仪器分析气相色谱法
仪器分析学习 第6章 色谱法导论-气相色谱
* 用时间表示 单位: s或cm
（1）保留时间 tR
试样从进样开始到柱后出现峰极大点
时所经历的时间(O´B)
（2）死时间
t 0
不被固定相吸附或溶解的气体（如：空
* 用体积表示 单位：mL
（1）保留体积 VR
从进样开始到出现峰极大所通过的
载气体积。 VR=tRF0 F0:柱出口处载气流速 mL/min
精选ppt
2）评价柱效的参数
理论塔板数(n)
n5.5(4tR )21(6tR)2
W 1/2
W
理论塔板高度（H） 有效理论塔板数
H L n
n有效 5.54 (W tR '1
)2
16 (tR ' )2 W
2
有效理论塔板高度
注意事项：
L H 有效 n有效
（1）n大，柱效高，分离好，前提是两组分分配系数K应有差
H A B /u C gu C luA B /u Cu
由此可知:流动相线速u一定时，仅在A、B、C较小时，塔板高 度H才能较小，柱效才较高；反之柱效较低，色谱 峰将展宽。
这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出 了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种 类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。
3) 塔板之间无分子扩散（忽略试样 的纵相扩散）
4) 组分在所有塔板上的分配精选系ppt 数保 持常数
精馏塔示意图
精选ppt
2、塔板理论之推导结论
1) 当组分进入色谱柱后，在每块塔板上进行两相间的分配， 塔板数越多，组分在柱内两相间达到分配平衡的次数也越 多，柱效越高，分离就越好。
n L H
n50 流出曲线呈基本对称的峰形； 当 n 达 103－106 流出曲线趋近于正态分布；
有机分析气相色谱分析法
有机分析气相色谱分析法一、GC的原理GC是一种基于样品挥发性物质在固定相柱中传质的方法。
样品在高温下气化，进入气相色谱柱。
柱子中填充了一种固定相，用来分离混合物中的化合物。
不同化合物在固定相上的亲和力不同，因此会按照相对亲和力的大小顺序通过柱子，最终达到分离的目的。
二、GC的仪器设备GC仪器主要由进样系统、色谱柱、检测器和数据处理系统组成。
进样系统用于将样品引入色谱柱。
色谱柱是分离化合物的关键，通常由玻璃制成，内部填充着固定相。
检测器用于检测化合物，并将信号转化为电信号。
数据处理系统用于记录和分析检测到的信号。
三、GC的操作步骤1.样品制备：将待分析的样品制备成气相可挥发的形式，例如通过溶解或萃取等方法。
2.进样：将样品注入进样器中，通过进样系统引入柱子中。
3.分离：样品在柱子中被分离，分离速度取决于化合物的挥发性和在固定相上吸附的亲和力大小。
4.检测：化合物通过柱子后，进入检测器。
根据检测器的原理，可以获得不同化合物的信号。
5.数据处理：将检测到的信号转化为峰，通过峰的面积和高度等参数来定量和分析化合物。
四、GC的应用领域1.环境分析：GC可用于检测大气、水体和土壤中的有机化合物，例如揮发性有机化合物（VOCs）、农药残留等。
2.药物分析：GC可用于药物分析，如药物的质量控制和生物样品中药物的测定。
3.食品安全：GC可用于检测食品中的添加剂、农药残留和食品中有害物质的分析。
4.石油和化学工业：GC用于石油和化学工业中原料和产品的质量控制和分析。
5.化妆品和香料：GC可用于检测和分析化妆品和香料中的挥发性成分。
综上所述，有机分析气相色谱分析法是一种广泛应用于化学、环境和食品等领域的分析方法。
其原理简单、分离效果好、分析速度快且灵敏度高，因而得到了广泛的应用。
仪器分析(第四版)第二章
3
塔板高度
H
2 1 A 0
L
L H n
P12例
n>50，对称的峰形曲线 气相色谱中，n约为103-106，呈趋于正态分布曲线
理论塔板数（n）可根据色谱图上所测得的保留
时间（tR）和峰底宽（Y）或半峰宽（ Y1/2 ）按下
4）k与保留时间的关系
若流动相在柱内线速度为u（一定时间内载气在柱内
流动的距离，若固定相对组分有保留作用，组分在
柱内的线速度us小于u，两者比值为滞留因子
