第二十一章 气相色谱法精选PPT.ppt

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1、第二十一章 气相色谱法第1页，本讲稿共45页一、分离度（分辨率）及影响因素一、分离度（分辨率）及影响因素1分离度定义式 2影响分离的因素（分离方程，分离度计算式）第2页，本讲稿共45页1分离度定义式分离度定义式分离度分离度：相邻两组分峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍相邻两组分峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍 （衡量色谱分离条件优劣的参数）（衡量色谱分离条件优劣的参数）讨论：讨论：第3页，本讲稿共45页2影响分离的因素（计算式）影响分离的因素（计算式）前提前提在定义式基础上，相邻两组分的在定义式基础上，相邻两组分的n一致（假设）一致（假设）柱选择项柱选择项柱选择项柱选择项柱容量项柱容量项柱容量项柱容

2、量项柱效项柱效项柱效项柱效项第4页，本讲稿共45页a a柱效项及其影响因素：柱效项及其影响因素：影响色谱峰的宽窄主要取决于色谱柱性能及载气流速第5页，本讲稿共45页 讨论：讨论：v 增加柱效是提高分离度的一个直接有效手段v 提高柱效、改善分离的途径：增加柱长；降低板高v 根据速率理论，降低板高、提高柱效的方法是：1）采用粒度较小、均匀填充的固定相（A项）2）分配色谱应控制固定液液膜厚度（C项）3）控制适宜的操作条件：流动相的性质和流速，柱温等（B项）选用分子量较大、线速度较小的载气N2气，控制较低的柱温第6页，本讲稿共45页b柱选择项及其影响因素：柱选择项及其影响因素：影响峰的间距:主要受固定

3、相性质，以及柱温影响第7页，本讲稿共45页讨论：讨论：v 增大柱选择性是改善分离度的最有力手段v 气相色谱中，柱选择性取决于固定相性质和柱温 选择合适的固定相,使不同组分的作用产生差别 才能实现分离 一般说，降低柱温可以增大柱的选择性第8页，本讲稿共45页c c柱容量项及其影响因素：柱容量项及其影响因素：柱容量项及其影响因素：柱容量项及其影响因素：影响峰位影响峰位主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响第9页，本讲稿共45页续前讨论：讨论：综合考虑分离度、分离时间和峰检测几项因素 控制k的最佳范围 25GC中，增加固定液用量和降低柱温可以增加 k第10页，本

4、讲稿共45页图示k k 影响峰位影响峰位影响峰位影响峰位n n 影响峰宽窄影响峰宽窄影响峰宽窄影响峰宽窄 影响两峰间距影响两峰间距影响两峰间距影响两峰间距第11页，本讲稿共45页练习如何根据具体情况改进分离度？如何根据具体情况改进分离度？太小，两组分未分开太小，两组分未分开太小，两组分未分开太小，两组分未分开应改变固定相极性，降低柱温应改变固定相极性，降低柱温应改变固定相极性，降低柱温应改变固定相极性，降低柱温k k 太小，太小，太小，太小，n n 也太小，也太小，也太小，也太小，应增大固定液用量，降低柱温应增大固定液用量，降低柱温应增大固定液用量，降低柱温应增大固定液用量，降低柱温n n 太

5、小，许多组分未分开太小，许多组分未分开太小，许多组分未分开太小，许多组分未分开应设法降低板高，提高柱效应设法降低板高，提高柱效应设法降低板高，提高柱效应设法降低板高，提高柱效第12页，本讲稿共45页二、实验条件的选择：二、实验条件的选择：色谱条件包括分离条件和操作条件分离条件是指色谱柱操作条件是指载气流速、进样条件及检测器1色谱柱的选择2柱温的选择3载气与流速的选择4进样条件的选择第13页，本讲稿共45页1色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（1）固定相的选择（2）柱长的选择第14页，本讲稿共45页（1 1）固定相的选择）固定相的选择）固定相的选择）固定相的选择

6、固定液的选择：固定液的选择：1）按“相似相溶”的规律选择：即极性相似原则选择。2）按官能团相似原则选择。3）按组分主要性质差别：沸点相差大的选非极性固定液 沸点相差小的选极性固定液 4）同时也应考虑到柱温，以防止固定液流失 柱温 1.5选择L，一般较短(0.56m)不可以无限延长柱子 2.有效的办法：根据速率理论，制备出 一根性能优良的色谱柱第17页，本讲稿共45页练习例：两组分在1 m长柱子上的分离度为0.75，问使用 多长柱子可以使它们完全分离？解：第18页，本讲稿共45页2 2柱温的选择（柱温的选择（柱温的选择（柱温的选择（柱温柱温柱温柱温 分离度、分析时间）分离度、分析时间）分离度、分

