第九章氣相色譜法課件

第九章氣相色譜法第一節(jié) 氣相色譜法原理第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇第三節(jié)

氣相色譜法的應用目錄第九章氣相色譜法重點難點第九章

氣相色譜法掌握

氣相色譜法的基本理論及儀器的組成和工作流程，常用的定性和定量方法

熟悉

操作條件的選擇原則了解氣相色譜法特點和分類氣相色譜法原理第一節(jié)第九章氣相色譜法第一節(jié)

氣相色譜法原理（一）氣相色譜法的分類（1）按分離原理不同

分為分配色譜法和吸附色譜法。（2）按固定相的聚集狀態(tài)不同

分為氣－液色譜法和氣－固色譜法，一般來說氣－液色譜法屬于分配色譜法，氣－固色譜法屬于吸附色譜法。（3）按操作形式

氣相色譜法屬于柱色譜法。（4）按色譜柱的粗細

分為填充柱色譜法和毛細管柱色譜法。一、氣相色譜法的分類及特點（二）氣相色譜法的特點（1）分離效能高（2）靈敏度高（3）分析速度快（4）應用范圍廣第一節(jié)

氣相色譜法原理二、氣相色譜法的分析流程1.載氣系統(tǒng)2.進樣系統(tǒng)3.分離系統(tǒng)4.檢測系統(tǒng)5.記錄系統(tǒng)氣相色譜流程示意圖第一節(jié)

氣相色譜法原理（一）氣相色譜法的固定相1.固定液分類（1）極性分類：0～+1為非極性固定液；+2～+3為中等極性固定液；+4～+5為極性固定液。（2）按化學類型分類：可分為烴類、硅氧烷類、醇類、醚類、酯類等。2.固定液選擇

（1）極性相似原則（2）化學官能團相似原則（3）組分性質的主要差別原則三、氣相色譜法的固定相及流動相第一節(jié)

氣相色譜法原理（一）氣相色譜法的固定相3.載體種類及選擇（1）紅色載體：常與非極性固定液配伍，用于分析烷烴、芳香烴等非極性或弱極性物質。（2）白色載體：常與極性固定液配合使用，用于分析醇、酮等極性物質。4.吸附劑

氣相色譜的吸附劑有硅膠、氧化鋁、活性炭、分子篩、高分子多孔微球等。在藥物分析中應用較多的為高分子多孔微球（GDX）。三、氣相色譜法的固定相及流動相第一節(jié)

氣相色譜法原理（二）氣相色譜法的流動相三、氣相色譜法的固定相及流動相一般實驗室GC常用載氣檢測器TCDFIDECD常用載氣H2、HeN2N2、Ar氣相色譜儀及分析條件選擇第二節(jié)第九章氣相色譜法第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（一）氣體的凈化凈化管中常用的凈化劑有硅膠、活性炭和分子篩等用來除去氣體中的有機雜質和水分。一、氣路系統(tǒng)載氣的流路順序：高壓鋼瓶（或氣體發(fā)生器）→減壓閥→氣體凈化器→穩(wěn)壓閥→壓力表→載氣流量控制器。凈化管（二）氣路的檢漏氣相色譜儀的氣路在實驗前需要認真檢漏，氣路不密封會影響分析結果的準確性。實驗中若使用Ｈ２，Ｈ２的泄漏可能會引發(fā)爆炸等危險性事故。①氣體鋼瓶至減壓閥的檢漏②氣相色譜儀氣路的檢漏一、氣路系統(tǒng)第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（三）載氣流速載氣流速的選擇

載氣的流速可以用單位時間內載氣通過的距離（線流速）來表示，也可以用單位時間內載氣通過的量或體積(載氣流量)來表示。分析工作中載氣流速常用流量來表示。（三）載氣流速以塔板高度H為縱坐標，以載氣流速u為橫坐標作圖，獲得H-u曲線。一、氣路系統(tǒng)H-u曲線實際分析工作中為了縮短分析時間，采用的載氣流速稍大于最佳流速。選擇載氣時還要考慮不同檢測器的適應性。第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（一）進樣方式1.溶液直接進樣

