1色谱分析培训20122012年年7 7月月2929日日2一、。一、。主要内容主要内容二、。二、。一、一、 理解色谱法的基本理论及分离原理；理解色谱法的基本理论及分离原理；二、二、 熟练掌握色谱图及有关名词术语；熟练掌握色谱图及有关名词术语；三、三、 掌握气相色谱的分析流程与仪器设备组成及各部分作用，掌握气相色谱的分析流程与仪器设备组成及各部分作用，掌握常用检测器的工作原理；掌握常用检测器的工作原理；四、四、 掌握气相色谱操作条件的选择及仪器的使用，熟悉常见掌握气相色谱操作条件的选择及仪器的使用，熟悉常见的故障分析。的故障分析。五、五、 掌握色谱法的定性定量方法。掌握色谱法的定性定量方法。3第一节色谱分析法概述1906年，俄国植物学家茨维特在研究植物叶年，俄国植物学家茨维特在研究植物叶色素的成分时首先提出了色谱法。茨维特将植色素的成分时首先提出了色谱法。茨维特将植物叶色素的石油醚提取液倾入一根碳酸钙颗粒物叶色素的石油醚提取液倾入一根碳酸钙颗粒作吸附剂的竖直玻璃管柱中，并不断以纯石油作吸附剂的竖直玻璃管柱中，并不断以纯石油醚淋洗柱子，使冲洗液自由流下。经过一段时醚淋洗柱子，使冲洗液自由流下。经过一段时间后发现柱内形成间隔清晰的不同颜色的谱带间后发现柱内形成间隔清晰的不同颜色的谱带（抽提液中叶色素各组分分离的结果）。由于（抽提液中叶色素各组分分离的结果）。由于出现有颜色的谱带，出现有颜色的谱带，“色谱色谱”因此得名。现已因此得名。现已失去颜色意义。失去颜色意义。一、色谱法的分类一、色谱法的分类41.色谱起源胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素A、B原理原理:基于物质在不同相之间具有不同的分配系数引起基于物质在不同相之间具有不同的分配系数引起的分离的分离。色谱分析的实质是。色谱分析的实质是一种物理化学分离方法。一种物理化学分离方法。加入石油醚固定相固定相流动相流动相52.分离原理：当混合物随流动相（石油醚）流经色谱柱当混合物随流动相（石油醚）流经色谱柱（玻璃管）时，就会与固定相（碳酸钙）发（玻璃管）时，就会与固定相（碳酸钙）发生作用，由于各组分在性质或结构上的差异，生作用，由于各组分在性质或结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强弱程度不同，与固定相发生作用的大小、强弱程度不同，因此在同一推动力的作用下，不同组分在色因此在同一推动力的作用下，不同组分在色谱柱中的滞留时间不同，从而使混合物中各谱柱中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序，先后流出色谱柱。组分按一定顺序，先后流出色谱柱。63.色谱分类气相色谱：流动相为气体气相色谱：流动相为气体液相色谱：流动相为液体液相色谱：流动相为液体（1）按固定相和流动相所处的状态分类：）按固定相和流动相所处的状态分类：7流动相总 称固定相色谱名称气 体气相色谱（GC）固体气-固色谱（GSC）液体气-液色谱（GLC）液 体液相色谱（LC）固体液-固色谱（LSC）液体液-液色谱（LLC）8（2）按组份在固定相上的分离机理分类：吸附色谱：不同组分在固定相的吸附作用不同；吸附色谱：不同组分在固定相的吸附作用不同；分配色谱：不同组分在固定相上的溶解能力不同；分配色谱：不同组分在固定相上的溶解能力不同；离子交换色谱：不同组分在固定相（离子交换剂）离子交换色谱：不同组分在固定相（离子交换剂）上的亲和力不同；上的亲和力不同；凝胶色谱（尺寸排阻色谱）：不同尺寸分子在固凝胶色谱（尺寸排阻色谱）：不同尺寸分子在固定相上的渗透作用。定相上的渗透作用。9（3）按固定相的性质和操作方式分类按固定相的性质和操作方式分类104气相色谱流程示意图气相色谱流程示意图1.高压气瓶高压气瓶； 2.减压阀；减压阀； 3. 净化器净化器 4. 气流调节阀；气流调节阀；5. 转子流量计；转子流量计； 6. 气化室；气化室； 7.色谱柱；色谱柱； 8.检测器检测器11气相色谱法的分析流程气相色谱法的分析流程125气相色谱法的特点气相色谱法的特点（1）分分离离效效率率高高能在较短的时间内对组成极为相近的混合物同时进行分离和测定。（2）灵灵敏敏度度高高可检测10-1110-13g的物质，适于作痕量分析。（3）分分析析速速度度快快一般只需几分钟或几十分钟便可完成一个分析周期，一次分析可同时测定多种组分。（4）试样用量少）试样用量少气体样品1ml左右，液体样品1ul左右（5）应应用用范范围围广广可分析气体、液体和固体物质。不适于色谱分离或检测的物质，可通过适当的预处理转化为适于色谱分离、分析的物质。13气相色谱法的应用范围及不足气相色谱法的应用范围及不足适宜分析:对对450以下能气化且不分解的物以下能气化且不分解的物质都可以用气相色谱法进行分析。质都可以用气相色谱法进行分析。应用广泛：石油化工、食品、药品、农药、环境、香料与精油等领域。不足：定性时必须有已知的纯物质；不能检测高沸点有机物。14克服不足：对未知物的定性分析比较困难。发展高选择性的检测器，发展色谱与其它分析方法联用（如色谱-质谱、色谱-红外光谱、色谱-电化学等），就可以解决未知物的定性分析问题，并更能发挥色谱法高分离效能的特点，大大提高分析工作的水平。不宜分析高沸点的有机物，可用高效液相色谱来弥补。15二、色谱流出曲线及相关术语1.色谱流出曲线（色谱图）色谱流出曲线（色谱图）色谱柱流出物通过检测器时所产生的响应信色谱柱流出物通过检测器时所产生的响应信号（根据所使用检测器的种类不同，通常是号（根据所使用检测器的种类不同，通常是电位或电流信号）对时间或流动相流出体积电位或电流信号）对时间或流动相流出体积的曲线图称为色谱流出曲线图或称色谱图。的曲线图称为色谱流出曲线图或称色谱图。纵坐标表示电信号强度，横坐标表示保留时纵坐标表示电信号强度，横坐标表示保留时间或载气体积。间或载气体积。16色谱流出曲线色谱流出曲线 172.色谱术语：u（1）基线：）基线：当没有组分通过检测器时，检当没有组分通过检测器时，检测器的噪音随时间变化的曲线。稳定的基线测器的噪音随时间变化的曲线。稳定的基线应是一条直线。应是一条直线。u基线噪声基线噪声:各种原因引起的基线起伏各种原因引起的基线起伏长噪声：来自检测器本身组件不稳定或溶剂长噪声：来自检测器本身组件不稳定或溶剂不纯，温度、流动相的波动不纯，温度、流动相的波动短噪声：来自仪器的电子系统和泵的脉冲短噪声：来自仪器的电子系统和泵的脉冲长噪音。长噪音。1819基线漂移：基线漂移：基线随时间定向地缓慢变基线随时间定向地缓慢变化。化。产生原因：电源电压不稳、色谱系统产生原因：电源电压不稳、色谱系统未达到平衡、固定相流失、流动相的未达到平衡、固定相流失、流动相的变化、温度和流量的波动。变化、温度和流量的波动。20（2）色谱峰：色谱柱流出组分通过检测器时产生的响应信色谱柱流出组分通过检测器时产生的响应信号的微分曲线。号的微分曲线。峰高峰高(h)：色谱峰最大值至基线的垂直距离色谱峰最大值至基线的垂直距离 峰面积（峰面积（A）：色谱峰与峰底间的面积。）：色谱峰与峰底间的面积。 峰底宽度峰底宽度Wb： 通过色谱峰两侧的拐点作切线，通过色谱峰两侧的拐点作切线，切线与基线交点间的距离为峰底宽度。切线与基线交点间的距离为峰底宽度。 半峰宽半峰宽 W1/2： 峰峰高一半高一半处色谱处色谱峰的宽峰的宽度。度。 拐点：拐点：0.607倍峰倍峰高处平行线与色谱高处平行线与色谱峰的交点。峰的交点。 21二甲醚分析色谱图二甲醚分析色谱图22正丁烯、异丁烯分析（正丁烯、异丁烯分析（C4性质）性质）23(3)保留值(R)表示试样中各组分在色谱柱内停留时间的表示试样中各组分在色谱柱内停留时间的数值。保留时间数值。保留时间tR：指待测组分从进样到：指待测组分从进样到柱后出现浓度最大值时所需要的时间。调柱后出现浓度最大值时所需要的时间。调整保留时间整保留时间tR/：扣除死时间的保留时间。