R S uS / u
也可用质量分数表示：
mM RS w mS m M
1 1 mS 1 k 1 mM
推导：
组分和流动相通过长度为L的色谱柱，所需时间为：
理论上可以推导出：
VS 1 kK K VM
相比，: VM / VS, 反映各种色谱柱柱型及其结构特征 填充柱（Packing column）: 6~35 毛细管柱（Capillary column）: 50~1500
结论：
分在两相中质量比，均与组分及固定相的热力学性
1）分配系数是组分在两相中的浓度之比，分配比是组
试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测 器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相 应的电信号，由记录仪所记录下的信号——时间曲线 或信号——流动相体积曲线，称为色谱流出曲线，
常用术语：
基线： 在操作条件下，仅有纯流动相进入检 测器时的流出曲线。 稳定的基线为一直线
基线漂移：基线随时间定向缓慢变化
仪器分析笔记《气相色谱分析》
填充柱（Packing column）：常用不锈钢制成，内径2～4 mm，柱长1～3m。填充吸附剂或覆盖
在载体上均匀固定液膜。
毛细管柱（Capillary column）：常用石英制成，内径0.1～0.5mm，柱长可达数十米。固定液直
接涂在毛细管内壁表面。
B、气相色谱固定相可分为：
1.2.2色谱分离的基本理论
柱效率可用理论塔板数（n）或理论塔板高度（H）表示。柱效率的高低能反映组分在柱内两相间的分配情况和组分通过色谱柱后峰加宽的程度，它与组分在气相中的扩散及在液相中的传质阻力有关。
1、塔板理论
塔板理论是将色谱柱比作蒸馏塔，柱内有若干“想象”的塔板。每两块塔板之间的距离称为板高，各组分就在这些塔板间隔的气液两相间进行分配，经过多次分配平衡后，分配系数小的组分先离开色谱柱，分配系数大的组分，后离开色谱柱。
C、按分离的原理分类
①吸附色谱：利用组分在固定相上的吸附能力强弱不同分离。
②分配色谱：利用组分在固定液中溶解度不同分离。
③凝胶（排阻）色谱：利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透分离
④离子交换色谱法：利用组分在离子交换剂上的亲和力大小不同分离
3、气相色谱仪组成
Ⅰ载气系统：气源、气体净化器、供气控制阀门和仪表；
（1）分配系数
在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相间达到分配平衡时的浓度比，称为分配系数。
式中—— ：组分在固定相中的浓度； ：组分在流动相中的浓度。
该组分与固定液分子间作用力 ；
空气在固定液中不溶解，其 ，故空气在柱子内的滞留时间最短，最先从色谱柱中馏出，因此，将空气的保留时间称之为死时间；
被测组分的 相差越大，越容易分离；
仪器分析之气相色谱法试题及答案
:选择题1 .在气相色谱分析中，用于定性分析的参数是（A ） A 保留值 B 峰面积 C 分离度 D 半峰宽2 .在气相色谱分析中，用于定量分析的参数是（D ）A 保留时间B 保留体积C 半峰宽D 峰面积3 .良好的气-液色谱固定液为 （D ） A 蒸气压低、稳定性好 B 化学性质稳定C 溶解度大，对相邻两组分有一定的分离能力D A 、B 和 C6 .色谱体系的最小检测量是指恰能产生与噪声相鉴别的信号时（B ） A 进入单独一个检测器的最小物质量B 进入色谱柱的最小物质量C 组分在气相中的最小物质量D 组分在液相中的最小物质量 7 .在气-液色谱分析中，良好的载体为（D ） A 粒度适宜、均匀，表面积大 B表面没有吸附中心和催化中心 C 化学惰性、热稳定性好，有一定的机械强度D A 、B 和C8 .热导池检测器是一种（A ） A 浓度型检测器 B 质量型检测器 C 只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器D 只对含硫、磷化合物有响应的检测器 10.下列因素中，对色谱分离效率最有影响的是（A ） A 柱温 B 载气的种类C 柱压D 固定液膜厚度三：计算题 1 .热导池检测器的灵敏度测定：进纯苯1mL 苯的色谱峰高为4 mV,半峰宽为1 min,柱出 口载气流速为20mL/min,求该检测器的灵敏度（苯的比重为0.88g/mL ）。
