析理论基础气相色谱分析理论基础一、气相色谱分析的基本原理一、气相色谱分析的基本原理 色谱分离过程色谱分离过程n当试样由载气携带进入色谱柱与固定相接触时，被固定相溶解或吸附。试样由载气携带进入色谱柱与固定相接触时，被固定相溶解或吸附。nn 随着载气的不断通入，被溶解或吸附的组分又从固定相中挥发或脱附，随着载气的不断通入，被溶解或吸附的组分又从固定相中挥发或脱附，nn 挥发或脱附下的组分随着载气向前移动时又再次被固定相溶解或吸附。挥发或脱附下的组分随着载气向前移动时又再次被固定相溶解或吸附。nn 随着载气的流动，溶解、挥发，或吸附、脱附的过程反复地进行。随着载气的流动，溶解、挥发，或吸附、脱附的过程反复地进行。第17页/共59页二、分配系数二、分配系数 K K与容量因子与容量因子k k1.1.分配系数分配系数 K Kn试样一定时，K主要取决于固定相性质n一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；n每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；n选择适宜的固定相可改善分离效果；n试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；n某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度比，称为分配系数，用K 表示，即：第18页/共59页二、分配系数二、分配系数 K K与容量因子与容量因子k k2.2.容量因子容量因子 k k式中为相比。填充柱相比：635；毛细管柱的相比：501500容量因子越大，保留时间越长。可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：分配系数K：组分在两相间的浓度比；容量因子k：平衡时，组分在各相中总的质量比；k=MS/MmMS为组分在固定相中的质量，Mm为组分在流动相中的质量。容量因子k与分配系数K的关系为：第19页/共59页第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器5.1 5.1 检测器特性检测器特性specific property of detector5.2 5.2 热导检测器热导检测器TCDTCDthermal conductivity detector5.3 5.3 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器flame ionization detector,FID5.4 5.4 电子捕获检测器电子捕获检测器electron capture detector,ECD5.5 5.5 其他检测器其他检测器other detector第20页/共59页第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器5.1 5.1 检测器特性（检测器特性（p42p42）1.1.检测器类型检测器类型浓度型检测器：浓度型检测器：测测量量的的是是载载气气中中通通过过检检测测器器组组分分浓浓度度瞬瞬间间的的变变化化，检检测测 信信号号值值与与组组分分的的浓浓度度成成正比。热导检测器；正比。热导检测器；质量型检测器：质量型检测器：测测量量的的是是载载气气中中某某组组分分进进入入检检测测器器的的速速度度变变化化，即即检检测测信信号号值值与与单单位位时时间间内内进进入检测器组分的质量成正比。入检测器组分的质量成正比。FIDFID；广普型检测器：广普型检测器：对所有物质有响应，热导检测器；对所有物质有响应，热导检测器；专属型检测器：专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；第21页/共59页第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器5.1 5.1 检测器特性检测器特性2.2.检测器性能评价指标检测器性能评价指标响响应应值值（或或灵灵敏敏度度）S S ：在在一一定定范范围围内内，信信号号E E与与进进入入检检测测器器的的物物质质质质量量mm呈呈线线性性关关系：系：E=S m E=S m 即：即：S=E/mS=E/m S S表表示示单单位位质质量量（或或浓浓度度）的的物物质质通通过过检检测测器器时时，产产生生的的响响应应信信号号的的大大小小。S S值值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。线性范围线性范围 是指试样量与讯号保持线性关系的范围是指试样量与讯号保持线性关系的范围。3.3.最低检测限（最小检测量）最低检测限（最小检测量）噪噪声声水水平平决决定定着着能能被被检检测测到到的的浓浓度度（或或质质量量）。若若要要把把信信号号从从本本底底噪噪声声中中识识别别出出来来，则则组组分分的的响响应应值值就就一一定定要要高高于于N N。检检测测器器响响应应值值为为2 2倍倍噪噪声声水水平平时时的的试试样样浓浓度度（或或质质量），被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。量），被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。第22页/共59页第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器5.2 5.2 热导检测器热导检测器（thermal conductivity detector,TCDthermal conductivity detector,TCD）1.1.