氣相色譜法課件

1、2022-1-22第二章第二章 氣相色譜分析氣相色譜分析第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法概述氣相色譜法概述一、色譜法分類和特點(diǎn)一、色譜法分類和特點(diǎn)classification and character of chromatography 二、色譜分離原理二、色譜分離原理separation theory of chromatography 三、色譜流出曲線及術(shù)語(yǔ)三、色譜流出曲線及術(shù)語(yǔ)curve and glossary of chromatography Analysis of gas chromatography, GCgeneralization of gas chromatography202

2、2-1-22一、色譜法的分類和特點(diǎn)一、色譜法的分類和特點(diǎn)1. 概述概述混合物最有效的分離、分析方法?；旌衔镒钣行У姆蛛x、分析方法。俄國(guó)植物學(xué)家茨維特（俄國(guó)植物學(xué)家茨維特（Tsweett）在）在1906年提出的，當(dāng)時(shí)使用的裝置（右圖）：年提出的，當(dāng)時(shí)使用的裝置（右圖）：其中的一相固定不動(dòng)，稱為其中的一相固定不動(dòng)，稱為固定相固定相；另一相是攜帶試樣混合物流過(guò)固定相的另一相是攜帶試樣混合物流過(guò)固定相的流體（氣體或液體），稱為流體（氣體或液體），稱為流動(dòng)相流動(dòng)相。色譜是一種分離技術(shù)。色譜是一種分離技術(shù)。（動(dòng)畫演示）（動(dòng)畫演示）2022-1-22（1）液相色譜）液相色譜：流動(dòng)相為液體（也稱為淋洗液）。流

3、動(dòng)相為液體（也稱為淋洗液）。 按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜。按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜。2. 色譜法分類色譜法分類 按照流動(dòng)相的物態(tài)：按照流動(dòng)相的物態(tài)： （2）氣相色譜）氣相色譜：流動(dòng)相為氣體（稱為載氣）。流動(dòng)相為氣體（稱為載氣）。 按固定相的不同分為：氣固色譜和氣液色譜按固定相的不同分為：氣固色譜和氣液色譜 （3）超臨界色譜）超臨界色譜: 流動(dòng)相為超臨界狀態(tài)下的流體。流動(dòng)相為超臨界狀態(tài)下的流體。2022-1-221. 填充柱色譜填充柱色譜 固定相裝填在色譜柱中固定相裝填在色譜柱中按照固定相的使用形式按照固定相的使用形式2. 薄層色譜薄層色譜 將吸附劑粉末制成薄層作固定相

4、將吸附劑粉末制成薄層作固定相 紙色譜紙色譜 濾紙為固定相濾紙為固定相 2022-1-22吸附色譜法；吸附色譜法；分配色譜法；分配色譜法；離子交換色譜法；離子交換色譜法；排阻色譜法。排阻色譜法。 按分離過(guò)程的機(jī)制按分離過(guò)程的機(jī)制2022-1-22其他色譜方法其他色譜方法高效毛細(xì)管電泳高效毛細(xì)管電泳: 九十年代快速發(fā)展、特別適合生物試樣九十年代快速發(fā)展、特別適合生物試樣分析分離的高效分析儀器。分析分離的高效分析儀器。2022-1-223. 色譜法的特點(diǎn)色譜法的特點(diǎn)（1）色譜分離體系具有兩個(gè)相，固定相和流動(dòng)相。）色譜分離體系具有兩個(gè)相，固定相和流動(dòng)相。（2）分離效率高）分離效率高 復(fù)雜混合物，有機(jī)同

5、系物、異構(gòu)體，手性異構(gòu)體。（3） 分析速度快分析速度快 一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分析。（4） 應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣 氣相色譜：沸點(diǎn)低于400的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)試樣的分析。 液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。 2022-1-22二、色譜分離原理二、色譜分離原理 使用外力使含有混合樣品的流動(dòng)相（氣體、液體或使用外力使含有混合樣品的流動(dòng)相（氣體、液體或超臨界流體）通過(guò)一超臨界流體）通過(guò)一固定于色譜柱上固定于色譜柱上且與流動(dòng)相且與流動(dòng)相互不相互不相溶溶的固定相表面。的固定相表面。 樣品中各組分在兩相中樣品中各組分在兩相中作用力不同作用力不同，與固定相作用，與固定相作用強(qiáng)的

6、組分隨流動(dòng)相流出的強(qiáng)的組分隨流動(dòng)相流出的速度慢速度慢，反之，與固定相作用，反之，與固定相作用弱的組分隨流動(dòng)相流出的弱的組分隨流動(dòng)相流出的速度快速度快。由于流出的速度的差。由于流出的速度的差異，使得混合組分最終形成各個(gè)異，使得混合組分最終形成各個(gè)單組分的單組分的“帶帶(band)”或或“區(qū)區(qū)(zone)”，對(duì)依次流出的各個(gè)單組分物質(zhì)可分別進(jìn)，對(duì)依次流出的各個(gè)單組分物質(zhì)可分別進(jìn)行定性、定量分析。行定性、定量分析。1. 色譜分離過(guò)程色譜分離過(guò)程2022-1-22混合組分的分離過(guò)程及檢測(cè)器對(duì)各組份在不同階段的響應(yīng)混合組分的分離過(guò)程及檢測(cè)器對(duì)各組份在不同階段的響應(yīng)動(dòng)畫演示2022-1-222 . 氣相色

7、譜結(jié)構(gòu)流程氣相色譜結(jié)構(gòu)流程2022-1-222 . 氣相色譜結(jié)構(gòu)流程氣相色譜結(jié)構(gòu)流程1-載氣鋼瓶；2-減壓閥；3-凈化干燥管；4-針形閥；5-流量計(jì)；6-壓力表；7-進(jìn)樣器；8-色譜柱；9-熱導(dǎo)檢測(cè)器；10-放大器；11-溫度控制器；12-記錄儀；載氣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)色譜柱檢測(cè)系統(tǒng)溫控系統(tǒng)動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示記錄及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2022-1-22GC檢測(cè)流程演示檢測(cè)流程演示（動(dòng)畫演示）2022-1-223. 氣相色譜儀的主要部件氣相色譜儀的主要部件1. 載氣系統(tǒng)載氣系統(tǒng)包括氣源、凈化干燥管和載氣流速控制器包括氣源、凈化干燥管和載氣流速控制器2022-1-22常用的載氣有：氮?dú)?、氫氣、氦氣；凈化干燥管：?/p>

8、除載氣中的水、有機(jī)物等雜質(zhì)（依次通過(guò)分子篩、活性炭等）；載氣流速控制器：壓力表、針形穩(wěn)壓閥、流量計(jì)，用于保證載氣流速恒定。2022-1-222. 進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣裝置：進(jìn)樣裝置：進(jìn)樣器氣化室氣化室氣化室：將液體試樣瞬間氣化的裝置。2022-1-22液體進(jìn)樣器：不同規(guī)格的專用注射器，填充柱色譜常用10 L；毛細(xì)管色譜常用1 L。新型儀器帶有全自動(dòng)液體進(jìn)樣器，清洗、潤(rùn)沖、取樣、進(jìn)樣、換樣等過(guò)程自動(dòng)完成，一次可放置數(shù)十個(gè)試樣。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示2022-1-22氣體進(jìn)樣器（六通閥）：氣體進(jìn)樣器（六通閥）：試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進(jìn)入分離柱；2022-1-223. 3.

