氣相色譜分析應(yīng)用培訓(xùn)-培訓(xùn)班李言

1、氣相色譜分析應(yīng)用(yngyng)培訓(xùn)北京(bi jn)北分瑞利分析儀器（集團(tuán)）有限責(zé)任公司李言共八十頁2022/7/252一、色譜法概述二、色譜法的分類三、氣相色譜法特點(diǎn)(tdin)及應(yīng)用第一節(jié) 色譜法概述(i sh)共八十頁2022/7/253 色譜法是一種分離技術(shù)。而且是分離技術(shù)中效能最高、應(yīng)用最廣的一種技術(shù)。色譜法的創(chuàng)始人是俄國植物學(xué)家茨維特。因于1903年用于分離植物色素而得名。固定(gdng)相：靜止不動的一相（固體或液體）；流動相：載著樣品運(yùn)動的一相（一般是氣體或液體）；色譜柱：裝有固定相的管子（玻璃管或不銹鋼管）。 當(dāng)流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時就會與固定相發(fā)生相互作用。由于

2、混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而按一定次序由固定相中流出。與適當(dāng)?shù)臋z測方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測。一、 色譜法概述(i sh) 共八十頁2022/7/254 氣相色譜：流動相為氣體（稱為載氣） 按固定相的不同(b tn)又分為：氣固色譜和氣液色譜 按分離柱不同可分為：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜二、 色譜法分類(fn li) 共八十頁按色譜過程(guchng)分離機(jī)制分類吸附(xf)色譜法分配色譜法共八十頁三、氣相色譜法特點(diǎn)(tdin)及應(yīng)用 2

3、022/7/256（1）分離效率高： 復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體、手性異構(gòu)體。（2）選擇性高： 可分離化學(xué)結(jié)構(gòu)極為相近的化合物。（3）靈敏度高： 可以檢測出g.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質(zhì)量。（4）分析速度快： 一般(ybn)在幾分鐘或十幾分鐘內(nèi)可以完成一個試樣的分析。（5）應(yīng)用范圍廣： 適用于沸點(diǎn)低于400的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析。 共八十頁2022/7/257一、氣相色譜分離(fnl)過程及流出曲線二、常用名詞術(shù)語及定義三、塔板理論四、速率理論第二節(jié) 氣相色譜基本(jbn)理論共八十頁一、氣相色譜分離(fnl)過程及流出曲線2022/7/258共八十頁從色

4、譜(s p)流出曲線上，可以得到許多重要信息: 2022/7/259（l）根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可以判斷樣品中所合組份的最少個數(shù)。（2）根據(jù)色譜峰的保留值(或位置)，可以進(jìn)行定性分析(dngxngfnx)。（3）根據(jù)色譜峰下的面積或峰高，可以進(jìn)行定量分析。（4）色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾?，是評價色譜柱分離效能的依據(jù)。（5）色譜峰兩峰間的距離，是評價固定相(和流動相)選擇是否合適的依據(jù)。共八十頁二、常用(chn yn)名詞術(shù)語及定義2022/7/25101、色譜圖相關(guān)名詞（1）色譜峰（2）基線：無試樣通過檢測器時，檢測到的信號即為基線。（3）峰高（h）：從峰頂點(diǎn)到基線間的距離。（4）峰拐點(diǎn)(ui d

5、in)：流出曲線上二階導(dǎo)數(shù)為零的兩點(diǎn)。0.607h（5）峰寬(Wb)：峰兩側(cè)拐點(diǎn)0.607h所作切線與基線相交兩點(diǎn)間的距離。（6）半峰寬(Y1/2) ：色譜峰高一半處的寬度。（7）峰面積(A) ：色譜流出曲線與基線之間的面積。 共八十頁死時間(shjin)保留(boli)時間調(diào)整保留時間死體積 Vm=Fctm保留體積 Vr=Fctr調(diào)整保留體積 Vr=Vr-Vm基線2、常用保留值 （1）時間與體積表示的保留值共八十頁2022/7/2512（3）分離因子 在定性分析中，通常固定一個色譜峰作為標(biāo)準(zhǔn)（s），然后再求其它峰（i）對這個峰的調(diào)整保留值之比。在多元混合物分析中，通常選擇一對最難分離的物質(zhì)對