多用于填充柱色譜法。2.頂空進樣

頂空進樣適用于固體和液體試樣中揮發(fā)性組分的分離和測定。3.自動進樣一般采用定量閥，通過工作站設置進樣量、進樣間隔、進樣針清洗等進樣操作參數(shù)。氣相色譜法的進樣速度要求“快”，1秒內完成為宜。進樣速度慢試樣將非“塞子”狀進入色譜柱，導致峰形變寬、甚至不出峰，保留時間改變等。二、進樣系統(tǒng)第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（二）氣化室及氣化室溫度選擇氣化室是將液體試樣瞬間氣化的裝置，氣化室結構示意如圖。二、進樣系統(tǒng)氣化室結構示意圖氣化室的溫度等于或稍高于試樣的沸點，但是不能太高防止試樣在高溫下分解或發(fā)生其他副反應，氣化室溫度的選擇取決于試樣的沸點、穩(wěn)定性和進樣量。氣化室溫度一般以高于柱溫30～70℃為宜。對于熱穩(wěn)定性較差的試樣，可用高靈敏度檢測器，降低進樣量，使試樣在遠低于沸點溫度下氣化。第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（三）進樣量進樣量的大小直接影響譜帶的初始寬度。在檢測器靈敏度足夠的條件下，盡量減少進樣量。一般柱越長，柱內徑越粗，固定液配比越高，允許的進樣量越多。對于填充柱，氣體試樣的進樣量以0.1～1ml為宜，液體試樣進樣量小于4μl（TCD）或小于1μl（FID）為宜。毛細管柱采用分流裝置分流進樣。二、進樣系統(tǒng)第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（一）分析型色譜柱1.分析型色譜柱市售的分析型色譜柱通常分為填充柱和毛細管柱。三、分離系統(tǒng)內徑（mm）長度（m）相比β理論板數(shù)n（塊）填充柱2～60.5～66～35≈103毛細管柱0.1～0.520～20050～1500≈106填充柱與毛細管柱的柱參數(shù)對比柱長增加，組分的分離度增大，分析時間增長，因此在保證目標組分獲得好的分離效果的前提下使用短柱。第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（二）色譜柱柱溫選擇柱溫的選擇直接影響組分分離的效果和分析的速度。三、分離系統(tǒng)GC色譜柱柱溫選擇參考范圍簡表高沸點中等沸點氣體試樣被測物沸點300～400℃200～300℃100～150℃

參考柱溫200～250℃150～200℃50～100℃室溫～100℃柱溫低于平均沸點溫度100～150℃50～100℃約50℃

第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（二）色譜柱柱溫選擇三、分離系統(tǒng)柱溫的選擇原則是：在使最難分離的目標組分有較好分離度的前提下，盡量采用較低的柱溫，但以保留時間適宜，色譜峰符合要求為度。當復雜試樣中的各組分沸程較寬時，宜采用程序升溫法。第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇色譜柱及柱溫箱（一）檢測系統(tǒng)1.檢測器分類根據測量原理的不同又分為質量敏感型檢測器和濃度敏感型檢測器。2.檢測器性能指標

（1）噪音（N）與漂移（d）（2）靈敏度（S）（3）檢測限（D）（4）線性范圍（5）響應時間四、檢測系統(tǒng)與記錄系統(tǒng)第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇四、檢測系統(tǒng)與記錄系統(tǒng)檢測器噪音、漂移和檢測限示意圖第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（一）檢測系統(tǒng)四、檢測系統(tǒng)與記錄系統(tǒng)（一）檢測系統(tǒng)3.氫火焰離子化檢測器