若仪器噪声为0.02 mV 计算其检测限。
S _ —G# 哥 尿】时F _ 4x1x20 二 go §解： ,， . mV- ml-- mg 1& =9= ^^=44x10-4 'J ： 一：mg. mL 1 2 . 一根2 m 长的填充柱的操作条件及流出曲线的数据如下：流量 20 mL/min ( 50 C)柱前压力：133.32 kpa空气保留时间0.50 min 正己烷保留时间3.50 min气相色谱法练习柱温50 C 柱后压力101.32kPa正庚烷保留时间4.10 min①计算正己烷，正庚烷的校正保留体积；②若正庚烷的半峰宽为0.25 min ,用正庚烷计算色谱柱的理论塔板数和理论塔板高度；③求正己烷和正庚烷的分配比k1和k2。
食品仪器分析气相色谱法参考答案
⾷品仪器分析⽓相⾊谱法参考答案⼀、填空题1. 在⽓⼀固⾊谱柱内，各组分的分离是基于组分在吸附剂上的吸附、脱附能⼒的不同，⽽在⽓液⾊谱中，分离是基于各组分在固定液中溶解、挥发的能⼒的不同。
2. ⾊谱柱是⽓相⾊谱的核⼼部分，⾊谱柱分为填充柱型和⽑细管柱型两类,通常根据⾊谱柱内充填的固体物质状态的不同，可把⽓相⾊谱法分为⽓固⾊谱和⽓液⾊谱两种。
3. ⾊谱柱的分离效能，主要由柱中填充物所决定的。
4?⾊谱分析选择固定液时根据“相似性原则” ，若被分离的组分为⾮极性物质，则应选⽤⾮极性固定液，对能形成氢键的物质，⼀般选择极性或氢键型固定液。
5. ⾊谱分析中，组分流出⾊谱柱的先后顺序，⼀般符合沸点规律，即低沸点组分先流出，⾼沸点组分后流出。
6?⾊谱分析从进样开始⾄每个组分流出曲线达最⼤值时所需时间称为保留时间，其可以作为⽓相⾊谱定性分析的依据。
7?—个组分的⾊谱峰其保留值可⽤于定性分析。
峰⾼或峰⾯积可⽤于定量分析。
峰宽可⽤于衡量柱效率，⾊谱峰形愈窄，说明柱效率愈⾼。
8. ⽆论采⽤峰⾼或峰⾯积进⾏定量，其物质浓度和相应峰⾼或峰⾯积之间必须呈 _________ 关系，符合数学式 m=A 这是⾊谱定量分析的重要依据。
12.热导池检测器是由池体、池槽、热丝三部分组成。
热导池所以能做为检测器, 是由于不同的物质具有不同的热导系数。
13. 热导池检测器在进样量等条件不变的前提下，其峰⾯积随载⽓流速的增⼤⽽_J4,⽽氢⽕焰检测器则随载⽓流速的增⼤⽽增⼤。
14. 氢⽕焰离⼦化检测器是⼀种⾼灵敏度的检测器，适⽤于微量有机化合物分析,其主要部件是离⼦室。
15.分离度表⽰两个相邻⾊谱峰的分离程度，以两个组分保留值之差与其9. ⾊谱定量分析中的定量校正因⼦可分为 10. ⾊谱检测器的作⽤是把被⾊谱柱分离的转变成电信号，经放⼤后由⾊谱⼯作站11. 在⾊谱分析中常⽤的检测器有热导绝对和相对校正因⼦。
组分根据其物理或物理化学特性, ____ 记录成⾊谱图。
仪器分析气相色谱分析
甲醇淋洗、烘干
酸。一些拖尾，可加 H3PO4 或 KOH 添加剂解决。
碱洗
5-10%NaOH 甲醇液回流， 水、甲醇淋洗、烘干
除 Al2O3 酸性作用点。用于胺类等碱性物质。
硅烷化 釉化
加入 DMCS 或 HMDS 等硅 烷化试剂，使与-SiOH 反应 2%Na2CO3 浸泡担体，过滤 得滤液再水稀 3 倍，用稀滤 液淋洗担体，烘干后再高温 处理
气固色谱：利用不同物质在固体吸附剂上的物理 吸附——脱吸能力不同实现物质的分离。只适于 较低分子量和低沸点气体组分的分离分析。
气液色谱：利用待测物在气体流动相和固定在惰 性固体表面的液体固定相之间的分配原理实现分 离。
第一节 气相色谱仪
102G型气相色谱仪
102型气相色谱仪 常用于学生实验
GC-7890气相色谱仪
350~550oC 活化
永久气体�
不同极性 170oC
除水、通气活化
水+气体氧 +CH4+低级醇
化
物
二 气液色谱固定相——载体+固定液 由载体和固定液构成； 载体为固定液提供大的惰性表面,以承担固定
液,使其形成薄而匀的液膜。 1. 载体 也称担体
惰性的,多孔性固体颗粒。 对载体的要求：稳、匀、大。 载体类型：分为硅藻土型和非硅藻土型,后硅藻土型
第3章 气相色谱分析
