氣相色譜分析法

第四章氣相色譜分析法內(nèi)容提要：第一節(jié)氣相色譜儀第二節(jié)氣相色譜固定相及其選擇第三節(jié)氣相色譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)第一節(jié)氣相色譜儀一、氣相色譜儀概述二、氣相色譜儀主要部件三、常見(jiàn)氣相色譜儀的使用和維護(hù)一、氣相色譜儀概述

gaschromatographicinstruments氣相色譜儀器

TRACEGC氣相色譜儀器

氣相色譜儀器氣相色譜儀器1、氣相色譜儀結(jié)構(gòu)流程

processofgaschromatograph1-載氣鋼瓶；2-減壓閥；3-凈化干燥管；4-針形閥（穩(wěn)壓閥）；5-流量計(jì);6-壓力表；7-氣化室；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)分離系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)溫控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

H2,N2或Ar氣路系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)分離系統(tǒng)溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程2、氣相色譜儀的類(lèi)型常見(jiàn)的氣相色譜儀有單柱單氣路和雙柱雙氣路兩種類(lèi)型。（1）單柱單氣路型色譜儀的工作流程由高壓氣瓶供給的載氣經(jīng)減壓閥、穩(wěn)壓閥、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、色譜柱、檢測(cè)器后放空。新型雙氣路儀器的兩個(gè)色譜柱可以裝性質(zhì)不同的固定相，供選擇進(jìn)樣，具有兩臺(tái)氣相色譜儀的功能。（2）雙柱雙氣路型色譜儀的工作流程將經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥后的載氣分成兩路進(jìn)入兩路的色譜柱和檢測(cè)器，其中一路作分析用，另一路作補(bǔ)償用。這種結(jié)構(gòu)可以補(bǔ)償氣流不穩(wěn)或固定液流失對(duì)檢測(cè)器產(chǎn)生的影響，提高了儀器工作的穩(wěn)定性，因而特別適用于程序升溫和痕量分析。二、氣相色譜儀主要部件（一）載氣系統(tǒng)氣相色譜儀中的氣路系統(tǒng)是一個(gè)載氣連續(xù)運(yùn)行的密閉管路系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)要求載氣純凈、密閉性好、流速穩(wěn)定及流速測(cè)量準(zhǔn)確。整個(gè)氣路系統(tǒng)由載氣源、凈化干燥管、載氣壓力和流速控制裝置、載氣壓力和流速顯示四部分組成。

載氣氣路流程為：載氣：氣相色譜的載氣是載送樣品進(jìn)行分離的惰性氣體，是氣相色譜的流動(dòng)相。常用的載氣為氮?dú)?、氫氣（在使用氫火焰離子化檢測(cè)器時(shí)作燃?xì)?，在使用熱?dǎo)檢測(cè)器時(shí)常作為載氣）、氦氣、氬氣（氦、氬由于價(jià)格高，應(yīng)用較少）。高壓鋼瓶：載氣一般可由高壓氣體鋼瓶或氣體發(fā)生器來(lái)提供。實(shí)驗(yàn)室一般使用前者，所提供的載氣純度要達(dá)到99.99%以上。減壓閥：將高壓鋼瓶中的氣體壓力從50～150kgf·cm-2減壓到2～5kgf·cm-2（1kgf·cm-2=98kPa）。凈化器：多為填充了分子篩和活性炭的串聯(lián)管，可除去水、氧氣以及其他雜質(zhì)。載氣壓力和流速控制裝置：包括：開(kāi)關(guān)閥、穩(wěn)壓閥、穩(wěn)流閥、針閥、阻力管等。由于氣相色譜分析中所用氣體流量較?。ㄒ话阍?00mL·min-1以下），所以單靠開(kāi)關(guān)閥、減壓閥來(lái)控制氣體流速是比較困難的。因此，通常在減壓閥輸出氣體的管線中還要串聯(lián)穩(wěn)壓閥、穩(wěn)流閥，用以穩(wěn)定載氣（或燃?xì)猓┑膲毫土魉?。載氣壓力和流速顯示裝置：壓力表：多為兩級(jí)壓力指示。第一級(jí)，鋼瓶壓力指示（總是高于常壓，對(duì)填充柱10～50psi，對(duì)開(kāi)口毛細(xì)管柱1～25psi，1psi=6894.76Pa）；第二級(jí)，柱頭壓力指示。轉(zhuǎn)子流量計(jì)：顯示柱前流速。由于氣體的可壓縮性，色譜柱內(nèi)存在壓力梯度。轉(zhuǎn)子流量計(jì)顯示的柱前流速只能作為分離條件的相對(duì)參數(shù)，不能反映色譜柱內(nèi)真實(shí)流速。皂膜流速計(jì)：測(cè)定大氣壓下柱后流速，求出柱內(nèi)平均流速。管路連接和檢漏：氣相色譜儀的管路多數(shù)采用內(nèi)徑為3mm的不銹鋼管。氣相色譜儀使用前要對(duì)氣路進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的檢漏，氣路不密封將會(huì)使以后的實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，造成數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。用氫氣作載氣時(shí)，氫氣若從柱接口漏進(jìn)恒溫箱，可能會(huì)發(fā)生爆炸事故。氣路檢漏常用的方法有兩種：一種是皂膜檢漏法，另一種是堵氣觀察法。（二）進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)的任務(wù)是將樣品定量地引入色譜系統(tǒng)，并使樣品有效地汽化，然后用載氣將樣品快速“掃入”色譜柱。進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣器+氣化室1、進(jìn)樣器進(jìn)樣器分為：氣體進(jìn)樣器液體進(jìn)樣器氣體進(jìn)樣器（六通閥）：推拉式和旋轉(zhuǎn)式兩種。試樣首先充滿(mǎn)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。液體進(jìn)樣器：不同規(guī)格的專(zhuān)用注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細(xì)管色譜常用1μL；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。2、氣化室：將液體試樣瞬間汽化為蒸氣的裝置，并很快被載氣帶入色譜柱。一般氣化室可控制溫度為20～400℃。（三）分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)是色譜分析的心臟部分。GC儀器的分離系統(tǒng)包括：柱箱、色譜柱。1、柱箱柱溫是影響分離的重要的因素之一，因此色譜柱要放在柱溫箱中。在分離系統(tǒng)中，柱箱其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)精密的恒溫箱。

