气相色谱 (2)优秀课件.ppt

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1、气相色谱气相色谱(2)第1页，本讲稿共23页 通用检测器有：通用检测器有：1 1、热导池检测器、热导池检测器TCDTCD：测一般化合物和永久性气体测一般化合物和永久性气体 2 2、氢火焰离子化检测器、氢火焰离子化检测器FID FID：测一般有机化合物测一般有机化合物 专用检测器有：专用检测器有：3 3、电子俘获检测器、电子俘获检测器ECD ECD：测带强电负性原子的有机化合物测带强电负性原子的有机化合物 4 4、火焰光度检测器、火焰光度检测器FPD FPD：测含硫、含磷的有机化合物测含硫、含磷的有机化合物第2页，本讲稿共23页1.1.热导检测器（热导检测器（TCDTCD）热导检测器是根据各种物

2、质和载气的热导系数不同，采用热敏元件热导检测器是根据各种物质和载气的热导系数不同，采用热敏元件进行检测的。进行检测的。由池体和热敏元件构成。由池体和热敏元件构成。第3页，本讲稿共23页工作过程：工作过程：1 1）在只有载气通过时，两个臂的温度）在只有载气通过时，两个臂的温度都保持不变，电阻值也不变。此时，都保持不变，电阻值也不变。此时，调节电路电阻使电桥平衡，调节电路电阻使电桥平衡，即即 R R1 1*R R4 4=R=R2 2*R R3 3 ，CDCD两端无电压信号输出；记录仪走基线。两端无电压信号输出；记录仪走基线。2 2）当当有有样样品品随随载载气气进进入入样样品品臂臂时时，此此时时热热

3、导导系系数数发发生生变变化化，测测量量臂臂的的温温度度发发生生变变化化，其其电电阻阻亦亦发发生生变变化化，电电桥桥失失去去平平衡衡，CDCD两两端端有有电电压压信信号号输输出出。信信号号与与组组分分浓浓度度有有关关，记记录录仪仪记记下下组组分分浓浓度度随随时间变化的峰状图。时间变化的峰状图。第4页，本讲稿共23页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较高的灵敏度：较大的桥电流、较低的池体温度、较高的灵敏度：较大的桥电流、较低的池体温度、热导系数大的载气热导系数大的载气 、大的电阻温度系数的热敏元件、大的电阻温度系数的热敏元件第5页，本讲稿共23页2.氢火焰离子化检测器氢火焰离子化

4、检测器（FID）结构：结构：主体为离子室，内有石英喷嘴、发主体为离子室，内有石英喷嘴、发射极和收集极。射极和收集极。原理：原理：含碳有机物在含碳有机物在H H2 2-Air-Air火焰中燃烧产生火焰中燃烧产生的高温中电离成正负离子，离子流在外加电的高温中电离成正负离子，离子流在外加电场作用下形成电流。产生的微电流大小与进场作用下形成电流。产生的微电流大小与进入离子室的被测组分含量有关，存在定量关入离子室的被测组分含量有关，存在定量关系。系。FIDFID主要用于有机物的痕量分析，是目前应用最广泛的气相主要用于有机物的痕量分析，是目前应用最广泛的气相 色谱检测器。色谱检测器。第6页，本讲稿共23页

5、影响影响FIDFID灵敏度的因素：灵敏度的因素：1 1）载载气气和和氢氢气气流流速速：通通常常以以N N2 2为为载载气气，其其流流速速主主要要考考虑虑其其柱柱效效能能。但也要考虑其流速与但也要考虑其流速与H H2 2流速相匹配。流速相匹配。一般一般N N2 2:H:H2 2=1:1=1:11:1.51:1.5。2 2）空空气气流流速速：流流速速越越大大。灵灵敏敏度度越越大大，到到一一定定值值时时，空空气气流流速速对对灵灵敏度影响不大。一般地，敏度影响不大。一般地，H H2 2:Air=1:10:Air=1:10。3 3）操操作作温温度度：不不是是主主要要影影响响因因素素。一一般般比比柱柱的的