6、，將它們(t men)的相對保留值作為重要參數(shù)。在這種情況下，可用符號表示： 式中tR2為后出峰的調(diào)整保留(boli)時間，所以這時總是大于1的。 分離因子只與柱溫及固定相的性質(zhì)有關(guān)，而與柱徑、柱長、填充情況及流動相流速無關(guān)。一般用于表征柱子的選擇性。 共八十頁3、平衡(pnghng)分配中的基本概念 2022/7/2513（1）分配系數(shù)K 如前所述，分配色譜的分離是基于樣品組分在固定相和流動相之間反復(fù)多次地分配過程，而吸附色譜的分離是基于反復(fù)多次地吸附、脫附過程。這種分離過程經(jīng)常用樣品分子在兩相間的分配來描述，而描述這種分配的參數(shù)(cnsh)稱為分配系數(shù)。它是指在一定溫度和壓力下，組分在固定

7、相和流動相之間分配達(dá)平衡時的濃度之比值，即 分配系數(shù)K與柱中固定相和流動相的體積無關(guān)，而取決于組分及兩相的性質(zhì)，并隨柱溫、柱壓變化而變化。共八十頁2022/7/2514（2）分配(fnpi)比（容量因子）k 分配比又稱容量因子，它是指在一定溫度和壓力下，組分在兩相間分配達(dá)平衡時，分配在固定(gdng)相和流動相中的質(zhì)量比,即 式中Cs，Cm分別為組分在固定相和流動相的濃度；Vm為柱中流動相的體積，近似等于死體積。Vs為柱中固定相的體積，在各種不同的類型的色譜中有不同的含義。例如：在分配色譜中，Vs表示固定液的體積；在尺寸排阻色譜中，則表示固定相的孔體積。共八十頁2022/7/2515相比：=V

8、M / VS反映各種色譜柱柱型及其結(jié)構(gòu)特征填充柱: 635 毛細(xì)管柱: 501500 k值越大，說明組分在固定相中的量越多，相當(dāng)于柱的容量大，因此又稱容量因子。它是衡量色譜柱對被分離組分保留能力的重要參數(shù)。k值也決定(judng)于組分及固定相熱力學(xué)性質(zhì)，它不僅隨柱溫、柱壓變化而變化，而且還與流動相及固定相的體積有關(guān)。 共八十頁2022/7/2516（3）分配系數(shù)K及分配比k與選擇因子(ynz)的關(guān)系 該式表明：通過選擇因子把實(shí)驗(yàn)測量值k與熱力學(xué)性質(zhì)的分配系數(shù)K直接聯(lián)系起來，對固定相的選擇具有實(shí)際意義。如果兩組分的K或k值相等，則=1，兩個組分的色譜峰必將重合，說明分不開。兩組分的K或k值相差

9、(xin ch)越大，則分離得越好。因此兩組分具有不同的分配系數(shù)是色譜分離的先決條件。共八十頁三、塔板理論(lln)2022/7/2517 最早由Martin等人提出塔板理論，把色譜柱比作一個精餾塔，沿用精餾塔中塔板的概念來描述(mio sh)組分在兩相間的分配行為，同時引人理論塔板數(shù)作為衡量柱效率的指標(biāo)。 通過概率理論得到流出曲線方程：為標(biāo)準(zhǔn)偏差共八十頁對色譜流出曲線(qxin)方程的討論2022/7/2518當(dāng)t=tR時，C=Cmax，峰高正比于進(jìn)樣量C0，是峰高定量的理論基礎(chǔ)。當(dāng)n越大，柱效越大，Cmax/ C0越大。即保留時間一定時，塔板數(shù)越多，峰越高。Cmax反比(fnb)于tR，t

10、R小，Cmax大， 保留時間小的組分峰高且窄。tR大，Cmax小， 保留時間大的組分峰低且寬。共八十頁色譜柱長：L，虛擬的塔板間距離(jl)：H，色譜柱的理論塔板數(shù)：n，則三者的關(guān)系為：n = L/H，理論塔板數(shù)與色譜參數(shù)之間的關(guān)系為：2022/7/2519共八十頁有效(yuxio)塔板數(shù)和有效(yuxio)塔板高度2022/7/2520 單位柱長的塔板數(shù)越多，表明柱效越高。 用不同物質(zhì)計(jì)算可得到(d do)不同的理論塔板數(shù)。 組分在tM時間內(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： 塔板理論用熱力學(xué)觀點(diǎn)形象地描述了溶質(zhì)在色譜柱中的分配平衡和分離過程，導(dǎo)出流出曲線的數(shù)學(xué)模型，并成功地解