9、 分離系統(tǒng)（色譜柱、分離柱）分離系統(tǒng)（色譜柱、分離柱）色譜柱：色譜柱：色譜儀的核心部件。柱材質(zhì)：柱材質(zhì)：不銹鋼管（內(nèi)徑26mm）或熔融石英玻璃管（內(nèi)徑0.10.5mm），長(zhǎng)度可根據(jù)需要確定。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示2022-1-224. 溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)。氣化溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)。氣化室、色譜柱、檢測(cè)器三部分在色譜儀操作時(shí)室、色譜柱、檢測(cè)器三部分在色譜儀操作時(shí)均需控制溫度；均需控制溫度； 氣化室：氣化室：保證液體試樣瞬間氣化；保證液體試樣瞬間氣化；檢測(cè)器：檢測(cè)器：保證被分離后的組分通過(guò)時(shí)不在此保證被分離后的組分通過(guò)時(shí)不在此冷凝；冷凝；2022-1-2

10、2色譜柱：色譜柱：準(zhǔn)確控制分離需要的溫度。當(dāng)試樣準(zhǔn)確控制分離需要的溫度。當(dāng)試樣復(fù)雜時(shí)，色譜柱度需要按一定程序控制溫度復(fù)雜時(shí)，色譜柱度需要按一定程序控制溫度變化，各組分在最佳溫度下分離。變化，各組分在最佳溫度下分離。氣化室檢測(cè)器色譜柱2022-1-225. 檢測(cè)記錄系統(tǒng)檢測(cè)記錄系統(tǒng) 通常由檢測(cè)元件、放大器、顯示記錄三部分組成；被色譜柱分離后的組分依次進(jìn)入檢測(cè)器，按其濃度或質(zhì)量隨時(shí)間的變化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號(hào)，經(jīng)放大后記錄和顯示，給出色譜圖。檢測(cè)器：檢測(cè)器：廣普型廣普型對(duì)所有物質(zhì)均有響應(yīng)；對(duì)所有物質(zhì)均有響應(yīng)； 專屬型專屬型對(duì)特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)；對(duì)特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)； 有關(guān)檢測(cè)器原理、結(jié)構(gòu)見(jiàn)后續(xù)章

11、節(jié)內(nèi)容。2022-1-22三、色譜流出曲線與術(shù)語(yǔ)色譜流出曲線與術(shù)語(yǔ)1. 基線基線 無(wú)待測(cè)試樣通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)即為基線。無(wú)待測(cè)試樣通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)即為基線?；€漂移和基線噪聲基線漂移和基線噪聲動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示2022-1-22三、色譜流出曲線與術(shù)語(yǔ)色譜流出曲線與術(shù)語(yǔ)（1）時(shí)間表示的保留值）時(shí)間表示的保留值死時(shí)間（死時(shí)間（tM）：）：不與固定不與固定相作用的氣體（如空氣）相作用的氣體（如空氣）的保留時(shí)間；的保留時(shí)間；（動(dòng)畫演示）（動(dòng)畫演示）保留時(shí)間（保留時(shí)間（tR）：）：組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度最大值時(shí)所需組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度最大值時(shí)所需的時(shí)間；的時(shí)間；調(diào)整保留時(shí)間（調(diào)整保

12、留時(shí)間（tR）：）：tR tRtM 2. 保留值保留值 表示試樣中各組分在色譜柱中的滯表示試樣中各組分在色譜柱中的滯留時(shí)間的數(shù)值。留時(shí)間的數(shù)值。 2022-1-22（2）用體積表示的保留值）用體積表示的保留值死體積（死體積（VM）：）： VM tM F0 F0為柱出口處的載氣流量為柱出口處的載氣流量單位：?jiǎn)挝唬簃L / min。保留體積（保留體積（VR）：）： VR tRF0調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積(VR)： V R tRF0 VRVM2022-1-223. 相對(duì)保留值相對(duì)保留值 21組分組分2與組分與組分1調(diào)整保留值之比：調(diào)整保留值之比： 21 = t R2 / t R1= V R2 / V

13、 R1相對(duì)保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條相對(duì)保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條件無(wú)關(guān)，它表示了固定相對(duì)這兩種組分的選擇性。件無(wú)關(guān)，它表示了固定相對(duì)這兩種組分的選擇性。4. 峰高峰高峰高：峰高：色譜峰頂點(diǎn)向基線作垂線的距離。色譜峰頂點(diǎn)向基線作垂線的距離。單位：?jiǎn)挝唬簃m或或cm2022-1-225. 區(qū)域?qū)挾葏^(qū)域?qū)挾?峰底寬峰底寬（Y）：色譜峰兩拐點(diǎn)的切線）：色譜峰兩拐點(diǎn)的切線在基線上截距間的距離。單位：在基線上截距間的距離。單位：mm或或min。標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差（ ）：即）：即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。倍峰高處色譜峰寬度的一半。半峰寬半峰寬（Y1/2）

14、：峰高一半處的寬度。單位：）：峰高一半處的寬度。單位：mm或或min。三者間的關(guān)系：三者間的關(guān)系：Y1/22.35 ； Y4 2022-1-226. 峰面積峰面積21065. 1YhA色譜峰與峰底之間的面積。色譜峰與峰底之間的面積。單位：?jiǎn)挝唬簃m2或或mmmin對(duì)稱的色譜峰：對(duì)稱的色譜峰：不對(duì)稱的色譜峰：不對(duì)稱的色譜峰：2065. 185. 015. 0YYhA2022-1-22a. 根據(jù)色譜峰的位置（保留值）進(jìn)行根據(jù)色譜峰的位置（保留值）進(jìn)行定性測(cè)定性測(cè)定定； b. 根據(jù)色譜峰的峰高或面積進(jìn)行根據(jù)色譜峰的峰高或面積進(jìn)行定量測(cè)定定量測(cè)定； c. 根據(jù)色譜峰的位置及其寬度，可以對(duì)色譜根據(jù)色譜峰