6、最最高高允允许许使使用用温温度度低约低约 5050o oC C。第7页，本讲稿共23页FIDFID特点：特点：1)1)典型的质量型检测器典型的质量型检测器 ;2 2）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；3 3）对无机物、四氯化碳和水等）对无机物、四氯化碳和水等 含氢少或不含氢的物质含氢少或不含氢的物质 灵敏度低或无响应。灵敏度低或无响应。4 4）结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速。）结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速。5 5）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个数量级，检显限可个数量级，检显限可 达达1010-12-12g sg s-

7、1-1第8页，本讲稿共23页3.电子捕获检测器电子捕获检测器(ECD)原原理理及及工工作作过过程程：从从色色谱谱柱柱流流出出的的载载气气(N N2 2或或ArAr)被被ECDECD内内腔腔中中的的 放放射射源源电电离离，形形成成次次级级离离子子和和电电子子，在在电电场场作作用用下下，离离子子和和电电子子发发生生迁迁移移而而形形成成电电流流(基基流流)。当当含含较较大大电电负负性性有有机机物物被被载载气气带带入入ECDECD内内时时，将将捕捕获获已已形形成成的的低低速速自自由由电电子子，生生成成负负离离子子并并与与载载气气正正离离子子复复合合成成中中性性分分子子，此此时时，基基流下降形成流下降形

8、成“倒峰倒峰”。第9页，本讲稿共23页第10页，本讲稿共23页火焰光度检测器结构示意图火焰光度检测器结构示意图载气载气+样品样品4.火焰光度检测器（火焰光度检测器（FPD）喷嘴喷嘴+滤光片滤光片+光电倍增管光电倍增管第11页，本讲稿共23页FPDFPD原理：原理：待待测测物物在在低低温温H H2 2-Air-Air焰焰中中燃燃烧烧产产生生S S、P P化化合合物物的的分分解解产产物物并并发发射射特征分子光谱。测量光谱的强度则可进行定量分析。特征分子光谱。测量光谱的强度则可进行定量分析。FPD FPD 特点：特点：1 1）对对含含S S、P P化化合合物物有有较较高高灵灵敏敏度度和和高高选选择择

9、性性因因此此，也也称称硫硫磷磷检检测测器器。主主要要用用于于SOSO2 2、H H2 2S S、石石油油精精馏馏物物的的含含硫硫量量、有有机机硫硫、有有机机磷磷的农药残留物分析等。的农药残留物分析等。2 2）相对其它检测器如）相对其它检测器如ECDECD和和FIDFID，FPDFPD价格较贵。价格较贵。第12页，本讲稿共23页(1)(1)灵敏度灵敏度S S检测器的灵敏度：响应信号对进样量的变化率。检测器的灵敏度：响应信号对进样量的变化率。以以一一系系列列进进样样量量Q Q对对响响应应信信号号R R作作图图，得得到到校校正正曲曲线线，该该曲曲线线的的斜斜率率即即为为灵敏度灵敏度S S。对于浓度型

10、：对于浓度型：S Sc c灵灵 敏敏 度度(mVmLmg(mVmLmg-1-1););AA峰峰 面面 积积(mVmin);(mVmin);q qV,0V,0载载 气气 流流 速速(mLmin(mLmin-1-1);m);m进样量进样量(mg)(mg)。对于质量型：对于质量型：S Sm m灵敏度灵敏度(mVsg(mVsg-1-1);m);m进入检测器的样品量进入检测器的样品量(g)(g)5.5.检测器的性能指标检测器的性能指标(了解了解)第13页，本讲稿共23页(2)(2)检测限检测限D D N N为检测器的噪声为检测器的噪声(mV)(mV)；S S为检测器的灵敏度。为检测器的灵敏度。注注意意：