11、釋了流出曲線的形狀及濃度極大值的位置，還提出了計(jì)算和評價柱效的參數(shù)。但由于它的某些基本假設(shè)并不完全符合柱內(nèi)實(shí)際發(fā)生的分離過程，例如，縱向擴(kuò)散造成譜帶擴(kuò)張的原因和影響板高的各種因素，也不能說明為什么在不同流速下可以測得不同的理論塔板數(shù)，這就限制了它的應(yīng)用。 共八十頁四、速率(sl)理論2022/7/2521H=A+B/u+Cu H：理論塔板高度，A項(xiàng)為渦流擴(kuò)散(kusn)項(xiàng)；B/ u項(xiàng)為分子擴(kuò)散項(xiàng)；C u為傳質(zhì)項(xiàng)；u為載氣線速度，單位為cm/s。 1956年荷蘭學(xué)者Van Deemter等在研究氣液色譜時，提出了色譜過程動力學(xué)理論速率理論。他們吸收了塔板理論中板高的概念，并充分考慮了組分在兩相間

12、的擴(kuò)散和傳質(zhì)過程，從而在動力學(xué)基礎(chǔ)上較好地解釋了影響板高的各種因素。該理論模型對氣相、液相色譜都適用。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柱效及分離的影響。 Van Deemter方程的數(shù)學(xué)簡化式為 ：共八十頁渦流(wli)擴(kuò)散項(xiàng)2022/7/2522A=2dp渦流(wli)擴(kuò)散項(xiàng)粒徑均勻性因子 共八十頁渦流擴(kuò)散項(xiàng)A：由不等路徑造成的色譜峰擴(kuò)展。由于柱填料粒徑大小不同，粒度分布范圍不一致及填充的不均勻，形成寬窄、長短不同的路徑，因此流動相沿柱內(nèi)各路徑形成紊亂的渦流運(yùn)動，有些溶質(zhì)分子(fnz)沿較窄且直的路徑運(yùn)行，以較快的速度通過色譜柱，發(fā)生分子(fnz)超前，反

13、之，有些分子(fnz)發(fā)生滯后，從而使色譜峰產(chǎn)生擴(kuò)散。使用適當(dāng)細(xì)粒度和顆粒均勻的擔(dān)體，并盡量填充均勻，是減少渦流擴(kuò)散，提高柱效的有效途徑。 2022/7/2523共八十頁分子(fnz)擴(kuò)散項(xiàng)B/uB=2Dg分子擴(kuò)散項(xiàng)：由于分子的縱向擴(kuò)散造成的色譜峰擴(kuò)展。即由于試樣組分被載氣帶入色譜柱后，是以塞子的形式存在于色譜柱的很小一段空間中，由于在塞子前后存在濃度梯度，因此使運(yùn)動著的分子產(chǎn)生縱向擴(kuò)散，引起色譜峰擴(kuò)展 分子擴(kuò)散項(xiàng)與Dg的大小成正比，而Dg與組分及載氣的性質(zhì)有關(guān)：相對分子質(zhì)量大的組分，其Dg小,反比于載氣密度的平方根或載氣相對分子質(zhì)量的平方根，所以采用相對分子質(zhì)量較大(jio d)的載氣(如氮

14、氣)，可使B項(xiàng)降低，Dg隨柱溫增高而增加，但反比于柱壓。彎曲因子r為與填充物有關(guān)的因素。 2022/7/2524彎曲因子擴(kuò)散系數(shù)共八十頁氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)Cg：試樣組分從氣相移動到固定相表面的過程中，由于質(zhì)量交換過程需要一定時間（即傳質(zhì)阻力）而使分子有滯留傾向。在此過程中，部分組分分子隨流動相向前(xin qin)運(yùn)動，發(fā)生分子超前，引起色譜峰擴(kuò)展。 2022/7/2525共八十頁液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)CL：試樣組分從固定(gdng)相表面移動到固定(gdng)相內(nèi)部的過程中，由于質(zhì)量交換過程需要一定時間（即傳質(zhì)阻力）而使分子有滯留傾向。在此過程中，部分組分分子先離開固定(gd

15、ng)相表面，發(fā)生分子超前，引起色譜峰擴(kuò)展。 2022/7/2526共八十頁氣相色譜速率方程2022/7/2527為柱型的研究(ynji)和發(fā)展提供理論依據(jù)為操作條件的選擇提供理論指導(dǎo)為色譜柱的填充提供理論指導(dǎo)共八十頁第三節(jié) 氣相色譜填充(tinchng)柱2022/7/2528一、氣固色譜填充(tinchng)柱二、氣液色譜填充柱三、填充柱的制備共八十頁 氣相色譜填充柱，在實(shí)際分析工作中的應(yīng)用非常普遍。填充柱在分離效能和分析速度方面比毛細(xì)管柱差，但填充柱的制備方法比較簡單，定量分析的準(zhǔn)確度較高，特別是在某些分析領(lǐng)域（例如氣體分析、痕量水分析）具有獨(dú)特用途。從發(fā)展上看，雖然毛細(xì)管柱有逐步取代填

