第三章气相色谱法
气相色谱法的基本知识3
气相色谱法的基本知识及应用本讲主要学习气相色谱的基本理论以及气相色谱仪器和气相色谱的基本应用。
一、基本概念、分类及公式1、色谱法的定义及发展色谱法是一种分离方法，它利用物质在两相中分配系数的微小差异进行分离。
当两相做相对移动时，使被测物质在两相之间进行多次分配，这样原来的微小差异产生了很大的效果，使各组分分离，以达到分离分析及测定一些物理化学常数的目的。
例如，苯加氢生成环己烷的反应，由于苯和环己烷的沸点只相差0.6 oC，一般的蒸馏方法很难分离，所以采用萃取蒸馏的方法分离。
而用填充柱气相色谱法，半米长的丁二酸乙二醇聚酯固定相填充柱上，二者可以实现很好的分离，因为他们在这种固定相上的分配系数差异较大，即使用其他的固定相，只要延长色谱柱的长度，也能够实现很好的分离。
如何理解色谱法(Gas Chromatography )主要有2点：一是要有两相，二是要有差异。
两相：固定相和流动相具体到气相色谱：固定相就是色谱柱(column)，流动相就是气体或者称为载气(carrier gas )。
差异就是指分配系数的差异。
Gas Chromatography下面可以用一个比较粗糙的例子来帮助理解色谱法。
Gas Chromatography：海底的通道就如同色谱柱一样，只对兴趣的人有保留作用，这样达到选择性质保留溶质的效果，而保留差别的大小决定了分离的基础。
换作另外一个通道，比如是植物类的，例如花，那么又对另外一类人又吸引力，那么在海底通道上没有差别的人群也许在这个花的通道上能够看出差别，总之，只要他们之间有差别，总能够找到这个差别把他们区分开。
色谱法发展的历史：1906年俄国植物学家Tswett命名自己发明的分离植物色素的新方法为色谱法。
因为他并不是一个著名的学者，因此他发表出来的文章并没有得到重视。
1931年，德国的Kuhn和Lederer重复了Tswett的实验，得到很好的结果，色谱法因此得到很大的推广。
1940年，Martin和Synge提出了液液分配色谱法，又把塔板的概念引入色谱法中，初步建立了塔板理论。
《气相色谱法》课件
气相色谱法是一种分离和分析复杂混 合物中各组分的方法，利用不同物质 在固定相和流动相之间的分配系数差 异进行分离。
原理
通过将待测样品中的各组分在两相之 间进行吸附、脱附、溶解、挥发的过 程，使各组分在两相中具有不同的分 配系数，从而实现分离。
发展历程与现状
发展历程
气相色谱法自20世纪50年代问世以来，经历了不断改进和完 善的过程，逐渐成为一种高效、快速、灵敏的分析方法。
气相色谱法的优缺点
优点
高分离效能
气相色谱法具有很高的分离效能，能够分离复杂 混合物中的各种组分。
快速分析
通过优化色谱条件，可以实现快速分析，提高工 作效率。
ABCD
高灵敏度
通过先进的检测技术，气相色谱法能够检测出低 浓度的物质，满足痕量分析的要求。
应用广泛
气相色谱法可以应用于各种领域，如环境监测、 食品检测、药物分析等。
分离柱
常用的分离柱有填充柱和 毛细管柱，选择合适的分 离柱是关键。
分离温度
温度对分离效果影响较大 ，需根据被测物质性质选 择合适的温度范围。
检测技术
热导检测器
基于热导原理，对气体或蒸气进行检测。
氢火焰离子化检测器
用于检测有机化合物，具有高灵敏度和选择性。
电子捕获检测器
用于检测电负性物质，如有机氯、有机磷等。
信号处理
检测器输出的信号需要经过放大、处 理和记录，以便准确测量各组分的浓 度。
进样系统
功能
进样系统负责将样品引入色谱柱。
类型
常见类型有直接进样、分流进样和不分流 进样等。
进样量控制
进样方式
进样量的大小和准确度对实验结果有重要 影响，因此需要精确控制进样量。
仪器分析
影响因素：第三章气相色谱法1. 当只要色谱柱的塔板数足够多，任何两物质都能被分离吗？答：错误的。
根据塔板理论，单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。
塔板理论给出了衡量色谱柱分离效能的指标，但柱效并不能表示被分离组分的实际组分的世纪分离效果，因为两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大都无法实现分离。
2. 气相色谱中，固定液选择的基本原则是什么？如何判断化合物的出峰顺序？答：固定液选择的基本原则是：①挥发性小②热稳定性好③熔点不能太高④对试样中的各组分有适当的溶解能力⑤化学稳定性好，不与试样发生不可逆化学反应⑥有合适的溶剂溶解。