热导检测器的结构热导检测器的结构惠惠斯斯通通电电桥桥测量臂测量臂接在色谱柱后接在色谱柱后 通样品气体通样品气体+载气，电阻为载气，电阻为R R1 1参比臂参比臂接在色谱柱前只通载气，电阻接在色谱柱前只通载气，电阻R R2 2两个等阻值电阻两个等阻值电阻R R3 3=R=R4 4池体池体:一般用不锈钢制成一般用不锈钢制成热敏元件热敏元件:电阻率高、电阻温度系数大、且价廉电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。易加工的钨丝制成。第23页/共59页2 2检测原理：检测原理：依据组分与载气的热导率差别进行检测依据组分与载气的热导率差别进行检测1 1）进样前：两臂均通载气时）进样前：两臂均通载气时2 2）进样后：测量臂通样品气体）进样后：测量臂通样品气体+载气载气 参比臂通载气时参比臂通载气时 第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器 5.2 5.2 热导检测器热导检测器（thermal conductivity detector,TCDthermal conductivity detector,TCD）第24页/共59页（1 1）桥路工作电流桥路工作电流，灵敏度，灵敏度 但电流太大会造成基线不稳，灵敏度足够时，桥流应尽可能小但电流太大会造成基线不稳，灵敏度足够时，桥流应尽可能小（2 2）热导池体温度热导池体温度，池体与热丝温差池体与热丝温差，灵敏度，灵敏度 但温度太低易造成被测组但温度太低易造成被测组分冷凝。保证分冷凝。保证T T检检 T T柱，以免造成检测器污染柱，以免造成检测器污染（3 3），灵敏度灵敏度，一般物质的热导系数都比较小，选一般物质的热导系数都比较小，选 大的做载气。大的做载气。H2 H2 He He N2N2选氢气做载气选氢气做载气（4 4）热敏元件阻值热敏元件阻值，灵敏度灵敏度 第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器5.2 5.2 热导检测器热导检测器（thermal conductivity detector,TCDthermal conductivity detector,TCD）3 3影响因素及注意事项影响因素及注意事项第25页/共59页第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器5.2 5.2 热导检测器热导检测器（thermal conductivity thermal conductivity detector,TCDdetector,TCD）4 4特点：浓度型检测器特点：浓度型检测器优点：优点：优点：优点：1 1）通用型，应用广泛通用型，应用广泛 2 2）结构简单）结构简单 3 3）稳定性好）稳定性好 4 4）线性范围宽）线性范围宽 5 5）不破坏组分，可重新收集制备）不破坏组分，可重新收集制备缺点：缺点：缺点：缺点：与其他检测器比灵敏度稍低与其他检测器比灵敏度稍低 （因大多数组分与载气热导率差别不大（因大多数组分与载气热导率差别不大）第26页/共59页(1)典型的质量型检测器;(2)对含碳有机化合物具有很高的灵敏度;(3)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;(4)氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点;(5)比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12gg-1。缺点：缺点：缺点：缺点：燃烧会破坏离子原形，无法回收（制备纯物质，不采用）第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器 5.3 5.3 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器（flame ionization detector,FIDflame ionization detector,FID）1 1特点：特点：第27页/共59页第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器 5.3 5.3 氢火焰电离检测器氢火焰电离检测器（flame ionization detector,FIDflame ionization detector,FID）2 2检测器的结构：检测器的结构：(1)(1)在发射极和收集极之间加有一定的直流电在发射极和收集极之间加有一定的直流电 压（压（100100300300V V）构成一个外加电场。构成一个外加电场。(2)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 N2 2：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；HH2 2 ：为燃气；：为燃气；空气：助燃气。空气：助燃气。使用时需要调整三者的比例关使用时需要调整三者的比例关 系，检测器灵敏度达到最佳。系，检测器灵敏度达到最佳。第28页/共59页第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器 5.3 5.3 氢火焰电离检测器氢火焰电离检测器（flame ionization detector,FIDflame ionization detector,FID）3.3.