第2章 气相色谱分析法

第四节 气相色谱操作条件选择d 一、色谱柱及使用条件的选择d1 二、载气种类和流速的选择d2 三、其它操作条件的选择d3 第五节 色谱定性定量方法e 一、色谱定性方法e1 二、色谱定量方法e2 三、分析应用e3 第六节 毛细管色谱f 一、毛细管色谱的特点f1 二、结构流程f2 三、分流比调节f3
第二章 气相色谱分析法(GC)
1500 1813
PEG20M DEGS
250 225
乙醇 氯仿
氢键 氢键
2308 3430
醇、醛酮、脂 肪酸、 酯 等极性化合物
表 优选固定液 麦氏常数： x’、y’、 z’、u’、s’ 表 示 ， 分 别代表了静电力（ 偶极定向力）；诱 导力；色散力；氢 键等作用力。用五 个数的总和来表示 固定相的极性大小 ， 如 ： β，β’— 氧 二 丙腈五个常数的总 和为4427，是强极 性固定相。
试样一定时，K主要取决于温度和固定相性质；
每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；
一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出； 选择适宜的固定相可改善分离效果； 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础。
第二章 气相色谱分析法GC
第二节 气相色谱仪
上海试剂厂
非 硅 藻 土 类
玻璃微球 氟担体
担体的表面处理
a. 酸洗－浓盐酸浸泡，除去碱性作用基团
b. 碱洗－氢氧化钾甲醇溶液浸泡，除去酸 性作用基团
c. 硅烷化－除去担体表面的氢键作用力
CH3 OH OH Si O Si + CH3 Cl Si CH3 Cl O Si CH3 O + HCl
(4) 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。
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
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
随着流动相的移动，混合物在两相 间经过反复多次的分配平衡，使得各组 分被固定相保留的时间不同，从而按一 定次序由固定相中流出。
与适当的柱后检测方法结合，实现混 合物中各组分的分离与检测。 两相及两相的相对运动构成了 色谱法的基础。 色谱法是一种用以分离、分析多 组分混合物质的极有效的物理及物理 化学分析方法。
氢火焰检测器最为常见； 5. 记录和数据处理系统：放大器、记录仪或数据处
理仪。
另外，气化室、柱室和检测器还包括温度控制装置。
二、气相色谱固定相*
1．气固色谱固定相
种类：
活性炭：非极性。有较大的比表面积，吸附性较强。 活性氧化铝：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。 硅胶：氢键型。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。
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
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
色谱法 是利用混合物不同组分在固定相和流 动相中分配系数(或吸附系数、渗透 性等)的差异，使不同组分在作相对 运动的两相中进行反复分配，实现分 离的分析方法。
2. 色谱法的分类
根据流动相的 液相色谱(LC) 物态可分为
{
气相色谱(GC)
超临界流体色谱 (SFC)
根据固定相的外形分
{平板色谱
柱色谱
（4） 应用范围广：
适用于沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。
不足之处：
不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。 被分离组分的定性较为困难。
二、气相色谱分离过程*
气相色谱分离过程是在色谱柱内完成的。 填充柱色谱: 气固色谱和气液色谱，两者的分离机理不同。 气固色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。
(2)组分分子与固定液的作用力： 静电力（偶极定向力） 诱导力 色散力
氢键力
还可能存在形成化合物或配合物等的键合力。
(3) 固定液的性质
用固定液的相对极性表示。
(q1 q x ) Px 100 100 (q1 q2 )
q lg
' tr (苯 ) ' t r (环己烷)
或 q lg
气固色谱固定相
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等的分离外，还能够测 定He、Ne、Ar、NO、N2O等。 高分子多孔微球（GDX系列）：
平板色谱
吸附色谱 根据分离机理 可分为
分配色谱
离子交换色谱 排阻色谱
3.气相色谱法的特点
（1）分离效率高：
复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。
（2） 灵敏度高：
可以检测出µ g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量.
（3） 分析速度快：
一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。
第一节 色谱法概述
一、 色谱法的特点、分类和作用 二、气相色谱分离过程
一、 色谱法的特点、分类和作用*
1.概述
色谱法是由俄国植物学家茨维特在
1901年首先系统地提出的。他在研究植 物叶色素成分时使用了如图所示装置： 色谱法 1) 起分离作用的柱称为色谱柱； 2) 固定在柱内的填充物，即固定不动的 相，称为固定相；
气液色谱的固定相: 由担体和固定液所组成。
固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。 气固色谱的分离机理:
吸附与脱附的不断重复过程；
气液色谱的分离机理： 气液两相间的反复多次分配过程。
气相色谱分离过程
当试样由载气携带进入色谱 柱与固定相接触时，被固定相 溶解或吸附。 随着载气的不断通入，被溶 解或吸附的组分又从固定相中 挥发或脱附， 挥发或脱附下的组分随着载 气向前移动时又再次被固定相 溶解或吸附。 随着载气的流动，溶解、挥 发，或吸附、脱附的过程反复 地进行。
第二章 气相色谱分析法 Gas Chromatography (GC)
第一节 色谱法概述a 一、色谱法的特点分类和作用 二、气相色谱分离过程 第二节 气相色谱仪b 一、气相色谱仪及其流程b1 二、气相色谱固定相b2 三、气相色谱检测装置b3 第三节 色谱理论基础c 一、气相色谱流出曲线c1 二、容量因子和分配系数c2 三、塔板理论c3 四、速率理论c4 五、分离度c5
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，若厂家或活化条件不同， 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。
2．气液色谱固定相
气液色谱固定相 [ 固定液 + 担体（支持体）] ： 担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比 表面积。用以承载固定液，使固定液以薄膜 状态分布在其表面上。 可以作为担体使用的物质应满足以下条件： • 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 离组分不起反应； • 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。
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。 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。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。
填充柱气液色谱担体一览表
{
气 化 室 气化室
取样位置
试样导入色谱柱
六通阀进样器
3、分离系统（色谱柱）
色谱柱 柱内径 柱长度 总塔板数 样品容量 填充柱 1-10 mm 0.5-10 m ~103 10-1000 μg 毛细管柱 0.05-0.5 mm 10-150 m ~ 106 0.1-50 μg
4. 检测系统：可连接各种检测器，以热导检测器或
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。
气固色谱固定相
永久性气体 分离对象
惰性气体
低沸点有机化合物
ห้องสมุดไป่ตู้
硅胶－强极性(氢键型)
氧化铝－极性