16、充柱的趨勢（例如已有一些日常分析使用PLOT柱代替過去常用的氣固色譜填充柱），但至少在目前一段時期內(nèi)，填充柱在日常分析中仍是一種十分(shfn)有價值的分析分離手段。 填充柱主要有氣固色譜填充柱和氣液色譜填充柱兩種類型。 2022/7/2529共八十頁一、氣固色譜(s p)填充柱2022/7/2530 我們知道, 色譜分離的基本原理是試樣組分通過色譜柱時與填料之間發(fā)生相互作用，這種相互作用大小(dxio)的差異使各組分互相分離而按先后次序從色譜柱流出。我們把色譜柱內(nèi)不移動、起分離作用的填料稱為固定相。氣固色譜填充柱常采用固體物質(zhì)作固定相。這些固體固定相主要包括無機(jī)吸附劑和高分子多孔微球 （一）

17、無機(jī)吸附劑這一類吸附劑包括具有強(qiáng)極性的硅膠、中等極性的氧化鋁、非極性的炭素及有特殊吸附作用的分子篩。它們大多數(shù)能在高溫下使用，吸附容量大，熱穩(wěn)定性好，是分析永久性氣體及氣態(tài)烴類混合物理想的固定相。 .(1)硅膠硅膠是一種氫鍵型的強(qiáng)極性固體吸附劑，氣相色譜使用較多的是粗孔硅膠，其孔徑為80100 nm，比表面積近300 m2/g，可用于分析N2O、SO2、H2S、SF6、CF2Cl2以及C1C4烷烴等物質(zhì)。(2)氧化鋁 氧化鋁有五種不同的晶型，氣相色譜常用的主要是型，具有中等極性，主要用于分析C1C4烴類及其異構(gòu)體，在低溫下也能用于分離氫的同位素。 共八十頁(3)碳素 碳素是一類非極性的固體吸附

18、劑，主要有活性碳、石墨化碳黑和碳分子篩等品種?；钚蕴际菬o定形碳，具有微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大(8001000 m2/g)，可用于分析永久性氣體和低沸點(diǎn)烴類。若涂少量固定(gdng)液，可用來分析空氣、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、乙炔、乙烯等混合物。 石墨化碳黑是碳黑在惰性氣體保護(hù)下經(jīng)高溫(25003000) 煅燒而成的石墨狀細(xì)晶，特別適用于分離空間和結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，也可用于分析硫化氫、二氧化硫、低級醇類、短鏈脂肪酸、酚、胺類。 碳分子篩又稱為炭多孔小球，是聚偏二氯乙烯小球經(jīng)高溫?zé)峤馓幚砗蟮臍埩粑?，比表面積8001000 m2/g，孔徑約1.52 nm，主要用于稀有氣體、空氣、二氧化碳、氧化亞氮、C1C3

19、烷類分析。 多孔炭黑國內(nèi)外都有商品出售，如由中國科學(xué)院化學(xué)所研制、天津化學(xué)試劑二廠生產(chǎn)的TDX-01和TDX-02，國外的產(chǎn)品Carbon Sieve B等即屬于這類。使用前通常在180通氮?dú)饣罨?4h，降溫后存于干燥器內(nèi)備用。 2022/7/2531共八十頁(4)分子篩 分子篩是一類人工合成的硅鋁酸鹽，具有均勻分布的孔穴，分子篩的性能主要取決于孔徑的大小和表面特性。當(dāng)試樣分子經(jīng)過分子篩時，比孔徑小的分子可進(jìn)入孔內(nèi)，比孔徑大的分子則被排除于孔外。氣相色譜分析中應(yīng)用的分子篩通常有4A、5A和13X等三種類型。在氣相色譜中主要用于分離H2、O2、N2、CO、CH4以及低溫下分析(fnx)惰性氣體等