3.1、气相色谱仪 3.2、气相色谱流动相与固定相 3.3、气相色谱检测器 3.4、 气相色谱分离分析条件 3.5、气相色谱定性方法 3.6、气相色谱定量方法 3.7、 毛细管柱气相色谱法简介 3.8、气相色谱的应用
气相色谱过程：待测物样品被被蒸发为气体 并注入到色谱分离柱柱顶,以惰性气体 指不与 待测物反应的气体,只起运载蒸汽样品的作用, 也称载气 将待测物样品蒸汽带入柱内分离。 其分离原理是基于待测物在气相和固定相之 间的吸附——脱附 气固色谱 和分配 气液色 谱 来实现的。因此可将气相色谱分为气固色 谱和气液色谱。
气相色谱分析法—气相色谱仪(食品仪器分析课件)
色谱仪的分离系统是安装在柱箱内的色谱柱。色 谱柱的入口与气化室相连，其出口连在检测器上，用 于分离样品，是色谱仪的核心部分。
色谱柱的安置
色谱柱主要有填充柱和毛细管柱两类。 一、填充柱
填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径为 3~4mm，长1~10m。形状有U形和螺旋形两种，常用的是螺旋形的 。填充柱制备简单，可供选择的固定相种类多，柱容量大，分离效 能也足够高，应用很广泛。
净化干燥器
三、稳压、恒流装置 高压钢瓶气需经过减压后才能使用。载气的流速是影响色谱分
离和定性分析的重要参数之一，因此其流速必须稳定。载气流速由 稳压阀或稳流阀调节控制。稳压阀的作用是通过改变输出气压来调 节气体流量的大小，并稳定输出气压。在恒温色谱分析中，当操作 条件不变时，整个系统阻力不变，单独使用稳压阀便可使色谱柱入 口压力稳定，从而保持稳定的流速。但在程序升温色谱分析中，由 于柱内阻力随温度升高而不断增加，载气的流量逐渐减少，因此需 要在稳压阀后连接一个稳流阀，以保持恒定的流量。
一、气相色谱仪基本结构
气相色谱仪结构示意图
二、气相色谱仪的流程
在气相色谱分析中，由载气系统的高压钢瓶（或气体发生器） 提供的流动相气体即载气（如H2、He、N2及Ar等），经减压阀减压、 稳压，净化器净化、干燥，稳压阀或稳流阀精确调节其压力后，以 稳定的压力和流量连续流经进样系统的样品气化室，将从进样口注 入的气体样品（或在气化室瞬间气化的液体试样蒸气），运载进入 色谱柱进行分离。
二、毛细管柱 毛细管柱又叫空心柱，最常用的是石英毛细管柱。普通毛细管
柱的内径一般为0.32mm，大口径毛细管柱内径为0.53mm。毛细管 柱渗透性好，传质阻力小，柱长可长达几十米，甚至几百米。毛细 管柱分辨率高（理论塔板数可达1.0×106），分析速度快，样品用 量小。但柱容量小，对检测器的灵敏度要求高。
现代仪器分析方法
现代仪器分析方法
现代仪器分析方法包括：
1. 液相色谱法（HPLC）：用于分离和测定液体和溶液中的化学成分。
2. 气相色谱法（GC）：用于分离和测定气体和挥发性液体中的化学成分。
3. 质谱法（MS）：用于确定化合物的分子式、结构和质量。
可以与色谱法结合使用，例如气相色谱-质谱联用（GC-MS）。
4. 原子吸收光谱法（AAS）：用于测定金属元素的含量和浓度。
5. 荧光光谱法：测量物质在吸收紫外或可见光后放射出的荧光。
6. 红外光谱法（IR）：用于确定物质中的官能团和分子结构。
7. 核磁共振光谱法（NMR）：用于确定物质的分子结构和官能团。
8. X射线衍射法（XRD）：用于确定物质的结晶结构。
9. 表面分析技术（如扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM））：用于观察和分析材料的表面形貌和结构。
10. 热分析技术（如差示扫描量热仪（DSC）和热重分析（TGA））：用于测量材料在不同温度下的热稳定性和热性质。
这些现代仪器分析方法在科学研究、环境监测、食品安全、制药和化工等领域广泛应用。
仪器分析气相色谱法
仪器分析气相色谱法气相色谱法（Gas Chromatography，GC）是一种常用的分析技术，在化学、生物、环境等领域中广泛应用。
该技术通过样品在气相色谱柱中的分离和检测，可以对复杂的混合物进行分析和定量。
本文将介绍气相色谱法的基本原理、仪器分析方法以及应用领域。
一、气相色谱法的基本原理气相色谱法是一种层析技术，原理是通过样品在一个固定相（色谱柱内涂层的液体或固体）和一个惰性气体流动的气相之间的分配来进行分离。
