大学仪器分析教学课件(气相色谱检测器).ppt

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1、第十章气相色谱分析法一、热导池检测器TCDthermal conductivity detector二、氢火焰离子化检测器flame ionization detector,FID三、电子捕获检测器electron capture detector,ECD四、其他检测器other detector第三节 气相色谱检测器gas gas chromatographic chromatographic analysis analysis,GC,GCdetector of gas detector of gas chromatograph chromatograph2023/5/27 2023/5/2

2、7检测器的检测器的作用作用是将经色谱柱分离后的各组分是将经色谱柱分离后的各组分按其特性及按其特性及含量含量转换为相应的转换为相应的电讯号电讯号。浓度型检测器：浓度型检测器：测 测量 量的 的是 是载 载气 气中 中通 通过 过检 检测 测器 器组 组分 分浓 浓度 度瞬 瞬间 间的 的变 变化 化，检 检测 测 信号值 信号值与组分的 与组分的浓度成正比 浓度成正比。热导检测器，电子俘获检测器 热导检测器，电子俘获检测器质量型检测器：质量型检测器：测 测量 量的 的是 是载 载气 气中 中某 某组 组分 分进 进入 入检 检测 测器 器的 的速 速度 度变 变化 化，即 即检 检测 测信号值

3、信号值与单位时间内进入检测器组分的 与单位时间内进入检测器组分的质量成正比 质量成正比。如氢火焰离子化检测器，火焰光度检测器。如氢火焰离子化检测器，火焰光度检测器。广普型检测器：广普型检测器：对所有物质有响应，热导检测器；对所有物质有响应，热导检测器；专属型检测器：专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；2023/5/27 2023/5/27一、热导池检测器 thermal conductivity detector,TCD1.1.热导池检测器的结构热导池检测器的结构 池体 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

4、阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的 的钨丝 钨丝制成。制成。参考臂 参考臂：仅允许 仅允许纯载气 纯载气通过，通常连接在进样装置之前。通过，通常连接在进样装置之前。测量臂 测量臂：需要 需要携带被分离组 携带被分离组分的载气 分的载气流过，流过，则连接在 则连接在紧靠 紧靠近分离柱出口 近分离柱出口处。处。（动画）（动画）2023/5/27 2023/5/272.检测原理 惠斯登电桥，右下图。惠斯登电桥，右下图。不同的气体有不同的热导系数。不同的气体有不同的热导系数。进样前：进样前：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

5、平衡后，两臂电阻值：R R参 参=R R测 测;R R1 1=R=R2 2 则：则：R R参 参 R R2 2=R R测 测 R R1 1 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）。2023/5/27 2023/5/27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 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 纯载气，使测量臂的温度改变 温度改变，引起电阻的变化，测量臂和，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，参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R R参 参 R R测 测 则：则：R R参 参 R R2 2 R

6、R测 测 R R1 1 这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，a a、b b两端存在着电位差，有电压信 两端存在着电位差，有电压信号输出。号输出。信号与组分浓度相关。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间 记录仪记录下组分浓度随时间变化的 变化的峰状图形 峰状图形。2023/5/27 2023/5/273.影响热导池检测器灵敏度的因素 桥桥路路电电流流II：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

7、 S I I3 3，但 但稳 稳定 定性 性下 下降 降，基 基线 线不 不稳 稳。桥 桥路 路电 电流 流太 太高 高时 时，还 还可 可能 能造 造成 成钨 钨丝 丝烧 烧坏 坏。一 一般 般，N N2 2作 作载 载气 气时 时为 为100 100 150mA 150mA，H H2 2作载气时为 作载气时为150 150 200mA 200mA。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

8、能 能低 低于 于分 分离 离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。2023/5/27 2023/5/27 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。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 适当 当加 加大 大，则 则检 检测 测灵 灵敏 敏度

9、度进 进一 一步 步提 提高 高。氦 氦气 气也 也具 具有 有较 较大 大的 的热 热导 导系 系数 数，但 但价格较高。价格较高。表 表 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 J/cms2023/5/27 2023/5/27二、氢火焰离子化检测器 flame ionization detector,FID1.特点 简称氢焰检测器 简称氢焰检测器（FID FID：hydrogen hydrogen f flame lame i ionization onization d detector etector）(1)(1)典型的 典型的质量型检测器

10、质量型检测器;(2)(2)对有机化合物具有 对有机化合物具有很高的灵敏度 很高的灵敏度;(3)(3)无 无机 机气 气体 体、水 水、四 四氯 氯化 化碳 碳等 等含 含氢 氢少 少或 或不 不含 含氢 氢的 的物 物质 质灵敏度低或不响应 灵敏度低或不响应;(4)(4)氢 氢焰 焰检 检测 测器 器具 具有 有结 结构 构简 简单 单、稳 稳定 定性 性好 好、灵 灵敏 敏度 度高 高、响应迅速等特点 响应迅速等特点;(5)(5)比 比热 热导 导检 检测 测器 器的 的灵 灵敏 敏度 度高 高出 出近 近3 3个 个数 数量 量级 级，检 检测 测下 下限 限可达 可达10 10-12-1

