气相色谱法20159PPT学习教案.pptx

会计学1气相色谱法气相色谱法20159第一页，共44页。专题专题(zhunt)一一 气相色谱仪简介气相色谱仪简介第1页/共44页第二页，共44页。一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器 （GCGC instrument instruments s）第2页/共44页第三页，共44页。气相色谱仪的框图气相色谱仪的框图(kungt)第3页/共44页第四页，共44页。气相色谱结构气相色谱结构(jigu)(jigu)流程流程气路系统气路系统(xtng)进样系统进样系统(xtng)分离系统分离系统检测和记录系统检测和记录系统温控系统温控系统第4页/共44页第五页，共44页。主要主要主要主要(zh(zh yo)yo)部件部件部件部件(一一).).气路系统气路系统 包括气源、净化干燥包括气源、净化干燥(gnzo)(gnzo)管和载气流速控制管和载气流速控制装置；装置；第5页/共44页第六页，共44页。液体(yt)进样器：微量注射器（进样针）气化室：将液体试样(shyn)瞬间气化的装置进样装置进样装置(zhungzh)(zhungzh)：进样器：进样器+气化室；气化室；自动进样器自动进样器（二）进样系统（二）进样系统（二）进样系统（二）进样系统第6页/共44页第七页，共44页。(三三三三)分离系统分离系统分离系统分离系统(xtng)(xtng)(xtng)(xtng)(色谱柱色谱柱色谱柱色谱柱,核心部件）核心部件）核心部件）核心部件）毛细管柱：内径一般为毛细管柱：内径一般为0.2 0.5mm，长，长1 50m。柱材质：石英柱材质：石英(shyng)毛细管。毛细管。柱填料：粒度为柱填料：粒度为80-100目的色谱固定相。目的色谱固定相。第7页/共44页第八页，共44页。(四四)温度温度(wnd)(wnd)控制控制系统系统气化室、分离气化室、分离(fnl)(fnl)室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；气化室：保证液体试样瞬间气化；气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离检测器：保证被分离(fnl)(fnl)后的组分通过时不在此冷凝；后的组分通过时不在此冷凝；第8页/共44页第九页，共44页。(五五)检测系统检测系统(xtng)(xtng)（色谱仪（色谱仪的眼睛）的眼睛）常用常用(chn yn)的检测器：的检测器：1.热导池检测器热导池检测器 Thermal Conductivity Detector，TCD2.氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器 Flame Ionization Detector，FID3.电子俘获检测器电子俘获检测器 Electron Capture Detector，ECD4.火焰光度检测器火焰光度检测器 Flame Photometric Detector，FPD 第9页/共44页第十页，共44页。广普型广普型对所有物质对所有物质(wzh)均有响应，如均有响应，如TCD、FID专属型专属型对特定物质对特定物质(wzh)有高灵敏响应，如有高灵敏响应，如ECD、FPD浓度型浓度型信号强度与进入信号强度与进入(jnr)检测器的载气中组分检测器的载气中组分的浓度成正比。如的浓度成正比。如 TCD；ECD质量型质量型信号强度与单位时间进入信号强度与单位时间进入(jnr)检测器的载检测器的载气中组分的质量成正比。气中组分的质量成正比。