在气相色谱仪中，样品通过进样口被注入到气相色谱柱中，柱温控制使得样品能够在柱内发生分离。
分离后的组分通过检测器检测，得到相应的信号图谱。
气相色谱法的分离机理有吸附、分配、离子交换、凝聚相分离等方式。
其中最常用的是吸附分离，即通过固定相对不同组分的吸附性能进行选择性分离。
二、气相色谱仪的基本组成及原理气相色谱仪主要由进样系统、色谱柱、载气系统、检测器和数据处理系统等部分组成。
进样系统用于将样品引入到气相色谱柱中，色谱柱进行分离，载气系统用于将惰性气体送入色谱柱以推动样品的迁移，检测器用于检测组分的信号，数据处理系统则用于对检测信号进行分析和处理。
在气相色谱仪中，进样系统的关键部分是进样口、进样器和进样针。
色谱柱是气相色谱法中的核心装置，决定了样品的分离效果。
检测器根据不同的检测原理可以分为不同种类，如火焰光度检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）、氮磷检测器（NPD）等。
三、气相色谱法的应用领域气相色谱法广泛应用于化学、生物、环境等领域。
在化学领域，气相色谱法可用于研究化合物的结构和性质、分析有机物、无机物等；在生物领域，可以用于检测生物样品中的氨基酸、脂肪酸、激素等；在环境领域，可用于监测空气、水、土壤中的有机物、农药、挥发性物质等。
总之，气相色谱法是一种重要的分析技术，具有高分析效率、分辨率高、样品消耗少等优点，被广泛应用于各个领域。
通过不断改进仪器设备和方法，气相色谱法将在未来的研究中发挥更重要的作用。
仪器分析-气相色谱法
性质相近时，分子间的作用力就越大，分配系数大， 组分的保留时间长，有利于分离
➢被测组分为非极性:选用角鲨烷、阿皮松等非极性固定液， 出峰顺序为组分的沸点高低，低的先流出
➢分离强极性物质: 选用强极性固定液， 组分按极性从 小到大的顺序先后流出色谱柱
➢能形成氢键的试样，如醇、酚、胺和水等: 选用氢键型 固定液，如聚乙二醇—2000
1、柱长的选择
增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽加 大，分析时间延长。柱长选择以使组分能完全分离， 分离度达到所期望的值为准。
2、载气及其流速的选择
曲线的最低点，塔板高度H最小，柱效最高，其相应 的流速是最佳流速。
3、柱温的选择
提高柱温可使气相、液相传质速率加快，有利于 降低塔板高度，改善柱效。
AC-1毛细管柱
色谱柱炉 气化室 检测器 温度控制方式:恒温 程序升温: 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。
色谱柱分离后的组分按时间及其浓度或质量的变化， 转化成易于测量的电信号, 得到该混合样品的色谱流 出曲线及定性和定量信息。
菊酯类气雾杀虫剂色谱图
一、两组分的分配系数差异要大，填充柱γ2，1≥1.15 才能分开 二、稳定性好、沸点高、挥发性小，不气液色谱固定相
填充柱
2、毛细管柱——空心柱
涂壁空心柱是将固定液均匀地涂在内径0.l～0.5mm的 毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。
毛细管色谱柱渗透性好，传质阻力小，而柱子可以做 到长几十米。与填充往相比，其分离效率高（理论塔板数 可达106）、分析速度快、样品用量小，但柱容量低、要求 检测器的灵敏度高，并且制备较难。
含碳有机物在氢气和空气火焰中燃烧产生离子，在 外加的电场作用下，使离子形成离子流，产生电信号。
7.仪器分析 气相色谱法
2013-8-12
气固色谱固定相
（3）分子筛
碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A、
5A分子筛等（孔径：埃）。常用5A（常温下分离O2与N2）。
（4）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。
2013-8-12
三、电子捕获检测器
electron capture detector，ECD 高选择性检测器， 仅对含有卤素、磷、硫、氧 等电负性元素的化合物有很高的灵敏度，对大多数 烃类没有响应，检测下限10-14 g /mL。