检测器的原理检测器的原理(1)(1)当含有机物当含有机物 C Cn nH Hmm的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在C C层发层发生裂解反应产生自由基生裂解反应产生自由基 ：C Cn nHHmm CH CH(2)(2)产生的自由基在产生的自由基在D D层火焰中与外面扩散进来的激发态原子层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：氧或分子氧发生如下反应：CH+O CHOCH+O CHO+e+e(3)(3)生成的正离子生成的正离子CHOCHO+与火焰中大量水分子碰撞而发生分子与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：离子反应：CHOCHO+H +H2 2O HO H3 3OO+CO +COA A区：预热区B B层：点燃火焰C C层：热裂解区：温度最高D D层：反应区第29页/共59页(6 6)组分在氢焰中的电离效率组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。碳原子被电离。(7)(7)(7)(7)离子电流信号输出到记录离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量仪，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(4)(4)(4)(4)化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向定向运动而产生微电流运动而产生微电流（约（约1010-6-61010-14-14A A）；）；(5)(5)在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比，所以在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比，所以氢氢焰检测器是质量型检测器。焰检测器是质量型检测器。3.3.检测器的原理检测器的原理第30页/共59页4.4.影响氢焰检测器灵敏度的因素影响氢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 N N2 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，N N2 2 HH2 2 =1=1=1=1 1 1 1 11 1 1 1 1.5 1.5 1.5 1.5，氢气氢气 空气空气=1=1=1=1 10 10 10 10。极化电压：极化电压：正常极化电压选择在正常极化电压选择在100100100100300300300300V V V V范围内范围内。其它检测器其它检测器1.1.1.1.电子捕获检测器：电子捕获检测器：电子捕获检测器：电子捕获检测器：electron capture detector,ECDelectron capture detector,ECD 选择性检测器，仅对含有卤素、磷、硫、选择性检测器，仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度氧等元素的化合物有很高的灵敏度 对大多对大多数烃类没有响应。数烃类没有响应。较多应用于农副产品、食品及环境中农药较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定残留量的测定。第31页/共59页2.2.2.2.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(flame photometric detector,FPDflame photometric detector,FPDflame photometric detector,FPDflame photometric detector,FPD)化化化化合合合合物物物物中中中中硫硫硫硫、磷磷磷磷在在在在富富富富氢氢氢氢火火火火焰焰焰焰中中中中被被被被还还还还原原原原，激激激激发发发发后后后后，辐辐辐辐射射射射出出出出400400400400、550 550 550 550 nm nm nm nm 左右的光谱，可被检测；左右的光谱，可被检测；左右的光谱，可被检测；左右的光谱，可被检测；该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器；该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器；该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器；该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器；3.3.3.3.热离子检测器热离子检测器热离子检测器热离子检测器(thermionic detector,TIDthermionic detector,TIDthermionic detector,TIDthermionic detector,TID)氮、磷检测器；对氮、磷有高灵敏度；氮、磷检测器；对氮、磷有高灵敏度；氮、磷检测器；对氮、磷有高灵敏度；氮、磷检测器；对氮、磷有高灵敏度；在在在在FIDFIDFIDFID检检检检测测测测器器器器的的的的喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴与与与与收收收收集集集集极极极极之之之之间间间间加加加加一一一一个个个个含含含含硅硅硅硅酸酸酸酸铷铷铷铷的的的的玻玻玻玻璃璃璃璃球球球球，含含含含氮氮氮氮、磷磷磷磷化化化化合合合合物物物物在在在在受受受受热热热热分分分分解解解解时时时时，受受受受硅硅硅硅酸酸酸酸铷铷铷铷作作作作用用用用产产产产生生生生大大大大量电子，信号强；量电子，信号强；量电子，信号强；量电子，信号强；4.4.4.4.