20、。 分子篩極易因吸水而失去活性。此外使用時還應(yīng)注意，某些物質(zhì)如氨、甲酸、二氧化碳等會被分子篩不可逆吸附。分子篩是否失效通常可從氮、氧的分離情況來判斷。 13X： Na2OAl2O32.45SIO26H2O 5A： 3/4CaO1/4Na2OAl2O32SiO29/2H2O 2022/7/2532共八十頁（二）高分子多孔小球高分子多孔小球（GDX）是以苯乙烯等為單體與交聯(lián)劑二乙烯苯交聯(lián)共聚的小球。它本身既可以作為吸附劑在氣固色譜中直接使用，也可以作為載體涂上固定液后用于分離。在烷烴、芳烴、鹵代烷、醇、酮、醛、醚、脂、酸、胺、腈以及(yj)各種氣體的氣相色譜分析中已得到廣泛應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)主要有: 吸

21、附活性低。無論對非極性物質(zhì)還是極性物質(zhì)，使用這種固定相通常都可以獲得對稱色譜峰；對含羥基的化合物具有相對低的親和力。羥基作用力越強(qiáng)，親和力越弱。在非極性固定相上出峰次序基本上按分子量大小分離，故特別適合有機(jī)物中痕量水的快速測定; 可選擇的范圍大。不僅可以依據(jù)樣品性質(zhì)選擇合適的孔徑大小和表面性質(zhì)的產(chǎn)品直接使用，還可以涂上固定液，使親油性化合物的保留時間縮短，極性組分的保留時間適當(dāng)延長，從而增加色譜柱的選擇性。此外，高分子小球在高溫時不流失，機(jī)械強(qiáng)度好，圓球均勻，較易獲得重現(xiàn)性好的填充柱。由中國科學(xué)院化學(xué)研究所研制、天津化學(xué)試劑二廠生產(chǎn)的GDX-系列高分子小球產(chǎn)品即屬于此類。2022/7/2533

22、共八十頁高分子多孔微球可分為兩類： 非極性：苯乙烯+二乙烯苯共聚：GDX-1和2型（國產(chǎn)）；Chromosorb系列（國外）； 極性：苯乙烯+二乙烯苯共聚物中引入極性基團(tuán)：GDX-3和4型（國產(chǎn)）； Porapak N等（國外）。 高分子多孔微球有一個缺點(diǎn)是小球經(jīng)常帶有“靜電”，易貼附于儀器和器皿上而難以清理，通?？捎脻櫇襁^丙酮的紗布擦拭(csh)來消除。2022/7/2534共八十頁2022/7/2535共八十頁氣固色譜(s p)固定相的特點(diǎn)2022/7/2536（1）性能與制備和活化條件有很大關(guān)系；（2）同一種固定相，不同廠家或不同活化條件，分離效果差異較大；（3）種類(zhngli)有限

23、，能分離的對象不多；（4）使用方便。共八十頁二、氣液色譜(s p)填充柱2022/7/2537氣液色譜填充柱中所用的填料是液體固定相。它是由惰性的固體支持物和其表面上涂漬的高沸點(diǎn)有機(jī)物液膜所構(gòu)成。通常把惰性的固體支持物稱為“載體”, 把涂漬的高沸點(diǎn)有機(jī)物稱為“固定液”。氣液色譜固定相 ：固定液+擔(dān)體（載體）固定液在常溫下不一定為液體，但在使用溫度下一定呈液體狀態(tài)。固定液的種類繁多，選擇余地大，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。1、擔(dān)體：化學(xué)惰性的多孔性固體顆粒?；瘜W(xué)惰性，表面無吸附性或吸附性很弱，與被分離組分不起反應(yīng)多孔性，即比表面積大，孔徑分布均勻；具有較高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度(qingd)，不易破碎；顆粒

24、大小均勻、適度。共八十頁常用(chn yn)擔(dān)體有：2022/7/25381. 紅色擔(dān)體（6201型擔(dān)體） ：表面孔穴密集，孔徑較小，比表面積較大，機(jī)械強(qiáng)度好。適宜分離非極性或弱極性組分的試樣。缺點(diǎn)是表面存有活性吸附中心點(diǎn)。2. 白色擔(dān)體（101型擔(dān)體） ：煅燒前原料中加入了少量助溶劑(碳酸鈉)。顆粒疏松，孔徑較大。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。3. 非硅藻土型擔(dān)體：聚合氟塑料擔(dān)體、玻璃(b l)微球擔(dān)體、高分子微球擔(dān)體等。 特點(diǎn)是：表面空隙適中、比表面積適中、機(jī)械強(qiáng)度較強(qiáng)、 耐高溫、耐強(qiáng)腐蝕、價格偏高。硅藻土型擔(dān)體用前要預(yù)處理：酸洗、堿洗、硅烷化。共八十