：扣除死时间的保留时间。 死时间死时间(tM):不与固定相作用不与固定相作用的物质从进样到出现峰极的物质从进样到出现峰极大值时的时间，它与色谱大值时的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。柱的空隙体积成正比。24(3)保留值(R)死体积（死体积（VM）：不被固定相滞留的组分，从进）：不被固定相滞留的组分，从进样到出峰最大值所需的流动相的体积。样到出峰最大值所需的流动相的体积。F为流动相流动线速度（为流动相流动线速度（ml/min）保留体积（保留体积（VR）：组分从进样到出峰最大值所）：组分从进样到出峰最大值所需的流动相的体积。需的流动相的体积。调整保留体积调整保留体积(VR):扣除死体积后的保留体扣除死体积后的保留体积。积。25(3)保留值(R)相对保留值相对保留值(ris)：指组分：指组分i和标准组分和标准组分s的调的调整保留值之比。整保留值之比。ris只与温度和固定相的性质有关，与色谱柱只与温度和固定相的性质有关，与色谱柱柱长、柱内填充情况及载气流速等其它色谱柱长、柱内填充情况及载气流速等其它色谱操作条件无关。操作条件无关。ris是气相色谱法中最常使用的定性参数。是气相色谱法中最常使用的定性参数。26在一定温度和压力下，组分在流动相和固定相之间在一定温度和压力下，组分在流动相和固定相之间分配达到平衡时，组分在固定相中的平均浓度与在分配达到平衡时，组分在固定相中的平均浓度与在流动相中的平均浓度的比值称为分配系数。流动相中的平均浓度的比值称为分配系数。（4）分配系数K可见，可见，K大的组分在流动相中的浓度较小，流出色大的组分在流动相中的浓度较小，流出色谱柱需较长的时间，谱柱需较长的时间，K小的组分则相反。经过多次小的组分则相反。经过多次的反复分配，的反复分配，K不同的各组分就可以彼此分离。不同的各组分就可以彼此分离。27分配比也称为容量因子。分配比也称为容量因子。指在一定温度和压力下，组分在两相达到分配平衡指在一定温度和压力下，组分在两相达到分配平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比值。时，分配在固定相和流动相中的质量比值。可见，可见，k k大的组分分配在流动相中的质量较小，流出大的组分分配在流动相中的质量较小，流出色谱柱所需的时间较长。色谱柱所需的时间较长。k k小的组分则相反。经过多小的组分则相反。经过多次的分配，原来次的分配，原来k k差别微小的各组分就可以分离开来。差别微小的各组分就可以分离开来。（5）分配比k28色谱流出曲线的意义色谱峰数色谱峰数=样品中单组分的最少个数；样品中单组分的最少个数；色谱保留值色谱保留值定性依据；定性依据；色谱峰高或面积色谱峰高或面积定量依据；定量依据；色谱保留值或区域宽度色谱保留值或区域宽度色谱柱分离效能评色谱柱分离效能评价指标；价指标；色谱峰间距色谱峰间距固定相或流动相选择是否合适固定相或流动相选择是否合适的依据。的依据。29*气相色谱仪是怎样进行化学样品分析的呢？化学样品分析的呢？30色谱分离色谱分离工作过程工作过程31uu试样组分通过色谱柱时与填料（固定相）之间发生试样组分通过色谱柱时与填料（固定相）之间发生试样组分通过色谱柱时与填料（固定相）之间发生试样组分通过色谱柱时与填料（固定相）之间发生相互作用，这种相互作用大小的差异使各组分互相相互作用，这种相互作用大小的差异使各组分互相相互作用，这种相互作用大小的差异使各组分互相相互作用，这种相互作用大小的差异使各组分互相分离。分离。分离。分离。uu固定相固定相固定相固定相三、色谱分离的基本原理固体固定相：气一固色谱固体固定相：气一固色谱液体固定相：气一液色谱液体固定相：气一液色谱321.气-固色谱的分离原理： 组分分子由载气携带进入色谱柱，与吸附剂接触组分分子由载气携带进入色谱柱，与吸附剂接触组分分子由载气携带进入色谱柱，与吸附剂接触组分分子由载气携带进入色谱柱，与吸附剂接触时，被吸附剂吸附。随着载气的不断通入，被吸时，被吸附剂吸附。随着载气的不断通入，被吸时，被吸附剂吸附。随着载气的不断通入，被吸时，被吸附剂吸附。随着载气的不断通入，被吸附的组分又从固定相中洗脱下来附的组分又从固定相中洗脱下来附的组分又从固定相中洗脱下来附的组分又从固定相中洗脱下来( (脱附脱附脱附脱附) )，脱附下来，脱附下来，脱附下来，脱附下来的组分随着载气向前移动时又被固定相吸附。的组分随着载气向前移动时又被固定相吸附。的组分随着载气向前移动时又被固定相吸附。的组分随着载气向前移动时又被固定相吸附。 试样中各组分性质存在差异，易被吸附的组分，试样中各组分性质存在差异，易被吸附的组分，试样中各组分性质存在差异，易被吸附的组分，试样中各组分性质存在差异，易被吸附的组分，脱附较难，在柱内移动的速度慢，停留的时间就脱附较难，在柱内移动的速度慢，停留的时间就脱附较难，在柱内移动的速度慢，停留的时间就脱附较难，在柱内移动的速度慢，停留的时间就长；反之，不易被吸附的组分在柱内移动速度快，长；反之，不易被吸附的组分在柱内移动速度快，长；反之，不易被吸附的组分在柱内移动速度快，长；反之，不易被吸附的组分在柱内移动速度快，停留的时间就短。这样，试样通过色谱柱后，性停留的时间就短。这样，试样通过色谱柱后，性停留的时间就短。这样，试样通过色谱柱后，性停留的时间就短。这样，试样通过色谱柱后，性质不同的组分彼此间就实现了分离。质不同的组分彼此间就实现了分离。质不同的组分彼此间就实现了分离。质不同的组分彼此间就实现了分离。33 试样气体由载气携带进入色谱柱，与固定液接触时，试样气体由载气携带进入色谱柱，与固定液接触时，试样气体由载气携带进入色谱柱，与固定液接触时，试样气体由载气携带进入色谱柱，与固定液接触时，组分溶解到固定液中。随着载气的不断通入，被溶解组分溶解到固定液中。随着载气的不断通入，被溶解组分溶解到固定液中。随着载气的不断通入，被溶解组分溶解到固定液中。随着载气的不断通入，被溶解的组分又从固定液中挥发出来，挥发出的组分随着载的组分又从固定液中挥发出来，挥发出的组分随着载的组分又从固定液中挥发出来，挥发出的组分随着载的组分又从固定液中挥发出来，挥发出的组分随着载气向前移动时又再次被固定液溶解。随着载气的流动，气向前移动时又再次被固定液溶解。随着载气的流动，气向前移动时又再次被固定液溶解。随着载气的流动，气向前移动时又再次被固定液溶解。随着载气的流动，溶解溶解溶解溶解- -挥发的过程反复进行。挥发的过程反复进行。挥发的过程反复进行。挥发的过程反复进行。 由于组分性质差异，固定液对它们的溶解能力将有所由于组分性质差异，固定液对它们的溶解能力将有所由于组分性质差异，固定液对它们的溶解能力将有所由于组分性质差异，固定液对它们的溶解能力将有所不同。易被溶解的组分，在柱内移动的速度慢，停留不同。易被溶解的组分，在柱内移动的速度慢，停留不同。易被溶解的组分，在柱内移动的速度慢，停留不同。易被溶解的组分，在柱内移动的速度慢，停留时间长；反之，不易被溶解的组分，随载气移动的速时间长；反之，不易被溶解的组分，随载气移动的速时间长；反之，不易被溶解的组分，随载气移动的速时间长；反之，不易被溶解的组分，随载气移动的速度快，因而在柱内停留时间短。经一定的时间间隔后，度快，因而在柱内停留时间短。经一定的时间间隔后，度快，因而在柱内停留时间短。经一定的时间间隔后，度快，因而在柱内停留时间短。经一定的时间间隔后，性质不同的组分便达到了彼此分离。性质不同的组分便达到了彼此分离。性质不同的组分便达到了彼此分离。性质不同的组分便达到了彼此分离。2.气气-液色谱分离原理液色谱分离原理34第二节气相色谱仪结构1-1-载气钢瓶；载气钢瓶；2-2-减压阀；减压阀；3-3-净化干燥管；净化干燥管；4-4-针形阀；针形阀；5-5-流流量计量计;6-;6-压力表；压力表；4-4-针形阀；针形阀；5-5-流量计流量计;6-;6-压力表；压力表；9-9-热导检测器；热导检测器；10-10-放大器；放大器；11-11-温度控制器；温度控制器；12-12-记录仪；记录仪；1. 