FID；FPD气相色谱检测器分类气相色谱检测器分类(fn li)第10页/共44页第十一页，共44页。利用被测组分与载气的的热导系数的差别来检测组分的浓度利用被测组分与载气的的热导系数的差别来检测组分的浓度(nngd)变化。常用载气为氢气和氦气。变化。常用载气为氢气和氦气。进样前：进样前：R参参=R测测 ;R1=R2 则：则：R参参R2=R测测R1 无电压信号无电压信号(xnho)输出；输出；记录仪走直线（基线）。记录仪走直线（基线）。1 1、热导池检测器、热导池检测器（TCDTCD）第11页/共44页第十二页，共44页。进样后进样后:R参参R测测 则则：R参参R2R测测R1这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分(zfn)浓度相关。第12页/共44页第十三页，共44页。影影响响热热导导检检测测器器灵灵敏敏度度主主要要(zhyo)(zhyo)因因素素是是载载气气种种类类：载载气气与与试试样样的的热热导导系系数数相相差差越越大大，在在检检测测器器两两臂臂中中产产生生的的温温差差和和电电阻阻差差也也就就越越大大，检检测测灵灵敏敏度度越越高高。常常用用载气为氢气和氦气。载气为氢气和氦气。第13页/共44页第十四页，共44页。2.2.2.2.氢火焰氢火焰氢火焰氢火焰(huyn)(huyn)(huyn)(huyn)检测器检测器检测器检测器(FID)FID)FID)FID)：利利用用含含碳碳有有机机物物在在氢氢火火焰焰的的作作用用(zuyng)(zuyng)下下，电电离离成成生生成成数数目目相相等等的的正正负负离离子子，在在电电场场中中向向两两极极定定向向移移动动形形成成离离子子流流，通通过过测测定定离离子子流流强强度度而而进进行行检检测测的的，对对有有机化合物具有很高的灵敏度，是典型的质量型检测器。机化合物具有很高的灵敏度，是典型的质量型检测器。第14页/共44页第十五页，共44页。氢火焰氢火焰氢火焰氢火焰(huyn)(huyn)(huyn)(huyn)检测器的检测器的检测器的检测器的结构结构结构结构(A)氢火焰检测器需要(xyo)用到三种气体：N2：载气携带试样组分；H2：为燃气；空气：助燃气。通常比例为H2：空气：N2=1:10:1。第15页/共44页第十六页，共44页。3 3、电子、电子(dinz)(dinz)捕获捕获检测器检测器 ECD ECD 高选择性检测器高选择性检测器 仅对电负性较强的物质如含有卤素、氧、氮等元素的化合物有响仅对电负性较强的物质如含有卤素、氧、氮等元素的化合物有响应，而且电负性越强，检测越灵敏，检测下限应，而且电负性越强，检测越灵敏，检测下限10-14 g/mL10-14 g/mL。载气。载气为氮气为氮气(dn q)(dn q)。电子捕获检测器是浓度型检测器。电子捕获检测器是浓度型检测器 较多应用于农副产品、食品较多应用于农副产品、食品(shpn)(shpn)及环境中农药残留量的测定及环境中农药残留量的测定第16页/共44页第十七页，共44页。火焰光度火焰光度(gungd)(gungd)检测器（硫磷检测器），它是一种检测器（硫磷检测器），它是一种对含硫、磷的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的对含硫、磷的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的检测器。检测器。火焰光度火焰光度(gungd)(gungd)检测器是根据硫、磷化合物在富氢检测器是根据硫、磷化合物在富氢火焰中燃烧时，发射出火焰中燃烧时，发射出394394、526 nm 526 nm 的特征谱线而被检的特征谱线而被检测。测。常用载气为氮气，燃气为氢气，助燃气为空气。