柱箱的基本參數(shù)有兩個(gè)：

柱箱的尺寸：主要關(guān)系到是否能安裝多根色譜柱，以及操作是否方便。尺寸大一些是有利的，但太大了會(huì)增加能耗，同時(shí)增大儀器體積。柱箱的控溫參數(shù)：柱箱的操作溫度范圍一般在室溫～450℃，且均帶有多階程序升溫設(shè)計(jì)，能滿(mǎn)足色譜優(yōu)化分離的需要。2、色譜柱色譜柱：色譜儀的核心部件。色譜柱的類(lèi)型：填充柱和毛細(xì)管柱。毛細(xì)管柱因滲透性好、傳質(zhì)快，因而分離效率高（理論塔板數(shù)可達(dá)106）、分析速度快、樣品用量少。（1）填充柱填充柱是指在柱內(nèi)均勻、緊密填充固定相顆粒的色譜柱。柱長(zhǎng)一般在1～5m，內(nèi)徑一般為2～4mm。依據(jù)內(nèi)徑大小的不同，填充柱又可分為經(jīng)典型填充柱、微型填充柱和制備型填充柱。填充柱的柱材料多為不銹鋼和玻璃，其形狀有U形和螺旋形，使用U形柱時(shí)柱效較高。（2）毛細(xì)管柱又稱(chēng)空心柱。它比填充柱在分離效率上有很大的提高，可解決復(fù)雜的、填充柱難于解決的分析問(wèn)題。毛細(xì)管柱（空心柱）分為：涂壁空心柱（WCOT）：其內(nèi)壁直接涂漬固定液，柱材料大多用熔融石英，即所謂彈性石英柱。涂載體空心柱（SCOT）：即內(nèi)壁上沉積載體后再涂漬固定液的空心柱。多孔性空心柱（PLOT）：即內(nèi)壁上有多孔層（吸附劑）的空心柱。前兩種為氣-液色譜柱，第三種為氣-固色譜柱。WCOT柱為最常用的一種；SCOT

柱由于制備技術(shù)比較復(fù)雜，應(yīng)用不太普遍；而PLOT柱則主要用于永久性氣體和低相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)化合物的分離分析。（四）檢測(cè)系統(tǒng)氣相色譜檢測(cè)器的作用是檢測(cè)經(jīng)色譜柱分離后順序流出的化學(xué)組分的信息并轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌谟涗浀碾娦盘?hào)，然后對(duì)被分離物質(zhì)的組成和含量進(jìn)行鑒定和測(cè)量。是色譜儀的眼睛。

1、檢測(cè)器的類(lèi)型及性能指標(biāo)（1）檢測(cè)器的類(lèi)型①根據(jù)檢測(cè)器的用途分為：廣普型——對(duì)所有物質(zhì)均有響應(yīng)。如熱導(dǎo)池檢測(cè)器、火焰離子化檢測(cè)器；專(zhuān)屬型——對(duì)特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)。如氮磷檢測(cè)器是只適合于含氮和含磷化合物分析的檢測(cè)器。②根據(jù)檢測(cè)器的響應(yīng)原理，可將其分為：濃度型檢測(cè)器：檢測(cè)的是載氣中組分濃度的瞬間變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和組分濃度成正比。常見(jiàn)的濃度型檢測(cè)器有熱導(dǎo)池檢測(cè)器、電子捕獲檢測(cè)器等。質(zhì)量型檢測(cè)器：測(cè)量的是載氣中組分質(zhì)量隨時(shí)間的變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器的組分的質(zhì)量成正比。常見(jiàn)的質(zhì)量型檢測(cè)器有氫火焰離子化檢測(cè)器、火焰光度檢測(cè)器等。（2）檢測(cè)器的性能指標(biāo)檢測(cè)器的性能指標(biāo)是在色譜儀工作穩(wěn)定的前提下進(jìn)行討論的，主要是指靈敏度、檢測(cè)限、噪聲、線性范圍和響應(yīng)時(shí)間等。①噪聲和漂移。

在沒(méi)有樣品進(jìn)入檢測(cè)器的情況下，僅由于檢測(cè)儀器本身及其他操作條件（如柱內(nèi)固定液流失，橡膠隔墊流失，載氣、溫度、電壓的波動(dòng)，漏氣等因素）使基線在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生起伏的信號(hào)，稱(chēng)為噪聲(N)，單位用mV表示。噪聲是檢測(cè)器的背景信號(hào)。

使基線在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)原點(diǎn)產(chǎn)生的偏離，稱(chēng)為漂移(M)，單位用mV/h表示。良好的檢測(cè)器其噪聲與漂移都應(yīng)該很小，它們表明檢測(cè)器的穩(wěn)定狀況。

②靈敏度（響應(yīng)值或應(yīng)答值）一定濃度或一定質(zhì)量的試樣進(jìn)入檢測(cè)器后，就產(chǎn)生一定的響應(yīng)信號(hào)R。如果以進(jìn)樣量Q對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)器響應(yīng)信號(hào)R作圖，就可得到一直線。圖中直線的斜率就是檢測(cè)器的靈敏度。計(jì)算公式為：響應(yīng)信號(hào)R進(jìn)樣量Q③檢出限檢出限也稱(chēng)敏感度，是指檢測(cè)器恰能產(chǎn)生和噪聲相鑒別的信號(hào)時(shí)，在單位體積或時(shí)間需向檢測(cè)器進(jìn)入的物質(zhì)質(zhì)量（單位為g）。檢出限以符號(hào)D表示，一般D值越小說(shuō)明儀器越敏感。通常認(rèn)為恰能鑒別的響應(yīng)信號(hào)應(yīng)等于檢測(cè)器噪聲的3倍。其可定義式為④線性范圍指試樣量與信號(hào)之間保持線性關(guān)系的范圍，用最大進(jìn)樣量與最小檢出量的比值來(lái)表示，這個(gè)范圍越大，越有利于準(zhǔn)確定量。2、氣相色譜儀常用檢測(cè)器介紹目前用于氣相色譜分析法的檢測(cè)器已有幾十種。其中最常用的是熱導(dǎo)池檢測(cè)器、氫火焰離子化檢測(cè)器。普及型的儀器大都配有這兩種檢測(cè)器。此外電子捕獲檢測(cè)器、氮磷檢測(cè)器及火焰光度檢測(cè)器等也用得比較多。（1）熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）thermalconductivitydetector，TCD廣泛應(yīng)用，通用型、濃度型檢測(cè)器。特點(diǎn)：TCD對(duì)任何氣體均可產(chǎn)生響應(yīng)，因而通用性好，而且線性范圍寬、價(jià)格便宜、應(yīng)用范圍廣，但靈敏度較低。測(cè)量原理：由于不同氣態(tài)物質(zhì)所具有的熱導(dǎo)率不同，當(dāng)它們到達(dá)處于恒溫下的熱敏元件（如Pt、Au、W半導(dǎo)體）時(shí)，其電阻將發(fā)生變化，將引起的電阻變化通過(guò)某種方式轉(zhuǎn)化為可以記錄的電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)其檢測(cè)功能。載氣種類(lèi)：載氣與試樣的熱導(dǎo)率相差越大，靈敏度越高。通常選擇熱導(dǎo)率大的H2和Ar作載氣。（2）氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)hydrogenflameionizationdetector,FID。簡(jiǎn)稱(chēng)氫焰檢測(cè)器特點(diǎn)：①典型的質(zhì)量型檢測(cè)器；②對(duì)有機(jī)化合物具有很高的靈敏度；③對(duì)無(wú)機(jī)氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應(yīng)。因此特別適于水中和大氣中痕量有機(jī)物分析或受水、氮和硫的氧化物污染的有機(jī)物的分析。④氫焰檢測(cè)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速等特點(diǎn)；比熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度高出近3個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)下限可達(dá)10-12g·g-1。FID氫焰檢測(cè)器的原理：含碳有機(jī)物在H2-Air火焰中化學(xué)電離產(chǎn)生碎片離子，在電場(chǎng)作用下形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)被色譜柱分離的組分。氫焰檢測(cè)器需要用到三種氣體：