载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制;2. 进样系统：进样器及气化室；进样系统：进样器及气化室；3. 色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；4. 检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；5. 记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪；记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪；6. 温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。35四、色谱法基本理论1.1.塔板理论的基本假设塔板理论的基本假设将色谱柱比作蒸馏塔将色谱柱比作蒸馏塔把一根连续的色谱柱设想成由许多小段组成把一根连续的色谱柱设想成由许多小段组成, ,在每一在每一小段内，一部分空间为固定相占据，另一部分空间小段内，一部分空间为固定相占据，另一部分空间充满流动相。充满流动相。组分随流动相进入色谱柱后，就在两相间进行分配。组分随流动相进入色谱柱后，就在两相间进行分配。并假定在每一小段内组分可以很快地在两相中达到并假定在每一小段内组分可以很快地在两相中达到分配平衡，每个小段称作一个理论塔板，一个理论分配平衡，每个小段称作一个理论塔板，一个理论塔板的长度称为理论塔板高度。塔板的长度称为理论塔板高度。（一）塔板理论（一）塔板理论马丁和辛格最早提出塔板理论马丁和辛格最早提出塔板理论36四、色谱法基本理论按照塔板理论的基本假设，经过多次分配平按照塔板理论的基本假设，经过多次分配平衡，分配系数小的组分，先离开蒸馏塔，分衡，分配系数小的组分，先离开蒸馏塔，分配系数大的组分后离开蒸馏塔。由于色谱柱配系数大的组分后离开蒸馏塔。由于色谱柱内的塔板数相当多，因此即使组分间分配系内的塔板数相当多，因此即使组分间分配系数只有微小差异，仍然可以获得好的分离效数只有微小差异，仍然可以获得好的分离效果。果。37 理论塔板高度理论塔板高度理论塔板高度理论塔板高度H H H H：使组分在柱内两相间达到一次分配平衡所需要的柱长。：使组分在柱内两相间达到一次分配平衡所需要的柱长。：使组分在柱内两相间达到一次分配平衡所需要的柱长。：使组分在柱内两相间达到一次分配平衡所需要的柱长。 理论塔板数理论塔板数理论塔板数理论塔板数n n n n：组分流过色谱柱时，在两相间进行：组分流过色谱柱时，在两相间进行：组分流过色谱柱时，在两相间进行：组分流过色谱柱时，在两相间进行平衡分配的总次数。平衡分配的总次数。平衡分配的总次数。平衡分配的总次数。 当色谱柱长为当色谱柱长为当色谱柱长为当色谱柱长为L L L L时，则它们之间的关系为：时，则它们之间的关系为：时，则它们之间的关系为：时，则它们之间的关系为：当色谱柱长当色谱柱长当色谱柱长当色谱柱长L L L L固定时，固定时，固定时，固定时，n n n n值越大，或值越大，或值越大，或值越大，或H H H H值越小，柱效值越小，柱效值越小，柱效值越小，柱效率越高，分离能力越强。率越高，分离能力越强。率越高，分离能力越强。率越高，分离能力越强。 n n n n和和和和H H H H可以等效地用来描述柱效率。可以等效地用来描述柱效率。可以等效地用来描述柱效率。可以等效地用来描述柱效率。2.理论塔板高度和理论塔板数38 由塔板理论可导出理论塔板数由塔板理论可导出理论塔板数由塔板理论可导出理论塔板数由塔板理论可导出理论塔板数n n n n的计算公式为：的计算公式为：的计算公式为：的计算公式为：式中，保留时间和峰宽度的单位（式中，保留时间和峰宽度的单位（式中，保留时间和峰宽度的单位（式中，保留时间和峰宽度的单位（cmcmcmcm和和和和s s s s）要一致，）要一致，）要一致，）要一致，计算结果取两位有效数字。计算结果取两位有效数字。计算结果取两位有效数字。计算结果取两位有效数字。 2.理论塔板高度和理论塔板数39在实际应用中，提出了将在实际应用中，提出了将t tM M除外的有效塔板数和除外的有效塔板数和有效塔板高度作为柱效能指标。有效塔板高度作为柱效能指标。其计算公式为：其计算公式为： 2.有效塔板高度和有效塔板数40（二）速率理论1.速率方程速率方程1956年荷兰学者范第母特等人在研究气液色谱时，年荷兰学者范第母特等人在研究气液色谱时，提出了色谱过程动力学理论，即速率理论。提出了色谱过程动力学理论，即速率理论。指出塔板高度指出塔板高度H与载气线速度与载气线速度的关系式，即速率方的关系式，即速率方程：程：式中：式中：A、B、C为常数；为常数；u为载气的线速度为载气的线速度（cm/s）41在填充柱气相色谱中，由于填充物颗粒大小不同在填充柱气相色谱中，由于填充物颗粒大小不同以及填充的不均匀性导致组分分子通过色谱柱所以及填充的不均匀性导致组分分子通过色谱柱所经过的路径长短不一，造成色谱峰的峰形扩展，经过的路径长短不一，造成色谱峰的峰形扩展，称为涡流扩散。称为涡流扩散。2.速率方程各项的意义（以气-液填充色谱柱为例）（1）涡流扩散项）涡流扩散项 A231原始谱带原始谱带宽度宽度 涡流扩散示意图涡流扩散示意图42涡流扩散项涡流扩散项A与担体（即承载固定液的固体颗粒，亦称载体）颗粒大小、与担体（即承载固定液的固体颗粒，亦称载体）颗粒大小、几何形状及装填紧密程度有关：几何形状及装填紧密程度有关：式中：式中：为为填充不规则因子，与填充均匀程度有关，对于空心毛细管柱填充不规则因子，与填充均匀程度有关，对于空心毛细管柱=0；dp为填充物颗粒的平均直径。为填充物颗粒的平均直径。（1）涡流扩散项）涡流扩散项 A43（2）分子扩散项B/u式中：r，弯曲因子；Dg，组分分子在气相中的扩散系数（cm2/s）。对填充柱而言，r1，而空心毛细管柱r=1。若采用分子量较大的载气(如N2)、控制较低的柱温、采用较高的载气流速，可以减小分子扩散项，有利于分离。44(3)传质阻力项Cu传质阻力系数传质阻力系数C气相传质阻力系数气相传质阻力系数Cg液相传质阻力系数液相传质阻力系数 CLdp，填充颗粒直径；，填充颗粒直径；Dg，组分分子在气相中的，组分分子在气相中的扩散系数；扩散系数；k，分配比。，分配比。 df，固定液液膜厚度；，固定液液膜厚度；DL ，组分在液相中扩散系数，组分在液相中扩散系数 。可见，填充物颗粒粒度小、使用分子量较小的可见，填充物颗粒粒度小、使用分子量较小的载气可以减小气相传质阻力，提高柱效。如气载气可以减小气相传质阻力，提高柱效。如气相色谱采用相色谱采用H2作载气可减小气相传质阻力。作载气可减小气相传质阻力。可见，固定液的液膜越薄、可见，固定液的液膜越薄、组分在液相的扩散系数越组分在液相的扩散系数越大，液相传质阻力就愈小。大，液相传质阻力就愈小。载气流速增大时，传质阻载气流速增大时，传质阻力增大，造成塔板高度力增大，造成塔板高度H增大，柱效降低。增大，柱效降低。 45速率方程称为范第姆特方程或简称范氏方程。它表明了引速率方程称为范第姆特方程或简称范氏方程。它表明了引起峰扩展的诸因素对理论塔板高度的贡献。起峰扩展的诸因素对理论塔板高度的贡献。范氏方程对色谱分离条件的选择具有指导意义。范氏方程对色谱分离条件的选择具有指导意义。说明固定相填充均匀程度、填充物粒度、流动相的种类及说明固定相填充均匀程度、填充物粒度、流动相的种类及流速、固定相的液膜厚度等对柱效和谱峰扩展的影响。流速、固定相的液膜厚度等对柱效和谱峰扩展的影响。46五、分离度R分离度：相邻两个组分保留值之差与其平均峰底宽度之比。即：分离度：相邻两个组分保留值之差与其平均峰底宽度之比。