常用载气为氮气，燃气为氢气，助燃气为空气。4.4.火焰火焰(huyn)(huyn)光度检测器光度检测器(FPD)(FPD)第17页/共44页第十八页，共44页。常用常用(chn(chn yn)yn)检测器检测器性能比较性能比较检测器检测器 热导热导（TCDTCD）氢火焰氢火焰（FIDFID）电子捕获电子捕获(ECDECD）火焰光度火焰光度（FPD)FPD)类型类型浓度型浓度型质量型质量型浓度型浓度型质量型质量型通用或选通用或选择性择性通用通用通用通用选择选择选择选择适用范围适用范围无机气体无机气体及有机物及有机物含碳有机含碳有机化合物化合物含卤素、含卤素、O O、S S、N N等电等电负性元素负性元素含硫、磷化含硫、磷化合物合物第18页/共44页第十九页，共44页。n n例：在气相色谱分析中，为测定下列组分例：在气相色谱分析中，为测定下列组分例：在气相色谱分析中，为测定下列组分例：在气相色谱分析中，为测定下列组分(z(z fn)fn)，宜选择哪种检测器？，宜选择哪种检测器？，宜选择哪种检测器？，宜选择哪种检测器？n n（1 1）酒中的水含量）酒中的水含量）酒中的水含量）酒中的水含量n n（2 2）农作物中含氯农药的残留量）农作物中含氯农药的残留量）农作物中含氯农药的残留量）农作物中含氯农药的残留量n n（3 3）啤酒中微量的硫化物）啤酒中微量的硫化物）啤酒中微量的硫化物）啤酒中微量的硫化物n n（4 4）苯和二甲苯的异构体）苯和二甲苯的异构体）苯和二甲苯的异构体）苯和二甲苯的异构体第19页/共44页第二十页，共44页。专题专题(zhunt)二二 气相色谱的固定相气相色谱的固定相第20页/共44页第二十一页，共44页。1.1.气相色谱的气相色谱的固定固定(gdng)(gdng)相相1.1.常用常用(chn yn)(chn yn)的固体吸附剂的固体吸附剂 主要有非极性的活性炭，弱极性的氧化铝，强极性的硅胶和特殊主要有非极性的活性炭，弱极性的氧化铝，强极性的硅胶和特殊作用的分子筛等。作用的分子筛等。2.2.人工合成的固定相人工合成的固定相 高分子多孔微球是人工合成的多孔共聚物。高分子多孔微球是人工合成的多孔共聚物。第21页/共44页第二十二页，共44页。（二）液体固定（二）液体固定（二）液体固定（二）液体固定(gdng)(gdng)(gdng)(gdng)相相相相(气气气气-液液液液色谱色谱色谱色谱)气液色谱(sp)固定相固定液+载体（支持体或担体）载体载体载体载体(zit)l 比表面积大，孔径分布均匀比表面积大，孔径分布均匀l 惰性物质惰性物质l 具有较高的热稳定性和机械强度具有较高的热稳定性和机械强度l 颗粒大小均匀、适度。颗粒大小均匀、适度。第22页/共44页第二十三页，共44页。n n2 2、固定、固定(gdng)(gdng)液的类型：液的类型：（1）对固定）对固定(gdng)液的要求液的要求第23页/共44页第二十四页，共44页。然后选一对物质然后选一对物质(wzh)(wzh)如丁二烯、正丁烷，分别在用角鲨烷、如丁二烯、正丁烷，分别在用角鲨烷、，氧二丙睛和待测固定液制备的三个柱上分别测定正丁烷和氧二丙睛和待测固定液制备的三个柱上分别测定正丁烷和丁二烯的调整保留时间，计算在每一个柱上的相对保留时间丁二烯的调整保留时间，计算在每一个柱上的相对保留时间r r值并取值并取对数对数规定：非极性固定规定：非极性固定(gdng)液角鲨烷（异三十烷）的极性液角鲨烷（异三十烷）的极性为零，强极性固定为零，强极性固定(gdng)液液，氧二丙睛的极性为氧二丙睛的极性为100。(2)(2)固定固定(gdng)(gdng)液的分类液的分类按固定按固定(gdng)(gdng)液液的极性的极性P P分类分类第24页/共44页第二十五页，共44页。