簡稱氫焰檢測器，以FID表示。（1）氫焰檢測器的結構與測定原理（2）氣體種類：一般以N2為載氣，H2為燃氣，空氣中的O2為助燃氣。（3）檢測器溫度：檢測器的溫度一般高于150℃，防止水蒸氣以及試樣組分在檢測器內冷凝。（4）檢測器特點：質量型檢測器，結構簡單、穩(wěn)定性好，對有機化合物具有很高的靈敏度，檢測時破壞樣品。1.收集極2.極化極3.氫火焰4.點火線圈5.微電流放大器6衰減器7.記錄器氫焰檢測器結構示意圖第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（一）檢測系統(tǒng)4.熱導檢測器

又稱熱導池、熱絲檢測器，常以TCD表示。（1）熱導檢測器的結構與測定原理（2）氣體種類：選擇熱導率較大的H2、He做載氣靈敏度較高，通常用H2做載氣。（3）檢測器溫度：防止水蒸氣以及試樣組分在檢測器內冷凝。（4）橋路電流：一般遵循在保證靈敏度的前提下用低的橋電流。（5）檢測器特點：結構簡單，性能穩(wěn)定，靈敏度適宜，線性范圍寬，不破壞試樣。熱導檢測器對所有與載氣有不同熱導率的氣體都有響應，是一種通用型檢測器。四、檢測系統(tǒng)與記錄系統(tǒng)第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（一）檢測系統(tǒng)四、檢測系統(tǒng)與記錄系統(tǒng)熱導檢測器結構示意圖雙臂熱導池結構示意圖1.測量臂2.參考臂第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（二）記錄系統(tǒng)檢測器產生的電信號十分微弱，檢測信號經放大后，由記錄儀記錄得到色譜圖。現(xiàn)代的氣相色譜儀由計算機實現(xiàn)了實時控制色譜儀進行數(shù)據采集和處理?，F(xiàn)代的記錄系統(tǒng)功能全、操作簡單、自動化程度高、可進行分析數(shù)據的批量處理，提高了對數(shù)據結果分析的準確度，提高了分析工作者的工作效率。四、檢測系統(tǒng)與記錄系統(tǒng)第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（一）氣相色譜儀的一般操作規(guī)程氣相色譜儀的一般操作程序為：通載氣→開機→實驗測量→關機→關載氣五、氣相色譜儀的使用及日常維護第二節(jié)

氣相色譜儀及分析條件選擇（二）氣相色譜儀的日常維護1.凈化管的維護

凈化管在使用前清洗、烘干后再連接入氣相色譜儀的氣路系統(tǒng)。硅膠變色后及時烘干更換。2.進樣系統(tǒng)的維護

（1）微量注射器的維護；（2）氣化室的維護。3.色譜柱老化4.檢測系統(tǒng)維護

（1）熱導檢測器；（2）氫火焰離子化檢測器。氣相色譜法的應用第三節(jié)第九章氣相色譜法第三節(jié)

氣相色譜法的應用（一）保留值定性1.已知物對照定性2.相對保留值定性式中

、

分別為組分i和標準品s的調整保留時間

，

、

分別為組分i和標準品s的調整保留體積。3.保留指數(shù)定性一、定性分析方法式中為待標定組分x的調整保留時間，、分別為碳原子數(shù)為n和n+1的正構烷烴的調整保留時間。（二）化學反應定性分離后的組分和其他試劑發(fā)生的沉淀反應、顏色變色等來判斷組分具有什么官能團或屬于哪類化合物。

（三）氣相色譜與其他檢測儀器聯(lián)用定性第三節(jié)

氣相色譜法的應用二、定量分析方法（一）校正因子1.絕對校正因子

是指單位峰面積所代表的組分的量。2.相對校正因子

fi是指組分i與標準物質s的絕對校正因子之比。第三節(jié)

氣相色譜法的應用二、定量分析方法（二）定量方法1.歸一化法第三節(jié)

氣相色譜法的應用二、定量分析方法（二）定量方法2.外標法(1)標準曲線法標準曲線法示意圖(2)外標對比法（外標一點法）

第三節(jié)

氣相色譜法的應用二、定量分析方法（二）定量方法3.內標法(1