25、頁2022/7/2539共八十頁2、固定液：高沸點(diǎn)(fidin)難揮發(fā)有機(jī)化合物，種類繁多。2022/7/2540（1）對固定液的要求：揮發(fā)性小；較好的熱穩(wěn)定性；對被分離試樣中的各組分具有(jyu)不同的溶解能力；高選擇性；化學(xué)穩(wěn)定性好，不與被分離組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。（2）固定液分類 如按化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性、應(yīng)用等的分類方法。在各種色譜手冊中，一般將固定液按有機(jī)化合物的分類方法分為：脂肪烴、芳烴、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等。共八十頁2022/7/2541共八十頁2022/7/2542共八十頁（3）固定液與組分的作用力：a) 色散力非極性分子之間（瞬時偶極之間靜電吸引）；b) 誘導(dǎo)(yudo

26、)力極性與非極性分子之間（偶極與瞬時偶極之間靜電吸引）；c) 取向力極性與極性分子之間（偶極與偶極之間靜電吸引）d) 氫鍵力強(qiáng)度介于化學(xué)鍵力和范德華力之間的靜電吸引，亦屬取向力。2022/7/2543共八十頁（4）固定液的極性：固定相極性用相對(xingdu)極性P表示規(guī)定非極性固定液角鯊?fù)榈臉O性為0，強(qiáng)極性固定液,-氧二丙腈的極性為100，其余物質(zhì)的P 在0100 之間，每20 單位為一級，即將極性分為5 級： 020 為0+1 ，稱非極性固定液； 2040 為+1+2 ，稱弱極性固定液； 4060 為+2+3 ，稱中極性固定液； 80100 為+4+5 , 稱強(qiáng)極性固定液； 2022/7/

27、2544共八十頁2022/7/2545共八十頁三、填充(tinchng)柱制備1、柱管的清洗2、固定(gdng)相的制備3、固定相的填充4、填充柱的老化與評價2022/7/2546共八十頁色譜(s p)柱的老化須老化的色譜柱：新柱出現(xiàn)(chxin)峰形變化，基線不穩(wěn)定，出現(xiàn)(chxin)異常鼓包等現(xiàn)象長時間未使用色譜柱標(biāo)牌內(nèi)容 固定相名稱、長度、內(nèi)徑、老化溫度、最高使用溫度色譜柱的保存填充柱用膠帽將其兩端封??；毛細(xì)柱用進(jìn)樣墊將其兩端封住，放入原包裝內(nèi)。2022/7/2547共八十頁注意事項(xiàng)載氣：用氮?dú)?，不能用氫氣老化溫度：比最高使用溫度?0-30度（色譜柱標(biāo)牌上有相應(yīng)的老化溫度）老化時間：根

28、據(jù)柱子長度，大約(dyu)在4-8小時新色譜柱老化時必須將色譜柱與檢測器斷開；老化時注意柱箱中的其他色譜柱，如果老化溫度高于某根色譜柱的最高使用溫度，則必須把這根色譜柱拆掉。毛細(xì)管柱推薦使用程序升溫。2022/7/2548共八十頁第四節(jié) 毛細(xì)管色譜法一、毛細(xì)管色譜的優(yōu)點(diǎn)（1）分離(fnl)效率高：比填充柱高10100倍；（2）分析速度快：用毛細(xì)管色譜分析比用填充柱色譜速度（3）色譜峰窄、峰形對稱。較多采用程序升溫方式；（4）靈敏度高，一般采用氫焰檢測器。 （5）渦流擴(kuò)散為零。2022/7/2549共八十頁二、毛細(xì)管柱的種類涂壁開管柱（wall coated opentubular，WCOT柱）

29、： 將固定液直接涂敷在管內(nèi)壁上。柱制作相對簡單，但柱制備的重現(xiàn)(zhn xin)性差、壽命短。多孔層開管柱（porous layer open tubular，PLOT柱）： 在管壁上涂敷一層多孔性吸附劑固體微粒。構(gòu)成毛細(xì)管氣固色譜。載體涂漬開管柱（support coated open tubular，SCOT柱）：將非常細(xì)的擔(dān)體微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效較WCOT柱高。化學(xué)鍵合或交聯(lián)柱：將固定液通過化學(xué)反應(yīng)鍵合在管壁上或交聯(lián)在一起。使柱效和柱壽命進(jìn)一步提高。2022/7/2550共八十頁三、毛細(xì)管色譜的分流與尾吹毛細(xì)管柱內(nèi)徑很細(xì)，因而帶來三個問題：（1）允許通過的載氣流量很小。（2