如何判断化合物的出峰顺序？答：①分离非极性组分时，通常选用非极性固体相，各组分按照沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰②分离极性组分时，一般选用极性固定液，各组分按照极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。
解答题1.为什么离子选择性电极对欲测电子具有选择性？如何估量这种选择性？答：离子选择性电极是以电位测量溶液中某些特定离子活度的指示电极。
各种离子选择性电极一般均由敏感膜极其支持体，内参比电极，内参比溶液组成，其电极电位产生的机制都是基于内部溶液与外部溶液活度不同而产生的电位差。
起核心部分是敏感膜，它主要对欲测电子有响应，而对其他离子则无响应或者响应很小，因此每一种离子选择性电极都具有一定的选择性。
而估量这种选择性可用离子选择性电极的选择性系数来估量其选择性。
2.何为分析线对？在光谱定量分析中选择内标元素及分析线对的原则是什么？答：在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度为I)，在选择内标物的一条谱线（强度为I0），组成分析线对。
选择原则：①内标元素含量一定②内标元素与被测元素在光源作用下应有相近的蒸发性质③分析线对应匹配，同为原子线或者离子线，且激发电位相近，形成“匀称线对”。
④分析线对波长应尽可能接近，分析线对的两条谱线应没有自吸或自吸很小，并且不受其他谱线干扰。
3.气相色谱定量的方法主要有哪几种？各适合什么条件下使用？答：归一化法：所有组分都出峰，且面积都能准确测定出来。
气相色谱法原理
气相色谱法原理
气相色谱法（GC）是一种常用的分离和分析技术，其原理基
于不同物质在固定相和移动相相互作用不同而实现分离。
气相色谱法主要包括样品的进样、分离、检测和数据处理等步骤。
首先，待分析的样品通常通过进样器加热转化为气相，然后进入色谱柱。
色谱柱是整个气相色谱系统的核心组成部分，它通常由内衬固定相的不锈钢或玻璃管构成。
固定相是涂覆在色谱柱内壁的材料，它可以吸附或与样品分子发生化学反应。
移动相是由惰性气体（如氮气、氦气）组成的载气，它在柱内流动并带动待分离的样品分子。
样品在色谱柱中被分离的过程是通过样品分子与固定相和移动相之间的相互作用来实现的。
不同物质在色谱柱中的行为不同，有些物质与固定相相互作用较强，因此在柱中停留的时间较长；而有些物质与移动相相互作用较强，因此在柱中停留的时间较短。
通过调整色谱柱的温度和流动相的流速，可以实现对不同物质的分离。
在气相色谱法中，分离后的化合物被引入检测器进行检测。
常用的检测器包括火焰离子化检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）、质谱检测器（MS）等。
检测器可以根据化合物的
性质进行选择，以提高检测的灵敏度和选择性。
最后，通过数据处理和分析，可以得到样品中不同化合物的含量和结构信息。
数据处理可以包括色谱峰的面积计算、峰的标识和峰的相对保留时间计算等。
总的来说，气相色谱法的原理是基于不同物质在固定相和移动相之间的相互作用差异来实现分离和分析。
通过调整色谱柱的条件和选择合适的检测器，可以提高分离和检测的效果，实现对复杂样品的分析。
《气相色谱法》课件
又如存在于极性分子与非极性分子之间的诱导力。
12
第二节 气相色谱固定相
由于在极性分子永久偶极矩电场的作用下，非极性 分子也会极化产生诱导偶极矩。它们之间的作用力叫诱 导力。极性分子的极性越大，非极性分子越容易被极化， 则诱导力就越大。当样品具有非极性分子和可极化的组 分时，可用极性固定液的诱导效应分离。例如，苯 （B.P.80.1℃）和 环己烷（ B.P.80.8℃）沸点接近，偶 极矩为零，均为非极性分子，若用非极性固定液却很难 使其分离。但苯比环己烷容易极化，故采用极性固定液， 就能使苯产生诱导偶极矩，而在环己烷之后流出。固定 液的极性越强，两者分离 得越远。
2.硅藻土载体的预处理
普通硅藻土载体的表面并非完全惰性，而是具有硅 醇基（Si-OH），并有少量的金属氧化物。因此，它的表 面上既有吸附活性，又有催化活性。如果涂渍的固定液 量较低，则不能见个其吸附中心和催化中心完全遮盖。 用这种固定相分析样品，将会造成色谱峰的拖尾；而用 于分析萜烯和含氮杂环化合物等化学性质活泼的试样时， 有可能发生化学反应和不可逆吸附，为此，在涂渍固定