15、的位置及其寬度，可以對(duì)色譜柱分離情況柱分離情況進(jìn)行評(píng)價(jià)進(jìn)行評(píng)價(jià)。流出曲線（色譜圖）的作用：流出曲線（色譜圖）的作用：2022-1-22選擇內(nèi)容選擇內(nèi)容：第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法概述氣相色譜法概述generalization of gas chromatography第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜理論基礎(chǔ)氣相色譜理論基礎(chǔ)theoretical basis of gas chromatography第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)氣相色譜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)experimental technology of gas chromatography第四節(jié)第四節(jié) 氣相色譜固定相氣相色譜固定相Stationary pha

16、se of gas chromatography2022-1-22第二章第二章氣相色譜分析氣相色譜分析第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜理論基礎(chǔ)氣相色譜理論基礎(chǔ)一、基本概念一、基本概念Basic conceptions二、塔板理論二、塔板理論plate theory三、三、速率理論速率理論rate theoryAnalysis of gas chromatography, GCtheoretical basis of gas chromatography2022-1-221. 分配系數(shù)分配系數(shù)K （ partition factor） 組分在固定相和流動(dòng)相間發(fā)生的吸附、脫附或溶解、組分在固定相和流動(dòng)相間發(fā)

17、生的吸附、脫附或溶解、揮發(fā)等過(guò)程叫做分配過(guò)程。揮發(fā)等過(guò)程叫做分配過(guò)程。 在一定溫度下，分配達(dá)到平衡時(shí)組分在兩相間的濃度在一定溫度下，分配達(dá)到平衡時(shí)組分在兩相間的濃度（g / mL）之比，稱為分配系數(shù)，用）之比，稱為分配系數(shù)，用K 表示。表示。Ms ccK 組組分分在在流流動(dòng)動(dòng)相相中中的的濃濃度度組組分分在在固固定定相相中中的的濃濃度度分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)。分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)。 一、基本概念一、基本概念2022-1-22分配系數(shù)分配系數(shù) K 的討論的討論 一定溫度下，組分的分配系數(shù)一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；試樣一定時(shí)，試樣一定時(shí)，K主要取決于固定相性質(zhì)

18、，每個(gè)組分在主要取決于固定相性質(zhì)，每個(gè)組分在各種固定相上的分配系數(shù)各種固定相上的分配系數(shù)K不同，選擇適宜的固定相可不同，選擇適宜的固定相可改善分離效果；改善分離效果；某組分的某組分的K = 0時(shí)，即不被固定相保留，最先流出。時(shí)，即不被固定相保留，最先流出。MsccK組分在流動(dòng)相中的濃度組分在固定相中的濃度 2022-1-222. 分配比分配比 （partion ratio）k 在實(shí)際工作中，也常用分配比來(lái)表征色譜分配平衡過(guò)程。在實(shí)際工作中，也常用分配比來(lái)表征色譜分配平衡過(guò)程。分配比是指，分配比是指，在一定溫度和壓力下，分配達(dá)到平衡時(shí)組分在一定溫度和壓力下，分配達(dá)到平衡時(shí)組分在兩相間的質(zhì)量比。在

19、兩相間的質(zhì)量比。Ms mmk 組分在流動(dòng)相中的質(zhì)量組分在流動(dòng)相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量分配比也稱：容量因子（分配比也稱：容量因子（capacity factor）或）或容量比（容量比（capacity ratio）2022-1-223. 分配比分配比k與分配系數(shù)與分配系數(shù)K的關(guān)系的關(guān)系 VM為流動(dòng)相體積；為流動(dòng)相體積； Vs為固定相體積；為固定相體積；kVVkVmVmccKsmmMssms式中式中為相比（為相比（ phase ratio）。）。填充柱相比：填充柱相比：635；毛細(xì)管柱的相比：；毛細(xì)管柱的相比：501500。2022-1-223. 分配比分配比k與分配系數(shù)

20、與分配系數(shù)K的關(guān)系的關(guān)系 分配比與分配系數(shù)的不同在于分配比不僅與組分分配比與分配系數(shù)的不同在于分配比不僅與組分和兩相性質(zhì)有關(guān)，而且還與兩相體積有關(guān)。和兩相性質(zhì)有關(guān)，而且還與兩相體積有關(guān)。 對(duì)于一給定的色譜體系，組分的分離最終決對(duì)于一給定的色譜體系，組分的分離最終決定于組分在每項(xiàng)中的定于組分在每項(xiàng)中的相對(duì)量相對(duì)量，而不是相對(duì)濃度，而不是相對(duì)濃度，因此分配比是衡量色譜柱對(duì)組分保留能力的主要因此分配比是衡量色譜柱對(duì)組分保留能力的主要參數(shù)。參數(shù)。 k 值越大，保留時(shí)間越長(zhǎng)。值越大，保留時(shí)間越長(zhǎng)。2022-1-224. 分配比分配比k與保留時(shí)間的關(guān)系與保留時(shí)間的關(guān)系 假設(shè)流動(dòng)相的流速假設(shè)流動(dòng)相的流速u，

21、組分流速，組分流速uS，滯留因子（滯留因子（retardation factor）: RS = uS / ukmmmmmRMSMSSS1111RMMRSStttLtLuuR2022-1-22kttRM11）（kttMR1MMMRtttttkR-2022-1-22色譜理論需要解決的問(wèn)題：色譜分離過(guò)程的熱力學(xué)和色譜理論需要解決的問(wèn)題：色譜分離過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。組分保留時(shí)間組分保留時(shí)間：色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素控制；：色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素控制； （組分和固定液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）（組分和固定液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）色譜峰變寬色譜峰變寬：色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素控制；：色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素控制； （兩相

22、中的運(yùn)動(dòng)阻力，擴(kuò)散）（兩相中的運(yùn)動(dòng)阻力，擴(kuò)散）兩種色譜理論：塔板理論和速率理兩種色譜理論：塔板理論和速率理論論組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？2022-1-22二、塔板理論二、塔板理論將色譜柱當(dāng)作一個(gè)精餾塔，將色譜分離過(guò)程比將色譜柱當(dāng)作一個(gè)精餾塔，將色譜分離過(guò)程比作精餾過(guò)程，將連續(xù)的色譜分離過(guò)程分割成多作精餾過(guò)程，將連續(xù)的色譜分離過(guò)程分割成多次的平衡過(guò)程的重復(fù)（類似于精餾塔的塔板上次的平衡過(guò)程的重復(fù)（類似于精餾塔的塔板上的平衡過(guò)程）；的平衡過(guò)程）；1. 塔板理論（塔板理論（plate theory）2022-1-22a. 兩相間可以兩相間可以很快地達(dá)