11、检检测测限限不不仅仅决决定定于于灵灵敏敏度度，而而且且受受限限于于噪噪声声，即即检检测测限限是是衡量检测器或仪器性能的综合指标。衡量检测器或仪器性能的综合指标。(3)(3)最小检出量最小检出量对浓度型对浓度型 对质量型对质量型Q Q0 0与检出限成正比，不仅与检测器的性能有关，还与柱效率与检出限成正比，不仅与检测器的性能有关，还与柱效率及操作条件有关。及操作条件有关。Q Q0 0=1.065*Y=1.065*Y1/21/2*D*DQ Q0 0=1.065*Y=1.065*Y1/21/2*q*qv,0v,0*D*D第14页，本讲稿共23页(4)(4)响应时间响应时间检测器反映通过它的物质的浓度变

12、化情况。检测器反映通过它的物质的浓度变化情况。响应时间越短越好。响应时间越短越好。(5)(5)线性范围线性范围试样量与信号之间保持线性关系的范围，用最大进样量试样量与信号之间保持线性关系的范围，用最大进样量与最小检出量的比值表示。与最小检出量的比值表示。线性范围越宽越有利于准确测量。线性范围越宽越有利于准确测量。对检测器的要求：灵敏度高，检出限低，最小检对检测器的要求：灵敏度高，检出限低，最小检出量小，响应快，线性范围宽。出量小，响应快，线性范围宽。第15页，本讲稿共23页第16页，本讲稿共23页 一一 毛细管色谱柱的特点毛细管色谱柱的特点 1.1.提高色谱分离能力的途径提高色谱分离能力的途径

13、 (1)(1)塔板理论：增加柱长，减小柱径，即增加柱子塔板数；塔板理论：增加柱长，减小柱径，即增加柱子塔板数；(2)(2)速速率率理理论论：减减小小组组分分在在柱柱中中的的涡涡流流扩扩散散和和传传质质阻阻力力，可可降降低低塔板高度。塔板高度。2.82.8毛细管气相色谱法毛细管气相色谱法第17页，本讲稿共23页2 2、毛细管柱结构特点：、毛细管柱结构特点：（1 1）不装填料阻力小，长度可达百米，管径）不装填料阻力小，长度可达百米，管径0.2mm0.2mm（2 2）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。（3 3）固定液直接涂在管壁上，总柱

14、内壁面积较大）固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大,涂层很薄，则气相和液涂层很薄，则气相和液相传质阻力大大降低。相传质阻力大大降低。（4 4）毛细管色谱柱柱效高达每米）毛细管色谱柱柱效高达每米3000300040004000块理论塔板，一支长度块理论塔板，一支长度100100米的毛细管柱，总的理论塔板数可达米的毛细管柱，总的理论塔板数可达10104 410106 6。第18页，本讲稿共23页3 3、毛细管色谱柱的优点、毛细管色谱柱的优点第19页，本讲稿共23页4 4、毛细管柱的制备方法（了解）：、毛细管柱的制备方法（了解）：毛细管柱按其固定液的涂渍方法分为以下几种：毛细管柱按其固定液的涂渍方

15、法分为以下几种：涂壁开管柱：涂壁开管柱：将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单，但柱制备的重现性差、寿命短。将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单，但柱制备的重现性差、寿命短。多孔层开管柱：多孔层开管柱：在管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气固色谱。在管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气固色谱。载体涂渍开管柱：载体涂渍开管柱：将非常细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较将非常细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较WCOTWCOT柱高。柱高。化学键合或交联柱：化学键合或交联柱：将固定液通过化学反应键合在管壁上或交联在一起。使柱效和柱寿命进一步提高。将固定液通过化学反应键合在管壁上或交联在一起。使柱效和柱寿命进一步提高。第20页，本讲稿共23页二、毛细管色谱的结构流程二、毛细管色谱的结构流程第21页，本讲稿共23页分流原理第22页，本讲稿共23页三、分流比三、分流比第23页，本讲稿共23页