第二气相色谱法.ppt

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1、第二气相色谱法第二气相色谱法第二气相色谱法第二气相色谱法现在学习的是第1页，共41页题题题题2 2：在在一一定定条条件件下下，两两个个组组分分的的保保留留时时间间分分别别为为12.2s和和12.8s，柱柱效效为为3600，计计算算分分离离度度。要要达达到到完完全全分分离离，即即R=1.5，所所需需要要的的柱柱长。长。分离度分离度：=4.34=4.34 L L1 1现在学习的是第2页，共41页第四章第四章 气相色谱法气相色谱法现在学习的是第3页，共41页现在学习的是第4页，共41页 气相色谱仪现在学习的是第5页，共41页气相色谱仪主要包括气相色谱仪主要包括五部分五部分：1 1、载气系统、载气系统

2、2 2、进样系统、进样系统3 3、分离系统、分离系统 4 4、温控系统、温控系统5 5、检测系统、检测系统4.1 4.1 气相色谱仪的组成气相色谱仪的组成气相色谱仪的组成气相色谱仪的组成现在学习的是第6页，共41页压缩气体钢瓶压缩气体钢瓶减压阀、稳压阀减压阀、稳压阀净化器净化器检测器检测器色谱柱色谱柱汽化室汽化室尾气尾气1 1、载气系统、载气系统、载气系统、载气系统现在学习的是第7页，共41页气相色谱对气相色谱对载气的基本要求载气的基本要求：（1）纯净）纯净通过活性炭或分子筛净化器，除去载气中的水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。分、氧等有害杂质。（2）稳定）稳定采用稳

3、压阀或双气路方式：采用稳压阀或双气路方式：载气（3 3）常用的载气：）常用的载气：氮气氮气氢气氢气氦气氦气 氩气氩气现在学习的是第8页，共41页2、进样系统、进样系统 进样装置进样装置和和汽化室汽化室 进样通常用微量注射器和进样阀将样品引入。液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。汽化在汽化室进行。体样品引入后需要瞬间汽化。汽化在汽化室进行。对对汽化室的要求汽化室的要求是：是：（1）体积小；（）体积小；（2）热容量大；）热容量大；（3）对样品无催化作用）对样品无催化作用现在学习的是第9页，共41页1)液体进样装置和汽化室液体进样装置和汽化室 液体进样器：注射器液体

4、进样器：注射器液体进样器：注射器液体进样器：注射器现在学习的是第10页，共41页载气入口载气入口加热块加热块接色谱柱汽化室：使样品瞬间汽化而又不分解。汽化室：使样品瞬间汽化而又不分解。汽化室：使样品瞬间汽化而又不分解。汽化室：使样品瞬间汽化而又不分解。接色谱柱接色谱柱现在学习的是第11页，共41页2)气体进样器：六通阀气体进样器：六通阀现在学习的是第12页，共41页3.分离系统色谱柱色谱柱:色谱仪的核心部件色谱仪的核心部件,其作用是分离样品。其作用是分离样品。主要有两类：主要有两类：填充柱填充柱和和毛细管柱毛细管柱。1）填充柱）填充柱 填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装填充柱由不锈钢或玻璃材料

5、制成，内装固定相，一般内径为固定相，一般内径为24 mm，长，长1 3m。填充柱的形状有。填充柱的形状有U型和螺旋型二型和螺旋型二种种.现在学习的是第13页，共41页2）毛细管柱）毛细管柱毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁，多孔层和涂载毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁，多孔层和涂载体空心柱。涂壁空心柱是将固定液均匀地涂在内径体空心柱。涂壁空心柱是将固定液均匀地涂在内径0.l0.5 mm的毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈的毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。钢，玻璃或石英。与填充往相比，其分离效率高、分析速度块、样品用与填充往相比，其分离效率高、分析速度块、样品用量小，但柱容量低、要求

6、检测器的灵敏度高，并且制备较量小，但柱容量低、要求检测器的灵敏度高，并且制备较难。难。现在学习的是第14页，共41页4.温控系统 温度是色谱分离条件的重要选择参数；温度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三部分在色谱仪操作时均需控制 温度温度.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；分离室分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离：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序控制温度变化，各组分在室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在 最佳温度下分离；最佳温度下分离；检测器检测

