第三章 气相色谱法.

SQ APL OV-101 OV-3 OV-7 OV-17 OV-22 DNP OV-210 OV-225
150 300 350 350 350 300 350 130 250 250
乙醚 苯 丙酮 甲苯 甲苯 甲苯 甲苯 乙醚 氯仿
0 — +1 +1 +2 +2 +2 +2 +2 +3
非极性和弱极 性各类 高 沸点有机化合物 各类高沸点弱 极性有 机 化合物，如芳烃
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5. 温度控制系统
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均需控制 温度； 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； 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，各组分在最佳温 度下分离；
2. 进样装置
进样装置：进样器+气化室； 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，载气携带定量管中的试样气体 进入分离柱；
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液体进样器：
不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10μL； 毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样 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。 气化室：将液体试样瞬间 气化的装置。无催化作用。
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3. 色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据 需要确定。 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。
液-固色谱：固体吸附剂
液-液色谱：担体+固定液
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 柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。
• • 比表面积大，孔径分布均匀； 化学惰性，表面无吸附性或吸附性很弱，与被分离组份
不起反应； • • 具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎； 颗粒大小均匀、适度。一般常用60~80目、80~100目。
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2.担体（硅藻土）
红色担体：
孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强度好。
第三节 气相色谱固定相
stationary phases in gas chromatograph
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一、气固色谱固定相
stationary phases in Gas-solid chromatograph
1. 种类
(1)活性炭
有较大的比表面积，吸附性较强。 (2) 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。CO2能被活性氧化铝强烈吸 附而不能用这种固定相进行分析。 (3)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CO2、N2O、NO、NO2等，且能够分离臭氧。
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气固色谱固定相
(4)分子筛
碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A
、5A、10X及13X分子筛等（孔径：埃）。常用5A和13X（常 温下分离 O2 与 N2）。除了广泛用于 H2、O2、N2、CH4、CO 等
三、气相色谱主要部件
第二节 气相色谱仪
gas chromatographic instruments
main assembly of gas chromatograph
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气相色谱仪器
2018/10/21
气相色谱仪器
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二、气相色谱结构流程
process of gas chromatograph
固定液 名 称
商品牌号
使用温度 （最高） ℃
溶剂
相对 极性
麦氏 常数 总和 0 143 229 423 592 827 1075
分析对象 （参考）
烃类及非极性化合物
表 优选固定液
麦 氏 常 数 ： x’、y’、z’ 、u’、s’ 表示，分别代 表了极性分子间存在着 的静电力（偶极定向力 ）；极性与非极性分子 间存在着的诱导力；非
有关固定液性质及其选择见下一节。
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4. 检测系统
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； 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，经放大后记录和显示， 给出色谱图； 检测器：广普型——对所有物质均有响应； 专属型——对特定物质有高灵敏响应； 常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器； 有关检测器原理、结构见第三节。
2. 气固色谱固定相的特点
（1）性能与制备和活化条件有很大关系；
（2）同一种固定相，不同厂家或不同活化条件，分离效果
差异较大；
（3）种类有限，能分离的对象不多；
（4）使用方便。
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二、气液色谱固定相
stationary phases in gas-liquid chromatograph
第三章 气相色谱法
gas chromatography，GC
第一节 气相色谱分离原理 1. 气固色谱 2. 气液色谱
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第三章 气相色谱法
gas chromatography,GC
一、气相色谱仪
gas chromatographic instruments
二、气相色谱仪流程
process of gas chromatograph
大连催化剂厂
白色 硅藻土 担体
101 白色担体 101 酸洗 101 硅烷化白色担体 102 白色担体 高分子微球
上海试剂厂
由苯乙烯和二乙烯苯共聚而成 经酸碱处理，比表面积 0.02 m2 / g ,可在 较高温度下使用，适宜分析高沸点物质。 由四氟乙烯聚合而成，比表面积 10.5 m2 / g 适宜分析强极性物质和腐蚀性物质
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第四节 气相色谱检测器
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一、热导检测器
thermal conductivity detector,TCD 1. 热导检测器的结构
池体（一般用不锈钢制成）
热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工 的钨丝制成。
参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。
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第二章 气相色谱分析法
gas chromatographic analysis, GC