即：R越大，表明相邻两组分分离越好。当越大，表明相邻两组分分离越好。当R1时，两峰有部分重叠；时，两峰有部分重叠；当时，分离度可达当时，分离度可达98%；当时，分离度可达；当时，分离度可达99.7%。通常用作为。通常用作为相邻两组分已完全分离的标志。相邻两组分已完全分离的标志。R又称分辨率，是判断色谱柱分离效能高低的依据。又称分辨率，是判断色谱柱分离效能高低的依据。47六、分离操作条件的选择根据速率方程，载气线速度影响分子扩散项和传根据速率方程，载气线速度影响分子扩散项和传质阻力项大小，且影响结果是相反的。所以，在质阻力项大小，且影响结果是相反的。所以，在选择分离操作条件时通常要找到最佳线速度。最选择分离操作条件时通常要找到最佳线速度。最佳线速度可在色谱柱确定之后，针对某一特定物佳线速度可在色谱柱确定之后，针对某一特定物质在不同流速下测得理论塔板高度，以塔板高度质在不同流速下测得理论塔板高度，以塔板高度H作纵坐标，以载气线速度作纵坐标，以载气线速度u作横坐标绘制作横坐标绘制H-u曲线。曲线。1.载气及其流速的选择载气及其流速的选择48uuoptHCuHminA气相色谱的气相色谱的Hu曲线曲线在实际工作中，为了缩短分析时间，往往使线速度略高于在实际工作中，为了缩短分析时间，往往使线速度略高于最佳线速度。对于填充柱来说，一般氮气的最佳实用线速最佳线速度。对于填充柱来说，一般氮气的最佳实用线速度为度为1012cm/s；氢气为；氢气为1520cm/s。，492.柱长和柱内径的选择在达到一定分离度的前提下，尽量选择较短的色在达到一定分离度的前提下，尽量选择较短的色谱柱，填充柱一般以谱柱，填充柱一般以15m为宜。为宜。柱内径对塔板高度影响较大，柱内径小，会增加柱内径对塔板高度影响较大，柱内径小，会增加柱效，但内径过小，会使填充填料发生困难，填柱效，但内径过小，会使填充填料发生困难，填充柱内径一般在充柱内径一般在26mm。503.担体粒度的选择担体粒度的选择担体粒度与其填充均匀程度是影响柱效的主要因担体粒度与其填充均匀程度是影响柱效的主要因素。素。担体粒度要求小而均匀，这样可以提高柱效。但担体粒度要求小而均匀，这样可以提高柱效。但粒度过细会增加阻力，使柱压降增大，对操作不粒度过细会增加阻力，使柱压降增大，对操作不利。利。一般一般26mm内径的填充柱以内径的填充柱以6080目为佳，装目为佳，装填要充实均匀。填要充实均匀。514.固定液配比的选择固定液配比：指固定液质量与担体质量之比，又固定液配比：指固定液质量与担体质量之比，又称为液担比。称为液担比。一般来说，担体的表面积越大，固定液的用量可一般来说，担体的表面积越大，固定液的用量可以越高，允许的进样量就越大，柱容量就大，降以越高，允许的进样量就越大，柱容量就大，降低固定液的液膜厚度，可使液相传质阻力减小而低固定液的液膜厚度，可使液相传质阻力减小而提高柱效。提高柱效。目前填充柱多采用低固定液配比，液担比一般为目前填充柱多采用低固定液配比，液担比一般为5:10025:100。525.柱温的选择柱温能影响分离效能和分析速度。提高柱温可使气柱温能影响分离效能和分析速度。提高柱温可使气液两相的传质加速，缩短分析时间。但提高柱温后，液两相的传质加速，缩短分析时间。但提高柱温后，可使各组分的挥发靠拢，不利于分离；柱温太低时，可使各组分的挥发靠拢，不利于分离；柱温太低时，被测组分在气液两相中扩散速率降低，分配不能迅被测组分在气液两相中扩散速率降低，分配不能迅速达到平衡，使峰形变宽或拖尾，柱效下降。速达到平衡，使峰形变宽或拖尾，柱效下降。一般的原则：在使组分分离的前提下，选择较低的一般的原则：在使组分分离的前提下，选择较低的柱温。柱温。对于沸点范围较宽的多组分混合物，宜采用程序升对于沸点范围较宽的多组分混合物，宜采用程序升温。温。53程序升温程序升温：指色谱分析中柱温由低到高呈阶程序升温：指色谱分析中柱温由低到高呈阶段性升温的过程。开始采用较低的温度，让段性升温的过程。开始采用较低的温度，让低沸点组分先出峰，然后柱温逐渐升高，使低沸点组分先出峰，然后柱温逐渐升高，使不同沸点范围的组分依次出峰，这样混合物不同沸点范围的组分依次出峰，这样混合物中的所有组分都能在最佳柱温下得到有效分中的所有组分都能在最佳柱温下得到有效分离。离。546.进样时间和进样量的选择由于载气的流速较快，进样需在瞬时完成，进样要由于载气的流速较快，进样需在瞬时完成，进样要求在求在ls之内完成。进样时间过长，造成样品原始宽之内完成。进样时间过长，造成样品原始宽度变大，使峰形变宽甚至变形。度变大，使峰形变宽甚至变形。L，气体试样一般为，气体试样一般为0.ll0mL。551 1利用保留值定性利用保留值定性利用保留值定性利用保留值定性 1 1）已已已已知知知知对对对对照照照照物物物物定定定定性性性性：在在在在相相相相同同同同的的的的色色色色谱谱谱谱条条条条件件件件下下下下，未未未未知知知知物物物物的的的的保保保保留留留留时时时时间间间间与与与与标标标标准准准准物物物物质质质质相相相相同同同同，则则则则可可可可初初初初步步步步认认认认为为为为它它它它们们们们是是是是同一种物质。同一种物质。同一种物质。同一种物质。为为为为了了了了提提提提高高高高定定定定性性性性分分分分析析析析的的的的可可可可靠靠靠靠性性性性，还还还还可可可可进进进进一一一一步步步步改改改改变变变变色色色色谱谱谱谱条条条条件件件件（色色色色谱谱谱谱柱柱柱柱、流流流流动动动动相相相相、柱柱柱柱温温温温等等等等），如如如如果果果果被被被被测测测测物物物物的的的的保保保保留留留留时时时时间间间间仍仍仍仍然然然然与与与与标标标标准准准准物物物物质质质质一一一一致致致致，则则则则可可可可以以以以认认认认定定定定它它它它们们们们为为为为同一种物质。同一种物质。同一种物质。同一种物质。 2 2）相对保留值定性：）相对保留值定性：）相对保留值定性：）相对保留值定性： 3 3）利用保留指数定性：参阅相关文献）利用保留指数定性：参阅相关文献）利用保留指数定性：参阅相关文献）利用保留指数定性：参阅相关文献七、定性及定量分析方法七、定性及定量分析方法（一）定性分析（一）定性分析562.利用峰高增加定性当试样组成比较复杂，相邻两组分的保留值比较当试样组成比较复杂，相邻两组分的保留值比较相近，而且操作条件又不易控制时，可以将适量相近，而且操作条件又不易控制时，可以将适量的已知对照物质加入试样中，对比加入对照物前的已知对照物质加入试样中，对比加入对照物前后的色谱图，若加入后某色谱峰相对增高，则该后的色谱图，若加入后某色谱峰相对增高，则该色谱组分与对照物质可能为同一物质。色谱组分与对照物质可能为同一物质。进一步鉴定可再选与上述色谱柱极性差别较大的进一步鉴定可再选与上述色谱柱极性差别较大的色谱柱，再进行实验。若都产生叠加现象，一般色谱柱，再进行实验。若都产生叠加现象，一般可认定二者是同一物质。可认定二者是同一物质。573.利用不同检测方法定性利用不同检测方法定性4.柱前或柱后化学反应定性柱前或柱后化学反应定性5.与其它仪器联用定性与其它仪器联用定性581.峰面积的测量峰面积的测量2.定量校正因子定量校正因子3.定量方法定量方法 （二）定量分析：（二）定量分析：591.峰面积的测量常用的峰面积测量方法：常用的峰面积测量方法：峰高乘半峰宽法：色谱峰对称峰高乘半峰宽法：色谱峰对称峰高乘平均峰宽法：色谱峰不对称峰高乘平均峰宽法：色谱峰不对称其中其中W、W分别为分别为倍和倍和倍峰高处的峰宽。倍峰高处的峰宽。自动积分。自动积分。602.