N2

：載氣，攜帶試樣組分；

H2：為燃?xì)猓?/p>

空氣：助燃?xì)狻Ｊ褂脮r(shí)需要調(diào)整三者的比例關(guān)系，檢測(cè)器靈敏度達(dá)到最佳。（3）電子捕獲檢測(cè)器（ECD）

electroncapturedetector,ECD

高選擇性、高靈敏度的濃度型檢測(cè)器；僅對(duì)含有鹵素、磷、硫、氧等電負(fù)性元素的化合物有很高的靈敏度，檢測(cè)下限10-14g/mL；

對(duì)大多數(shù)烴類(lèi)沒(méi)有響應(yīng)。較多應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品、食品及環(huán)境中農(nóng)藥殘留量的測(cè)定。（4）火焰光度檢測(cè)器（FPD）flamephotometricdetector，F(xiàn)PD對(duì)含S、P化合物具有高選擇性和高靈敏度，因此，也稱(chēng)硫磷檢測(cè)器。主要用于SO2、H2S、石油精餾物的含硫量、有機(jī)硫、有機(jī)磷的農(nóng)藥殘留物分析。測(cè)量原理：待測(cè)物在低溫H2-Air火焰中燃燒產(chǎn)生S、P化合物的分解產(chǎn)物被激發(fā)并發(fā)射特征分子光譜，測(cè)量光譜的強(qiáng)度則可進(jìn)行定量分析。（5）氮磷檢測(cè)器（NPD）也叫熱離子檢測(cè)器（TID）。NPD的結(jié)構(gòu)與FID類(lèi)似，只是在H2-Air火焰中燃燒的低溫?zé)釟庠俦灰还杷徙滊姛犷^加熱至600—800℃，從而使含有N或P的化合物產(chǎn)生更多的離子。對(duì)含N、P化合物具有高選擇性：對(duì)P的響應(yīng)是對(duì)N的響應(yīng)的10倍，是對(duì)C原子的104～106倍。NPD與FID對(duì)P、N的檢測(cè)靈敏度相比，NPD分別是FID的500倍（對(duì)P）和50倍（對(duì)N）。表常用氣相色譜檢測(cè)器的性能檢測(cè)器TCDFIDECDFPD類(lèi)型通用/選擇型適用范圍靈敏度S檢測(cè)限D(zhuǎn)最小檢測(cè)濃度線性范圍濃度型通用型各類(lèi)物質(zhì)10mV·cm·g-12×10-9g·mL-1100ng·g-1104質(zhì)量型通用型含C有機(jī)物10-2mV·s·g-110-12g·s-11ng·g-1

107濃度型選擇型含電負(fù)性物質(zhì)800A·mL·g-110-14g·mL-10.1ng·g-1102

～

104質(zhì)量型選擇型含S、P有機(jī)物400mV·s·g-110-11(S)～10-12(P)

10ng·g-1102(S)～

103(P)（五）溫度控制系統(tǒng)溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)；氣化室、分離室、檢測(cè)器三部分在色譜儀操作時(shí)均需控制溫度；氣化室：保證液體試樣瞬間氣化。檢測(cè)器：保證被分離后的組分通過(guò)時(shí)不在此冷凝。分離室：準(zhǔn)確控制分離需要的溫度。當(dāng)試樣復(fù)雜時(shí)，分離室溫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。（六）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是將檢測(cè)器輸出的模擬信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線即色譜圖輸出的設(shè)備。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了記錄儀、電子積分儀和色譜工作站三個(gè)階段。

記錄儀是以一定的走紙速度運(yùn)行，通過(guò)記錄筆將色譜信號(hào)記錄下來(lái)。

電子積分儀除了一般的數(shù)據(jù)處理能力，也可以將數(shù)字信號(hào)儲(chǔ)存起來(lái)，通過(guò)比較相鄰兩點(diǎn)間連線的斜率來(lái)自動(dòng)識(shí)別色譜峰的起點(diǎn)、最大值和終點(diǎn)，測(cè)定出色譜峰的保留時(shí)間、峰高和峰面積，并計(jì)算出峰的寬度等參數(shù)。電子積分儀只能給出簡(jiǎn)單的分析報(bào)告，或再記錄下分析條件（積分條件以及部分色譜條件）。色譜工作站是于20世紀(jì)70年代后期出現(xiàn)的，是由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)時(shí)控制色譜儀器，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的一個(gè)系統(tǒng)，由硬件和軟件兩個(gè)部分組成。它可按照具體分析要求設(shè)計(jì)分析報(bào)告格式、編輯報(bào)告，從而使之圖文并茂，并且不僅輸出打印在紙上的報(bào)告，還要輸出電子報(bào)告。三、常見(jiàn)氣相色譜儀的使用和維護(hù)（一）氣相色譜儀操作基本流程：1、開(kāi)機(jī)和分析步驟：（1）開(kāi)機(jī)前儀器和氣源等的準(zhǔn)備；（2）接通載氣、打開(kāi)色譜儀主電源；（3）設(shè)置氣化室、柱箱和檢測(cè)室溫度；（4）打開(kāi)氫氣和空氣氣源并調(diào)節(jié)流量；（5）點(diǎn)火；（6）待基線穩(wěn)定進(jìn)樣分析；（7）數(shù)據(jù)處理。2、關(guān)機(jī)步驟：（1）關(guān)閉氫氣和空氣穩(wěn)流閥；（2）設(shè)置氣化室、柱箱和檢測(cè)室關(guān)機(jī)溫度（一般50℃以下）；（3）降溫至設(shè)定溫度；（4）關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)；（5）關(guān)閉鋼瓶總閥、旋松減壓閥。（二）配有電腦工作站的氣相色譜儀操作步驟：（1）開(kāi)機(jī)前儀器和氣源等的準(zhǔn)備；（2）接通載氣、打開(kāi)色譜儀主電源；（3）打開(kāi)電腦主機(jī)及顯示器電源并進(jìn)入色譜工作站；（4）各參數(shù)和文件保存路徑的設(shè)定；（5）待基線穩(wěn)定進(jìn)樣分析（進(jìn)樣可手動(dòng)也可自動(dòng)）；（6）處理數(shù)據(jù)；（7）關(guān)機(jī)參數(shù)設(shè)置；（8）關(guān)機(jī)（在工作站中點(diǎn)擊相應(yīng)的圖標(biāo)即可）。（9）關(guān)閉鋼瓶總閥、旋松減壓閥。第二節(jié)氣相色譜固定相及其選擇一、氣-固色譜固定相二、氣-液色譜固定相