较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。
2013-8-12
对含氮、磷化合物有高的选择性和灵敏度。
2013-8-12
六、检测器分类 classification of detector
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。比如热导检测器，电子捕获检测器；
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。比如氢火焰离子化检 测器，火焰光度检测器。
2013-8-12
第八章 气相色谱法
gas chromatography （GC）
一、热导检测器
thermal conductivity detector,TCD
二、氢火焰离子化检测器 flame ionization detector, FID 三、电子捕获检测器 electron capture detector, ECD 四、火焰光度检测器 flame photometric dector，FPD 五、氮磷检测器 Nitrogen-Phosphorus dector，NPD 六、检测器分类 Classification of detector
仪器分析-气相色谱分析
• 3、保留值：是试样各组分在
色谱柱中保留行为的量度，它 反映组分与固定相间作用力大 小，通常用保留时间和保留体 积表示。 死时间tM：不被固定相吸附或 溶解的组分（如空气、甲烷） 从进样到出现其色谱蜂最大值 所需的时间，图中O'A'所示。 保留时间tR ：指某组分通过 色谱柱所需时间，即试样从进 样到出现峰极大值时的时间， 图中Ｏ‘Ｂ所示。 调整保留时间tR’ 死时间后的 保留时间，它是组分在固定相 中的滞留时间。图中A’B所示， 即 tR’ = tR － tM
通常以有效塔板数neff 和有效塔板高度Heff 表示：
neff H eff
t t 2 5.5 4( ) 1 6( )2 W1 / 2 Wb L neff
' R
' R
2-2-3 速率理论
• 塔板理论存在的假定有缺陷,不能解释塔板高度H
受那些因素影响. 1956年，荷兰化学工程师van Deemter提出了色谱过程动力学速率理论。 • van Deemter方程：H=A+B/u+C*u u 为流动相线速度； A，B，C 为常数. 其中: A — 涡流扩散系数； B — 分子扩散系数； C — 传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系 数）
• 1、气路系统
• 载气：H2，N2，He，Ar等 • 净化器：提高载气纯度 • 稳压恒流装置，气体流速控制和测量。
• 2、进样系统
• 进样器： 微量注射器、六通阀 • 气化室：瞬间气化，死体积尽可能小
• 3、分离系统
• 色谱柱有填充柱和毛细管柱两大类
2-1-3 组成
• • • • •
4、温控系统 色谱柱、气化室、检测室三处温度控制 气化室温度应使试样瞬间气化但又不分解； 检测器除氢火焰外都对温度敏感； 柱温的变化影响柱的选择性和柱效，因此柱室的 温度控制要求精确，温控反复根据需要可以恒温， 也可以程序升温。
仪器分析高职黄一石主编气相色谱法模板
流出曲线 （色谱图） ：电信号强度随
时间变化曲线
色谱峰：流出
曲线上突起部分
1、方法原理
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。
（1）时间表示的保留值 保留时间（ t R）：组分从进样到柱后出现浓度
极大值时所需的时间；
死时间（t M）：不与固定相作用的气体（如空 气）的保留时间；
调整保留时间（ t ' R） t ' R= t R－t M （2-1）
相对保留值只与柱 温和固定相性质有关 ，与其他色谱操作条 件无关，它表示了固 定相对这两种组分的 选择性。
1、方法原理
4. 区域宽度
用来衡量色谱峰宽度的参数，有三 种表示方法：
（1）标准偏差 (? )：即0.607倍
峰高处色谱峰宽度的一半。
（2）半峰宽 (Y1/2 )：色谱峰高
一半处的宽度 Y1/2 =2.35 ?