定量校正因子61626364注意事项：注意事项：注意事项：注意事项： 相相相相对对对对校校校校正正正正因因因因子子子子与与与与待待待待测测测测物物物物、基基基基准准准准物物物物和和和和检检检检测测测测器器器器类类类类型型型型有关，与操作条件（进样量）无关；有关，与操作条件（进样量）无关；有关，与操作条件（进样量）无关；有关，与操作条件（进样量）无关； 基准物：基准物：基准物：基准物：TCDTCDTCDTCD苯；苯；苯；苯；FIDFIDFIDFID丁庚烷丁庚烷丁庚烷丁庚烷 以以以以氢氢氢氢气气气气和和和和氦氦氦氦气气气气作作作作载载载载气气气气测测测测的的的的校校校校正正正正因因因因子子子子可可可可通通通通用用用用，以以以以氮气作载气测的校正因子与两者差别大氮气作载气测的校正因子与两者差别大氮气作载气测的校正因子与两者差别大氮气作载气测的校正因子与两者差别大651归一化法归一化法2外标法外标法3内标法内标法3.定量方法66（1）归一化法前前提提：试试样样中中所所有有组组分分都都产产生生信信号并能检出色谱峰。号并能检出色谱峰。依据：组分含量与峰面积成正比依据：组分含量与峰面积成正比6768优点：优点：优点：优点： 简便，准确简便，准确简便，准确简便，准确 定定定定量量量量结结结结果果果果与与与与进进进进样样样样量量量量、重重重重复复复复性性性性无无无无关关关关（前前前前提提提提柱柱柱柱子子子子不不不不超载）超载）超载）超载） 色谱条件略有变化对结果几乎无影响色谱条件略有变化对结果几乎无影响色谱条件略有变化对结果几乎无影响色谱条件略有变化对结果几乎无影响缺点：缺点：缺点：缺点： 所有组分必须在一定时间内都出峰所有组分必须在一定时间内都出峰所有组分必须在一定时间内都出峰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必须已知所有组分的校正因子必须已知所有组分的校正因子必须已知所有组分的校正因子 不适合微量组分的测定不适合微量组分的测定不适合微量组分的测定不适合微量组分的测定69将被测组分的标准物质配制成不同浓度的标准溶将被测组分的标准物质配制成不同浓度的标准溶将被测组分的标准物质配制成不同浓度的标准溶将被测组分的标准物质配制成不同浓度的标准溶液，经色谱分析后制作一条标准曲线，即物质浓液，经色谱分析后制作一条标准曲线，即物质浓液，经色谱分析后制作一条标准曲线，即物质浓液，经色谱分析后制作一条标准曲线，即物质浓度与其峰面积（或峰高）的关系曲线。根据样品度与其峰面积（或峰高）的关系曲线。根据样品度与其峰面积（或峰高）的关系曲线。根据样品度与其峰面积（或峰高）的关系曲线。根据样品中待测组分的色谱峰面积（或峰高），从标准曲中待测组分的色谱峰面积（或峰高），从标准曲中待测组分的色谱峰面积（或峰高），从标准曲中待测组分的色谱峰面积（或峰高），从标准曲线上查得相应的浓度。线上查得相应的浓度。线上查得相应的浓度。线上查得相应的浓度。标准曲线的斜率与物质的性质和检测器的特性相标准曲线的斜率与物质的性质和检测器的特性相标准曲线的斜率与物质的性质和检测器的特性相标准曲线的斜率与物质的性质和检测器的特性相关，相当于待测组分的相对校正因子关，相当于待测组分的相对校正因子关，相当于待测组分的相对校正因子关，相当于待测组分的相对校正因子（2）外标法（工作曲线法）70无待测物纯品，加入样品中不含的对照物，以待测组分和对照物的响应信号对比定量。（3）内标法71 对内标物要求：对内标物要求：对内标物要求：对内标物要求：a a a a内标物须为原样品中不含组分内标物须为原样品中不含组分内标物须为原样品中不含组分内标物须为原样品中不含组分; ; ; ;b b b b内内内内标标标标物物物物与与与与待待待待测测测测物物物物保保保保留留留留时时时时间间间间应应应应接接接接近近近近, , , ,与与与与两两两两个个个个相相相相邻峰达到基线分离邻峰达到基线分离邻峰达到基线分离邻峰达到基线分离; ;c c c c内内内内标标标标物物物物为为为为高高高高纯纯纯纯度度度度标标标标准准准准物物物物质质质质，或或或或含含含含量量量量已已已已知知知知物物物物质质质质; ; ; ;d.d.d.d.在在在在所所所所给给给给定定定定的的的的色色色色谱谱谱谱条条条条件件件件下下下下具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的化化化化学学学学稳稳稳稳定定定定性。性。性。性。72内标法优点：内标法优点：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进样量不超量时，重复性及操作条件对结果无影响进样量不超量时，重复性及操作条件对结果无影响进样量不超量时，重复性及操作条件对结果无影响 只只只只需需需需待待待待测测测测组组组组分分分分和和和和内内内内标标标标物物物物出出出出峰峰峰峰，与与与与其其其其他他他他组组组组分分分分是是是是否否否否出出出出峰峰峰峰无关无关无关无关 适合测定微量组分适合测定微量组分适合测定微量组分适合测定微量组分内标法缺点：内标法缺点：内标法缺点：内标法缺点： 制制制制样样样样要要要要求求求求高高高高；找找找找合合合合适适适适内内内内标标标标物物物物困困困困难难难难；要要要要已已已已知知知知校校校校正正正正因因因因子子子子7374任务二气相色谱仪一般气相色谱仪由五个部分组成：一般气相色谱仪由五个部分组成：气路系统：气源、气体净化、气体流量控制和测量装置；气路系统：气源、气体净化、气体流量控制和测量装置；进样系统：进样器、气化室和控温装置；进样系统：进样器、气化室和控温装置；分离系统：色谱柱、柱箱和控温装置；分离系统：色谱柱、柱箱和控温装置；检测系统：检测器和控温装置；检测系统：检测器和控温装置；记录系统：记录仪或数据处理装置。记录系统：记录仪或数据处理装置。一、气相色谱仪的工作过程一、气相色谱仪的工作过程751-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计；6-压力表；7-进样器；8色谱柱；9-热导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪761、载气系统、载气系统包括气源、净化干燥管和载气流速控制；包括气源、净化干燥管和载气流速控制；常用的载气有：氢气、氮气、氦气；常用的载气有：氢气、氮气、氦气；净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；（依次通过分子筛、活性炭等）；载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。控制载气流速恒定。二、气相色谱仪的基本结构及功能二、气相色谱仪的基本结构及功能772.进样装置进样装置进样装置：进样器进样装置：进样器+气化室；气化室；气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；中的试样气体进入分离柱；液体进样器：不同规格的专用注射器，填充柱色液体进样器：不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用谱常用10L；毛细管色谱常用；毛细管色谱常用1L；新型仪器带；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。气化室：将液体试样瞬间气化的装置。无催化作气化室：将液体试样瞬间气化的装置。无催化作用。用。78 3.3.色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱）色谱柱（分离柱） 色谱柱：色谱仪的核心部件。色谱柱：色谱仪的核心部件。色谱柱：色谱仪的核心部件。色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-63-6毫米毫米毫米毫米; ;长度长度长度长度可根据需要确定。可根据需要确定。可根据需要确定。可根据需要确定。 柱填料：粒度为柱填料：粒度为柱填料：粒度为柱填料：粒度为60-8060-80或或或或80-10080-100目的色谱固定相。目的色谱固定相。目的色谱固定相。目的色谱固定相。 