一、气固色谱固定相
stationary phases in Gas-solid chromatograph
二、气液色谱固定相
stationary phases in gas-liquid chromatograph
活性炭
石墨化炭黑
碳分子筛
用于一些永久气体的分 析，用于金属热处理气 氛的分析，适于分析氢 键型化合物
特别用于永久性气体和 惰性气体的分离
分子筛
有机物中微量水的测定， 高分子多孔 GDX的疏水性很强，GDX是球形，大小均匀， 半水煤气成分的测定， 小球 有利与色谱柱的填充，提高了柱效，可改 CO2和N2O的分析，分离 （GDX） 变GDX的极性和孔径 2018/10/21 低碳烃和脂肪醇
1、 角鲨烷 （异三十烷） 2、阿皮松 L 3、硅油 4、 苯基 10% 甲基聚硅氧烷 5、 苯基（20%） 甲基聚硅氧烷 6、 苯基（50%） 甲基 聚硅氧烷 7、苯基（60%）甲基 聚硅氧烷 8、邻苯二甲酸 二壬酯 9、三氟丙基甲基 聚硅氧烷 10、 氰丙基（25%） 苯基（25%） 甲基聚硅氧烷 11、聚乙二醇 12、 丁二酸二乙 二醇聚酯
气液色谱固定相 [ 固定液 + 担体（支持体）] ：
小颗粒表面涂渍上一薄层固定液。 固定液特点：
•
固定液在常温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈
液体状态。
•
固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。
担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。
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1. 作为担体使用的物质应满足的条件
main assembly of gas chromatograph
1. 气路系统
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； 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）； 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。
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• • • • 静电力 诱导力 色散力 氢键力
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利用诱导力
1 2 3
苯和环己烷在 1. 非极性石蜡作固定液 2. 强极性ββ’-氧二丙腈做固定液 3. 中等极性DNP作固定液的分离情况
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4.固定液的选择
• • • • • 非极性物质：一般选用非极性固定液 极性物质：一般选用极性固定液 非极性物质和极性物质混合物：极性固定液 氢键 复杂组分：特殊固定液或混合固定液
适宜分离非极性或弱极性组分的试样。缺点是表面存有活 性吸附中心点。 白色担体： 煅烧前原料中加入了少量助溶剂（碳酸钠）。 颗 粒疏
松，孔径较大。比表面积较小，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。
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表
种类 硅 藻 土 类
气液色谱担体
担体名称 红色 硅藻土 担体 6201 红色担体 201 红色担体 301 釉化红色担体 特点及用途 适用于涂渍非极性固定液分析非极性物 质 由 201 釉化而成，性能介于红色与白色 硅藻土担体之间，适用于分析中等极性 物质 适用于涂渍极性固定液分析极性物质 催化吸附性小，减小色谱峰拖尾 生产厂家 上海试剂厂
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(4)固定液的最高最低使用温度
高于最高使用温度易分解，温度低呈固体；
(5) 混合固定相
对于复杂的难分离组分通常采用特殊固定液或将两种甚 至两种以上配合使用；
(6) 固定液的相对极性
规定：角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，β，β’—氧 二丙睛的相对极性为100。
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上海试剂厂
非 硅 藻 土 类
玻璃微球 氟担体
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3.固定液
固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多。 (1) 对固定液的要求
应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好 的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。
(2) 选择的基本原则 “相似相溶”，选择与试样性质相近的固定相。 (3) 固定液分类方法 如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在各种色谱 手册中，一般将固定液按有机化合物的分类方法分为：脂肪 烃、芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等。
测量臂： 需要携带被分 离组分的载气 流过，则连接 在紧靠近分离 柱出口处。
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工作原理 载气 参比池 试样 测量池 Biblioteka Baidu热差异 两臂电阻值差异
电桥失去平衡信号输出
输出的电压信号与 样品的浓度成正比
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2.检测原理
平衡电桥，右图。 不同的气体有不同的热导系数。 钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值： R参=R测 ; R1=R2 则： R参· R2=R测· R1
极性分子间的色散力；
氢键等。也可以用五个 数的总和来表示固定相
1500 1813
的极性大小，如： β， β’— 氧二丙睛五个常数
醇、醛酮、脂 肪酸、 酯 等极性化合物
PEG20M DEGS
250 225
乙醇 氯仿
氢键 氢键
2308 3430
的总和为4427，是强极 性固定相。
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3.固定液与组分间作用力
的分离外，还能够测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。
(5)高分子多孔微球（GDX系列） 新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。 型号：GDX-01、-02、-03等。适用于水、气体及低级醇 的分析。
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种类
二、气固色谱用固定相 特点 适用对象
表面活性大而不均一
表面均匀，活化点少，主要靠色散力起作 用 非极性强，表面活化点少，疏水性强，柱 效高，耐腐蚀，耐辐射，寿命长 具有几何选择性，对极性分子和极化率大 的分子作用力强，对有可成氢键的化合物 有很强的作用力，即使在低浓度、高温、 高流速下对被吸附物质也有较高的吸附能 力 分离永久性气体及低沸 点烃类 进行各种表面处理后， 可适应各种样品的分离
1-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；4-针形阀；5-流量 计;6-压力表； 9-热导检测器；10-放 大器；11-温度控制器； 12-记录仪；
气路系统
进样系统
分离系统
检测系统
温控系统
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结构流程
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三、气相色谱仪主要部件