液体样品的进样一般采用微量注射器。 气体样品的进样常用色谱仪本身配置的推拉式六通阀 或旋转式六通阀定量进样。 （2）气化室 为了让样品在气化室中瞬间气化而不分解，因此要 求
5
第一节 气相色谱仪
气化室热容量大，无催化效应。为了尽量减少柱前谱峰 变宽，气化室的死体积应尽可能小。
3. 分离系统
分离系统由色谱柱组成。 色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱。 （1）填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一 般内径为2 ~ 4mm，长1 ~ 3 m。填充柱的形状有U 型和螺旋型二种。 （2）毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁、多孔层和涂载体 空心柱。
第三章气相色谱法1
二、基本原理
气相色谱法亦称气体色谱法或气相层析法，是 以气体为流动相的柱色谱分离技术。它分离的主要
依据是利用样品中各组分在色谱柱中吸附力或溶解
度不同，也既是利用各组分在色谱柱中气相和固定
相的分配系数不同来达到样品的分离。对于气—固
色谱(也叫吸附色谱)，它的分配系数确切地讲，应 称吸附平衡常数，主要用于永久性气体或气态烃等
是从液相到气相都要花费时间，这种传质阻力使峰型加宽， 且随着载气流速的增加，这个影响也增大。
3．柱效率 由于在气相中的扩散作用比液相中大，据此可假定传 质阻力的影响只在液相中存在，故Van Deemter等人创立的关于 气—掖色谱理论塔板高度(HETP)基本公式为：
H＝2 d p＋
Dg
u
＋
8
死时间tM:不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时,从进样到出现极 大值所需时间 保留时间tR:试样从进样到柱后出现峰极大值所经历的时间 调整保留时间tR’: tR’= tR- tM
色谱分析的依据： (1)色谱峰的位置(即保留时间或保留体积)决定于物质的 性质，是色谱定性的依据； (2)色谱峰的高度或面积是组分浓度或含量的量度，是
5．准确度、精密度高 农药分析要求有一 定准确度和精密度，尤其制剂分析对此要 求更高。用气谱内标法测定，准确度和精 密度，均较经典方法和光学分析法等为好。 6．分离和测定一次完成 用紫外、红外、 质谱、核磁共振法测定农药样本时，均需 先分离出纯品，而气相色谱法的分离和测 定一次即可完成。
二）仪器和流程
色谱流出曲线 这种以组分的浓度变化作为纵坐标，以流出时间作为
横坐标，所绘出的曲线称为色谱流出曲线。现以一种组分
的流出曲线说明如下(如图4—2所示)
基线:反映检测器系统噪声随时间变化的线 基线漂移:基线随时间定向的变化 基线噪声:由各种因素引起的基线起伏 保留值:
气相色谱法及其应用-PPT
第二部分 气相色谱仪系统及功能
GC工作过程示意图
载气系统
分离系统
检测和 记录系统
进样系统
温控系统
一、载气系统
{ 气源
载气系统 净化干燥管
载气流速控制装置
常用载气：氮气、氦气、氢气及氩气
{ 载气选择依据 检测器 柱效
{
二、进样系统
进样系统
色谱柱的温度控制方式有： 恒温和程序升温 程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由
低温向高温作线性或非线性变化，以达到用 最短时间获得最佳分离的目的。 对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序 升温法进行分析。
恒温150 ℃
程序升温50~250℃， 8℃/min
正构烷烃恒温和程序升温色谱图比较
程序升温不仅可以改善分离，而且可 以缩短分析时间。
组分峰影响。
优点
准确度高
岛津GC-2014型
1 . 热导池检测器 (TCD)
A R1 R2 B 参比 测量
工作原理：纯载气是一条 直线，当有有试样气通过 时，由于导热系数与载气 不同，测量池中热敏电阻 上的温度发生变化，其阻 值随之改变，电桥平衡遭 破坏，AB两点间的电位 不再相等，记录仪上即出 现峰电位。待测组分的导 热系数越大，测量池中热 敏电阻上的温度变化越大， 其电阻值也越大。
V0 t0Fc
5 . 保留体积Vr
Vr tr Fc
6 .校正(调整)保留体积
三、峰高与峰面积－定量分析的依据
四、区域宽度－柱效
峰底宽度W
半峰宽W1/2 标准偏差σ