液液液液- -固色谱：固体吸附剂固色谱：固体吸附剂固色谱：固体吸附剂固色谱：固体吸附剂 液液液液- -液色谱：担体液色谱：担体液色谱：担体液色谱：担体+ +固定液固定液固定液固定液柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将压力大，流速慢或将压力大，流速慢或将压力大，流速慢或将 柱堵死，反之空隙体积大，柱堵死，反之空隙体积大，柱堵死，反之空隙体积大，柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。柱效低。柱效低。柱效低。794、检测系统、检测系统 色谱仪的眼睛，色谱仪的眼睛，通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图。放大后记录和显示，给出色谱图。常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器；器；805、温度控制系统、温度控制系统 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、检测器三部分在色谱仪操作时气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；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； 分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂分离室：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，时，分离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各组分在最佳温度下分离81三、气相色谱检测器气相色谱检测器气相色谱检测器:浓度型检测器：测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应浓度型检测器：测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比。如热导池检测器和电子捕获检测器。值和组分的浓度成正比。如热导池检测器和电子捕获检测器。质量型检测器：测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测器质量型检测器：测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间内进入检测器某组分的质量成正比。如氢火焰离子化的响应值和单位时间内进入检测器某组分的质量成正比。如氢火焰离子化检测器和火焰光度检测器检测器和火焰光度检测器。浓度型检测器浓度型检测器质量型检测器质量型检测器821.热导池检测器（TCD）（1）结构：热导池由池体和热敏元件构成，）结构：热导池由池体和热敏元件构成，又可分为双臂热导池和四臂热导池又可分为双臂热导池和四臂热导池83（2）工作原理：热导池检测器的工作原理是）工作原理：热导池检测器的工作原理是基于不同的物质具有不同的热导系数。基于不同的物质具有不同的热导系数。 84（3）TCD使用注意事项：确保热丝不被烧断确保热丝不被烧断除氧除氧选择合适载气选择合适载气TCD由于结构简单，价格便宜，性能稳定，由于结构简单，价格便宜，性能稳定，对所有物质都有响应。因此，它是一种应对所有物质都有响应。因此，它是一种应用广泛，也是最成熟的通用型气相色谱检用广泛，也是最成熟的通用型气相色谱检测器测器。85氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器(FID)，简称氢焰检测器。，简称氢焰检测器。FID以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机化合物在火焰中燃烧产生离子，在外加电场有机化合物在火焰中燃烧产生离子，在外加电场作用下，形成离子流，根据离子流产生的电流强作用下，形成离子流，根据离子流产生的电流强度，经放大后用来检测被测组分。度，经放大后用来检测被测组分。2、氢火焰离子化检测器86（1）结构：FID检测器主要是由离子室、火焰喷嘴和气体供应检测器主要是由离子室、火焰喷嘴和气体供应系统三部分组成。系统三部分组成。87（2）工作原理由色谱柱流出的载气（样品）流经温度高达由色谱柱流出的载气（样品）流经温度高达2100的的氢火焰时，待测有机物组分在火焰中发生离子化作用，氢火焰时，待测有机物组分在火焰中发生离子化作用，使两个电极之间出现一定量的正、负离子，在电场的使两个电极之间出现一定量的正、负离子，在电场的作用下，正、负离子被相应电极所收集。当载气中不作用下，正、负离子被相应电极所收集。当载气中不含待测物时，火焰中离子很少，即基流很小，约含待测物时，火焰中离子很少，即基流很小，约10-14A。当待测有机物通过检测器时，火焰中电离的离子增。当待测有机物通过检测器时，火焰中电离的离子增多，电流增大（但仍很微弱，约多，电流增大（但仍很微弱，约10-810-12A），需经），需经高电阻（高电阻（108l011）放大后得到较大的电压信号，在）放大后得到较大的电压信号，在记录仪上显示出足够大的色谱峰。该电流在一定范围记录仪上显示出足够大的色谱峰。该电流在一定范围内与单位时间内进入检测器的待测组分的质量成正比内与单位时间内进入检测器的待测组分的质量成正比。88FID是一种选择型检测器，对有机化合物有很高的是一种选择型检测器，对有机化合物有很高的灵敏度，能检测到灵敏度，能检测到10-12的痕量物质，适用于痕量的痕量物质，适用于痕量有机物的分析。有机物的分析。FID因其结构简单，灵敏度高，响因其结构简单，灵敏度高，响应快，稳定性好，死体积小，线性范围宽（可达应快，稳定性好，死体积小，线性范围宽（可达106以上），因此是目前应用最广泛的气相色谱检以上），因此是目前应用最广泛的气相色谱检测器。测器。893.电子捕获检测器电子俘获检测器电子俘获检测器,简称简称ECD。是应用广泛。是应用广泛的一种具有选择性、高灵敏度的浓度型检测的一种具有选择性、高灵敏度的浓度型检测器。器。选择性：指它只对具有电负性的物质选择性：指它只对具有电负性的物质(如如含有卤素、硫、磷、氧的物质含有卤素、硫、磷、氧的物质)有响应，有响应，电负性愈强，灵敏度愈高。电负性愈强，灵敏度愈高。90在检测器池体内，装有一个不锈钢棒作为阳在检测器池体内，装有一个不锈钢棒作为阳极，一个圆筒状放射源（极，一个圆筒状放射源（3H、63Ni）作阴极，）作阴极，两极间施加直流或脉冲电压。两极间施加直流或脉冲电压。（1）结构：）结构：9192（2）工作原理：当纯载气（高纯当纯载气（高纯N2）进入检测室时，受射线照射，）进入检测室时，受射线照射，电离产生正离子电离产生正离子N2+和电子和电子e-，生成的正离子和电，生成的正离子和电子在电场作用下分别向两极运动，形成约子在电场作用下分别向两极运动，形成约10-8A的的电流，即基流。电流，即基流。加入样品后，若样品中含有某种电负性强的元素加入样品后，若样品中含有某种电负性强的元素的分子时，就会捕获这些电子，产生带负电荷的的分子时，就会捕获这些电子，产生带负电荷的阴离子。这些阴离子和载气电离生成的正离子结阴离子。这些阴离子和载气电离生成的正离子结合生成中性化合物，被载气带出检测室外，从而合生成中性化合物，被载气带出检测室外，从而使基流降低，产生负信号，形成倒峰。使基流降低，产生负信号，形成倒峰。倒峰大小（高低）与组分浓度呈正比。倒峰大小（高低）与组分浓度呈正比。934.火焰光度检测器（FPD）火焰光度检测器是对含磷、含硫化合物具有高选择火焰光度检测器是对含磷、含硫化合物具有高选择性和高灵敏度的一种检测器。性和高灵敏度的一种检测器。火焰光度检测器由氢火焰和光度检测两部分组成。火焰光度检测器由氢火焰和光度检测两部分组成。