2、气相色谱仪
? 进样系统
进样系统包括进样器和汽化室，它的功能是引入试样，并使 试样瞬间汽化。
2、气相色谱仪
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；
2、气相色谱仪
? 分离系统
分离系统主要由色谱柱组成，是 气相色谱仪的心脏 ，它的功能 是使试样在柱内运行的同时得到分离。
1、方法原理
? 气相色谱介析的介类
? 按固定相的物态，分为气—固色谱法 (GSC) 及气—
液色谱法 (PLC) 两类。
? 按柱的粗细和填充情况，分为填充柱色谱法及毛细
管柱色谱法两种。
? 按分离机制，可分为吸附及分配色谱法两类。 ? 气—液色谱法属于分配色谱法。在气 —固色谱法中，
仪器分析教程 气相色谱法
10、 氰丙基（25%） 苯基（25%） 甲基聚硅氧烷
11、聚乙二醇
OV-3 OV-7 OV-17 OV-22 DNP OV-210 OV-225
PEG20M
350 350 300 350 130 250 250
9.1.2 色谱法分类
（一）按流动相（mobile phase）和 固定相（stationary phase）的状态分类
气相色谱（GC）：流动相为气体的色谱法。 若固定相为固体，又叫气固色谱（GSC）； 若固定相为液体，则叫气液色谱（GLC）。 液相色谱（LC）：流动相为液体的色谱法。 若固定相为固体，又叫液固色谱（LSC）； 若固定相为液体，则叫液液色谱（LLC）。
白色担体： 颗粒疏松，孔径较大，机械强度较差，表面积
较小，活性吸附中心较少，适宜分离极性组分的试 样。
若固定液用量少，则必须对硅藻土类担体进行 预处理：
酸洗、碱洗、硅烷化、釉化等。
（2）非硅藻土类担体
种类较多，包括： 玻璃微球、石英微球、素瓷、氟担体、高分 子多孔微球等。 特点：大多比表面较小，耐腐蚀，常用于特 殊分析。
固定液 名称
1、 角鲨烷 （异三十烷）
2、阿皮松 L
商品牌号 SQ
使用温度 （最高）
℃
150
溶剂 乙醚
AP L
300
苯
3、硅油
OV-101
350
丙酮
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
K 的大小主要取决于组分和固定相的性质，以及 柱温、柱压等条件。
仪器分析-气相色谱法
组分通过时不在此冷凝
12
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
4. 温度控制系统
• 程序升温：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，从而用最短
时间获得最佳分离
沸点范围很宽的混合物
程序升温方式
13
恒温色谱(a)与程序升温色谱(b)分离直链烷烃比较
6
Agilent 7890A
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
气路系统
进样系统
色谱柱
检测系统
信号记录系统
温控系统
7
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
气相色谱仪主要组成
1. 气路系统
载气、载气净化器、稳压恒流装置
394 nm
HPO*
526 nm
*
/nm
Air + O2
sample
H2
质量型检测器
26
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
( )1. 气相色谱分析中，混合物能否完全分离取决于色谱柱， 分离后的组分能否检测出来取决于检测器。 ( A )2. 气相色谱分析中，载气种类的选择主要取决于 A. 检测器的种类 C. 被测物的种类 B. 被测物质的状态 D. 固定相的类型
专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，e.g., 电子捕获检测器
16
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
2. 检测器性能评价指标
（1）灵敏度 S
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③ 硅藻土型载体处理
目的：改进孔隙结构，屏蔽活性中心，提高柱效。
酸洗法：用HCL溶液浸煮载体，过滤后用去离子水洗至 中性，烘干。载体经酸洗后能除去Fe2O3等金属氧化物， 减少一些活性中心。
碱洗法：酸洗之后，用NaOH-甲醇溶液回流或浸泡，甲 醇和水洗至中性，干燥。碱洗的目的是除去表面的AL2O3 等酸性作用点。
b. 当固定液含量小于6%时，应选用处理过的载 体,如仍拖尾可加减尾剂.