兩相及兩相的相對(duì)流動(dòng)是色譜法分離的基礎(chǔ)。氣相色譜分析中，某組分的完全分離取決于色譜柱的效能和選擇性，后者取決于固定相的選擇性。一、氣-固色譜固定相1、氣-固色譜固定相的類(lèi)型、原理和應(yīng)用固定相類(lèi)型：氣-固色譜的固定相通常為固體吸附劑；原理：是利用固體吸附劑對(duì)不同物質(zhì)的吸附能力差別進(jìn)行分離；應(yīng)用：主要用于惰性氣體和H2、O2、N2、CO、CO2、CH4等一般氣體及低沸點(diǎn)有機(jī)化合物（烴類(lèi)）的分析。2、固體吸附劑的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：吸附容量大，熱穩(wěn)定性好，無(wú)流失現(xiàn)象，且價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：吸附等溫線不成線性，進(jìn)樣量稍大就得不到對(duì)稱(chēng)峰；重現(xiàn)性差、柱效低、吸附活性中心易中毒；種類(lèi)少、應(yīng)用范圍有限；由于在高溫下常具有催化活性，因而不宜分析高沸點(diǎn)和有活性組分的試樣。3、常用固體吸附劑的性能和處理方法常見(jiàn)固體吸附劑：活性炭、硅膠、氧化鋁、分子篩、高分子多孔微球。固體吸附劑在使用前需要先進(jìn)行活化處理，然后再裝入柱中制成填充柱使用。二、氣-液色譜固定相氣-液色譜填充柱中所用的填料是液體固定相。氣-液色譜固定相的組成：

[固定液+擔(dān)體（載體）]：小顆粒表面涂漬上一薄層固定液。

1、載體載體是一種化學(xué)惰性、多孔型的固體顆粒；它的作用是提供一個(gè)大的惰性表面，用于承擔(dān)固定液，使固定液以薄膜狀態(tài)分布在其表面上。（1）氣相色譜對(duì)載體的要求①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)；

②多孔性，即比表面積大，使固定液與試樣接觸面積大；③熱穩(wěn)定性好，在使用溫度下不分解、不變形，無(wú)催化作用；④顆粒大小均勻、適度。不宜過(guò)細(xì)，否則柱壓增大；一般常用60~80目、80~100目。⑤有一定的機(jī)械強(qiáng)度，在制備和填充過(guò)程中不易破碎；⑥表面有較好的浸潤(rùn)性，便于固定液的涂漬。（2）常用載體類(lèi)型①硅藻土型紅色硅藻土擔(dān)體白色硅藻土擔(dān)體②非硅藻土型玻璃微球氟載體高分子多孔微球①硅藻土型紅色硅藻土載體：是把天然硅藻土粉碎后，做成磚形，加熱到900℃以上進(jìn)行煅燒后粉碎過(guò)篩而得。特點(diǎn)：孔徑較小，表孔密集，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)：表面存有活性吸附中心點(diǎn)，因此不適宜對(duì)極性組分進(jìn)行分離。

白色硅藻土載體：煅燒前原料中加入了少量助熔劑（碳酸鈉），加熱到900℃以上進(jìn)行煅燒，在助熔劑的作用下，鐵形成了硅鐵酸鈉絡(luò)合物，呈白色，因此叫白色擔(dān)體。特點(diǎn)：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。②非硅藻土型玻璃微球：是一種規(guī)則的顆粒小球，具有很小的表面積，通常把它看做是非孔性、表面惰性的載體。特點(diǎn)：這類(lèi)載體能在較低的柱溫下分析高沸點(diǎn)物質(zhì)，使某些熱穩(wěn)定性差但選擇性好的固定液獲得應(yīng)用；但是這類(lèi)載體的柱負(fù)荷量小，只能用于涂漬低配比固定液，且柱壽命較短。氟載體：由四氟乙烯聚合而成，是應(yīng)用最廣的非硅藻土型載體。特點(diǎn)：

它的吸附性小、耐腐蝕性強(qiáng)，適合于強(qiáng)極性物質(zhì)和腐蝕性氣體的分析；但是氟載體的表面積較小，機(jī)械強(qiáng)度低，對(duì)極性固定液的浸潤(rùn)性差，涂漬固定液的量一般不超過(guò)5%。高分子多孔微球（GDX）：是人工合成的一種新型非硅藻土型載體，它是以苯乙烯等為單體與交聯(lián)劑二乙烯基苯交聯(lián)共聚的小球。

這種載體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使用，在烷烴、鹵代烷、醇、酮、醛、醚、酯、酸、胺、腈以及各種氣體的氣相色譜分析中已得到廣泛應(yīng)用。常用的氣-液色譜擔(dān)體（3）載體的預(yù)處理載體為什么要進(jìn)行預(yù)處理？載體主要是起承擔(dān)固定液的作用，它表面應(yīng)是化學(xué)惰性的，但實(shí)用中的載體總是呈現(xiàn)出不同程度的催化活性，特別是當(dāng)固定液的液膜厚度較小，分離極性物質(zhì)時(shí)，載體對(duì)組分有明顯的吸附作用。其結(jié)果是造成色譜峰嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)，所以載體在使用前必須先經(jīng)過(guò)處理。載體預(yù)處理的方法：①酸洗法用6mol/L鹽酸溶液浸泡載體2h，然后用水洗至呈中性，于110℃烘箱中烘干備用。

酸洗可除去載體表面的鐵、鋁等金屬氧化物雜質(zhì)。酸洗后的載體可用于分析酸性物質(zhì)和酯類(lèi)樣品。載體預(yù)處理的方法：②堿洗法將酸洗后的載體放在100g/L的NaOH甲醇溶液中浸泡后過(guò)濾，再用甲醇和水洗至中性，在110℃烘箱中烘干備用。