7、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；色谱柱的温度控制方式有色谱柱的温度控制方式有色谱柱的温度控制方式有色谱柱的温度控制方式有恒温恒温恒温恒温和和和和程序升温程序升温程序升温程序升温二种。二种。二种。二种。现在学习的是第15页，共41页 对于沸点范围很宽的混合物，往往采用对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法程序升温法进行分进行分析。程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温析。程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化，以达到用最短时间获得最佳分离的目作线性或非线性变化，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。的。程序升

8、温程序升温程序升温程序升温:现在学习的是第16页，共41页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现在学习的是第17页，共41页5.检测和数据处理系统这这个个系系统统是是指指样样品品经经色色谱谱柱柱分分离离后后，各各成成分分按按保保留留时时间间不不同同，顺顺序序地地随随载载气气进进入入检检测测器器，检检测测器器把把进进入入的的组组分分按按时时间间及及其其浓浓度度或或质质量量的的变变化化，转转化化成成易易于于测测量量的的电电信信号号，经经过过必必要要的的放放大大传传递递给给记记录录仪仪或或计计算算机机，最最后后得得到该混合样品的色谱流出曲线及定性和定量信息。到该混合样品的色谱流出

9、曲线及定性和定量信息。现在学习的是第18页，共41页固定相固定相固体固定相：固体吸附剂固体固定相：固体吸附剂液体固定相：由载体和固定液组成液体固定相：由载体和固定液组成4.2 4.2 固定相固定相固定相固定相（1）固体固定相：）固体固定相：固体吸附剂包括活性碳、硅胶、固体吸附剂包括活性碳、硅胶、Al2O3、分子筛等、分子筛等;用于用于H2、O2、N2、CO、CO2、C1-C4的分离。的分离。现在学习的是第19页，共41页（2）液体固定相）液体固定相 液体固定相是由固定液和载体组成。液体固定相是由固定液和载体组成。载体载体固定液固定液载体载体载体载体：是固定液的支持骨架，使固定液能在其表面形成一

10、：是固定液的支持骨架，使固定液能在其表面形成一：是固定液的支持骨架，使固定液能在其表面形成一：是固定液的支持骨架，使固定液能在其表面形成一 层薄而均匀的液膜。层薄而均匀的液膜。层薄而均匀的液膜。层薄而均匀的液膜。载体特点载体特点载体特点载体特点：1 1 1 1）具有多孔性，即比表面积大；）具有多孔性，即比表面积大；）具有多孔性，即比表面积大；）具有多孔性，即比表面积大；2 2 2 2）化学惰性，不与试样组分发生化学反应；）化学惰性，不与试样组分发生化学反应；）化学惰性，不与试样组分发生化学反应；）化学惰性，不与试样组分发生化学反应；3 3 3 3）热稳定性好；）热稳定性好；）热稳定性好；）热稳

11、定性好；4 4 4 4）有一定机械强度。）有一定机械强度。）有一定机械强度。）有一定机械强度。现在学习的是第20页，共41页固定液：主要是一些高沸点的有机化合物固定液：主要是一些高沸点的有机化合物固定液：主要是一些高沸点的有机化合物固定液：主要是一些高沸点的有机化合物 1 1）热稳定性好；）热稳定性好；）热稳定性好；）热稳定性好；2 2）化学稳定性好；）化学稳定性好；）化学稳定性好；）化学稳定性好；3 3）粘度和凝固点低；）粘度和凝固点低；）粘度和凝固点低；）粘度和凝固点低；4 4）各检测组分必须在固定液中有一定的溶解度。）各检测组分必须在固定液中有一定的溶解度。）各检测组分必须在固定液中有一

12、定的溶解度。）各检测组分必须在固定液中有一定的溶解度。现在学习的是第21页，共41页固定液的选择固定液的选择固定液的选择固定液的选择:一般按相似相溶的规则来选择一般按相似相溶的规则来选择一般按相似相溶的规则来选择一般按相似相溶的规则来选择.1,1,非极性式样一般选择非极性的固定液非极性式样一般选择非极性的固定液非极性式样一般选择非极性的固定液非极性式样一般选择非极性的固定液.色散力作用色散力作用色散力作用色散力作用 沸点顺序沸点顺序沸点顺序沸点顺序 2,2,中等极性的试样首选中等极性的固定液中等极性的试样首选中等极性的固定液中等极性的试样首选中等极性的固定液中等极性的试样首选中等极性的固定液.