c. 对于高沸点组分，可选用玻璃微球载体．
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
本章要求
⒈ 掌握气相色谱法的基本原理； ⒉ 了解气相色谱仪主要组成部件的功能； ⒊ 了解固定相及其选择； ⒋ 了解常用检测器性能、原理及适用范围； ⒌ 掌握常用定性方法及定量方法。
气相色谱法是以气体作为流动相的一种色谱法。根据所 用的固定相状态不同，又可分为气-固色谱（GSC）和气 -液色谱（GLC）。
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10-100m 形状：U型 / 螺旋型
2、载体
作用：提供一个大的惰性表面，以承担固定液，使其 以薄膜状态分布在担体表面上，构成固定相。
② 净化器 ：有机物用活性炭、分子筛除去； H2中的O2用钯催化剂除去； N2中的O2用铜除去； H2O用硅胶、分子筛除去。
③ 稳压恒流装置
⑵ 气路结构 ：单柱单气路，双柱双气路。
二、进样系统
⑴ 进样器 微量注射器规格（1﹑5﹑10、25 uL、100 uL~5 mL）
气体进样器（六通阀）：试样先充满定量管，切入后， 载气携带定量管中的试样气体进入分离柱。
硅烷化：用硅氧化试剂和载体表面的硅醇、硅醚基团反 应，以消除载体表面的氢键结合能力。常用的硅烷化试 剂有二甲基二氯硅烷和二(三甲基硅烷)胺。
非硅藻土型载体
①氟载体：聚四氟乙烯制成的多孔性载体，优点是吸附 性小、耐腐蚀性强，用于分析极性物质和强腐蚀性气体。 缺点是湿润性差，表面积较小，强度低，柱效不高。
液体进样器：微量注射器。
⑵ 汽化室：由绕有加热丝的金属 块制成 ，温控范围在室温~500℃。 进样时用微量注射器针头刺穿密封 垫，然后将样品迅速注入汽化室， 形成浓度集中的“样品塞”，汽化 后被载气带入色谱柱内。
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℃。
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
的组分有尽可能高的分离能力。
②组分与固定液分子间的作用
a 静电力（极性－极性）：在极性固定液上分离极性组 分时，静电力起主要作用。
③固定液的极性分类
规定: 角鲨烷的相对极性为0 , -氧二丙腈的相对极性为100
以苯和环己烷为试样，在这两根柱上以及被测固定液柱 上，分别测出其相对保留体积（或时间），然后取对数， 则：
被测固定液的相对极性ρx=100-100（q1-qx）/(q1-q2)
q1：环己烷和苯在,-氧二丙腈上的相对保留体积的对数 q2：环己烷和苯在角鲨烷上的相对保留体积的对数 qx：环己烷和苯在待测固定液上的相对保留体积的对数
少量无机盐组成。
① 红色载体（天然硅藻土＋木屑在900oC下烧） 机械强度高，表面积大，孔径较小(约2μm)，能涂较多
的固定液，色谱分离效率高。但表面存在吸附中心，分 析极性物质时有拖尾现象。 ② 白色载体（天然硅藻土＋Na2CO3，大于900oC烧）
与红色载体相比，表面孔较粗 (约8~9μm)，表面积较 小，机械强度差，柱效低。但表面活性中心显著减少， 对极性物质的吸附性小，一般用于分析极性物质。
ρx
1-20 21-40 41-60 61-80 81100
0
极性 +1
+2
+3
+4
+5 非极性
④固定液选择
“相似互溶”原则：即固定液的性质和待测组分的性质有 某些相似时, 其溶解度大, 分配系数也大, 选择性就高。
选择固定液的依据：分离物-固定液 / 先流出-后流出
a， 分离非极性物质，选用非极性固定液，组分按沸点顺 序流出色谱柱，沸点低的先流出，沸点高的后流出
① 对载体的要求
a、多孔、比表面积大，孔径分布均匀。 b、化学惰性。 c、热稳定性好。 d、有一定的机械性能。 e、粒度细小，均匀。
② 气相色谱用的载体种类
硅藻土型：红色载体、白色载体
非硅藻土型：氟载体 玻璃微球载体 高分子多空微球载体
硅藻土型载体
硅藻土：单细胞海藻（植物）骨架，无定形SiO2与
②玻璃微球载体：有规则的颗粒小球，优点是能在低柱 温下分析高沸点样品，分析速度快。但表面积小，只能 用于低含量固定液．且表面有吸附性，柱效不高。
③高分子多孔微球载体：苯乙烯与二乙烯苯的共聚物， 既能直接作为气相色谱的固定相，又可作为载体涂上固 定液后再使用。
选择载体的大致原则
a. 当固定液的含量大于5%时，可选用硅藻土型 (白色或红色)载体.
b 诱导力（极性－非极性）：分离非极性和可极化物质 的混合物时，诱导力起作用。
c 色散力（非极性－非极性）：当用非极性固定液分离 非极性组分时，色散力起主要作用．
d 氢键力（X－H ……Y ）：用含有-OH，－COOH，NH2等官能团的分子作固定液，分析含氟、含氧、含氮 化合物时，此种力起主要作用．
特点：
分离效率高 分析速度快 灵敏度高 应用范围广：食品、农业、环保、医药、生命、石化
3.1 气相色谱仪
钢瓶
（气源）
进
样
检 测 器
纪 录 仪
压
减 压 阀
净 化
稳
力稳
① 气路系统 ② 进样系统 ③ 分离系统 ④ 检测系统
3.2 气路和进样系统
一、气路系统
⑴ 气路组成： ① 载气 ：常用H2、N2、Ar；