气相色谱法20159学习.pptx

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1、专题一专题一 气相色谱仪简介气相色谱仪简介第1页/共44页一、气相色谱仪器 （GC instruments）第2页/共44页气相色谱仪的框图气相色谱仪的框图第3页/共44页气相色谱结构流程气路系统进样系统分离系统检测和记录系统温控系统第4页/共44页主要部件(一一).).气路系统气路系统包括气源、净化干燥管和载气流速控制装置；包括气源、净化干燥管和载气流速控制装置；第5页/共44页 液体进样器：微量注射器（进样针）液体进样器：微量注射器（进样针）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进样装置：进样器进样装置：进样器+气化室气化室；自动进样器自动进样器（二）进样系统第6

2、页/共44页(三三)分离系统分离系统(色谱柱色谱柱,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：石英毛细管。柱材质：石英毛细管。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(四)温度控制系统气气化室、分离室、检测器化室、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：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：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；第8页/共44页(五)检测系统（色谱仪的眼睛）

3、常用的检测器：常用的检测器：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 广普型对所有物质均有响应，如TCD、FID专属型对特定物质有高灵敏响应，如ECD、FPD浓度型信号强度与进入检测器的载气中组分的浓度成正比。如 TCD；ECD质量型信号强度

4、与单位时间进入检测器的载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第10页/共44页 利用被测组分与载气的的利用被测组分与载气的的热导系数的差别热导系数的差别来检测组分的来检测组分的浓度变化。常用载气为氢气和氦气。浓度变化。常用载气为氢气和氦气。进样前：R参=R测 ;R1=R2 则：R参R2=R测R1 无电压信号输出；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页进样后进样后:R参R测 则：R参R2R测R1这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组电压信号输出

5、。信号与组分浓度相关。分浓度相关。第12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越高。常用载气为氢气和氦气度越高。常用载气为氢气和氦气。第13页/共44页2.2.氢火焰检测器氢火焰检测器(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

6、，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，对对有有机机化化合合物物具具有有很很高高的的灵灵敏敏度度，是典型的是典型的质量型检测器质量型检测器。第14页/共44页氢火焰检测器的结构(A)氢火焰检测器需要用到三氢火焰检测器需要用到三种气体：种气体：N2：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；H2：为燃气；：为燃气；空气：助燃气空气：助燃气。通常比例为通常比例为H2：空气：空气：N2=1:10:1。第15页/共44页3 3、电子捕获检测器 ECDECD 高选择性检测器高选择性检测器 仅对仅对电负性较强的物质如含有卤素、氧、氮等元素的化合电负性较强的物质如含有卤素、氧、氮等元素的

7、化合物有响应物有响应，而且电负性越强，检测越灵敏，检测下限，而且电负性越强，检测越灵敏，检测下限1010-14-14 g g/mL/mL。载气为氮气载气为氮气。电子捕获检测器是。电子捕获检测器是浓度型浓度型检测器检测器 较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定第16页/共44页火焰光度检测器火焰光度检测器（硫磷检测器硫磷检测器），），它是一种对它是一种对含硫、含硫、磷的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的检测器磷的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的检测器。火焰光度检测器是根据硫、磷化合物在富氢火焰中燃火焰光度检测器是根据硫、磷化合物在富氢火

8、焰中燃烧时，发射出烧时，发射出394394、526 nm 526 nm 的特征谱线而被检测。的特征谱线而被检测。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.火焰光度检测器火焰光度检测器(FPDFPD)第17页/共44页常用检测器性能比较常用检测器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

9、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页例：在气相色谱分析中，为测定下列组分，宜选择哪种检测器？（1）酒中的水含量（2）农作物中含氯农药的残留量（3）啤酒中微量的硫化物（4）苯和二甲苯的异构体第19页/共44页专题二专题二 气相色谱的固定相气相色谱的固定相第20页/共44页1.1.气相色谱的固定相1.1.常用的固体吸附剂常用的固体吸附剂 主要有主要有非极性非极性的的活性炭活性炭，弱极性弱极性的的氧化铝氧化铝，强极性强极性的的硅胶硅胶和特殊作用的和特殊作用的分子筛分子筛等。等。2.2.人工合成的固定相人工合

10、成的固定相 高分子多孔微球高分子多孔微球是人工合成的多孔共聚物是人工合成的多孔共聚物。第21页/共44页（二）液体固定相(气-液色谱)气液色谱固定相气液色谱固定相 固定液固定液+载体载体（支持体或担体支持体或担体）载体载体载体l 比表面积大，孔径分布均匀l 惰性物质l 具有较高的热稳定性和机械强度l 颗粒大小均匀、适度。第22页/共44页2、固定液的类型：（1）对固定液的要求）对固定液的要求第23页/共44页然后选一对物质如丁二烯、正丁烷，分别在用角鲨烷、然后选一对物质如丁二烯、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氧二丙睛和待测固定液制备的三个柱上分别测定正丁