堿洗可以除去載體表面的Al2O3等酸性作用點(diǎn)。堿洗后載體可用于分析胺類(lèi)堿性物質(zhì)。載體預(yù)處理的方法：③硅烷化處理是指利用硅烷化試劑處理載體，使載體表面的硅醇和硅醚基團(tuán)失去氫鍵力，因而鈍化了表面，消除了色譜峰拖尾現(xiàn)象。常用的硅烷化試劑有三甲基氯硅烷，二甲基二氯硅烷和六甲基二硅胺等。

硅烷化處理后的載體只適于涂漬非極性及弱極性固定液，而且只能在低于270℃柱溫下使用。載體預(yù)處理的方法：④釉化處理將待處理的載體在20g/L的硼砂水溶液中浸泡48h，攪拌數(shù)次后，吸濾，并于120℃烘干，再在860℃高溫下灼燒70min，在950℃下保持30min，最后再用開(kāi)水煮沸20～30min，過(guò)濾烘干，過(guò)篩備用。

處理過(guò)的載體吸附性能低，強(qiáng)度大，可用于分析強(qiáng)極性物質(zhì)（對(duì)一般極性和非極性樣品，可不必用此法處理）。目前，市售載體有的已經(jīng)處理過(guò)，過(guò)篩，用蒸餾水漂洗除去粉末（已硅烷化的載體應(yīng)用無(wú)水乙醇漂洗）后即可使用。涂漬前將載體放在105℃烘箱中烘4～6h，除去吸附在載體表面的水蒸氣等。（4）選擇載體的大致原則①當(dāng)固定液涂漬量（固定液質(zhì)量／載體質(zhì)量）大于5%時(shí)，選用白色硅藻土型載體；10%以上可選用紅色硅藻土型載體。②當(dāng)固定液涂漬量小于5%時(shí)，應(yīng)選用處理過(guò)的載體。③對(duì)于高沸點(diǎn)組分，可選用玻璃微球載體。④對(duì)于強(qiáng)腐蝕性組分，可選用氟載體。⑤載體的粒度，一般常用80～100目，高效柱可用100～120目。載體臨用前最好重新篩分。2、固定液固定液：高沸點(diǎn)難揮發(fā)的有機(jī)化合物，種類(lèi)繁多。特點(diǎn)：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(lèi)繁多，選擇余地大，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。（1）對(duì)固定液的要求：①固定液應(yīng)是一種高沸點(diǎn)有機(jī)化合物，其蒸氣壓要低，揮發(fā)性要小，以免在操作柱溫下發(fā)生流失而影響柱壽命（一般根據(jù)固定液沸點(diǎn)確定其最高使用溫度）；②熱穩(wěn)定性好，在操作柱溫下不分解，并呈液態(tài)（一般根據(jù)固定液的凝固點(diǎn)決定其最低使用溫度），其黏度較低，以保證固定液能均勻地分布在載體上，并減小液相傳質(zhì)阻力；③溶解度大并且具有良好的選擇性，這樣才能根據(jù)各組分溶解度的差異，達(dá)到相互分離；④化學(xué)穩(wěn)定性好，在操作柱溫下，不能與載體以及待測(cè)組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。⑤在工作溫度下固定液對(duì)載體有好的浸漬能力，使固定液形成均勻的液膜。（2）固定液的種類(lèi)在氣-液色譜中所使用的固定液已達(dá)1000多種，為了便于選擇和使用，一般按固定液的“極性”大小進(jìn)行分類(lèi)。

固定液極性是表示含有不同官能團(tuán)的固定液，與分析組分中官能團(tuán)及亞甲基間相互作用的能力。通常用相對(duì)極性（P）的大小來(lái)表示。這種表示方法規(guī)定：β,β’-氧二丙腈的相對(duì)極性P=100；角鯊?fù)榈南鄬?duì)極性P=0；其他固定液以此為標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出它們的相對(duì)極性均在0～100之間；以每20個(gè)相對(duì)單位為一級(jí)，即將極性分為5級(jí)：+1（非極性）；+2，+3（中等極性）；+4，+5（強(qiáng)極性）。（3）固定液的選擇固定液選擇的基本原則：

“相似相溶”，選擇與試樣性質(zhì)相近的固定相。其基本規(guī)律如下：

①分離非極性物質(zhì)，選用非極性固定液——角鯊?fù)?、阿皮松。被分離組分和固定液之間的作用力是色散力。試樣中各組分按沸點(diǎn)從低到高的順序流出色譜柱。如果被分離組分是同系物，由于色散力與分子量成正比，各組分按碳數(shù)順序分離。

②分離極性物質(zhì)，一般按極性強(qiáng)弱來(lái)選擇相應(yīng)極性的固定液。試樣中各組分一般按極性從小到大的順序流出色譜柱。

③分離非極性和極性混合物時(shí)，一般選用極性固定液。這時(shí)非極性組分先出峰，極性組分后出峰。

④能形成氫鍵的試樣，如醇、酚、胺和水的分離，一般選用氫鍵型固定液。此時(shí)試樣中各組分按與固定液分子間形成氫鍵能力大小的順序流出色譜柱。

⑤對(duì)于復(fù)雜組分，一般可選用兩種或兩種以上的固定液配合使用，以增加分離效果。第三節(jié)氣相色譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)一、樣品預(yù)處理二、分離操作條件的選擇三、氣相色譜定性分析四、氣相色譜定量分析一、樣品預(yù)處理氣相色譜分析對(duì)象是在氣化室溫度下能成為氣態(tài)的物質(zhì)。預(yù)處理目的：除雜、富集為保護(hù)色譜柱、降低噪聲、防止生成新物質(zhì)（雜峰），需要在進(jìn)樣前對(duì)樣品進(jìn)行處理。例如：樣品中含有大量的水、乙醇或被強(qiáng)烈吸附的物質(zhì)，可導(dǎo)致色譜柱性能變壞；一些非揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入色譜柱，本身還會(huì)逐漸降解，造成嚴(yán)重噪聲；還有些物質(zhì)，如有機(jī)酸，極性很強(qiáng)，揮發(fā)性很低，熱穩(wěn)定性差。這些樣品必須先進(jìn)行適當(dāng)處理，才能進(jìn)行色譜分析。（1）固體樣品的制備方法目前用于固體樣品的制備方法主要有：索氏提取、微波輔助提取、超聲波輔助提取、超臨界流體萃取和加速溶劑萃取等方法。其中微波輔助提取技術(shù)(microwave-assistedextraction，MAE)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、適用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時(shí)間、節(jié)省試劑、污染小等特點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。它是利用微波加熱均勻、高效、選擇性好的特點(diǎn)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行萃取分離，現(xiàn)已有專(zhuān)用的商品化密閉式微玻輔助萃取裝置。（2）液體樣品的制備方法目前用于液體樣品的制備方法主要有：液-液萃取、固相萃取、固相微萃取、液膜萃取、液相微萃取等。二、分離操作條件的選擇（一）色譜柱及使用條件的選擇（二）載氣種類(lèi)和流速的選擇（三）其它操作條件的選擇（一）色譜柱及使用條件的選擇1、固定相的選擇