W 4 W1/2 2.35
五、 分离度 定义： R tr2tr1 2(tr2tr1) 12(W1W2) (W1W2) tr2, tr1: 组分2和组分1的保留时间 W2, W1: 组分2和组分1的峰底宽度
气相色谱法色谱图分析化学课件
基于样品中各组分在固定相和流动相 之间的分配平衡，利用不同组分在色 谱柱中的保留时间差异实现分离。
发展历程及应用领域
发展历程
自20世纪50年代问世以来，气相色谱法经历了从填充柱到毛细管柱、从热导检 测到各种高灵敏度检测器的发展历程。
应用领域
广泛应用于环境、食品、医药、化工等领域中挥发性有机物、气体样品的分析 。
进样口温度设置
根据样品的性质和色谱柱的要求设置进样口温度 ，避免样品分解或色谱柱过载。
ABCD
自动进样
使用自动进样器进行进样，需设置合适的进样参 数和序列。
进样量控制
根据色谱柱的容量和检测器的灵敏度控制进样量 ，避免色谱峰过宽或检测不到目标化合物。
案例分析：实际样品前处理与进样过程演示
样品前处理
以某农药残留检测为例，首先使用溶 剂萃取法将农药从农产品中萃取出来 ，然后使用固相萃取法进一步净化样 品。
内标法
在样品中加入已知量的内标物质，通过测量 内标物质和待测组分的色谱峰面积之比，计 算待测组分的含量。内标法可以消除实验操 作过程中可能引入的误差，提高定量分析的
准确性。
07
实验操作规范与安全注意事项
实验室安全规章制度解读
实验室准入制度
进入实验室前需接受安全培训，了解实验室安全规章制度和应急 处理措施。
01
数据采集
使用专业色谱数据工作站进行数 据采集，确保数据的准确性和完 整性。
数据存储
02
03
数据导出
将采集到的数据以特定格式存储 在计算机中，以便后续处理和分 析。
根据需要，将数据导出为常见的 数据格式，如CSV、Excel等，方 便数据共享和交换。
定性分析方法：保留时间法、峰面积法等
气相色谱法lecture3
Fraction 5 Fraction 5
常用毛细管色谱柱固定液
固定液
极性 适用范围
100％二甲基聚硅 氧烷
(50％三氟丙基)甲 基聚硅氧烷
聚乙二醇
非极性
脂肪烃化合物， 石化产品
中等极性 极性化合物，如 高级脂肪酸
中强极性 极性化合物，如 醇、羧酸酯等
2 气固色谱固定相
分离对象
永久性气体 惰性气体 低沸点有机化合物
Si O Si
+ HCl
二甲基 二氯硅
烷
2) 固定液－高沸点的有机化合物
对固定液的要求
a. 热稳定性好，在操作温度下不发生聚合、分 解等反应；具有较低的蒸气压，以免流失。
b. 化学稳定性好，不与样品或载气发生不可逆 的化学反应。
c. 粘度和凝固点低，以便在载体表面能均匀分 布。
d. 对样品中的各组分有适当的溶解度。(填充 柱 1.15，毛细管柱 1.08 )
柱温升高， K 减小，分离度
下降。
但同时又会加剧纵 向扩散，从而导致
柱效下降。
降低柱温，分析 时间增加
选择原则
1. 柱温应控制在固定液的最高使用温度和 最低使用温度范围之内。
2. 使最难分离的组分有尽可能好的分离前 提下，采取适当低的柱温，但以保留时 间适宜，峰形不拖尾为度。
3. 柱温一般选择在组分平均沸点左右。
1. 色谱柱
固定相； 固定液液膜厚度；
柱长等
2. 载气及其线速的选择
流动相线速度对塔板高度的影响 流速高时： 传质阻力项是影响柱效的主要 因素，流速，柱效。 流速低时： 分子扩散项成为影响柱效的主 要因素，流速,柱效 。
H = A + B/u + C·u
气相色谱法PPT课件
最佳的分离和检测效果。
设计实验流程
根据气相色谱法的原理和特点，设计 合理的实验流程，包括样品处理、进 样、分离、检测等步骤。
优化实验条件
通过调整实验参数，如温度、压力、 流量等，优化实验条件，提高实验效 率和准确性。
实验操作技巧
样品处理
数据处理系统
功能
数据处理系统用于采集、处理和分析实验数 据，生成报告。
软件要求
需具备强大的数据处理功能，能进行基线校 正、峰识别、定量计算等操作。
硬件配置
数据处理系统的硬件配置需满足数据处理速 度和存储需求。
输出方式
数据处理系统应支持多种数据输出方式，如 文本、图表等，方便结果展示和交流。
03 气相色谱法的操作流程
气相色谱法ppt课件
contents
目录
• 气相色谱法简介 • 气相色谱法的基本构成 • 气相色谱法的操作流程 • 气相色谱法的实验技术 • 气相色谱法的应用实例 • 气相色谱法的未来发展与展望
01 气相色谱法简介
定义与原理
定义