7、析时间）分离度、分析时间）原则：1）对难分离组分，在能保证R的前提下，尽量使用低柱温，应保证适宜的tR及峰不拖尾，减小检测器本底 2）根据样品沸点情况选择合适柱温 柱温应低于组分沸点501000C 宽沸程样品应采用程序升温第19页，本讲稿共45页续前程序升温好处：程序升温好处：改善分离效果 缩短分析周期 改善峰形 提高检测灵敏度第20页，本讲稿共45页3载气与流速的选择载气与流速的选择选择载气应与检测器匹配选择载气应与检测器匹配TCD选H2，He（u 大，粘度小）FID选N2（u 小，粘度大）选择载气和流速时，应同时考虑对柱效和分析时间的影响选择载气和流速时，应同时考虑对柱效和分析时间的影响常

8、用流速：20-80ml/min 第21页，本讲稿共45页4进样条件的选择进样条件的选择气化室温度一般稍高于样品沸点，不超过500C检测室温度应高于柱温30500C进样量不可过大，否则造成拖尾峰。在检测器的灵敏度足够高时，进样量 越小，越有利于得到良好的分离。注：检测器灵敏度足够进样量尽量小 最大允许进样量使理论塔板数降低10%的进样量 常用的进样量：气体0.1-1ml，液体0.1-1ul。第22页，本讲稿共45页练习例：已知物质A和B在一根30.0cm长的柱上的保留时间分别为 16.40和17.63min，不被保留组分通过该柱的时间为1.30min，峰底宽为1.11和1.21min，试计算 （

9、1）柱的分离度（2）柱的平均塔板数（3）塔板高度 （4）达1.5分离所需柱长解：第23页，本讲稿共45页续前第24页，本讲稿共45页第六节第六节 定性分析定性分析一、定性分析二、定量分析第25页，本讲稿共45页一、定性分析一、定性分析（一）、（一）、已知物对照定性：定性专属性差已知物对照定性：定性专属性差 同同一一物物质质在在同同一一根根色色谱谱柱柱上上，相相同同的的色色谱谱操操作作条件下，具有相同的保留值来定性。条件下，具有相同的保留值来定性。具体操作如下：具体操作如下：（1）将将已已知知物物的的标标准准物物质质加加到到样样品品中中，对对比比加加入入前前后后的的色色谱谱峰峰，若若某某色色谱谱

10、峰峰增增高高，则则该该色色谱谱峰峰所所代代表表的组分与标准物质可能为同一物质。的组分与标准物质可能为同一物质。（2）若若在在两两根根色色谱谱柱柱上上均均产产生生叠叠加加现现象象，才才能能认认定定待测物质与标准物质是同一物质。（双柱定性）待测物质与标准物质是同一物质。（双柱定性）注：不同组分如在某一色谱条件下保留值相同，应 更改色谱柱再检测，初步推算是否为一个纯物质峰 第26页，本讲稿共45页 第27页，本讲稿共45页一、定性分析一、定性分析（二）、保留值定性（二）、保留值定性1.利用相对保留值定性利用相对保留值定性（柱温、固定相、组分的性质）具体操作如下：具体操作如下：（1）.按手册规定：按手

11、册规定的实验条件、将标按手册规定：按手册规定的实验条件、将标准物质加到被测样品中，混匀、进样、求算相对准物质加到被测样品中，混匀、进样、求算相对保留值，再与手册数据对比定性。保留值，再与手册数据对比定性。（2）.用上法缩小定性物质范围，再与已知物对照用上法缩小定性物质范围，再与已知物对照定性定性第28页，本讲稿共45页一、定性分析一、定性分析2.利用保留指数定性：（与柱温、固定液有关）X-为调整保留值 Z-为正构烷烃的碳数。v在与文献相同的柱温及固定液条件下，将待测物实测的保留指数与文献的保留指数对比定性。v注：唯一可靠、准确、重复性好 正构烷烃的保留指数规定是其碳数的100倍。第29页，本讲

12、稿共45页一、定性分析一、定性分析（三）利用化学反应定性：收集柱后组分，利用官能团反应定性鉴别（非在线）（四）利用两谱联用定性：GC-MS，GC-FTIR第30页，本讲稿共45页第七节第七节 定量分析：定量分析：利用色谱峰高或峰面积与物质的量之间成正比的关系，来进行定量分析（一）峰面积的测量（二）定量校正因子（三）定量方法第31页，本讲稿共45页不对称因子不对称因子正常峰（对称）正常峰（对称）正常峰（对称）正常峰（对称）非正常峰非正常峰非正常峰非正常峰 后置峰后置峰后置峰后置峰 拖尾峰拖尾峰拖尾峰拖尾峰色谱峰色谱峰色谱峰色谱峰fs在0.951.05之间fs小于0.95fs大于1.05第32页，