11、2gg gg-1-1。（动画）（动画）2023/5/27 2023/5/272.氢焰检测器的结构 N N2 2：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；H H2 2：为燃气；：为燃气；空气：助燃气。空气：助燃气。使用时需要调整三者的比 使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最 例关系，检测器灵敏度达到最佳。佳。主要部分是一 主要部分是一离子室 离子室。包括气体入口，。包括气体入口，火焰喷嘴，一对电极和外罩。火焰喷嘴，一对电极和外罩。(1)(1)在发射极和收集极之间加有一定的直 在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（流电压（100300 100300V V）构成一个外加电场 构成一个外加

12、电场(2)(2)氢焰检测器需要用到三种气体：氢焰检测器需要用到三种气体：2023/5/27 2023/5/273.氢焰检测器的原理 被测组分被载气携带，从色 被测组分被载气携带，从色谱柱流出，与氢气混合一起 谱柱流出，与氢气混合一起进入离子室，由毛细管喷嘴 进入离子室，由毛细管喷嘴喷出。氢气在空气的助燃下 喷出。氢气在空气的助燃下经引燃后进行燃烧，以燃烧 经引燃后进行燃烧，以燃烧所产生的高温（约 所产生的高温（约2100 2100）火焰为能源，火焰为能源，使被测有机物质电离成正负离子 使被测有机物质电离成正负离子。产生的离子。产生的离子在收集极和发射极的外电场作用下 在收集极和发射极的外电场作

13、用下定向运动形成电流 定向运动形成电流。产生。产生的 的微电流大小与进入离子室的被测组分含量有关 微电流大小与进入离子室的被测组分含量有关，含量愈大，含量愈大，产生的微电流就愈大，这二者之间存在定量关系。产生的微电流就愈大，这二者之间存在定量关系。2023/5/27 2023/5/27三、电子捕获检测器 electron capture detector,ECD 高选择性检测器，高选择性检测器，仅对含有卤素、磷、硫、氧等电负性元素的化合物有很 仅对含有卤素、磷、硫、氧等电负性元素的化合物有很高的灵敏度，高的灵敏度，检测下限 检测下限10 10-14-14 g/g/mL mL，对大多数烃类没有响

14、应。对大多数烃类没有响应。较多应用于农副 较多应用于农副产品、食品及环境中 产品、食品及环境中农药残留量的测定。农药残留量的测定。2023/5/27 2023/5/27检测原理在检测池体内有一圆筒状放射源作为负极，一个不锈钢棒作为正极，在此两极间施加一电压。当载气（如氮气）进入检测器时，在放射源的射当载气（如氮气）进入检测器时，在放射源的射线作用下发生电离：线作用下发生电离：NN2 2 N N22+e+e-生成的正离子和电子，在电场的作用下向极性相生成的正离子和电子，在电场的作用下向极性相反的电极运动，形成恒定的基始电流即反的电极运动，形成恒定的基始电流即基流基流。当当具有电负性的组分进入检测

15、器具有电负性的组分进入检测器时，它时，它俘获俘获了检了检测器中的测器中的电子电子而使而使基流降低基流降低，其，其降低值降低值与进入检测与进入检测器的电负性组分的器的电负性组分的含量成正比含量成正比。2023/5/27 2023/5/27四、其他检测器 other detector1.1.火焰光度检测器 火焰光度检测器(flame photometric detector,FPD flame photometric detector,FPD)化 化合 合物 物中 中硫 硫、磷 磷在 在富 富氢 氢火 火焰 焰中 中被 被还 还原 原，激 激发 发后 后，辐 辐射 射出 出394nm 394nm、

16、5 526 nm 26 nm 左右的特征光谱，可被检测；左右的特征光谱，可被检测；该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器；该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器；2.2.定性检测器 定性检测器(联用仪器 联用仪器)将两种仪器结合；色 将两种仪器结合；色-质联用仪 质联用仪(通过分子分离器连接 通过分子分离器连接)2023/5/27 2023/5/27内容选择结束 结束第一节第一节 气相色谱仪气相色谱仪gas chromatographic instrument gas chromatographic instruments s第二节第二节 气相色谱固定相及其选择气相色谱固定相及其选择s

17、tationary phases in gas chromatograph stationary phases in gas chromatograph第三节第三节 气相色谱检测器气相色谱检测器detector of Gas chromatograph detector of Gas chromatograph第四节第四节 分离与操作条件选择分离与操作条件选择choice of chromatographic operating condition choice of chromatographic operating condition第五节第五节 色谱定性、定量方法色谱定性、定量方法qualitative and quantitative analysis qualitative and quantitative analysis in chromatograph in chromatograph第六节第六节 毛细管色谱法毛细管色谱法capillary Gas chromatograph capillary Gas chromatograph2023/5/27 2023/5/27