氣-液色譜，應(yīng)根據(jù)“相似相溶”的原則①分離非極性組分時(shí)，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。②分離極性組分時(shí)，一般選用極性固定液。各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰。③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(shí)，非極性組分先出峰，極性的（或易被極化的）組分后出峰。④醇、胺、水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵的化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液。⑤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。2、固定液配比（涂漬量）的選擇

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(shí)，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。3、柱長(zhǎng)和柱內(nèi)徑的選擇

增加柱長(zhǎng)對(duì)提高分離度有利（分離度R正比于柱長(zhǎng)L2），但組分的保留時(shí)間tR

↑，且柱阻力↑，不便操作。

柱長(zhǎng)的選用原則是在能滿(mǎn)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(shí)間。填充色譜柱的柱長(zhǎng)通常為1~3m?？筛鶕?jù)要求的分離度通過(guò)計(jì)算確定合適的柱長(zhǎng)或?qū)嶒?yàn)確定。柱內(nèi)徑一般為3~4mm。4、柱溫的確定①首先應(yīng)使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過(guò)該溫度固定液易流失）和最低使用溫度（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。②柱溫升高，分離度下降，色譜峰變窄變高。柱溫↑，被測(cè)組分的揮發(fā)度↑，即被測(cè)組分在氣相中的濃度↑，K↓，tR↓，低沸點(diǎn)組份峰易產(chǎn)生重疊。柱溫的確定③柱溫↓，分離度↑，分析時(shí)間↑。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。

④柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點(diǎn)時(shí)的溫度。組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。程序升溫（二）載氣種類(lèi)和流速的選擇

1、載氣種類(lèi)的選擇

載氣種類(lèi)的選擇應(yīng)考慮三個(gè)方面：載氣對(duì)柱效的影響、檢測(cè)器要求及載氣性質(zhì)。

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(shí)，傳質(zhì)阻力項(xiàng)起主要作用;采用較小摩爾質(zhì)量的載氣（如H2，He），可減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。

③熱導(dǎo)檢測(cè)器需要使用熱導(dǎo)系數(shù)較大的氫氣有利于提高檢測(cè)靈敏度。在氫焰檢測(cè)器中，氮?dú)馊允鞘走x目標(biāo)。④在載氣選擇時(shí)，還應(yīng)綜合考慮載氣的安全性、經(jīng)濟(jì)性及來(lái)源是否廣泛等因素。2、載氣流速的選擇

用在不同流速（u）下測(cè)得的塔板高度（H）對(duì)流速作圖，得H-u曲線圖。曲線的最低點(diǎn)，塔板高度H最小，此時(shí)柱效最高。該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流速為最佳流速（uopt）。實(shí)際流速通常稍大于最佳流速，以縮短分析時(shí)間。（三）其它操作條件的選擇

1、進(jìn)樣方式和進(jìn)樣量的選擇

（1）進(jìn)樣方式

液體試樣采用色譜微量進(jìn)樣器進(jìn)樣，規(guī)格有1μL，5μL，10μL等。

氣體試樣應(yīng)采用氣體進(jìn)樣閥進(jìn)樣。（2）進(jìn)樣技術(shù)進(jìn)樣要求：動(dòng)作快、時(shí)間短（一秒以?xún)?nèi)）。

進(jìn)樣速度快，可以使樣品在汽化室汽化后隨載氣以濃縮狀態(tài)進(jìn)入柱內(nèi)，而不被載氣所稀釋?zhuān)蚨宓脑紝挾染驼欣诜蛛x；

反之，若進(jìn)樣緩慢，樣品汽化后被載氣稀釋?zhuān)狗逍巫儗?，并且不?duì)稱(chēng)，既不利于分離也不利于定量。

（3）進(jìn)樣量進(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)。

若進(jìn)樣量過(guò)大，所得到的色譜峰峰形不對(duì)稱(chēng)程度增加，峰變寬，分離度變小，保留值發(fā)生變化，峰高峰面積與進(jìn)樣量不成線性關(guān)系，無(wú)法定量。若進(jìn)樣量太小，又會(huì)因檢測(cè)器靈敏度不夠，不能檢出。確定色譜柱最大允許進(jìn)樣量的實(shí)驗(yàn)方法：其他實(shí)驗(yàn)條件不變，僅逐漸加大進(jìn)樣量，直至所出的峰的半峰寬變寬或保留值改變時(shí)，此進(jìn)樣量就是最大允許進(jìn)樣量。對(duì)于內(nèi)徑3～4mm，柱長(zhǎng)2m，固定液用量為15%～20%的色譜柱，液體進(jìn)樣量為0.1～10μL；檢測(cè)器為FID時(shí)進(jìn)樣量應(yīng)小于1μL。2、氣化溫度的選擇

色譜儀進(jìn)樣口下端有一氣化室，液體試樣進(jìn)樣后，在此瞬間氣化；氣化溫度一般較柱溫高30~70℃或比樣品組分中最高沸點(diǎn)高30~50℃。

防止氣化溫度太高造成試樣分解。合適的汽化室溫度既能保證樣品迅速且完全汽化，又不引起樣品分解。溫度是否合適，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢查。檢查方法是：重復(fù)進(jìn)樣時(shí)，若出峰數(shù)目變化，重現(xiàn)性差，則說(shuō)明汽化室溫度過(guò)高；若峰形不規(guī)則，出現(xiàn)平頭峰或?qū)挿鍎t說(shuō)明汽化室溫度太低；若峰形正常，峰數(shù)不變，峰形重現(xiàn)性好則說(shuō)明汽化室溫度合適。三、氣相色譜定性分析氣相色譜定性分析的目的是確定試樣的組成，即確定每個(gè)色譜峰各代表何種物質(zhì)。（一）氣相色譜定性分析的理論依據(jù)（二）氣相色譜定性分析方法（一）氣相色譜定性分析的理論依據(jù)定性分析的理論依據(jù)是：在一定固定相和一定操作條件下，每種物質(zhì)都有各自確定的保留值或確定的色譜數(shù)據(jù)，并且不受其他組分的影響。也就是說(shuō)，保留值具有特征性。保留值表示試樣中各組分在色譜柱中的滯留時(shí)間。表示方法：保留時(shí)間（tR）、調(diào)整保留時(shí)間（t’R）、保留體積（VR）、調(diào)整保留體積（V’R）