23、到分配平很快地達(dá)到分配平衡衡，這樣達(dá)到分配平衡的一小段，這樣達(dá)到分配平衡的一小段柱長(zhǎng)稱為理論塔板高度；柱長(zhǎng)稱為理論塔板高度；b. 載氣進(jìn)入色譜柱是載氣進(jìn)入色譜柱是脈動(dòng)式脈動(dòng)式的，的，每次進(jìn)氣為一個(gè)板體積；每次進(jìn)氣為一個(gè)板體積；c. 試樣沿色譜柱方向的試樣沿色譜柱方向的縱向擴(kuò)散縱向擴(kuò)散可略而不計(jì)可略而不計(jì)；d. 分配系數(shù)分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)。在各塔板上是常數(shù)。 塔板理論假定（塔板理論假定（4條）：條）：2022-1-22（動(dòng)畫演示）（動(dòng)畫演示）2022-1-22假設(shè)假設(shè)c0為進(jìn)樣濃度，為進(jìn)樣濃度，c為時(shí)間為時(shí)間t時(shí)，柱子出口的濃時(shí)，柱子出口的濃度，度，tR為保留時(shí)間，為保留時(shí)間， 為標(biāo)準(zhǔn)偏差

24、，則流出曲線為標(biāo)準(zhǔn)偏差，則流出曲線上的濃度上的濃度c與時(shí)間與時(shí)間t的關(guān)系可以用下式表達(dá)：的關(guān)系可以用下式表達(dá)：222)(02Rttecc2022-1-22假設(shè)色譜柱長(zhǎng)：假設(shè)色譜柱長(zhǎng)：L；虛擬的塔板間距離：；虛擬的塔板間距離：H；色譜柱的理論塔板數(shù)：色譜柱的理論塔板數(shù)：n；則三者的關(guān)系為：則三者的關(guān)系為： n L / H222/1)(16)(54. 5YtYtnRR理論保留時(shí)間包含死時(shí)間保留時(shí)間包含死時(shí)間tM，在死時(shí)間內(nèi)組分不參與分配！，在死時(shí)間內(nèi)組分不參與分配！理論塔板數(shù)與色譜峰參數(shù)之間的關(guān)系為：理論塔板數(shù)與色譜峰參數(shù)之間的關(guān)系為：2022-1-222. 有效塔板數(shù)和有效塔板高度有效塔板數(shù)和有

25、效塔板高度222/1)(16)(54. 5YtYtnRR理論有效有效nLH組分在組分在tM時(shí)間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配。需引入有效時(shí)間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配。需引入有效塔板數(shù)和有效塔板高度：塔板數(shù)和有效塔板高度：222/1)(16)(54. 5YtYtnRR有效2022-1-223. 塔板理論的特點(diǎn)和不足塔板理論的特點(diǎn)和不足( (1) )當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)n越大，被測(cè)組越大，被測(cè)組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高，所分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高，所得色譜峰越窄。得色譜峰越窄。( (2) )一般情況下，一般情況下，不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同不同物質(zhì)在

26、同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)、固定相、流動(dòng)相及操作條件。，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)、固定相、流動(dòng)相及操作條件。塔板理論在解釋流出曲線的形狀；濃度極大點(diǎn)的塔板理論在解釋流出曲線的形狀；濃度極大點(diǎn)的位置；計(jì)算評(píng)價(jià)柱效能等方面是成功的。位置；計(jì)算評(píng)價(jià)柱效能等方面是成功的。2022-1-22( (3) ) 柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果，柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)當(dāng)兩組分的分配系數(shù) K 相同時(shí)，無(wú)論該色譜柱的相同時(shí)，無(wú)論該色譜柱的塔板數(shù)塔板數(shù)n 多大，該兩組分都無(wú)

27、法分離。多大，該兩組分都無(wú)法分離。( (4) )塔板理論無(wú)法解釋同一色譜柱在不同的載氣塔板理論無(wú)法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下，柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無(wú)法指出影響流速下，柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。柱效的因素及提高柱效的途徑。2022-1-22三、三、 速率理論速率理論 rate theory1. 速率方程（也稱范弟姆特方程式）速率方程（也稱范弟姆特方程式） H A + B/u + Cu H：理論塔板高度，：理論塔板高度， u：載氣的線速度：載氣的線速度(cm/s)減小減小A、B、C三項(xiàng)可提高柱效；存在著最佳流速；三項(xiàng)可提高柱效；存在著最佳流速；A、B、C

28、三項(xiàng)各與哪些因素有關(guān)？三項(xiàng)各與哪些因素有關(guān)？2022-1-22 A 渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng) A = 2dp dp：固定相的平均顆粒直徑：固定相的平均顆粒直徑 ； ：固定相的填充：固定相的填充不均勻因子不均勻因子固定相顆粒越小固定相顆粒越小dp，填充的越均勻，填充的越均勻，A，H，柱效，柱效n；表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。窄。（動(dòng)畫）（動(dòng)畫）2022-1-22B/u 分子擴(kuò)散項(xiàng)分子擴(kuò)散項(xiàng) (1) 存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴(kuò)散存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴(kuò)散; (2) 擴(kuò)散導(dǎo)致色譜峰變寬，擴(kuò)散導(dǎo)致色譜峰變寬，H(n)，分離效果變差，

29、分離效果變差; (3) 分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速有關(guān)，流速分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速有關(guān)，流速，滯留時(shí)間，滯留時(shí)間，擴(kuò)散，擴(kuò)散; (4) 擴(kuò)散系數(shù)：擴(kuò)散系數(shù)：Dg (M載氣載氣)-1/2 ； M載氣載氣，B值值。（動(dòng)畫）（動(dòng)畫）B 2 Dg ： 彎曲因子。彎曲因子。Dg：試樣組分分子在氣相中的：試樣組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)（擴(kuò)散系數(shù)（cm2s-1）2022-1-22 k為容量因子；為容量因子； Dg 、DL為擴(kuò)散系數(shù)。為擴(kuò)散系數(shù)。減小固定相顆粒粒度，選擇小分子量的氣體（減小固定相顆粒粒度，選擇小分子量的氣體（H2或或He）作載）作載氣，可降低傳質(zhì)阻力。氣，可降低傳質(zhì)阻力。C u 傳質(zhì)阻力項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng)傳質(zhì)阻力包

30、括氣相傳質(zhì)阻力傳質(zhì)阻力包括氣相傳質(zhì)阻力Cg和液相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力CL，即：，即： C （Cg + CL）gfgDdkkC22)1 (01. 0LfLDdkkC22)1 (32動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示2022-1-222. 速率理論的要點(diǎn)速率理論的要點(diǎn)（1 1）組分分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑造成組分分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑造成渦流擴(kuò)渦流擴(kuò)散散、濃度梯度所造成的、濃度梯度所造成的分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散及及傳質(zhì)阻力傳質(zhì)阻力使氣使氣液兩相間的分配平衡不能瞬間達(dá)到等因素是造成液兩相間的分配平衡不能瞬間達(dá)到等因素是造成色譜峰擴(kuò)展柱效下降的主要原因。色譜峰擴(kuò)展柱效下降的主要原因。(2)(2)通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６?、載氣