气相色谱法是一种分离和分析复 杂混合物中各组分的方法，通过 不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异实现分离。
样品前处理
样品收集
确保样品具有代表性，避免交叉污染和误差。
样品浓缩
将样品中的待测组分进行浓缩，以便后续分析。
样品净化
去除样品中的干扰物质，提高分析的准确性和可靠性。
样品衍生化
将某些不易检测的化合物通过化学反应转化为更易检测的化合物。
气化与进样
气化
将样品加热使其变成气体，以便进入色谱柱进行分离。
进样
气相色谱法的建立
气相色谱法的建立第一章前言1，气相色谱法气相色谱法是根据气-固、气-液、气-液-固之间的相平衡，借溶质分配系数的不同而进行分离的方法。
建立相平衡的“界面”最好是无穷大，气相色谱法能满足在这个极大的表面上瞬间建立相平衡的条件。
由于一般用惰性气体作载气，故可认为溶质和载气分子之间基本上没有相互作用。
为减少色谱柱中的纵向扩散，流动相最好用分子量大的载气。
另外，还存在一个使理论塔板高度（H）最小的最佳线性流速。
但气相色谱法在选择色谱柱时基本上可以忽略这些。
研究固定相液体、载体表面、吸附剂以及溶质在液相中或固体表面上的分子间相互作用，才是选择色谱柱的必要事项。
2，哪些样品可以作为分析对象分析样品的物性（如沸点、官能团、反应性、溶解的溶剂系统等）与选择气相色谱的分离条件密切相关。
保留体积（Vg）与样品沸点（TB）之间的关系：式中：M1—液相的分子量，γ—溶质的活度系数（同系物溶质的γ基本相同，则保留体积的对数与TB成直线关系），T—色谱柱温。
（1）溶质之间沸点相差20℃时：容易用标准色谱柱分离；（2）溶质之间沸点相差10℃时：若选择与溶质有相似极性的固定液，很容易分离；（3）溶质之间沸点相差5℃时：用较长的色谱柱或用结构与溶质很类似的固定液；（4）溶质之间沸点相差0~2℃时：当两者的沸点相近时，若每种溶质的官能团不同，选用与其中一种溶质的极性相近的固定液就容易进行分离。
但对具有相同官能团的同系物要选择可以利用结构差异的固定相（如分离o-，m-，p-位取代苯可用FFAP/Carbopak C等气-液-固体系）；（5）溶质沸点在-50℃以下：用强吸附剂作填料，而且柱温要置于低温；（6）溶质沸点在-50~20℃：用吸附剂或以吸附剂为载体，且在担体上涂渍极性固定液的填料；（7）溶质沸点在20~300℃：几乎所有的填料均可使用；（8）溶质沸点在300℃以上：用高沸点固定液或根据情况将样品衍生化后再供分析用，或者用液相色谱法测定。
《气相色谱法》课件
测 物 的 量 (Dc,mg/ml) 或 单 位 时 间 进 入 检 测 器的量(Dm,g/s)
D = 2RN / S
D = 2RN / S RN：检测器的噪声，指基线在短时间内上下偏差
的数值(单位为mV) D值越小，则说明仪器越敏感。
（3） 线性范围
d. 对于强腐蚀性组分，可选用氟载体．
3、固定液
气相色谱固定液主要是由高沸点有机物组成，在操作 温度下呈液态，有特定的使用温度范围(最高使用温度极 限)。
① 对固定液的要求
a. 蒸气压低，不流失 b. 热稳定性好，在操作柱温下呈液态，不分解，不聚
合，规定了最高使用温度。 c. 化学稳定性好，不与待测组分起化学反应 d. 溶解度大，对待测物质各组分有适当的溶解能力。 e. 选择性好，对两个沸点相同或相近但属于不同类型
R1 R4 R2 R3
A、B点电位相同，∆EAB = 0 无信号输出，记录仪记录的是 一条直线。
当样品组分随载气通过测量臂时，组分与载气组
成的二元体系的热导系数与纯载气的热导系数不同，
由于热传导带走测量臂的热量，引起热丝温度的变化
，使电阻值改变，而参比臂电阻值保持不便。这时R1
、R4导热系数不同 散热不同
汽化室温度应使试样瞬间汽化 而不分解，通常选在试样沸点或稍 高于沸点。一般汽化室温度比柱温 高10~50℃。
3.3 分离系统
1、色谱柱
种类：填充柱 / 毛细管柱 材料：不锈钢，铜，玻璃，聚四氟乙烯 / 石英玻璃 大小：内径2-6mm，长1-6m / 0.1-0.5mm，长10-10单位时间内进入检测器的某组分的量有关
R∝dm/dt
R = Smdm/dt
第3节气相色谱法 共45页PPT资料
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。
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。