再利用下式求出待测固定再利用下式求出待测固定(gdng)液的相对极性液的相对极性x数据：数据：求出求出 q(q(、”-氧二丙氰氧二丙氰)、q q（角沙烷）、（角沙烷）、q q（x x）第25页/共44页第二十六页，共44页。n n按P的数值将固定(gdng)液的极性以20间隔分为五级：n n 020 为0+1，称非极性固定(gdng)液；n n 2040 为+1+2，称弱极性固定(gdng)液；n n 4060 为+2+3，称中等极性固定(gdng)液；n n 6080 为+4+5,称中强极性固定(gdng)液；n n 80100 为+4+5,称强极性固定(gdng)液；第26页/共44页第二十七页，共44页。例例 以正丁烷以正丁烷丁二烯为基准，在丁二烯为基准，在，氧二丙睛和氧二丙睛和角鲨烷上测得相对保留值分别为角鲨烷上测得相对保留值分别为6.246.24和和0.950.95，试求正丁烷，试求正丁烷丁二烯的相对保留值为丁二烯的相对保留值为1 1时，待测固定液的极性时，待测固定液的极性P P解：解：先求先求q q值：值：q qx x=lg1=0 q=lg1=0 q=lg6.24=0.795 q=lg6.24=0.795 q角角=lg0.95=-0.0223=lg0.95=-0.0223故未知固定故未知固定(gdng)(gdng)液的极液的极性为：性为：第27页/共44页第二十八页，共44页。第28页/共44页第二十九页，共44页。第29页/共44页第三十页，共44页。第30页/共44页第三十一页，共44页。即选择与组分性质（官能团、极性）相近的固定相。即选择与组分性质（官能团、极性）相近的固定相。即选择与组分性质（官能团、极性）相近的固定相。即选择与组分性质（官能团、极性）相近的固定相。第一，非极性试样第一，非极性试样第一，非极性试样第一，非极性试样(sh yn)(sh yn)(sh yn)(sh yn)一般选用非极性固定液，如角一般选用非极性固定液，如角一般选用非极性固定液，如角一般选用非极性固定液，如角鲨烷。分离时，试样鲨烷。分离时，试样鲨烷。分离时，试样鲨烷。分离时，试样(sh yn)(sh yn)(sh yn)(sh yn)中各组分基本上按沸点从中各组分基本上按沸点从中各组分基本上按沸点从中各组分基本上按沸点从低到高的顺序流出色谱柱；若样品中含有同沸点化合物，低到高的顺序流出色谱柱；若样品中含有同沸点化合物，低到高的顺序流出色谱柱；若样品中含有同沸点化合物，低到高的顺序流出色谱柱；若样品中含有同沸点化合物，则极性大的先流出。则极性大的先流出。则极性大的先流出。则极性大的先流出。第二，中等极性的试样第二，中等极性的试样第二，中等极性的试样第二，中等极性的试样(sh yn)(sh yn)(sh yn)(sh yn)应首先选用中等极性固定液，应首先选用中等极性固定液，应首先选用中等极性固定液，应首先选用中等极性固定液，如邻苯二甲酸二壬酯。分离时组分基本上按沸点从低到高如邻苯二甲酸二壬酯。分离时组分基本上按沸点从低到高如邻苯二甲酸二壬酯。分离时组分基本上按沸点从低到高如邻苯二甲酸二壬酯。分离时组分基本上按沸点从低到高的顺序流出色谱柱，但对于同沸点的极性和非极性物，由的顺序流出色谱柱，但对于同沸点的极性和非极性物，由的顺序流出色谱柱，但对于同沸点的极性和非极性物，由的顺序流出色谱柱，但对于同沸点的极性和非极性物，由于此时诱导力起主要作用，所以非极性组分先流出于此时诱导力起主要作用，所以非极性组分先流出于此时诱导力起主要作用，所以非极性组分先流出于此时诱导力起主要作用，所以非极性组分先流出.(3)(3)固定液的选择原则固定液的选择原则(yunz)“(yunz)“相似相溶相似相溶”第31页/共44页第三十二页，共44页。