气相培训-20130804

④分离中等极性样品 选择中等极性固定液——邻苯二甲酸二壬酯、聚乙二醇 己二酸、甲基硅油。被分离组分和固定液分子之间的作用 力是色散力和诱导力，组分按沸点顺序分离。 ⑤对于能形成氢键的组分 一般选用强极性和氢键型固定液，多元醇固定液。此时 样品中各组分按和固定液之间形成氢键能力大小的顺序分 离，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的后流出。 ⑥对于复杂的难分离的物质，可以选用两种或两种以上的 混合物固定液。
红色担体——0201红色担体，2011红色担体，C-22保 温砖等； 表面孔穴密集，孔径较小，表面积大（比表面积 40cm2·g-1），平均孔径1μ m。
一般用于分析非极性或弱极性物质。
白色担体——101白色担体 机械强度不如红色担体。表面孔径较大约 8～9μ m，比表面积1.0cm2·g－1。一般适用于分 析极性物质。
3、固定液的性质和用量
固定液的性质对分离是起决定作用的。一般来讲， 担体的表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样 量也就越多。 目前填充色谱柱一般使用低固定液含量色谱柱。
固定液膜薄柱效能提高，并可缩短分析时间。
固定液量越低，液膜越薄，允许的进样量也就越少 固定液用量根据具体情况决定。 固定液的配比（固定液与担体质量比）： 一般用5：100到25：100，也有低于5：100的。
。
Dg—组分在气相中的扩散系数（单位为cm2·s-1），Dg与载气 分子量的平方根成反比。
这一扩散与扩散速度和扩散时间成正比。由于扩散 速度由温度决定，扩散时间由组分在色谱柱内的停留 时间决定，因此在固定的柱箱温度、固定色谱柱长度 下，纵向扩散与载气流速成反比。即速度越快，停留 时间就越短，纵向扩散就越小。 相对分子质量较大的载气可使B项降低。 由此可见：分子扩散项对峰形变宽的影响程度取决 于载气流速和载气的性质。
4、气相色谱流出曲线和有关术语：
图12.2 色谱流出曲线
（1）基线（base line）
当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实 验操作条件下，反应检测器系统噪声随时间变化的 线称为基线。 （2）保留值
表示试样中各组分在色谱柱中的滞留时间 的数值，通常用时间或用将组分带处色谱柱所需载 气的体积来表示。任何一种物质都有一定的保留值。
固定液选择——相似相溶原理
选择固定液的基本原则： ①分离非极性物质 选用非极性固定液——鲨鱼烷、甲基硅油、阿批松。 被分离组分和固定液之间的作用力是色散力。各组分按 沸点顺序先后流出色谱柱。沸点低的组分先流出，沸点 高的组分后流出。如果被分离组分是同系物，由于色散 力与分子量成正比，各组分按碳顺序分离。
气相色谱分析
1. 2. 3. 4. 5. 6. 气相色谱概述 气相色谱法的基本原理 色谱分离条件选择 固定相及其选择 气相色谱检测器 气相色谱定量方法
气相色谱法概述
色谱法是一种分离技术。
固定相：使混合物中各组分在两相间进行分配，其中 不动的一相。 流动相：携带混合物流过此固定相的流体相。 分离原理： 依据不同物质在流动相中与固定相的相互 作用的不同而产生不同的分配率，经过多次分配而达 到混合物的分离的目的。



（2）载气进入色谱柱，不是连续的而是 脉动式的，每次进入为一个板体积； （3）试样开始时都加在0号塔板上，且试 样沿色谱柱方向的扩散（纵向扩散）可略 而不计； （4）分配系数在各塔板上是常数。
3、速率理论（色谱分析的动力学理论）
1956年由荷兰学者范第姆特提出速率理论：
B H A Cu u
4、气化温度 进样后要有足够的气化温度，使液体试样迅速气化 被载气带入柱中，在保证试样不分解的的情况下，适
当提高气化温度对分离及定量有利。 气化温度比柱温高30～70℃。
固定相及其选择
气相色谱分析中，某组分的完全分离取决于色谱 柱的效能和选择性，后者取决于固定相的选择性。
1、气——固色谱固定相
气——固色谱法中常用固定相 非极性——活性炭 弱极性——氧化铝 强极性——硅胶 常用吸附剂及其一般用途见表2-4（P25）
硅藻土型担体表面含有相当数量的硅醇基团
Si
OH
Al
O
Fe
O
有吸附性，担体需加以钝化处理。处理方法：酸洗， 碱洗，硅熔 。
（2）固定液
对固定液的要求
①挥发性小 ②热稳定性好 操作温度下有较低蒸气压，以免流失； 操作温度下不发生分解；
③对试样各组分有适当的溶解能力。
④具有高的选择性 对沸点相同或相近的不同物质有 尽可能高的溶解能力； ⑤化学稳定性好 不与被测物质起化学反应。
分离操作条件的选择
1、载气及其流速的选择
B H A Cu u
用在不同流速下测得的塔板高 度H对了流速u作图，得H—u 曲线图（图2-7）
2-7 塔板高度与载气流速的关系
2、柱温的选择
柱温：柱温不能高于固定液的最高温度，否则挥发流 失。 柱温选择的原则： 在使最难分离的组分能尽可能好的分离前提 下，尽可能采取较低的柱温，但以保留时间适度 为宜，否则峰形易脱尾或者变宽。 （1）对于高沸点混合物（300～400℃）：超出固定 液最高耐受温度，只能尽量缩短分析时间，以免 固定液流失。