氢火焰部分与氢火焰离子化检测器的离子室相似。氢火焰部分与氢火焰离子化检测器的离子室相似。含含S、P化合物在富氢焰中燃烧，含硫化合物首先氧化合物在富氢焰中燃烧，含硫化合物首先氧化成化成SO2，被氢还原成，被氢还原成S原子后激发生成激发态的原子后激发生成激发态的S2*分子，回到基态时，发射出分子，回到基态时，发射出350430nm的特征的特征分子光谱，最大吸收波长为分子光谱，最大吸收波长为394nm；含磷化合物被氧化成磷的氧化物，被富氢焰中的含磷化合物被氧化成磷的氧化物，被富氢焰中的H还原成还原成HPO裂片，此裂片被激发后发射出裂片，此裂片被激发后发射出480600nm的特征分子光谱，最大吸收波长为的特征分子光谱，最大吸收波长为526nm。94任务三气相色谱的固定相及其选择原则气气-固固色色谱谱分分离离是是利利用用固固体体吸吸附附剂剂对对试试样样中中不不同同组组分分物物质质的的吸吸附附能力差别进行分离的。能力差别进行分离的。1.常用的气常用的气-固色谱固定相固色谱固定相:一气固色谱固定相一气固色谱固定相非极性的活性炭非极性的活性炭弱极性的氧化铝弱极性的氧化铝极性的分子筛极性的分子筛氢键型硅胶氢键型硅胶高分子多孔微球等高分子多孔微球等952.常用气-固色谱固定相的特点活性炭：有较大的比表面积，吸附性较强。活性炭：有较大的比表面积，吸附性较强。活性氧化铝：有较大的极性。适用于常温下活性氧化铝：有较大的极性。适用于常温下O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的相互分离。等气体的相互分离。CO2能被活性氧化铝能被活性氧化铝强烈吸附而不能使用。强烈吸附而不能使用。硅胶：与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分析上述物硅胶：与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分析上述物质外，还能分析质外，还能分析CO2、N2O、NO、NO2、O3等。等。分子筛：碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔分子筛：碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。除了广泛用于性。除了广泛用于H2、O2、N2、CH4、CO等的分等的分离外，还能够分离测定离外，还能够分离测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。等。高分子多孔微球（高分子多孔微球（GDX系列）：是新型的有机合系列）：是新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚所得到的交联多孔成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚所得到的交联多孔共聚物）。适用于水、气体及低级醇的分析。共聚物）。适用于水、气体及低级醇的分析。96二气液色谱固定相（1）作用：提供一个大的惰性表面，用以承担固定）作用：提供一个大的惰性表面，用以承担固定液，使固定液以薄膜状态分布在其表面。液，使固定液以薄膜状态分布在其表面。（2）对担体的要求：）对担体的要求：气气-液色谱固定相：液色谱固定相：担体担体固定液固定液1.担体担体(载体载体) 化学惰性、多孔性的物质化学惰性、多孔性的物质97表面应是化学惰性的，即表面没有吸附性或表面应是化学惰性的，即表面没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物质起化学反应；吸附性很弱，更不能与被测物质起化学反应；多孔性，即表面积较大，使固定液与试样的多孔性，即表面积较大，使固定液与试样的接触面较大；接触面较大；热稳定性好，有一定的机械强度，不易破碎；热稳定性好，有一定的机械强度，不易破碎；对担体粒度的要求，均匀、细小，这样有利对担体粒度的要求，均匀、细小，这样有利于提高柱效。于提高柱效。98（3）担体的类型）担体的类型硅藻土型担体硅藻土型担体硅藻土型担体是由天然硅藻土经煅烧而成的。它又硅藻土型担体是由天然硅藻土经煅烧而成的。它又可分为红色担体和白色担体（煅烧时加可分为红色担体和白色担体（煅烧时加Na2CO3作作助熔剂，使氧化铁转化为白色的铁硅酸钠）。助熔剂，使氧化铁转化为白色的铁硅酸钠）。非硅藻土型担体非硅藻土型担体有氟担体、玻璃微球担体、高分子多孔微球担体等。有氟担体、玻璃微球担体、高分子多孔微球担体等。硅藻土型硅藻土型非硅藻土型非硅藻土型99l红色担体和白色担体的特点红色担体：孔径较小，表面孔穴密集，比表面积红色担体：孔径较小，表面孔穴密集，比表面积较大较大(4m2/g)，机械强度好。适宜分离非极性或弱，机械强度好。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。缺点是表面存有活性吸附质点。极性组分的试样。缺点是表面存有活性吸附质点。白色担体：颗粒疏松，孔径较大，表面积较小白色担体：颗粒疏松，孔径较大，表面积较小(1m2/g)，机械强度较差，但吸附性显著减小。适宜，机械强度较差，但吸附性显著减小。适宜分离极性组分的试样。分离极性组分的试样。100l硅藻土类担体的预处理：l普通硅藻土类担体表面含有普通硅藻土类担体表面含有Si-OH、Si-O-Si、=Al-O-、=Fe-O-等具有吸附活性和催化活性的基等具有吸附活性和催化活性的基团。直接涂渍极性固定液，会造成固定液分布不团。直接涂渍极性固定液，会造成固定液分布不均匀，分析极性试样时会造成色谱峰拖尾，甚至均匀，分析极性试样时会造成色谱峰拖尾，甚至发生化学反应。发生化学反应。l酸洗（除去碱性基团）、碱洗（除去酸性基团）：酸洗（除去碱性基团）、碱洗（除去酸性基团）：用浓用浓HCl、KOH的甲醇溶液分别浸泡，以除去铁的甲醇溶液分别浸泡，以除去铁等金属氧化物及表面的氧化铝等酸性作用质点。等金属氧化物及表面的氧化铝等酸性作用质点。101消除氢键结合力：用硅烷化试剂消除氢键结合力：用硅烷化试剂(二甲基二氯硅二甲基二氯硅烷等烷等)与担体表面的硅醇、硅醚基团反应，以消与担体表面的硅醇、硅醚基团反应，以消除担体表面的硅醇基团。除担体表面的硅醇基团。釉化：以碳酸钠，碳酸钾等处理后，在担体表釉化：以碳酸钠，碳酸钾等处理后，在担体表面形成一层玻璃化釉质（堵微孔）。面形成一层玻璃化釉质（堵微孔）。102（4）选择担体的基本原则固定液用量在固定液用量在5%以上的，采用硅藻土型担体；以上的，采用硅藻土型担体；固定液用量在固定液用量在5%以下的，采用表面处理过的担体。以下的，采用表面处理过的担体。高沸点组分的分离，由于控制的柱温高沸点组分的分离，由于控制的柱温(色谱柱温色谱柱温度度)较高，使用玻璃微球作担体。较高，使用玻璃微球作担体。对高腐蚀性的组分，应选用抗腐蚀性强的聚四对高腐蚀性的组分，应选用抗腐蚀性强的聚四氟乙烯担体氟乙烯担体(氟担体氟担体)。担体的粒度常选用担体的粒度常选用6080目或目或80100目，高效柱目，高效柱可选用可选用100120目。目。1032.固定液（1）对固定液的要求：）对固定液的要求：难以挥发，热稳定性好；难以挥发，热稳定性好；在工作柱温下，固定液粘度小，能均匀分布在在工作柱温下，固定液粘度小，能均匀分布在担体表面上形成液膜；担体表面上形成液膜；对被测组分有一定的溶解度且有较高的选择性；对被测组分有一定的溶解度且有较高的选择性；化学稳定性好，在操作条件下，固定液不与载化学稳定性好，在操作条件下，固定液不与载气、担体、被测组分发生不可逆的化学反应。气、担体、被测组分发生不可逆的化学反应。104（2）固定液的分类固定液通常按极性大小进行分类。固定液通常按极性大小进行分类。