31、種類、液通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６?、載氣種類、液膜厚度及載氣流速可提高柱效。膜厚度及載氣流速可提高柱效。2022-1-22(3)(3)速率理論為色譜分離和操作條件的選擇提供速率理論為色譜分離和操作條件的選擇提供了理論指導(dǎo)。闡明了流速和柱溫對(duì)柱效及分離的了理論指導(dǎo)。闡明了流速和柱溫對(duì)柱效及分離的影響。影響。(4)(4) 各種因素相互制約，如載氣流速增大，分子各種因素相互制約，如載氣流速增大，分子擴(kuò)散項(xiàng)的影響減小，使柱效提高，但同時(shí)傳質(zhì)阻擴(kuò)散項(xiàng)的影響減小，使柱效提高，但同時(shí)傳質(zhì)阻力項(xiàng)的影響增大，又使柱效下降；柱溫升高，有力項(xiàng)的影響增大，又使柱效下降；柱溫升高，有利于傳質(zhì)，但又加劇了分子擴(kuò)散的影響，選

32、擇最利于傳質(zhì)，但又加劇了分子擴(kuò)散的影響，選擇最佳條件，才能使柱效達(dá)到最高。佳條件，才能使柱效達(dá)到最高。2022-1-22選擇內(nèi)容選擇內(nèi)容：第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法概述氣相色譜法概述generalization of gas chromatography第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜理論基礎(chǔ)氣相色譜理論基礎(chǔ)theoretical basis of gas chromatography第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)氣相色譜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)experimental technology of gas chromatography第四節(jié)第四節(jié) 氣相色譜固定相氣相色譜固定相Stationary phase of g

33、as chromatography2022-1-22第二章氣相色譜分析一、分離度一、分離度Resolution二、分離操作條件的選擇二、分離操作條件的選擇choice of separation operating condition第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)氣相色譜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)Analysis of gas chromatography, GCexperimental technology of gas chromatography2022-1-22一、分離度一、分離度 resolution 塔板理論和速率理論都難以描述難分離塔板理論和速率理論都難以描述難分離物質(zhì)對(duì)物質(zhì)對(duì)的實(shí)際分的實(shí)際分

34、離程度，即柱效為多大時(shí)，相鄰兩組份能夠被完全分離。離程度，即柱效為多大時(shí)，相鄰兩組份能夠被完全分離。 色譜分離中的四種情況如圖所示：色譜分離中的四種情況如圖所示：2022-1-22保留值之差保留值之差色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素；色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素；區(qū)域?qū)挾葏^(qū)域?qū)挾壬V過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素。色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素。難分離物質(zhì)對(duì)的分離度大小受色譜過(guò)程中兩種因素難分離物質(zhì)對(duì)的分離度大小受色譜過(guò)程中兩種因素的綜合影響：的綜合影響：?jiǎn)为?dú)用柱效單獨(dú)用柱效n 或柱選擇性或柱選擇性r21 并不能真實(shí)地反映組分在色譜并不能真實(shí)地反映組分在色譜柱中的分離情況，所以在色譜分析中，需要引入柱中的分離情況，所以在色譜分析中，需要

35、引入分離度分離度R 概念。概念。2022-1-22R0.8：兩峰的分離程度可達(dá)：兩峰的分離程度可達(dá)89%；R1：分離程度：分離程度98%；R1.5：達(dá)：達(dá)99.7%（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。分離度也稱分辨率，指相鄰兩色譜峰保留值之差與分離度也稱分辨率，指相鄰兩色譜峰保留值之差與兩峰底寬平均值之比。兩峰底寬平均值之比。)(699. 1)(2)(22)()1(2/1)2(2/11212121212YYttYYttYYttRRRRRRR）（2022-1-2212)(212YYttRRR212YttRR212)(4RRRtttn222/1)(16)(54. 5YtYtnR

36、R理論)1 ()(4212ktkktnMM22212)1 ()(4kkkkkn2221)1 (114kkn222121114kkn)1 (kttMR引入相對(duì)保留值和塔板數(shù)，令引入相對(duì)保留值和塔板數(shù)，令Y1Y2（相鄰兩峰的峰底寬近似（相鄰兩峰的峰底寬近似相等），則：相等），則：2022-1-2212)(212YYttRRRYttRR12YtttRRR112/1) 1(YtttRRR21212) 1(4) 1(2121有效n222/1)(16)(54. 5YtYtnRR有效2022-1-22222121114kknR2121) 1(4有效nR色譜分離的基本方程色譜分離的基本方程a. 分離度與柱效的

37、關(guān)系（柱效因子分離度與柱效的關(guān)系（柱效因子n）：）： 分離度與分離度與n的平方根成正比；增加柱長(zhǎng)可改進(jìn)分的平方根成正比；增加柱長(zhǎng)可改進(jìn)分離度；增加離度；增加n值的另一辦法是減小柱的值的另一辦法是減小柱的H值。值。b. 分離度與分配比的關(guān)系（容量因子分離度與分配比的關(guān)系（容量因子k）：）： k值大對(duì)分離有利，但并非越大越好，值大對(duì)分離有利，但并非越大越好，k 10 對(duì)對(duì)R的改進(jìn)不明顯，的改進(jìn)不明顯， 反而使分析時(shí)間大為延長(zhǎng)。反而使分析時(shí)間大為延長(zhǎng)。 使使k改變的辦法有：改變柱溫和改變相比；使用改變的辦法有：改變柱溫和改變相比；使用死體積大的柱子，分離度要受到大的損失。死體積大的柱子，分離度要受到

38、大的損失。相關(guān)信息：相關(guān)信息：c. 分配比與柱選擇性的關(guān)系（選擇因子分配比與柱選擇性的關(guān)系（選擇因子 ）：）： 越大，柱選擇性越好，分離效果越好，增大越大，柱選擇性越好，分離效果越好，增大值是提高分離度的有效辦法；值是提高分離度的有效辦法； 增加增加簡(jiǎn)便而有效的方法是通過(guò)改變固定相，簡(jiǎn)便而有效的方法是通過(guò)改變固定相，使各組分的分配系數(shù)有較大差別。使各組分的分配系數(shù)有較大差別。有效有效；HRLRn221212221212)1(16)1(162022-1-22例題：例題：在一定條件下，兩個(gè)組分的調(diào)整保留時(shí)間分別為在一定條件下，兩個(gè)組分的調(diào)整保留時(shí)間分別為85秒和秒和100秒，要達(dá)到完全分離，問(wèn)至少