13、本讲稿共45页一、峰面积的测量一、峰面积的测量2非正常峰（不对称峰）非正常峰（不对称峰）1对于正常峰对于正常峰 3 3自动求和（自动积分仪或色谱工作站）：自动求和（自动积分仪或色谱工作站）：直接给出直接给出A A，h h，WW1/21/2注：当色谱操作条件一定时，在一定进样量范围内注：当色谱操作条件一定时，在一定进样量范围内 （不超载），（不超载），W W1/21/2与进样量无关与进样量无关第33页，本讲稿共45页二、定量校正因子二、定量校正因子 1两种表示方法两种表示方法第34页，本讲稿共45页2相对校正因子的测定相对校正因子的测定3注意事项：注意事项：相对校正因子与待测物、基准物和检测器类

14、型有关，与操作条件（进样量）无关基准物：TCD苯；FID正庚烷以氢气和氦气作载气测的校正因子可通用 以氮气作载气测的校正因子与两者差别大，不可通用第35页，本讲稿共45页（三）定量方法（三）定量方法1归一化法2内标法 3内标对比法4外标法 第36页，本讲稿共45页1 1 1 1归一化法归一化法归一化法归一化法前提：试样中所有组分都产生信号并能检出色谱峰依据：组分含量与峰面积成正比优点：优点：简便，准确定量结果与进样量、重复性无关（前提柱子不超载）色谱条件略有变化对结果几乎无影响缺点：缺点：所有组分必须在一定时间内都出峰 必须已知所有组分的校正因子不适合微量组分的测定第37页，本讲稿共45页2

15、2内标法：内标法：内标法：内标法：无待测物纯品，将内标物加入样品中，无待测物纯品，将内标物加入样品中，以待测组分和内标物的响应信号对比定量以待测组分和内标物的响应信号对比定量 对内标物要求：对内标物要求：a内标物须为原样品中不含组分b内标物与待测物保留时间应接近且R1.5c内标物为高纯度标准物质，或含量已知物质内标法优点：内标法优点：进样量不超量时，重复性及操作条件对结果无影响只需待测组分和内标物出峰，与其他组分是否出峰无关 适合测定微量组分内标法缺点内标法缺点：制样要求高；找合适内标物困难；已知校正因子第38页，本讲稿共45页2 2内标法：内标法：内标法：内标法：（1）工作曲线法 在各种不同

16、浓度待测物的标准溶液中，同体积加入相同量的内标物，混匀，进样，分别测定标准 物与内标物的峰面积或峰高，以 绘制工作曲线。（2）校正因子法第39页，本讲稿共45页（2 2）内标对比法）内标对比法）内标对比法）内标对比法（已知浓度样品对照法）（已知浓度样品对照法）配制等量加入内标物的样品溶液和对照品溶液配制等量加入内标物的样品溶液和对照品溶液内标对比法特点：内标对比法特点：不需要校正因子；进样量对结果影响不大 注：对于正常峰，可以h代替A计算含量第40页，本讲稿共45页3 3外标法：外标法：外标法：外标法：以待测组分纯品为对照物，与试样中待测以待测组分纯品为对照物，与试样中待测 组分的响应信号相比

17、较进行定量的方法组分的响应信号相比较进行定量的方法a工作曲线法：i纯品工作曲线，同体积样品与之比较 c前提：进入检测器样品量与峰面积成正比 b外标一点法：一种浓度对照物对比样品中待测组分含量前提：截距为0，对照品浓度与待测组分浓度接近c外标两点法：前提：选 取两点对照品的浓度，需涵盖待测浓度 外标法特点：外标法特点：外标法特点：外标法特点：1 1）不需要校正因子，不需要所有组分出峰）不需要校正因子，不需要所有组分出峰 2 2）结果受进样量、进样重复性和操作条件影响大）结果受进样量、进样重复性和操作条件影响大 每次进样量应一致，否则产生误差每次进样量应一致，否则产生误差第41页，本讲稿共45页图示back第42页，本讲稿共45页示例例：例：内标法测定无水乙醇中微量水分内标法测定无水乙醇中微量水分第43页，本讲稿共45页4.内加法（叠加法）（1)简单样品：把待测组分i的标准品加到待测样品溶液中，测定标准品、样品中i组分的峰面积增量，计算组分i的含量。（2）多组分定量：选择样品中一个适宜的组分为参比峰r，用Ai/Ar代替Ai定量。第44页，本讲稿共45页比较第45页，本讲稿共45页