（1）涡流扩散项A
气体碰到填充物颗粒时，形成类似“涡流”的流动，
引起色谱峰扩张。
A=2λdp dp是填充物颗粒平均直径（单位为cm）
λ是填充的不均匀性
使用适当粒度和颗粒均匀的单体，尽量填充均匀，可减少 涡流扩散。 空心毛细管柱中，A项为零。
涡流扩散示意图
（2）分子扩散项B/u（纵向扩散）
由于进样在色谱柱内存在浓差而形成浓度梯度。 B＝2rDg r—载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数（弯曲因 子），对于空心柱r等于1，填充柱的r小于1
2、气液色谱固定相
（1）担体 载体应是一种化学惰性、多孔型的固体 颗粒，它的作用是提供一个大的惰性表面，用以承 担固定液，使固定液以薄膜状态分布在其表面上。 对担体的要求：
①表面是化学惰性的，表面没有吸附性或很弱， 更不能与被测物起化学反应；
②多孔性，即表面积大，使固定液与试样接触面 积大；
③热稳定性好，有一定的机械强度，不易破碎； ④对担体粒度的要求：均匀，细小（过细柱压增大）， 一般选用40～60目，60～80目，80～100目。 气液色谱中所用担体： 可分为：硅藻土型 红色担体 白色担体 非硅藻土性 氟担体 玻璃微球 高分子多孔微球

不同物质的分配系数相同时，它们不能分离。
色谱柱中不同组分能够分离的先决条件是其分配系数不 等。
两组分分配系数相差越大，两峰分离的就越好。


分配系数小的组分：在气相中停留时间短，较早流出色 谱柱。
分配系数大的组分：在气相中的浓度较小，移动速度慢， 在柱中停留时间长，较迟流出色谱柱。

2、塔板理论（色谱分析的热力学理论）
在一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡时 的浓度（g· mL-1）比称为分配系数，以K表示。 待测组分在固定相和流动相之间发生的吸附-脱附, 溶解-挥发的过程叫做分配过程。
K
C （组分在固定相中的浓 度） s （分配系数是色谱分析 的依据） C（组分在流动相中浓度 ） m
分配系数K是由组分及固定液的热力学性质决定的， 随柱温，柱压变化，与柱中气相、液相的体积无关。 当K=1时，组分在固定相和流动相中浓度相等； 当K>1时，组分在固定相中的浓度大于在流动相中的 浓度； 当K<1时，组分在固定相中的浓度小于在流动相中的 浓度。
死体积（dead volume）Vm
指色谱柱在填完后柱管内固定相颗粒间所 剩留的空间。色谱仪中管路和连接头间的空间以 及检测器的空间的总和。当后两项很小忽略不计 时， Vm=tmF0 F0——载气体积流速，mL·min-1
保留体积VR
VR= tRF0
载气流速大，保留时间相应降低，两者乘积仍为 常数，因此VR与F0无关。 调整保留体积VR’ VR’=tR’F0 或 VR’=VR-Vm VR’与载气流速无关
②分离－氧二丙睛，聚丙二 醇己二酸等。被分离组分和固定液之间的作用力主要是 取向力（定向力），这时试样中的各组分主要按极性顺 序分离，极性小的物质先流出色谱柱，极性大的后流出。
③分离极性和非极性混合物时 可选用非极性固定液也可选用极性固定液，应视组分 的性质而定。如果沸点为主要矛盾，则应选用非极性； 若极性差别为主，应选极性固定液。
式中：相同条件下A，B，C为三个常数 A为涡流扩散项 B为分子扩散项系数 C为传质阻力系数 u为载气流速 u一定时，只有A，B，C较小时，H才能较小，柱效能才能较高。


组分在色谱柱内运行的多路径及浓度梯度造成的 分子扩散和组分在气、液两相间的质量传递不能 瞬间达到平衡，是造成色谱扩张、柱效能下降的 主要原因。 速率理论仍然沿用塔板高度这一概念，进一步把 色谱的分配过程与分子扩散，组分在固定相和流 动相中的传质过程联系起来。 速率理论不仅能解前面提到的一些色谱现象，而 且对于如何选择合适的色谱分离条件也有指导意 义。
气相色谱法的特点
1、分离效能高 2、灵敏度高。 3、分析速度快。 4、应用范围广泛。 5、装置简单，操作方便。 缺点：在缺乏标准样品的情况下，定性分析较困难，
对于高沸点，不能气化和热不稳定的物质不能
用气相色谱法分离和测定。
气相色谱的理论基础
1、基本原理 气固色谱、气液色谱 气——固色谱中被分离物随着载气的流动，被测组分 在吸附剂表面进行吸附，脱附，再吸附，再脱附„„这样 反复的过程不同物质在色谱柱中的保留时间不同而达到分 离的目的。 气——液色谱中被分离物随着载气的流动，被测组分 在固定液中进行溶解，挥发，再溶解，再挥发„„的过程， 使不同物质在色谱柱中的保留时间不同而达到分离的目的。
塔板理论的假设： （1）在一小段间隔内，气相平均组成与液相平均组成可以 很快的达到分配平衡。这样达到分配平衡的一小段柱长称 为塔板理论高度H；显然，塔板高度越小，在等长的色谱 柱中组分分配平衡的次数越多，即塔板数越高，柱对组分 的分离效能也就越高。分配系数大的组分，在柱内更容易 被保留，即塔板高度更小，也就比分配系数小的组分要晚 出峰。