39、需要多少塊有效塔板？若填充秒，要達(dá)到完全分離，問(wèn)至少需要多少塊有效塔板？若填充柱的塔板高度為柱的塔板高度為0.1 cm，柱長(zhǎng)是多少？，柱長(zhǎng)是多少？解：解： 21 100 / 85 1.18 n有效有效 16R2 21 / ( 21 1) 2 161.52 (1.18 / 0.18 ) 2 1547（塊）（塊） L有效有效 n有效有效H有效有效 15470.1 155 cm 即柱長(zhǎng)為即柱長(zhǎng)為1.55米時(shí)，兩組分可以得到完全分離。米時(shí)，兩組分可以得到完全分離。2022-1-221、載氣及其流速的選擇、載氣及其流速的選擇載氣的選擇應(yīng)考慮三個(gè)方面：載氣對(duì)柱效的影響、載氣的選擇應(yīng)考慮三個(gè)方面：載氣對(duì)柱效

40、的影響、檢測(cè)器要求及載氣性質(zhì)。檢測(cè)器要求及載氣性質(zhì)。載氣載氣摩爾質(zhì)量大摩爾質(zhì)量大，可抑制試樣的縱向擴(kuò)散，提高柱，可抑制試樣的縱向擴(kuò)散，提高柱效；載氣流速較大時(shí)，傳質(zhì)阻力項(xiàng)起主要作用，采效；載氣流速較大時(shí)，傳質(zhì)阻力項(xiàng)起主要作用，采用用較小摩爾質(zhì)量較小摩爾質(zhì)量的載氣（如的載氣（如H2，He），可減小傳），可減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。質(zhì)阻力，提高柱效。（1 1）載氣種類的選擇）載氣種類的選擇二、分離操作條件的選擇二、分離操作條件的選擇2022-1-22（2）載氣流速的選擇）載氣流速的選擇 由圖可見(jiàn)存在最佳流速（由圖可見(jiàn)存在最佳流速（uopt）。實(shí)際流速通）。實(shí)際流速通常稍大于最佳流速，以縮短分析時(shí)間。

41、常稍大于最佳流速，以縮短分析時(shí)間。CBuCuBuHuCuBAHopt20dd2022-1-22二、二、 溫度的選擇溫度的選擇 choice of temperature1. 氣化室溫度的選擇氣化室溫度的選擇色譜儀進(jìn)樣口下端有一氣化室，液體試樣進(jìn)樣后，色譜儀進(jìn)樣口下端有一氣化室，液體試樣進(jìn)樣后，在此瞬間氣化；在此瞬間氣化；氣化室溫度高于樣品中沸點(diǎn)最高的組分氣化室溫度高于樣品中沸點(diǎn)最高的組分1050，一般比柱子溫度高一般比柱子溫度高3070；注意不能過(guò)高，防止氣化溫度過(guò)高造成試樣分解。注意不能過(guò)高，防止氣化溫度過(guò)高造成試樣分解。2022-1-222. 柱溫的選擇柱溫的選擇 首先應(yīng)使柱溫控制在固定液

42、的首先應(yīng)使柱溫控制在固定液的最高使用溫度最高使用溫度（超過(guò)該溫度固定液易流失）和（超過(guò)該溫度固定液易流失）和最低使用溫度最低使用溫度（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。 柱溫升高，分離度下降。柱溫柱溫升高，分離度下降。柱溫，被測(cè)組分的，被測(cè)組分的揮發(fā)度揮發(fā)度，即被測(cè)組分在氣相中的濃度，即被測(cè)組分在氣相中的濃度，K，tR，低沸點(diǎn)組分峰易產(chǎn)生重疊。，低沸點(diǎn)組分峰易產(chǎn)生重疊。2022-1-22 柱溫柱溫，分離度，分離度，分析時(shí)間，分析時(shí)間。對(duì)于難分離。對(duì)于難分離物質(zhì)對(duì)，降低柱溫雖然可在一定程度內(nèi)使分離得物質(zhì)對(duì)，降低柱溫雖然可在一定程度內(nèi)使分離得到改

43、善，但是不可能使之完全分離，這是由于兩到改善，但是不可能使之完全分離，這是由于兩組分的相對(duì)保留值增大的同時(shí)，兩組分的峰寬也組分的相對(duì)保留值增大的同時(shí)，兩組分的峰寬也在增加，當(dāng)后者的增加速度大于前者時(shí)，兩峰的在增加，當(dāng)后者的增加速度大于前者時(shí)，兩峰的交疊更為嚴(yán)重。交疊更為嚴(yán)重。組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。2022-1-22所謂的所謂的程序升溫程序升溫，是指在一個(gè)分析周期內(nèi)，溫度隨時(shí)間由低，是指在一個(gè)分析周期內(nèi)，溫度隨時(shí)間由低溫向高溫線性或非線性地變化，以使沸點(diǎn)不同的組分各在其溫向高溫線性或非線性地變化，以使沸點(diǎn)不同的組分各在其最佳柱溫下流出，從而改

44、善分離效果，縮短分析時(shí)間。最佳柱溫下流出，從而改善分離效果，縮短分析時(shí)間。恒溫：恒溫：45oC程序升溫：程序升溫：30180oC恒溫：恒溫：120oC溫度低，分離效果較好，但分析時(shí)間長(zhǎng)溫度低，分離效果較好，但分析時(shí)間長(zhǎng)程序升溫，分離效果好，且分析時(shí)間短程序升溫，分離效果好，且分析時(shí)間短溫度高，分析時(shí)間短，但分離效果差溫度高，分析時(shí)間短，但分離效果差2022-1-223. 檢測(cè)器溫度的選擇檢測(cè)器溫度的選擇一般來(lái)說(shuō)，在恒定柱溫操作時(shí)，檢測(cè)器的溫一般來(lái)說(shuō)，在恒定柱溫操作時(shí)，檢測(cè)器的溫度應(yīng)高于柱溫度應(yīng)高于柱溫1025。氣化室溫度檢測(cè)器溫度柱溫氣化室溫度檢測(cè)器溫度柱溫所以選擇的溫度高低的一般順序?yàn)椋核?/p>

45、選擇的溫度高低的一般順序?yàn)椋?022-1-22三、三、 擔(dān)體和固定液的選擇擔(dān)體和固定液的選擇 擔(dān)體的表面結(jié)構(gòu)和孔徑分布決定了固擔(dān)體的表面結(jié)構(gòu)和孔徑分布決定了固定液在擔(dān)體上的分布以及液相傳質(zhì)和縱向定液在擔(dān)體上的分布以及液相傳質(zhì)和縱向擴(kuò)散的情況。擴(kuò)散的情況。 對(duì)擔(dān)體粒度要求均勻細(xì)小，這樣有利對(duì)擔(dān)體粒度要求均勻細(xì)小，這樣有利提高柱效。提高柱效。2022-1-22 固定液的性質(zhì)對(duì)分離是起決定作用的。固定液的性質(zhì)對(duì)分離是起決定作用的。 固定液膜薄，柱效能越高，并可縮短分固定液膜薄，柱效能越高，并可縮短分析時(shí)間。但固定液用量太低，液膜越薄，析時(shí)間。但固定液用量太低，液膜越薄，允許的進(jìn)樣量也就越少。允許的進(jìn)