但在同一色譜條件下，不同物質(zhì)也可能具有相似或相同的保留值，即保留值并非是專(zhuān)屬的。因此對(duì)于一個(gè)完全未知的混合樣品單靠色譜法定性比較困難，往往需要采用多種方法綜合解決，例如與質(zhì)譜儀、紅外光譜儀等聯(lián)用。實(shí)際工作中一般所遇到的分析任務(wù)，絕大多數(shù)其成分大體是已知的，或者可以根據(jù)樣品來(lái)源、生產(chǎn)工藝、用途等信息推測(cè)出樣品的大致組成和可能存在的雜質(zhì)。在這種情況下，只需利用簡(jiǎn)單的氣相色譜定性方法便能解決問(wèn)題。（二）氣相色譜定性分析方法1、利用已知物定性（1）利用保留值定性（2）利用峰高增加法定性（3）利用雙柱或多柱定性（4）利用相對(duì)保留值定性2、利用保留指數(shù)定性3、與其它分析方法結(jié)合定性1、利用已知物定性（1）利用保留值定性

在氣相色譜分析中利用保留值定性是最基本、也是最簡(jiǎn)單的定性方法。

其基本依據(jù)是：同種物質(zhì)在相同的色譜操作條件下應(yīng)該具有相同的保留值。具體方法：①將未知物和已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用同一根色譜柱，在相同的色譜操作條件下進(jìn)行分析，作出色譜圖；②將試樣色譜圖和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)色譜圖進(jìn)行對(duì)照比較。通過(guò)對(duì)比試樣中具有與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相同保留值的色譜峰，來(lái)確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中的位置。利用保留值定性的要求：①具有已知標(biāo)準(zhǔn)物；②試樣組成簡(jiǎn)單；③色譜條件穩(wěn)定：同一色譜柱；柱溫、載氣流速、載氣溫度恒定。（2）利用峰高增加法定性方法：①先將未知樣品進(jìn)樣分析得其色譜圖；②在未知樣品中加入一定量的已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，然后在同樣的色譜條件下，作其色譜圖；③對(duì)比這兩張色譜圖，哪個(gè)峰增高了，則說(shuō)明該峰就是加入的已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的色譜峰。（注意：半峰寬并不相應(yīng)增加）利用峰高增加法定性的優(yōu)點(diǎn)：這一方法既可避免因載氣流速的微小變化對(duì)保留時(shí)間的影響而影響定性分析的結(jié)果，又可避免色譜圖圖形復(fù)雜時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定保留時(shí)間的困難?？梢哉f(shuō)，本方法是確認(rèn)某一復(fù)雜樣品中是否含有某一組分的最好辦法。（3）利用雙柱或多柱定性

嚴(yán)格來(lái)講，僅在一根色譜柱上采用保留值定性是不太可靠的。因有時(shí)兩種或幾種物質(zhì)在某一色譜條件下具有相同的保留值。此時(shí)，用已知物對(duì)照定性一般要在兩根或多根性質(zhì)不同的色譜柱上進(jìn)行對(duì)照定性。

兩色譜柱的固定液要有足夠的差別，如一根是非極性固定液，另一根是極性固定液，這時(shí)不同組分保留值的差別擴(kuò)大。

如果兩根色譜柱的定性結(jié)論一致，最終的定性結(jié)果才比較可靠。（4）利用相對(duì)保留值定性相對(duì)保留值（γiS）：在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，組分i與另一標(biāo)準(zhǔn)組分S的調(diào)整保留時(shí)間之比。即

γiS僅與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，而與其他操作條件無(wú)關(guān)，它表示了固定相對(duì)這兩種組分的選擇性。只要柱溫、固定相不變，即使柱長(zhǎng)、柱內(nèi)徑、填充情況及流動(dòng)相流速有變化，γiS仍保持不變。利用相對(duì)保留值定性的優(yōu)點(diǎn)：在用保留值定性時(shí)，必須使兩次分析條件完全一致，有時(shí)不易做到；而用相對(duì)保留值定性時(shí)，只要保持固定相和柱溫不變即可。因此，利用相對(duì)保留值定性比用保留值定性更為方便、可靠。利用相對(duì)保留值定性具體方法：①首先選一種基準(zhǔn)物質(zhì)S。一般選用苯、正丁烷，環(huán)己烷等作為基準(zhǔn)物。所選用的基準(zhǔn)物的保留值盡量接近待測(cè)樣品組分的保留值。②在樣品和標(biāo)準(zhǔn)物中分別加入同一種基準(zhǔn)物S，進(jìn)樣分析得到色譜圖，分別計(jì)算樣品的γiS和標(biāo)準(zhǔn)物的γiS。③將樣品的γiS和標(biāo)準(zhǔn)物的γiS相比較來(lái)確定樣品中是否含有i組分。2、利用保留指數(shù)定性保留指數(shù)（I），又稱(chēng)Kovats指數(shù)，是由匈牙利色譜學(xué)家柯瓦特（E.Kovats）在1958年首先提出的，是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)，當(dāng)固定液和柱溫一定時(shí)，定性可不需要標(biāo)準(zhǔn)物。這是目前使用最廣泛并被國(guó)際上公認(rèn)的定性指標(biāo)。（1）保留指數(shù)的定義保留指數(shù)是把物質(zhì)的保留行為用緊靠近它的兩個(gè)正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)物來(lái)標(biāo)定（要使這兩個(gè)正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時(shí)間一個(gè)在被測(cè)組分的調(diào)整保留時(shí)間之前，一個(gè)在其后）。人為規(guī)定正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)為分子中碳原子個(gè)數(shù)乘以100（如正己烷的保留指數(shù)為600）。其它物質(zhì)（X）的保留指數(shù)（IX）是通過(guò)選定兩個(gè)相鄰的正構(gòu)烷烴（其分別具有Z和Z＋1（或Z＋n）個(gè)碳原子，被測(cè)物質(zhì)X的調(diào)整保留時(shí)間應(yīng)在相鄰兩個(gè)正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留值之間，如圖所示），根據(jù)其調(diào)整保留時(shí)間計(jì)算而來(lái)。某物質(zhì)X的保留指數(shù)Ix可用下式計(jì)算：

——定 義式式中，t'R(X)、t'R(Z)

、t'R(Z+n)

分別代表組分X和具有Z及Z+n個(gè)碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時(shí)間；

n為兩個(gè)正構(gòu)烷烴碳原子差值，可以為1、2、3、…，但數(shù)值不宜過(guò)大。（2）用保留指數(shù)定性的方法①被測(cè)組分保留指數(shù)的確定。要測(cè)定某一物質(zhì)的保留指數(shù)，只要與相鄰兩正構(gòu)烷烴混合在一起（或分別進(jìn)行），在相同色譜條件下進(jìn)行分析，測(cè)出保留值，按公式計(jì)算出被測(cè)組分保留指數(shù)Ix。②再將計(jì)算出的Ix值與文獻(xiàn)值對(duì)照定性。（要求柱溫和固定液與文獻(xiàn)一致）。（3）用保留指數(shù)定性的特點(diǎn)①重現(xiàn)性好，結(jié)果可靠。