定性检测器定性检测器定性检测器定性检测器(联用仪器联用仪器联用仪器联用仪器)将两种仪器结合；色将两种仪器结合；色将两种仪器结合；色将两种仪器结合；色-质联用仪质联用仪质联用仪质联用仪 通过分子分离器连接通过分子分离器连接通过分子分离器连接通过分子分离器连接)第32页/共59页第六节第六节 几种新型气相色谱应用技术几种新型气相色谱应用技术 6.1 6.1 毛细管色谱技术毛细管色谱技术（capillary gas chromatograph ）一一一一 毛细管色谱毛细管色谱毛细管色谱毛细管色谱 1.1.1.1.特点：特点：特点：特点：1 1）渗透性好（固定液直接涂在管壁上且涂层很薄，气相和液相传质阻力大大降低）渗透性好（固定液直接涂在管壁上且涂层很薄，气相和液相传质阻力大大降低），可使用长色谱柱，可使用长色谱柱2）相比大，有利于实现快速分离3）柱容量小，允许进样量少4）总柱效高（气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散，达每米气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散，达每米3000300040004000块理论塔板）块理论塔板），分离复杂混合物的能力大为提高第33页/共59页第六节第六节 几种新型气相色谱应用技术几种新型气相色谱应用技术 6.1 6.1 毛细管色谱技术毛细管色谱技术（capillary gas chromatograph ）2.2.2.2.毛细管色谱具有以下优点毛细管色谱具有以下优点毛细管色谱具有以下优点毛细管色谱具有以下优点（1 1）分离效率高：比填充柱高）分离效率高：比填充柱高1010100100倍；倍；（2 2）分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱速度）分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱速度（3 3）色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式；）色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式；（4 4）灵敏度高，一般采用氢焰检测器。）灵敏度高，一般采用氢焰检测器。（5 5）涡流扩散为零。）涡流扩散为零。3.3.3.3.毛细管柱分类（按固定液涂渍方法）毛细管柱分类（按固定液涂渍方法）毛细管柱分类（按固定液涂渍方法）毛细管柱分类（按固定液涂渍方法）壁涂开管柱、多孔层开管柱、载体涂渍开管柱、化学键合或交联柱壁涂开管柱、多孔层开管柱、载体涂渍开管柱、化学键合或交联柱第34页/共59页6.1 6.1 毛细管色谱技术毛细管色谱技术（capillary gas chromatograph ）二、二、二、二、结构流程及操作特点结构流程及操作特点结构流程及操作特点结构流程及操作特点毛细管柱内径很细，因而带来三个问题：（1）允许通过的载气流量很小且柱容量很小，导致允许的进样量小需采用分流技术。（2）分流后，柱后流出的试样组分量少且组分易扩散。解决方法：灵敏度高的氢灵敏度高的氢焰检测器，采用尾吹技术。焰检测器，采用尾吹技术。分流比：分流比：放空的试样量与进入毛细管柱的试样量之比。一般在50：1到500：1之间调节。第35页/共59页第六节第六节 几种新型气相色谱应用技术几种新型气相色谱应用技术 6.2 6.2 裂解气相色谱与应用裂解气相色谱与应用一一、裂裂解解气气相相色色谱谱（pyrolysis pyrolysis gas gas chromatographchromatograph，PyGC)PyGC)原原理理与与方方法法热裂解和气相色谱两种技术的结合。基基本本原原理理：在一定条件下，高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律，即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分布，采用气相色谱分析、鉴定裂解产物，据此可对原样品进行表征。方方法法：样品置于裂解器中，在严格控制的条件下，快速加热，使之迅速分解成为可挥发的小分子产物，然后直接将裂解产物送入色谱柱中进行分离，获得定性定量数据。第36页/共59页第六节第六节 几种新型气相色谱应用技术几种新型气相色谱应用技术 6.2 6.2 裂解气相色谱与应用裂解气相色谱与应用二、二、二、二、裂解气相色谱特点与应用裂解气相色谱特点与应用裂解气相色谱特点与应用裂解气相色谱特点与应用特点特点特点特点：（1 1 1 1）分离效率高、灵敏度高分离效率高、灵敏度高分离效率高、灵敏度高分离效率高、灵敏度高(色谱法自身的特点色谱法自身的特点)（2 2 2 2）分析速度快、简单、易行）分析速度快、简单、易行）分析速度快、简单、易行）分析速度快、简单、易行 快速裂解、快速分析；不丢失信息；快速裂解、快速分析；不丢失信息；（3 3 3 3）适合于各种形态样品）适合于各种形态样品）适合于各种形态样品）适合于各种形态样品 粘粘稠稠液液体体、粉粉末末、纤纤维维及及弹弹性性体体、固固化化树树脂脂、涂涂料料、硫化橡胶、塑料等；硫化橡胶、塑料等；应应应应用用用用：一一些些分分子子量量较较大大、结结构构复复杂杂、难难挥挥发发、难难溶溶解解的的物物质质的的分分析析鉴鉴定定方方法法。