第三，强极性的试样应选用强极性固定液，如第三，强极性的试样应选用强极性固定液，如第三，强极性的试样应选用强极性固定液，如第三，强极性的试样应选用强极性固定液，如，氧二丙睛。组分一般按极性从小到大的顺序氧二丙睛。组分一般按极性从小到大的顺序氧二丙睛。组分一般按极性从小到大的顺序氧二丙睛。组分一般按极性从小到大的顺序流出。流出。流出。流出。第四，具有酸性或碱性的极性试样，可选用带有酸性或第四，具有酸性或碱性的极性试样，可选用带有酸性或第四，具有酸性或碱性的极性试样，可选用带有酸性或第四，具有酸性或碱性的极性试样，可选用带有酸性或碱性基团的高分子多孔微球，组分一般按相对分子碱性基团的高分子多孔微球，组分一般按相对分子碱性基团的高分子多孔微球，组分一般按相对分子碱性基团的高分子多孔微球，组分一般按相对分子质量大小质量大小质量大小质量大小(dxio)(dxio)(dxio)(dxio)顺序分离。顺序分离。顺序分离。顺序分离。第32页/共44页第三十三页，共44页。专题三专题三气相条件气相条件(tiojin)的选择的选择及应用实例及应用实例第33页/共44页第三十四页，共44页。1 1、色谱分离色谱分离(fnl)(fnl)条件的选条件的选择择1 1、柱长：根据、柱长：根据R=1.5R=1.5，选择合适的柱长。，选择合适的柱长。2 2、载气种类及流速、载气种类及流速 （1 1）检测器适用性）检测器适用性 TCD:H2 TCD:H2、HeHe FID FID、FPDFPD、ECDECD：N2 N2 （2 2）载气流速与分析）载气流速与分析(fnx)(fnx)时间和柱效有关时间和柱效有关实际工作中，在保证柱效的前提下，为了缩短分析实际工作中，在保证柱效的前提下，为了缩短分析(fnx)(fnx)时间，常时间，常设置流速稍高于最佳流速。设置流速稍高于最佳流速。第34页/共44页第三十五页，共44页。n n3 3 3 3、柱温的选择（与、柱温的选择（与、柱温的选择（与、柱温的选择（与riririri，j j j j有关）有关）有关）有关）n n4 4 4 4、固定液与担体的选择（与相比有关）、固定液与担体的选择（与相比有关）、固定液与担体的选择（与相比有关）、固定液与担体的选择（与相比有关）n n5 5 5 5、气化室与检测室温度（与被测对象的利用、气化室与检测室温度（与被测对象的利用、气化室与检测室温度（与被测对象的利用、气化室与检测室温度（与被测对象的利用(lyng)(lyng)(lyng)(lyng)度有关）度有关）度有关）度有关）n n 气化温度、检测室温度高于柱温气化温度、检测室温度高于柱温气化温度、检测室温度高于柱温气化温度、检测室温度高于柱温30-7030-7030-7030-70度。度。度。度。n n6 6 6 6、进样量：（与柱容量有关）、进样量：（与柱容量有关）、进样量：（与柱容量有关）、进样量：（与柱容量有关）第35页/共44页第三十六页，共44页。uu灵敏度灵敏度SS标准标准(biozhn)(biozhn)曲线的曲线的斜率斜率2.2.色谱色谱(s p)(s p)检测器的性能指标检测器的性能指标第36页/共44页第三十七页，共44页。实验求算检出限：实验求算检出限：（1 1）、采集一段基线信号）、采集一段基线信号(xnho)(xnho)大约大约10min10min就行，然后看一下基线上就行，然后看一下基线上下波动的范围。平均算一下基线最低点到最高点的范围。这个波动下波动的范围。平均算一下基线最低点到最高点的范围。这个波动33就是检测限的峰高。就是检测限的峰高。（2 2）、配制已知浓度的溶液，尽量稀释到）、配制已知浓度的溶液，尽量稀释到3 3倍基线噪声的峰高。倍基线噪声的峰高。