保留指數(shù)僅與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與色譜操作條件無(wú)關(guān)。不同的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的保留指數(shù)的重現(xiàn)性較好，精度可達(dá)±0.03個(gè)指數(shù)單位。所以，使用保留指數(shù)定性具有一定的可靠性。②無(wú)需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，使用方便。保留指數(shù)定性避免了尋找已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的困難；很多色譜文獻(xiàn)上都可以查到很多純物質(zhì)的保留指數(shù)。③局限性：對(duì)一些多官能團(tuán)的化合物和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的天然產(chǎn)物無(wú)法采用保留指數(shù)進(jìn)行定性，主要原因是這些化合物的保留指數(shù)文獻(xiàn)上很少有報(bào)道。3、與其它分析方法結(jié)合定性色譜法具有很高的分離效能，但它不能對(duì)已分離的每一組分進(jìn)行直接定性。利用前述方法定性，也往往存在一定的缺陷。通常稱(chēng)為“四大譜”的質(zhì)譜法、紅外吸收光譜法、紫外吸收光譜法和核磁共振波譜法對(duì)于單一組分（純物質(zhì)）的有機(jī)化合物具有很強(qiáng)的定性能力。因此，若將色譜分析與這些儀器聯(lián)用，就能發(fā)揮各自方法的長(zhǎng)處，很好地解決組成復(fù)雜的混合物的定性分析問(wèn)題。

這是目前儀器分析的一個(gè)發(fā)展方向。目前常見(jiàn)的有以下兩種：（1）色-質(zhì)聯(lián)用（GC-MS、LC-MS）SampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

ABCDGasChromatograph(GC)MassSpectrometer(MS)SeparationIdentificationBACD（2）色譜-紅外光譜聯(lián)用（GC-IR）純物質(zhì)有特征性很強(qiáng)的紅外光譜圖，并且這些標(biāo)準(zhǔn)圖譜已被大量地積累下來(lái)，利用未知物的紅外光譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照則可定性。四、氣相色譜定量分析（一）定量分析基礎(chǔ)（二）常用的定量方法（一）定量分析基礎(chǔ)1、定量分析基本公式色譜定量的依據(jù)：在色譜分析中，在某些條件限定下，色譜峰的峰面積或峰高（檢測(cè)器的響應(yīng)值）與所測(cè)組分的質(zhì)量（或濃度）成正比。

因此，色譜定量分析的基本公式為：

mi=fiAi

或ci=fihi

式中：mi為組分i的質(zhì)量；ci為組分i的濃度；

Ai為組分i的峰面積；hi為組分i的峰高；

fi為組分i的校正因子。從公式mi=fiAi

或ci=fihi可看出，要對(duì)組分進(jìn)行定量，步驟如下：（a）準(zhǔn)確測(cè)量峰面積Ai或峰高h(yuǎn)i；（b）準(zhǔn)確求出定量校正因子fi；（c）根據(jù)式mi=fiAi

或ci=fihi正確選用定量計(jì)量方法把測(cè)得的峰面積Ai或峰高h(yuǎn)i換算成百分含量或濃度。2、峰高和峰面積的準(zhǔn)確測(cè)定峰高和峰面積是氣相色譜的定量參數(shù)，它們的測(cè)量精度將直接影響定量分析的精度。知識(shí)回顧：峰高和峰面積的定義峰高是指色譜峰頂點(diǎn)到基線的垂直距離，以h表示。峰面積是指色譜峰曲線與峰底基線所圍成區(qū)域的面積，以A表示。在使用積分儀和色譜工作站測(cè)量峰高和峰面積時(shí)，儀器可根據(jù)人為設(shè)定積分參數(shù)（半峰寬、峰高和最小峰面積等）和基線來(lái)計(jì)算每個(gè)色譜峰的峰高和峰面積。然后直接打印出峰高和峰面積的結(jié)果，以供定量計(jì)算使用。當(dāng)使用記錄儀記錄色譜峰時(shí)，需要用手工測(cè)量的方法對(duì)色譜峰峰高和峰面積進(jìn)行測(cè)量。峰面積的測(cè)量（1）峰高（h）乘以半峰寬（W1/2）法：當(dāng)色譜峰形對(duì)稱(chēng)且不太窄時(shí)，可采用此法。近似將色譜峰當(dāng)作等腰三角形，即

A=hW1/2此法算出的面積是實(shí)際峰面積的0.94倍，因此實(shí)際面積應(yīng)為：

A實(shí)際=1.065hW?（2）峰高乘以平均峰寬法：當(dāng)峰形不對(duì)稱(chēng)時(shí)，可在峰高0.15和0.85處分別測(cè)定峰寬，由下式計(jì)算峰面積：

A=h·（W

0.15+W

0.85

）/2

（3）峰高乘保留時(shí)間法：在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保留時(shí)間成正比，對(duì)于難于測(cè)量半峰寬的窄峰、重疊峰（未完全重疊），可用此法測(cè)定峰面積：

W1/2∝tR

A=hW1/2=h·b·tR

（4）自動(dòng)積分和微機(jī)處理法3、定量校正因子的測(cè)定色譜定量分析的基本公式mi=fiAi中fi為組分i的校正因子。（1）定量校正因子的作用相同量的不同物質(zhì)在同一檢測(cè)器上產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)（峰面積、峰高）是不相同的，相同量的同一物質(zhì)在不同的檢測(cè)器上產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)也不相同，這是受物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)差異或檢測(cè)器性能影響的緣故。

也就是說(shuō)，峰面積的大小不僅與組分的量有關(guān)，而且還與組分的性質(zhì)及檢測(cè)器性能有關(guān)。因此，雖然氣相色譜定量分析的依據(jù)是基于待測(cè)組分的量與其峰面積成正比的關(guān)系。但是并不能直接應(yīng)用峰面積計(jì)算組分的量。即混合物中某物質(zhì)的含量并不等于該物質(zhì)的峰面積占總峰面積的百分率。為此，引入“定量校正因子”來(lái)校正峰面積。方法是選定某一物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)，用校正因子把其他物質(zhì)的峰面積校正成相當(dāng)于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的峰面積，然后用這種經(jīng)過(guò)校正后的峰面積來(lái)計(jì)算物質(zhì)的含量。（2）定量校正因子的表示方法定量校正因子分為絕對(duì)校正因子（fi）和相對(duì)校正因子（f’i）。①絕對(duì)校正因子（fi）

是指單位峰面積或單位峰高所代表的組分的量，即

fi=mi/Ai或fi（h）=mi/hifi