11、烷和丁二烯的调整保留时间，计算在每一个柱上的相对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保留时间r r值并取对数值并取对数规定：非极性固定液规定：非极性固定液角鲨烷角鲨烷（异三十烷）的极性为零，强（异三十烷）的极性为零，强极性固定液极性固定液，氧二丙睛氧二丙睛的极性为的极性为100。(2)(2)固定液的分类固定液的分类按固定液的极性按固定液的极性P P分类分类第24页/共44页再利用下式求出待测固定液的相对极性再利用下式求出待测固定液的相对极性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 按P的数值

12、将固定液的极性以20间隔分为五级：020为0+1，称非极性固定液；2040为+1+2，称弱极性固定液；4060为+2+3，称中等极性固定液；6080为+4+5,称中强极性固定液；80100为+4+5,称强极性固定液；第26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，氧二丙睛和角氧二丙睛和角鲨烷上测得相对保留值分别为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，试求正丁烷丁丁二烯的相对保留值为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

13、.24=0.795 q=lg6.24=0.795 q角角=lg0.95=-0.0223=lg0.95=-0.0223故未知固定液的极性为：故未知固定液的极性为：第27页/共44页第28页/共44页第29页/共44页第30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。第一，第一，非极性试样一般选用非极性固定液，如角鲨烷非极性试样一般选用非极性固定液，如角鲨烷。分。分离时，试样中各组分基本上离时，试样中各组分基本上按沸点从低到高按沸点从低到高的顺序流出的顺序流出色谱柱；色谱柱；若样品中若样品中含有同沸点化合物，则极性含有同沸点化合物，则极性

14、大的大的先流先流出。出。第二，中等极性的试样应首先选用中等极性固定液，如邻第二，中等极性的试样应首先选用中等极性固定液，如邻苯二甲酸二壬酯。分离时组分基本上苯二甲酸二壬酯。分离时组分基本上按沸点从低到高的按沸点从低到高的顺序顺序流出色谱柱流出色谱柱，但对于同沸点的极性和非极性物，由，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，所以于此时诱导力起主要作用，所以非极性组分先流出非极性组分先流出.(3)(3)固定液的选择原则固定液的选择原则“相似相溶相似相溶”第31页/共44页第三，第三，强极性的试样应选用强极性固定液，强极性的试样应选用强极性固定液，如如，氧二丙睛。组分一般按氧二丙睛。

15、组分一般按极性从极性从小到大的顺序流出小到大的顺序流出。第四，具有酸性或碱性的极性试样，可选用第四，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，组带有酸性或碱性基团的高分子多孔微球，组分一般按分一般按相对分子质量大小顺序分离相对分子质量大小顺序分离。第32页/共44页专题三专题三气相条件的选择及应用实例气相条件的选择及应用实例第33页/共44页1 1、色谱分离条件的选择色谱分离条件的选择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:H TCD:H

16、2 2、HeHe FID FID、FPDFPD、ECDECD：N N2 2 （2 2）载气流速与分析时间和柱效有关）载气流速与分析时间和柱效有关实际工作中，在保证柱效的前提下，为了缩短分析时间，实际工作中，在保证柱效的前提下，为了缩短分析时间，常设置流速稍高于最佳流速。常设置流速稍高于最佳流速。第34页/共44页 3 3、柱温的选择（与、柱温的选择（与riri，j j有关）有关）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）5 5、气化室与检测室温度（与被测对象的利用度有关）、气化室与检测室温度（与被测对象的利用度有关）气化温度、检测室温度高于柱温气化温度、检测室温

17、度高于柱温30-7030-70度。度。6 6、进样量：（与柱容量有关）、进样量：（与柱容量有关）第35页/共44页u灵敏度S标准曲线的斜率2 2.色谱检测器的性能指标色谱检测器的性能指标第36页/共44页实验求算检出限：（1）、采集一段基线信号大约10min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3就是检测限的峰高。（2）、配制已知浓度的溶液，尽量稀释到3倍基线噪声的峰高。检测限=此时进样的浓度(ng/ml)进样量(ml)u线性范围 响应信号和浓度成直线关系的范围。u 检出限第37页/共44页3、气相色谱法应用实例第38页/共44页自测题1气相色谱中试样

18、组分的分配系数越大，则：A每次分配在气相中的浓度越大，保留时间越长B每次分配在气相中的浓度越大，保留时间越短C每次分配在气相中的浓度越小，保留时间越长D每次分配在气相中的浓度越小，保留时间越短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：A高于各组分的平均沸点和固定液的最高使用温度B低于各组分的平均沸点和固定液的最高使用温度C高于各组分的平均沸点，低于固定液的最高使用温度D低于各组分的平均沸点，高于固定液的最高使用温度自测题第39页/共44页4、在气相色谱分析中，采用程序升温技术的目的（）。A、改善

19、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8、下列哪一些

20、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取决于（）A、样品中沸点最高组分的沸点B、样品中各组分的平均温度C、固定液的最高使用温度D、固定液的沸点10、用气相色谱分离有机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()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电子捕获第43页/共44页感谢您的观看。第44页/共44页