13、诱导力和色散力诱导力和色散力诱导力和色散力诱导力和色散力 沸点顺序沸点顺序沸点顺序沸点顺序 3,3,强极性试样应选择强极性固定液强极性试样应选择强极性固定液强极性试样应选择强极性固定液强极性试样应选择强极性固定液.静电力静电力静电力静电力 极性顺序极性顺序极性顺序极性顺序 4,4,复杂组分的分离复杂组分的分离复杂组分的分离复杂组分的分离,可选用两种或多种的混合固定液配合使用可选用两种或多种的混合固定液配合使用可选用两种或多种的混合固定液配合使用可选用两种或多种的混合固定液配合使用.现在学习的是第22页，共41页1 热导检测器（热导检测器（TCD）(1)(1)热导检测器的结构热导检测器的结构池体

14、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、且价廉易加工的钨电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨 丝制成。丝制成。参考臂参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。测量臂测量臂：需要携带被分离组分需要携带被分离组分 的载气流过，则连接在的载气流过，则连接在 紧靠近分离柱出口处。紧靠近分离柱出口处。4.3 4.3 常用检测器常用检测器常用检测器常用检测器现在学习的是第23页，共41页(2)(2)检测原理检测原理平衡电桥平衡电桥钨丝通电，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，

15、两臂电阻值：R参参=R测测 ;R1=R2 则：则：R参参R2=R测测R1 无电压信号输出无电压信号输出,记录仪走直线（基线）。记录仪走直线（基线）。现在学习的是第24页，共41页进样后进样后: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，臂的电阻值不等，产生电阻差，R参参R测测 则：则：R参参R2R测测R1 这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，a、b两端两端存在着电位差，有电压信号输出。存在着电位差，有电压

16、信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录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。下组分浓度随时间变化的峰状图形。不同气体有不同的热导系数不同气体有不同的热导系数不同气体有不同的热导系数不同气体有不同的热导系数现在学习的是第25页，共41页(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 桥桥路路电电流流I：I，钨钨丝丝的的温温度度 ，钨钨丝丝与与池池体体之之间间的的温温差差，有有利利于于热热传传导导，检检测测器器灵灵敏敏度度提提高高。检检测测器器的的响响应应值值S I3，但但稳定性下降，基线不稳。桥路电流太高时，还可能造成钨丝烧坏。稳定性下降，基线不稳。桥

17、路电流太高时，还可能造成钨丝烧坏。池池体体温温度度：池池体体温温度度与与钨钨丝丝温温度度相相差差越越大大，越越有有利利于于热热传传导导，检检测测器器的的灵灵敏敏度度也也就就越越高高，但但池池体体温温度度不不能能低低于于分分离离柱柱温温度度，以以防止试样组分在检测器中冷凝。防止试样组分在检测器中冷凝。现在学习的是第26页，共41页 载气种类：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。载载气气的的热热导导系系数数大大，传传热热好好，通通过过的的桥桥路路电电流流也也可可适适

18、当当加加大大，则则检检测测灵灵敏敏度度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但价格较高。进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但价格较高。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：J/cms现在学习的是第27页，共41页 2.2.氢火焰离子化检测器（氢火焰离子化检测器（FIDFID）氢火焰离子化检测器是氢火焰离子化检测器是以氢气和空气燃烧的火焰作为能以氢气和空气燃烧的火焰作为能源源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被下，使离子形成离子流，

19、根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。色谱柱分离出的组分。现在学习的是第28页，共41页现在学习的是第29页，共41页特点特点:1,能检测大多数含碳有机化合物；能检测大多数含碳有机化合物；2,灵敏度很高，比热导检测器的灵敏度高约灵敏度很高，比热导检测器的灵敏度高约103倍；倍；检出限检出限 低，可达低，可达10-12gS-1；3,死体积小，响应速度快死体积小，响应速度快 4,线性范围也宽，可达线性范围也宽，可达106以上；以上；5,结构不复杂，操作简单，是目前结构不复杂，操作简单，是目前应用最广泛应用最广泛的色谱的色谱 检测器检测器 之一。之一。缺点：缺点：不能检测永久性气体、

20、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧不能检测永久性气体、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氢等物质。化物、硫化氢等物质。现在学习的是第30页，共41页氢火焰离子化机理氢火焰离子化机理 普遍认为这是一个化学电离过程。有机物在火焰中先形成普遍认为这是一个化学电离过程。有机物在火焰中先形成自由基，然后与氧产生正离子，再同水反应生成自由基，然后与氧产生正离子，再同水反应生成H H3 30 0+离子。以苯离子。以苯为例，在氢火焰中的化学电离反应如下：为例，在氢火焰中的化学电离反应如下：现在学习的是第31页，共41页3.3.电子捕获检测器电子捕获检测器(ECD)(ECD)特点特点:电子捕获检测器是一种选择