46、樣量也就越少。 固定液的配比（指固定液與擔(dān)體的質(zhì)量固定液的配比（指固定液與擔(dān)體的質(zhì)量比）一般用比）一般用5:100到到25:100。2022-1-22 四、其它操作條件的選擇四、其它操作條件的選擇 液體試樣采用色譜微量進(jìn)樣器進(jìn)樣，液體試樣采用色譜微量進(jìn)樣器進(jìn)樣，規(guī)格有規(guī)格有1 L，5 L，10 L等。等。 氣體試樣應(yīng)采氣體進(jìn)樣閥進(jìn)樣。氣體試樣應(yīng)采氣體進(jìn)樣閥進(jìn)樣。1. 進(jìn)樣方式進(jìn)樣方式2022-1-22進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測(cè)器進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測(cè)器線性檢測(cè)范圍之內(nèi)。線性檢測(cè)范圍之內(nèi)。進(jìn)樣要求動(dòng)作快、時(shí)間短。進(jìn)樣要求動(dòng)作快、時(shí)間短。 2. 進(jìn)樣量進(jìn)樣量2022-1-22選

47、擇內(nèi)容選擇內(nèi)容：第一節(jié)第一節(jié) 氣相色譜法概述氣相色譜法概述generalization of gas chromatography第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜理論基礎(chǔ)氣相色譜理論基礎(chǔ)theoretical basis of gas chromatography第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)氣相色譜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)experimental technology of gas chromatography第四節(jié)第四節(jié) 氣相色譜固定相氣相色譜固定相Stationary phase of gas chromatography2022-1-22第二章氣相色譜分析一、一、氣固色譜固定相氣固色譜固定相stationa

48、ry phases in gas-solid chromatography二、氣液色譜固定相二、氣液色譜固定相stationary phases in gas-liquid chromatography 第四節(jié)第四節(jié) 氣相色譜固定相氣相色譜固定相Analysis of gas chromatography, GCstationary phases in gas chromatography 2022-1-22一、氣固色譜固定相 stationary phases in gas-solid chromatography1. 種類種類（1）活性炭）活性炭 有較大的比表面積，吸附性較強(qiáng)。分離永久性氣

49、體，有較大的比表面積，吸附性較強(qiáng)。分離永久性氣體，不適宜分離極性化合物。不適宜分離極性化合物。（2）活性氧化鋁）活性氧化鋁 弱極性。適用于常溫下弱極性。適用于常溫下CH4、 C2H6、C2H4等烴類氣等烴類氣體的相互分離及有機(jī)異構(gòu)物。體的相互分離及有機(jī)異構(gòu)物。（3）硅膠）硅膠 強(qiáng)極性。適宜分離永久性氣體及低級(jí)烴類化合物。強(qiáng)極性。適宜分離永久性氣體及低級(jí)烴類化合物。2022-1-22（4）分子篩）分子篩 堿及堿土金屬的堿及堿土金屬的硅鋁酸鹽硅鋁酸鹽（沸石），多孔性。如（沸石），多孔性。如3A、4A、5A分子篩等（孔徑：埃）。常用分子篩等（孔徑：埃）。常用5A（常溫下分離（常溫下分離O2與與N2）

50、。廣泛用于）。廣泛用于H2、O2、N2、NO、CO等的分離外，還能等的分離外，還能夠測(cè)定夠測(cè)定He、Ne、Ar等惰性氣體。等惰性氣體。（5）高分子多孔微球（）高分子多孔微球（GDX系列）系列） 新型的有機(jī)合成固定相（新型的有機(jī)合成固定相（苯乙烯與二乙烯苯共聚苯乙烯與二乙烯苯共聚），），耐腐蝕和酸堿。適用于水、氣體、多元醇及腈類物質(zhì)的分耐腐蝕和酸堿。適用于水、氣體、多元醇及腈類物質(zhì)的分析。析。2022-1-222. 氣氣固色譜固定相的特點(diǎn)固色譜固定相的特點(diǎn)（1）使用方便；）使用方便；（2）其性能與制備和活化條件有很大關(guān)系；同）其性能與制備和活化條件有很大關(guān)系；同一種固定相，不同廠家或不同活化條件

51、，分離效一種固定相，不同廠家或不同活化條件，分離效果差異較大；果差異較大；（3）種類有限，能分離的對(duì)象不多。）種類有限，能分離的對(duì)象不多。2022-1-22二、氣液色譜固定相 stationary phases in gas-liquid chromatography 氣液色譜固定相 載體（擔(dān)體）固定液 ：固體顆粒表面涂漬上一薄層固定液。作為載體和固定液都有一定的要求。2022-1-221. 作為載體的物質(zhì)應(yīng)滿足的條件作為載體的物質(zhì)應(yīng)滿足的條件 比表面積大，孔徑分布均勻；比表面積大，孔徑分布均勻； 化學(xué)惰性，表面無(wú)吸附性或吸附性很弱，與被化學(xué)惰性，表面無(wú)吸附性或吸附性很弱，與被分離組分不起反應(yīng)

52、；分離組分不起反應(yīng)； 具有較高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，不易破碎；具有較高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，不易破碎； 顆粒大小均勻、適度。一般常用顆粒大小均勻、適度。一般常用60100目。目。2022-1-222. 載體（硅藻土）載體（硅藻土）紅色載體紅色載體： 孔徑較小，表孔密集，比表面積較大，機(jī)械強(qiáng)度好?？讖捷^小，表孔密集，比表面積較大，機(jī)械強(qiáng)度好。缺點(diǎn)是表面存有活性吸附中心點(diǎn)。與非極性固定液配合使缺點(diǎn)是表面存有活性吸附中心點(diǎn)。與非極性固定液配合使用，效果較好。故適宜分離非極性或弱極性組分的試樣。用，效果較好。故適宜分離非極性或弱極性組分的試樣。白色載體白色載體： 煅燒前原料中加入了少量助溶劑（碳酸鈉）

53、。煅燒前原料中加入了少量助溶劑（碳酸鈉）。 顆粒顆粒疏松，孔徑較大。比表面積較小，機(jī)械強(qiáng)度較差。但吸附疏松，孔徑較大。比表面積較小，機(jī)械強(qiáng)度較差。但吸附性顯著減小，適宜分離極性組分的試樣。性顯著減小，適宜分離極性組分的試樣。2022-1-22氣液色譜擔(dān)體2022-1-223. 固定液固定液 固定液：高沸點(diǎn)難揮發(fā)的有機(jī)化合物，種類繁多。固定液：高沸點(diǎn)難揮發(fā)的有機(jī)化合物，種類繁多。（1） 對(duì)固定液的要求對(duì)固定液的要求 應(yīng)對(duì)被分離試樣中的各組分具有不同的溶解能力，較好應(yīng)對(duì)被分離試樣中的各組分具有不同的溶解能力，較好的熱穩(wěn)定性，并且不與被分離組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。的熱穩(wěn)定性，并且不與被分離組分發(fā)生