检测限检测限=此时进样的浓度此时进样的浓度(ng/ml)(ng/ml)进样量进样量(ml)(ml)线性范围线性范围 响应信号响应信号(xnho)(xnho)和浓度成直线关系的范围。和浓度成直线关系的范围。u 检出限第37页/共44页第三十八页，共44页。3、气相色谱法应用、气相色谱法应用(yngyng)实实例例第38页/共44页第三十九页，共44页。自测题自测题自测题自测题1气相色谱中试样组分的分配系数越大，则：A每次分配在气相中的浓度越大，保留时间(shjin)越长B每次分配在气相中的浓度越大，保留时间(shjin)越短C每次分配在气相中的浓度越小，保留时间(shjin)越长D每次分配在气相中的浓度越小，保留时间(shjin)越短2气相色谱固定液不应具备的性质是：A选择性好C对被测组分(zfn)有适当的溶解能力B沸点高D与样品或载气反应强烈3.对于色谱柱柱温的选择，应该使其温度(wnd)：A高于各组分的平均沸点和固定液的最高使用温度(wnd)B低于各组分的平均沸点和固定液的最高使用温度(wnd)C高于各组分的平均沸点，低于固定液的最高使用温度(wnd)D低于各组分的平均沸点，高于固定液的最高使用温度(wnd)自测题第39页/共44页第四十页，共44页。4、在气相色谱分析中，采用(ciyng)程序升温技术的目的（）。A、改善峰形 B、增加峰面积 C、缩短柱长 D、改善分离度 5、气相色谱分离操作条件下列描述(mio sh)错误的是（）。A、当载气流速较大时，采用相对分子质量较小的载气。B、进样速度必须尽可能的快，一般要求进样时间应小于1秒钟。C、进样量多少应以能瞬间气化为准，在线性范围之内。D、气化室的温度一般比柱温低3050。7、关于气相色谱柱温的说法正确的是（）。A、柱温直接影响分离效能和分析速度。B、柱温与固定(gdng)液的最高使用温度无关。C、采用较高柱温有利于提高分离度。D、柱温应低于混合物的平均沸点。6、气相色谱仪分离效率的好坏主要取决于色谱仪的()。A、进样系统B、检测系统C、热导池D、色谱柱第40页/共44页第四十一页，共44页。8、下列(xili)哪一些不是气相色谱的通用型检测器（）。A、FIDB、ECDC、TCDD、FPD9、在气相色谱中，色谱柱使用的上限温度、在气相色谱中，色谱柱使用的上限温度(wnd)取决取决于（于（）A、样品中沸点最高组分的沸点、样品中沸点最高组分的沸点B、样品中各组分的平均温度、样品中各组分的平均温度(wnd)C、固定液的最高使用温度、固定液的最高使用温度(wnd)D、固定液的沸点、固定液的沸点10、用气相色谱分离有机(yuj)醇等极性较大的物质时，应选用的固定相为A、活性炭B、95%的石蜡C、聚乙二醇类D、氧化铝第41页/共44页第四十二页，共44页。11.在气-液色谱分析中,良好的载体为()A粒度适宜、均匀,表面积大B表面没有吸附中心和催化中心C化学惰性、热稳定性好,有一定的机械强度DA、B和C12.热导池检测器是一种(yzhn)()A浓度型检测器B质量型检测器C只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器D只对含硫、磷化合物有响应的检测器13.使用氢火焰离子化检测器,选用下列哪种气体作载气适？()AH2BHeCArDN214.使用热导池检测器时,应选用下列哪种气体作载气,其效果最好？()AO2BHeCArDN2第42页/共44页第四十三页，共44页。15.用气相色谱分析苯中的微量水，适宜用的固定相为A.氧化铝B.分子筛C.硅胶D.活性炭16.气相色谱法测定啤酒中微量硫化物的含量，最合适的检测器A.热导池B.火焰光度C.氢火焰检测器D电子(dinz)捕获第43页/共44页第四十四页，共44页。