21、性很强的检测器电子捕获检测器是一种选择性很强的检测器,目前分析目前分析 痕痕 量电负性有机物最有效量电负性有机物最有效 的检测器，对具有的检测器，对具有电负性物质电负性物质（如含（如含卤素、硫、磷、氰等的物质）的检测有很高灵敏度卤素、硫、磷、氰等的物质）的检测有很高灵敏度（检出限（检出限约约1O-14g/ml）。）。缺点缺点:线性范围窄，只有线性范围窄，只有103左右，且响应易受操作条件的影响，左右，且响应易受操作条件的影响，重现性较差。重现性较差。应用应用:电子捕获检测器已广泛应用于农药残留量、大气及水质污电子捕获检测器已广泛应用于农药残留量、大气及水质污染分析，以及生物化学、医学、药物学和

22、环境监测等领域中。染分析，以及生物化学、医学、药物学和环境监测等领域中。现在学习的是第32页，共41页4.火焰光度检测器火焰光度检测器(FPD)火焰光度检测器，火焰光度检测器，又称硫、磷检测器又称硫、磷检测器，它是一种对含磷、，它是一种对含磷、硫有机化合物具有高选择性和高灵敏度的质量型检测器，检出硫有机化合物具有高选择性和高灵敏度的质量型检测器，检出限可达限可达10-12gS-1（对（对P）或）或10-11gS-1（对（对S）。）。这种检测器可用于大气中痕量硫化物以及农副产品，水这种检测器可用于大气中痕量硫化物以及农副产品，水中的毫微克级有机磷和有机硫农药残留量的测定。中的毫微克级有机磷和有机

23、硫农药残留量的测定。现在学习的是第33页，共41页 5.原子发射检测器（AED）原子发射检测器是原子发射检测器是9090年代最新型的一种检测器，工作原年代最新型的一种检测器，工作原理如下：将被测组分导人一个与光电二极管阵列光谱检测器理如下：将被测组分导人一个与光电二极管阵列光谱检测器耦合的等离子体中，等离子体提供足够能量使组分样品全部耦合的等离子体中，等离子体提供足够能量使组分样品全部原子化，并使之激发出特征原子发射光谱，经分光后，含有原子化，并使之激发出特征原子发射光谱，经分光后，含有光谱信息的全部波长聚焦到二极管阵列。用电子学方法及计光谱信息的全部波长聚焦到二极管阵列。用电子学方法及计算机

24、技术对二极管阵列快速扫描，采集数据，最后可得三维算机技术对二极管阵列快速扫描，采集数据，最后可得三维色谱光谱图。色谱光谱图。现在学习的是第34页，共41页4.4 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 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。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。S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。检测信值越大，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峰面积（号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色谱峰面积（A）除）除以试样质量求得：以试样质量求得：S=A/m检测限（检测限

25、（D D）：）：恰能产生相当于恰能产生相当于3 3倍噪音（倍噪音（3R3RN N）的信号时，单位时间内）的信号时，单位时间内 进入检测器的量。进入检测器的量。D=3RD=3RN N/S/S现在学习的是第35页，共41页 无论哪种检测器，无论哪种检测器，检出限都与灵敏度成反比，与检出限都与灵敏度成反比，与噪音成正比。噪音成正比。检出限不仅决定于灵敏度，而且受限检出限不仅决定于灵敏度，而且受限于噪声，所以它是衡量检测器性能好坏的综合指标。于噪声，所以它是衡量检测器性能好坏的综合指标。现在学习的是第36页，共41页现在学习的是第37页，共41页检测器检测器检测器检测器:FPD:FPD现在学习的是第38页，共41页现在学习的是第39页，共41页检测器检测器检测器检测器:FID:FID现在学习的是第40页，共41页下节课内容：下节课内容：液相色谱法液相色谱法课后作业课后作业课后作业课后作业:简述三鹿奶粉事件简述三鹿奶粉事件简述三鹿奶粉事件简述三鹿奶粉事件,并建立检测奶粉中三聚并建立检测奶粉中三聚并建立检测奶粉中三聚并建立检测奶粉中三聚 氰胺的分析方法氰胺的分析方法氰胺的分析方法氰胺的分析方法(化学分析法或仪器分析法化学分析法或仪器分析法化学分析法或仪器分析法化学分析法或仪器分析法)现在学习的是第41页，共41页