如如：聚聚合合物物分分析析；热热裂裂解解+气气相相色色谱谱+质质谱谱（红红外外、核核磁磁）技技术术研研究究高高分分子子化化合合物物的的有有力力工工具具；在在高高分分子子、生生物物医医学学、环环境境科科学学、考考古古学学、地地球球化化学学、矿矿物物燃燃料料、炸炸药药等等领领域有广泛应用。域有广泛应用。第37页/共59页第六节第六节 几种新型气相色谱应用技术几种新型气相色谱应用技术 6.2 6.2 裂解气相色谱与应用裂解气相色谱与应用载气裂解器六通阀气化室色谱柱GC检测器数据处理质谱仪数据处理压力表三、三、裂解气相色谱流程裂解气相色谱流程第38页/共59页第六节第六节 几种新型气相色谱应用技术几种新型气相色谱应用技术 6.3 6.3 顶空气相色谱的技术与应用顶空气相色谱的技术与应用对液体或固体试样中的挥发性成分进行气相色谱分析的技术。试样置于密闭的恒温系统中，气-液（气-固）两相达到热力学平衡时，测定气相组成。峰面积Ai的大小与样品上面的气相中挥发性组分 i 的蒸气压pi成正比，而pi则与样品中组分i 的摩尔分数成正比。通过通过顶空分析，可确定试样中挥发性组分的含量。两种方式：两种方式：静态法：恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成；动态法：吹扫-捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸。第39页/共59页第六节第六节 几种新型气相色谱应用技术几种新型气相色谱应用技术 6.3 6.3 顶空气相色谱的技术与应用顶空气相色谱的技术与应用应用应用1 1：在职业病和法庭分析中，经常要测定体液等中的苯、甲苯、二甲苯等有毒成分，采用顶空分析是一种有效、方便、快速的方法。司法部司法鉴定科学技术学院制订了分析水、尿、血中苯类化合物的静态顶空分析方法。方法：方法：5mL青霉素小瓶，取1mL试样（水、尿、血），加入0.4内标物和约1g硫酸铵至饱和，加盖密封，置于80 C C的恒温器中3030minmin，取0.60.6mLmL顶空的气样色谱分析。色谱柱：2 2m m 2 2mmmm；80-10080-100目；固定液 PEG 20MPEG 20M柱温：110 110 C C ，以10 10 C C/minmin程序升温到110 110 C C。第40页/共59页应用应用2 2：分析血样中的酒精是顶空气相色谱应用最广泛的方法，可检查汽车司机是否酒后驾车。方法：方法：样品平衡温度 50 50 C C；平衡时间 30 30minmin；色谱柱：3030m0.53mmm0.53mm石英毛细管柱；固定液：聚二甲苯硅氧烷应用应用3 3：固体样品（塑料、食品等）的顶空分析：塑料食品包装袋中的甲苯残留量的测定。将塑料食品包装袋剪成10mm-30mm装入100mL玻璃注射器，在80 C预热20min，用空气稀释为100mL，恒温10min后进样分析方法：方法：色谱柱：500mm 3mm，填充柱，80-100目；固定液：20%的 PEG 20M；柱 温：80 C;最小检测浓度为0.031 mg/m2.第41页/共59页一、液相色谱仪器 high performance liquid chromatograph第42页/共59页液相色谱仪（2）第43页/共59页液相色谱仪（3）第44页/共59页液相色谱仪（4）第45页/共59页二、高效液相色谱法的特点 feature of HPLC 特点：高压、高效、高速 高沸点、热不稳定有机及生化试样的高效分离分析方法。第46页/共59页三、流程及主要部件 process and main assembly of HPLC1.1.流程流程第47页/共59页2.主要部件主要部件(1)高压输液泵主要部件之一，压力：150350105 Pa。为了获得高柱效而使用粒度很小的固定相（10m），液体的流动相高速通过时，将产生很高的压力，因此高压、高速是高效液相色谱的特点之一。应具有压力平稳、脉冲小、流量稳定可调、耐腐蚀等特性第48页/共59页(2)梯度淋洗装置外梯度:利用两台高压输液泵，将两种不同极性的溶剂按一定的比例送入梯度混合室，混合后进入色谱柱。内梯度:一台高压泵,通过比例调节阀,将两种或多种不同极性的溶剂按一定的比例抽入高压泵中混合。第49页/共59页(3)进样装置 流路中为高压力工作状态，通常使用耐高压的六通阀进样装置，其结构如图所示：第50页/共59页(4)高效分离柱 柱体为直型不锈钢管，内径16 mm，柱长540 cm。发展趋势是减小填料粒度和柱径以提高柱效。第51页/共59页(5)液相色谱检测器 a.紫外检测器 应用最广，对大部分有机化合物有响应。特点：灵敏度高；线形范围高；流通池可做的很小（1mm 10mm，容积 8L）；对流动相的流速和温度变化不敏感；波长可选，易于操作；可用于梯度洗脱。第52页/共59页b.b.光电二极管阵列检测器 紫外检测器的重要进展；光电二极管阵列检测器：1024个二极管阵列，各检测特定波长，计算机快速处理，三维立体谱图，如图所示。第53页/共59页第54页/共59页光电二极管阵列检测器第55页/共59页c.示差折光检测器（differential refractive index detector）除紫外检测器之外应用最多的检测器；可连续检测参比池和样品池中流动相之间的折光指数差值。差值与浓度呈正比；通用型检测器（每种物质具有不同的折光指数）；灵敏度低、对温度敏感、不能用于梯度洗脱；偏转式、反射式和干涉型三种；第56页/共59页示差折光检测器第57页/共59页d.荧光检测器（fluorescence detector）高灵敏度、高选择性；对多环芳烃，维生素B、黄曲霉素、卟啉类化合物、农药、药物、氨基酸、甾类化合物等有响应；第58页/共59页感谢您的观看。第59页/共59页