54、不可逆的化學(xué)反應(yīng)。（2）固定液的最高和最低使用溫度）固定液的最高和最低使用溫度 高于最高使用溫度易分解，溫度低呈固體；高于最高使用溫度易分解，溫度低呈固體；（3）組分與固定液間的作用力）組分與固定液間的作用力 分子間的作用力主要包括分子間的作用力主要包括靜電力、誘導(dǎo)力、色散力和氫靜電力、誘導(dǎo)力、色散力和氫鍵的相互作用鍵的相互作用等。等。2022-1-22（4）固定液選擇的基本原則）固定液選擇的基本原則 “相似相溶相似相溶”，選擇與試樣性質(zhì)（極性）相近，選擇與試樣性質(zhì)（極性）相近的固定相。的固定相。固定液的性質(zhì)和被測(cè)組分有某些相似時(shí)，其溶解固定液的性質(zhì)和被測(cè)組分有某些相似時(shí)，其溶解度就大，分配系

55、數(shù)就大。也就是說(shuō)，被測(cè)組分在度就大，分配系數(shù)就大。也就是說(shuō)，被測(cè)組分在固定液中溶解度或分配系數(shù)的大小與被測(cè)組分和固定液中溶解度或分配系數(shù)的大小與被測(cè)組分和固定液兩種分子之間相互作用力的大小有關(guān)。固定液兩種分子之間相互作用力的大小有關(guān)。2022-1-22（5）固定液的相對(duì)極性）固定液的相對(duì)極性 規(guī)定：角鯊?fù)椋ó惾椋┑南鄬?duì)極性為零，規(guī)定：角鯊?fù)椋ó惾椋┑南鄬?duì)極性為零，氧二丙睛的相對(duì)極性為氧二丙睛的相對(duì)極性為100。2022-1-22 分離非極性物質(zhì)，選非極性固定液，各組分按沸點(diǎn)次分離非極性物質(zhì)，選非極性固定液，各組分按沸點(diǎn)次序流出色譜柱，沸點(diǎn)低先出，高后出；序流出色譜柱，沸點(diǎn)低先出，高后出

56、； 分離極性物質(zhì)，選極性固定液，各組分按極性次序分分離極性物質(zhì)，選極性固定液，各組分按極性次序分離，極性小的先出，極性大的后出；離，極性小的先出，極性大的后出； 分離非極性和極性混合物，選極性固定液，非極性先分離非極性和極性混合物，選極性固定液，非極性先出，極性組分后出；出，極性組分后出； 對(duì)于能形成氫鍵的試樣，選極性或氫鍵型的固定液，對(duì)于能形成氫鍵的試樣，選極性或氫鍵型的固定液，不易形成氫鍵的先出，最易形成氫鍵的最后流出。不易形成氫鍵的先出，最易形成氫鍵的最后流出。色譜流出規(guī)律：色譜流出規(guī)律：2022-1-22選擇內(nèi)容選擇內(nèi)容：第五節(jié)第五節(jié) 氣相色譜檢測(cè)器氣相色譜檢測(cè)器detector of

57、 gas chromatography第六節(jié)第六節(jié) 氣相色譜定性定量分析氣相色譜定性定量分析qualitative and quantitative analysis of GC第七節(jié)第七節(jié) 毛細(xì)管柱氣相色譜法毛細(xì)管柱氣相色譜法Capillary column gas chromatography2022-1-22一、概述一、概述 generalization二、熱導(dǎo)檢測(cè)器二、熱導(dǎo)檢測(cè)器thermal conductivity detector,TCD三、氫火焰離子化檢測(cè)器三、氫火焰離子化檢測(cè)器flame ionization detector, FID四、電子捕獲檢測(cè)器四、電子捕獲檢測(cè)器el

58、ectron capture detector, ECD五、火焰光度檢測(cè)器五、火焰光度檢測(cè)器flame photometric detector，F(xiàn)PD六、檢測(cè)器的性能指標(biāo)六、檢測(cè)器的性能指標(biāo)performance index of detector第五節(jié)第五節(jié) 氣相色譜檢測(cè)器氣相色譜檢測(cè)器detector of gas chromatography第二章第二章氣相色譜分析氣相色譜分析Analysis of gas chromatography, GC2022-1-221. 作用作用 將經(jīng)色譜柱分離后的各組分按其特性及含量轉(zhuǎn)換為相將經(jīng)色譜柱分離后的各組分按其特性及含量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電訊號(hào)。應(yīng)的電

59、訊號(hào)。2. 分類分類 a. 濃度型：濃度型：載氣中某組分濃度瞬間的變化，即檢測(cè)器的響載氣中某組分濃度瞬間的變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。應(yīng)值和組分的濃度成正比。 熱導(dǎo)熱導(dǎo)TCD ；電子捕獲；電子捕獲ECD。 b. 質(zhì)量型：質(zhì)量型：載氣中某組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，即檢測(cè)載氣中某組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，即檢測(cè)器響應(yīng)值和組分的質(zhì)量成正比。氫焰器響應(yīng)值和組分的質(zhì)量成正比。氫焰FID；火焰光度；火焰光度FPD。 一、概述 generalization2022-1-22二、熱導(dǎo)池檢測(cè)器 thermal conductivity detector，TCD1. 特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度適宜

60、，穩(wěn)定性好。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度適宜，穩(wěn)定性好。2. 測(cè)量原理：測(cè)量原理：基于不同物質(zhì)具有不同熱導(dǎo)系數(shù)?；诓煌镔|(zhì)具有不同熱導(dǎo)系數(shù)。3. 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：Fig2-9；2-10；類似于惠斯登電橋原理。；類似于惠斯登電橋原理。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示2022-1-22a. 橋路工作電流：橋路工作電流：電流增強(qiáng)，電阻絲和熱導(dǎo)池體電流增強(qiáng)，電阻絲和熱導(dǎo)池體的溫差加大，檢測(cè)靈敏度提高。但是電流太大，的溫差加大，檢測(cè)靈敏度提高。但是電流太大，引起基線不穩(wěn)，甚至將電阻絲燒壞。引起基線不穩(wěn)，甚至將電阻絲燒壞。b. 熱導(dǎo)池體溫度：熱導(dǎo)池體溫度：橋路電流一定時(shí)，池體溫度越橋路電流一定時(shí)，池體溫度越低，二者溫差越大，靈敏度越高