30、）柱容量(rngling)很小，允許的進(jìn)樣量小。需采用分流技術(shù)。（3）分流后，柱后流出的試樣組分量少、流速慢。解決方法：靈敏度高的氫焰檢測器，采用尾吹技術(shù)。2022/7/2551共八十頁分流：把進(jìn)入注樣器中的樣品大部分分到儀器(yq)外面， 只有小部分流經(jīng)色譜柱。 作用：減小柱負(fù)荷，減小柱污染。 分流比（柱流量分流流量）/柱流量 分流比越大出峰越小，峰之間的分離度明顯改善，柱污染小，但含量低的組分會不出峰。補(bǔ)充氣（尾吹）：增加柱出口到檢測器的載氣速度，以減小這段死體積的影響，使儀器的靈敏度與峰形有所改善。 補(bǔ)充氣越大，樣品進(jìn)入檢測器速度加快，峰變尖銳，靈敏度提高，但點(diǎn)火困難。2022/7/25

31、52共八十頁四、毛細(xì)管柱的規(guī)格（1）固定液 名稱非極性：SE-30, OV-1 ，OV-101 ，SE-54 ，OV-1701 中等極性：XE-60 ，OV-17 極性：FFAP ，PEG-20M （2）毛細(xì)管柱長度 512m 短柱：分離少于10個組份（不包含難分離物質(zhì)對）的簡單樣品。2530m 中長柱：分離1050個組份的樣品。50m 長柱：分離大于50個組份或含有(hn yu)難分離物質(zhì)對的復(fù)雜樣品。（3）毛細(xì)管柱內(nèi)徑 0.53mm 具有近似填充柱的負(fù)荷量，分析時間快, 可采用柱上進(jìn)樣或直接進(jìn)樣技術(shù)，適合于分析不太復(fù)雜的樣品，是填充柱理想的替代柱。2022/7/2553共八十頁0.32mm

32、 柱效稍低于0.25mm常規(guī)柱，負(fù)荷量大于常規(guī)柱的60%，用特制注射針可做柱上進(jìn)樣。0.25mm 最常用的內(nèi)徑規(guī)格。有較高的柱效，負(fù)荷量較低，必須分流進(jìn)樣或無分流進(jìn)樣。用于復(fù)雜多組份樣品分析.0.20mm 柱效高,負(fù)荷量低，流失較小，適合與質(zhì)譜等靈敏(ln mn)檢測器聯(lián)用。（4）膜 厚 0. 10. 2um 薄液膜 低負(fù)荷量，高溫下流失較小，適合于高沸點(diǎn)化合物的分析，適于配高靈敏檢測器。0.250.33um 標(biāo)準(zhǔn)液厚 一般商品柱的標(biāo)準(zhǔn)液膜。0.55.0um 厚液膜較高的樣品負(fù)荷量，在高溫下流失較大，適于分析低沸點(diǎn)樣品。2022/7/2554共八十頁填充(tinchng)柱和毛細(xì)管柱的比較 色

33、譜參數(shù)填充柱WCOTSCOT柱長度，透性10-7，cm110508002001000柱內(nèi)徑，mm240.10.80.50.8液膜厚度，m100.110.82相比4200100150050300每個峰的容量，ng1010E610050300柱效，N/m5001000100040006001200最小板高，mm0.520.120.22分離能力低高中等相對壓力高低低最佳線速，cm/s5201010020160共八十頁2022/7/2556第五節(jié) 氣相色譜分離(fnl)條件的選擇一、分離度（分辨率）二、色譜(s p)柱的選擇三、載氣及流速的選擇四、操作溫度的選擇五、進(jìn)樣技術(shù)共

34、八十頁2022/7/2557一、分離(fnl)度（分辨率）相鄰兩色譜峰保留值之差與兩組分色譜峰底寬度平均值之比，用R表示。分離度可以用來作為衡量(hng ling)色譜峰分離效能的指標(biāo)。R =0.8：兩峰的分離程度可達(dá)89%；R =1.0：分離程度98%；R =1.5：達(dá)99.7%（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。共八十頁68.3%95.4%99.7%共八十頁二、色譜(s p)柱的選擇2022/7/25591、固定相的選擇氣液色譜，應(yīng)根據(jù)“相似相溶”的原則：分離非極性組分時，通常選用非極性固定相。各組分按沸點(diǎn)順序出峰，低沸點(diǎn)組分先出峰。分離極性組分時，一般(ybn)選用極性固定液。各組分按極性大小順