三、气相色谱流动相与固定相
stationary phases in gas chromatograph
（一）流动相
种类：H2、N2、He、Ar 要求：不与组分作用，不被固定相吸附或溶解； 作用：①作为动力
②为样品在两相间的分配提供一个相空间； 选择：载气的性质、纯度、流速和压力对柱效率、分析时
间、灵敏度都有很大的影响，根据检测器选择合适 的载气。
二、色谱定量分析
quantitative analysis in chromatograph 求出混合样品中各组分的百分含量 W（%）
2019/11/2
（一）色谱定性分析方法 1.利用保留值定性的方法
保留值具有特征性，但不具备专属性。
〈1〉试样与标样比较： 通过对比试样与标样相同保留值 的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质，需严格控制操 作条件。
检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；
2019/11/2
5. 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；
载气系统
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影响热导检测器灵敏度的因素
①桥路电流I ： I，钨丝的温度 ，钨丝与池体之间的
温差，有利于热传导，检测器灵敏度提高。检测器的响应
值S ∝ I3，但稳定性下降，基线不稳。桥路电流太高时，还
可能造成钨丝烧坏。 ②池体温度：池体温度与钨丝温度相差越大，越有利于
热传导，检测器的灵敏度也就越高，但池体温度不能低于分 离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。
第三章气相色谱法
动画
5. 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：广谱型——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；
第三章 气相色谱法
第三章气相色谱法
3-1-1 气相色谱仪的工作过程
第三章气相色谱法
3-1-2
气相色谱仪的主要部 件
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； 7-进样器；8-色谱柱； 9-热导检测器；10-放大器； 动画 11-温度控制器；12-记录仪；
气路系统
进样后:
载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是 纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和
参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参≠R测 则： R参·R2≠R测·R1
这时电桥失去平衡，a、 b两端存在着电位差，有电压信
号输出。信号与组分浓度相关。 记录仪记录下组分浓度随时间 变化的峰状图形。
对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；
第三章气相色谱法
2. 检测器性能评价指标
响应值（或灵敏度）S ： 在一定范围内，信号E与进入检测器的物质质量m呈线
性关系：
E=Sm S= E/m 单位： mV/（mg / cm3） ；（浓度型检测器）
mV /（mg / s） ；（质量型检测器） S 表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信 号的大小。S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就
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。
第三章气相色谱法
动画
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
无电压信号输出；
记录仪走直线（基线）。
第三章气相色谱法
进样系统
分离系统
温控系统
第三章气相色谱法
检测器
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。
第三章气相色谱法