如以相对极性（如以相对极性（P）大小分类：）大小分类：规定角鲨烷（异三十烷）的相对极性为规定角鲨烷（异三十烷）的相对极性为0；，-氧二丙腈的相对极性为氧二丙腈的相对极性为100；以环己烷以环己烷-苯（或正丁烷苯（或正丁烷-丁二烯）进行试验，分别丁二烯）进行试验，分别测得这一对试验物质在测得这一对试验物质在，-氧二丙腈、角鲨烷氧二丙腈、角鲨烷及欲测固定液的色谱柱上的调整保留时间，然后及欲测固定液的色谱柱上的调整保留时间，然后按公式计算欲测固定液的相对极性按公式计算欲测固定液的相对极性Px。105式中：下标式中：下标1，2，x分别表示分别表示，-氧二丙腈、角鲨烷及欲测固定液。氧二丙腈、角鲨烷及欲测固定液。 这样测得的各种固定液的相对极性均在这样测得的各种固定液的相对极性均在0100之间。为了便于在选择固定液时参考，之间。为了便于在选择固定液时参考，又将其分为五级，每又将其分为五级，每20为一级：为一级：“0”级为级为非极性固定液；非极性固定液；“+1” 、“+2”级为弱极性级为弱极性固定液；固定液；“+3”级为中等极性固定液；级为中等极性固定液；“+4”、“+5”级为强极性固定液。级为强极性固定液。106（3）固定液的分离特征“相似相溶相似相溶”原理。原理。在色谱分析过程中，如果组分与固定液分子性质在色谱分析过程中，如果组分与固定液分子性质(极性极性)相似，固定液和被测组分之间的作用力就强，相似，固定液和被测组分之间的作用力就强，被测组分在固定液中的溶解度就大，被测组分在固定液中的溶解度就大，K值就大。值就大。分子间的相互作用力包括静电力分子间的相互作用力包括静电力(定向力定向力)，诱导力，诱导力，色散力和氢键力。色散力和氢键力。107（4）固定液的选择分离非极性物质，一般选用非极性固定液。各组分按分离非极性物质，一般选用非极性固定液。各组分按沸点次序先后流出色谱柱，低的先出峰，高的后出峰。沸点次序先后流出色谱柱，低的先出峰，高的后出峰。分离极性物质，选用极性固定液。各组分主要按极性分离极性物质，选用极性固定液。各组分主要按极性顺序分离，小的先流出，大的后流出。顺序分离，小的先流出，大的后流出。分离非极性和极性混合物时，一般选用极性固定液。分离非极性和极性混合物时，一般选用极性固定液。非极性组分先出峰，极性组分后出峰。非极性组分先出峰，极性组分后出峰。能形成氢键的试样，一般选择极性的或是氢键型的固能形成氢键的试样，一般选择极性的或是氢键型的固定液。各组分按与固定液分子形成氢键的能力大小先定液。各组分按与固定液分子形成氢键的能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。后流出。108三、新型合成固定相高分子多孔微球（如高分子多孔微球（如GDX系列）是新型的有机合系列）是新型的有机合成固定相。成固定相。由苯乙烯与二乙烯苯共聚得到的交联多孔共聚物，由苯乙烯与二乙烯苯共聚得到的交联多孔共聚物，若在其中引入极性官能团，可以合成极性不同的若在其中引入极性官能团，可以合成极性不同的高分子多孔微球系列。高分子多孔微球系列。应用：用于有机物中痕量水的分析，也适用于多应用：用于有机物中痕量水的分析，也适用于多元醇、脂肪酸、腈类、胺类的分析。元醇、脂肪酸、腈类、胺类的分析。109高分子多孔微球的特点既可以作为担体又可以作为固定相；由于既可以作为担体又可以作为固定相；由于是人工合成，能控制其孔径大小及表面性是人工合成，能控制其孔径大小及表面性质，且颗粒均匀。质，且颗粒均匀。110（1）表面积大，机械强度好。）表面积大，机械强度好。（2）疏水性很强，可快速测定有机物中的微量疏水性很强，可快速测定有机物中的微量水分。如顺丁橡胶合成中要求单体丁二烯含水量水分。如顺丁橡胶合成中要求单体丁二烯含水量在在310-5以下，可用以下，可用1m4mm的的GDX-105色谱色谱柱，在柱，在120柱温，载气流速柱温，载气流速33条件下使水得到条件下使水得到很好分离。很好分离。（3）耐腐蚀性好。可分析）耐腐蚀性好。可分析HCl、NH3、HCN、Cl2、SO2等具有腐蚀性的气体。等具有腐蚀性的气体。111任务四毛细管柱气相色谱法一、毛细管色谱柱一、毛细管色谱柱按照固定相的存在形式分类：按照固定相的存在形式分类：（1）涂壁开管柱（）涂壁开管柱（WCOT）：将固定液直接涂敷在）：将固定液直接涂敷在管内壁上，这是最早使用的毛细管柱。管内壁上，这是最早使用的毛细管柱。（2）多孔层开管柱（）多孔层开管柱（PLOT）：在管壁上涂敷一层）：在管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气-固色谱。固色谱。112（3）载体涂渍开管柱（）载体涂渍开管柱（SCOT）：将非常细的）：将非常细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较WCOT柱高。柱高。（4）化学键合或交联柱：将固定液通过化学）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。反应键合在管壁上或交联在一起。113二、毛细管色谱柱的特点毛细管柱和填充柱相比，有以下一些特点：毛细管柱和填充柱相比，有以下一些特点：（1）柱效高。毛细管柱的每米塔板数一般在）柱效高。毛细管柱的每米塔板数一般在20005000，和填充柱相差不大，但由于长度长，和填充柱相差不大，但由于长度长，所以总柱效高，能够解决复杂混合物的分离分析所以总柱效高，能够解决复杂混合物的分离分析问题。问题。（2）柱渗透性好。毛细管柱一般为空心柱，阻力小，）柱渗透性好。毛细管柱一般为空心柱，阻力小，渗透性好，可在较高的载气流速下分析，分析速渗透性好，可在较高的载气流速下分析，分析速度较快。度较快。（3）柱容量小。）柱容量小。114比较内容比较内容毛细管柱毛细管柱填充柱填充柱柱长柱长(m)202000.56内径内径(i.d.mm)0.10.526每米有效塔板数每米有效塔板数3000(i.d. 0.25mm)2 500(i.d. 2mm)总有效塔板数总有效塔板数106103进样量（进样量（L）0.010.20.110渗透性渗透性(10-7cm2)101000110载气流量载气流量(ml/min)0.5151060进样器进样器分流进样分流进样直接进样直接进样检测器检测器常用常用FIDTCD FID等等定量结果定量结果与分流器性能有关与分流器性能有关重现性好重现性好115三、毛细管柱的色谱系统116分流进样将液体试样注入进样器使其气化，并与载气混合将液体试样注入进样器使其气化，并与载气混合均匀，在分流器的控制下，让少量试样和载气进均匀，在分流器的控制下，让少量试样和载气进入色谱柱，绝大部分放空。放空试样和进柱试样入色谱柱，绝大部分放空。放空试样和进柱试样之比称为分流比。通常控制在之比称为分流比。通常控制在50:1到到500:1。分流进样不适用于痕量组分的定量分析，目前已分流进样不适用于痕量组分的定量分析，目前已发展了不分流进样、冷柱头进样等多种进样技术。发展了不分流进样、冷柱头进样等多种进样技术。117尾吹气装置尾吹气装置可以增加载气流速，减小柱出口到检尾吹气装置可以增加载气流速，减小柱出口到检测器之间的死体积，并使检测器处于最佳气体流测器之间的死体积，并使检测器处于最佳气体流速，以提高检测器的灵敏度。速，以提高检测器的灵敏度。尾吹气根据所用的检测器可以选用尾吹气根据所用的检测器可以选用N2、H2、He和和空气，流速应根据检测器的灵敏度而定。空气，流速应根据检测器的灵敏度而定。要求使用高灵敏度的检测器要求使用高灵敏度的检测器 118任务五气相色谱的法的特点及其应用一、一、气相色谱法的特点气相色谱法的特点1、高效能、高效能2、高选择性、高选择性3、高灵敏度、高灵敏度4、快速、快速5、应用范围广、应用范围广119（一）（一）DMTO分析中的应用分析中的应用（二）环氧乙烷项目分析（二）环氧乙烷项目分析（三）聚丙烯中控检测（三）聚丙烯中控检测（四）（四）EVA中间分析中间分析（五）（五）EOD项目应用项目应用二、应用范围120谢谢谢谢