35、序流出色譜柱，極性小的先出峰。分離非極性和極性的（或易被極化的）混合物，一般選用極性固定液。此時，非極性組分先出峰，極性的（或易被極化的）組分后出峰。共八十頁2、固定(gdng)液配比（涂漬量）的選擇2022/7/2560醇、胺、水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵(qn jin)的化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液。組成復(fù)雜、較難分離的試樣，通常使用特殊固定液，或混合固定相。 配比：固定液在擔(dān)體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，配比通常在5%25%之間。 配比越低，擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。 配比較低時，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小。分析工作中通

36、常傾向于使用較低的配比。共八十頁3、柱長和柱內(nèi)徑(ni jn)的選擇2022/7/2561 增加柱長可使理論塔板數(shù)增大，對提高分離度有利（分離度R2正比于柱長L），但組分的保留時間tR，且柱阻力，不便操作。 柱長的選用原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時間。 填充色譜(s p)柱的柱長通常為110m，內(nèi)徑23mm。共八十頁三、載氣及流速(li s)的選擇2022/7/25621、載氣種類的選擇 載氣種類的選擇應(yīng)考慮三個方面：載氣對柱效的影響、載氣性質(zhì)及檢測器要求。（1）載氣摩爾質(zhì)量大，可抑制試樣的縱向擴(kuò)散，提高柱效。（2）載氣流速較大時，傳質(zhì)阻力項(xiàng)起主要作用，采

37、用較小摩爾質(zhì)量的載氣（如H2，He），可減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。（3）熱導(dǎo)(r do)檢測器需要使用熱導(dǎo)(r do)系數(shù)較大的氫氣有利于提高檢測靈敏度。在氫焰檢測器中，氮?dú)馊允鞘走x目標(biāo)。（4）在載氣選擇時，還應(yīng)綜合考慮載氣的安全性、經(jīng)濟(jì)性及來源是否廣泛等因素。共八十頁2、載氣流速(li s)的選擇632022/7/25對van Deemter方程求導(dǎo)得到最佳流速為實(shí)際(shj)工作中，為了縮短分析時間，常使流速稍高與最佳流速。共八十頁四、操作溫度的選擇(xunz)2022/7/2564 1、柱溫的選擇（1）柱溫對柱效和分離度的影響（2）柱溫對檢測器的影響（3）柱溫與樣品性質(zhì)的關(guān)系：柱溫一般選擇

38、在接近或略低于組分平均沸點(diǎn)(fidin)時的溫度。組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。（4）柱溫對峰高、峰面積的影響共八十頁2022/7/2565程序(chngx)升溫恒溫：45oC程序升溫：30180oC恒溫：145oC溫度低，分離效果較好，但分析時間長程序升溫，分離效果好，且分析時間短溫度高，分析時間短，但分離效果差共八十頁2、氣化(q hu)溫度、檢測器溫度2022/7/2566色譜儀進(jìn)樣口下端有一氣化器，液體(yt)試樣進(jìn)樣后，在此瞬間氣化；氣化溫度一般較柱溫高510；防止氣化溫度太高造成試樣分解；檢測器溫度：高于柱溫2050。共八十頁 五、進(jìn)樣技術(shù)(jsh)2022/7/25671

39、、進(jìn)樣方式和進(jìn)樣時間(shjin)液體試樣采用微量進(jìn)樣器進(jìn)樣，規(guī)格有1L，5L，10L等。氣體試樣應(yīng)采氣體進(jìn)樣閥進(jìn)樣。進(jìn)樣要求動作快、時間短。共八十頁2022/7/25682、進(jìn)樣量 根據(jù)擔(dān)液比及柱子形式?jīng)Q定進(jìn)樣量，進(jìn)樣 方式(fngsh)為柱上進(jìn)樣。 進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內(nèi)。共八十頁2022/7/2569第六節(jié) 氣相色譜的定性(dng xng)和定量一、氣相色譜的定性分析(dngxngfnx)二、氣相色譜的定量分析共八十頁一、氣相色譜的定性分析(dngxngfnx)2022/7/25701、利用純物質(zhì)定性的方法 利用保留值定性：通過對比試樣中具有與純物質(zhì)相同保留值的色譜峰，來確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中位置。不適(bsh)用于不同儀器上獲得的數(shù)據(jù)之間的對比。 利用加入法定性：將純物質(zhì)加入到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對變化。 共八十頁2022/7/2571共八十頁2、與其他(qt)分析儀器聯(lián)用的定性方法2022/7/2572色質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）色譜-紅外光譜儀聯(lián)用（GC-FTIR）組分(zfn)的結(jié)構(gòu)鑒定SampleSample 1.0 D