2. 进样系统
越高。检测信号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色
谱峰面积（A）除以试样质量求得： S=A/m
第三章气相色谱法
最低检测限（最小检测量）
噪声水平决定着能被检测到的浓度（或质量）。
从图中可以看出：如果要把信号从本底噪声中识别出
来，则组分的响应值就一定要高于N。检测器响应值为2倍
噪声水平时的试样浓度（或质量），被定义为最低检测限 （或该物质的最小检测量）。
动画
第三章气相色谱法
4. 温控系统
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；
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. 分离系统
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。
气-固色谱：固体吸附剂 气-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。
第三章气相色谱法
3-1-3
1.检测器类型
气相色谱检测器
浓度型检测器： 测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检
测 信号值与组分的浓度成正比。热导检测器； 质量型检测器：
测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检 测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。 广谱型检测器：
对所有物质有响应，热导检测器； 专属型检测器：
第三章气相色谱法
③载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，在检测器 两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载 气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大， 则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但 价格较高。
某些气体与蒸气的热导系数（λ），单位：J / cm·℃·s
进样装置：进样器+气化室；
液体进样器：
不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10L；
毛细管色谱常用1L；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。
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第三章气相色谱法
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；
线性度：检测器响应值的对数值与试样量对数值之间呈 比例的状况。 线性范围：检测器在线性工作时，被测物质的最大浓度 （或质量）与最低浓度（或质量）之比。
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3. 热导检测器
thermal conduct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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4. 氢火焰离子化检测器
hydrogen flame ionization detector, FID
特点
简称氢焰检测器
（FID：hydrogen flame ionization detector）
(1) 典型的质量型检测器; (2) 对有机化合物具有很高的灵敏度; (3) 无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵 敏度低或不响应; (4) 氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响 应迅速等特点; (5) 比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可 达10-12g· mL-1。