气相色谱试验讲义
气相色谱讲义
1．色谱法概述、分类； 2．流出曲线和有关术语 3．色谱法基本理论； 4．分离度； 5．气相色谱仪五个主要部分的作用、原理； 6．操作条件的选择(如载体、固定相、温度等的选择)； 7．定性定量分析方法
第二节 气相色谱理论基础
Fundamental of chromatograph theory
一、气-固和气-液色谱分析 Fundamental principle of GC 二、塔板理论 Plate theory 三、速率理论 Rate theory
一、气－固色谱及气－液色谱的基本原理
多组分试样通过色谱柱分离的流程 色谱柱: 填充柱(内径为2-6毫米,长0.5-10米的U型或者螺旋型金属或玻璃)
从柱头加入，随着流动相不断加入，洗脱作用连续进行，直至A和B组分先后流 出柱子而进入检测器，从而使各组分浓度转变成电信号后在荧光屏上显示出来。
根据峰的位置（出峰时间 t ）——定性 根据峰的面积 A （或峰高h） ——定量
2、色谱法分类
（一）按两相物理状态分:(流动相和固定相的物理状态) （二）按分离原理分 ： （三）按固定相的形式分：
（动画）
图1 典型色谱流出曲线
术语： （1）基线(base line)（2） 保留值(retention valume) （3） 色谱的区域宽度（peak width）
（1）基线（base line）：
操作条件稳定后，没有试样通过时检测器所反映的信号- 时 间曲线称为基线（O - O’）（它反映检测系统噪声随时间变化的 情况，稳定的基线应是一条水平)
《气相色谱》课件
高分离效能、高灵敏度、高选择性、应用范围广等。
气相色谱法的应用领域
环境监测
用于检测空气、水体、 土壤等环境样品中的有 机污染物和有害气体。
食品检测
用于检测食品中的农药 残留、添加剂、营养成
分等。
医药分析
用于药物成分分析、药 物代谢产物检测等。
化工分析
用于石油、化工、香料 、化妆品等行业的组分
分析和质量控制。
详细描述
气相色谱可以检测环境样品中的挥发性有机物、半挥发性有机物、农药残留等污 染物，为环境监测和污染治理提供有力支持。
食品与药物分析
总结词
气相色谱在食品和药物分析中具有高灵敏度、高分离效能和 低检测限的特点。
详细描述
气相色谱可以用于食品中农药残留、添加剂、风味组分的分 析，以及药物中有效成分、溶剂残留等的分析，保障食品安 全和药物质量。
06
气相色谱的挑战与展望
当前挑战
样品复杂性
随着样品多样性的增加，如何有效地分离和检测复杂样品 成为气相色谱技术面临的重要挑战。
灵敏度与特异性
对于痕量组分的检测，提高气相色谱的灵敏度和特异性是 当前面临的关键问题。
快速分析
在许多应用中，如环境监测和临床诊断，需要快速、实时 地进行分析，这对气相色谱技术的响应速度提出了更高的 要求。
气相色谱法的历史与发展
起源
01
气相色谱法的起源可以追溯到20世纪初，当时英国科学家第一
次使用气体通过色谱柱的方法进行实验。
初步发展
02
经过几十年的研究和发展，气相色谱法逐渐成熟，并成为一种
重要的分析方法。
现ห้องสมุดไป่ตู้发展
03
随着科技的不断进步，气相色谱法的技术和仪器不断得到改进
气相色谱法讲义
气相色谱法用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱法。
根据固定相的状态不同，又可将其分为气固色谱和气液色谱。
气固色谱是用多孔性固体为固定相，分离的主要对象是一些永久性的气体和低沸点的化合物。
但由于气固色谱可供选择的固定相种类甚少，分离的对象不多，且色谱峰容易产生拖尾，因此实际应用较少。
气相色谱多用高沸点的有机化合物涂渍在惰性载体上作为固定相，一般只要在450℃以下有1.5KPa-10KPa的蒸汽压且热稳定性好的有机及无机化合物都可用气液色谱分离。
由于在气液色谱中可供选择的固定液种类很多，容易得到好的选择性，所以气液色谱有广泛的实用价值。
第一节气相色谱仪（一）气相色谱流程气相色谱法用于分离分析样品的基本过程如下图：气相色谱过程示意图由高压钢瓶1供给的流动相载气。
经减压阀2、净化器3、流量调节器4和转子流速计5后，以稳定的压力恒定的流速连续流过气化室6、色谱柱7、检测器8，最后放空。
气化室与进样口相接，它的作用是把从进样口注入的液体试样瞬间气化为蒸汽，以便随载气带入色谱柱中进行分离，分离后的样品随载气依次带入检测器，检测器将组分的浓度（或质量）变化转化为电信号，电信号经放大后，由记录仪记录下来，即得色谱图。
（二）气相色谱仪的结构气相色谱仪由五大系统组成：气路系统、进样系统、分离系统、控温系统以及检测和记录系统。
1. 气路系统气相色谱仪具有一个让载气连续运行、管路密闭的气路系统。
通过该系统，可以获得纯净的、流速稳定的载气。
它的气密性、载气流速的稳定性以及测量流量的准确性，对色谱结果均有很大的影响，因此必须注意控制。
常用的载气有氮气和氢气，也有用氦气、氩气和空气。
载气的净化，需经过装有活性炭或分子筛的净化器，以除去载气中的水、氧等不利的杂质。
流速的调节和稳定是通过减压阀、稳压阀和针形阀串联使用后达到。
一般载气的变化程度<1%。
2. 进样系统进样系统包括进样器和气化室两部分。
路系统。
通过该系统，可以获得纯净的、流速稳定的载气。
色谱分析—气相色谱(分析化学课件)
速率理论
C ·u-传质阻力项
降低固定相液膜厚度，并增加组分在固定相中的扩散系数，可以减少传质 阻力，提高柱效。
塔板理论
将色谱分离过程比作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程 分割成多次的平衡过程的重复（类似于蒸馏塔塔板上的平衡 过程）。 塔板理论的假设： （1）在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到； （2）将载气看作成脉冲（间歇）过程； （3）试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； （4）每次分配的分配系数相同。
其同分异构体，选择性地测定维生素E。 内标法为定量分析依据。
维生素E的含量测定
二、实验仪器及试剂： 仪器：气相色谱仪、HP-5石英毛细管色谱柱（30.0m×320 μm ）、火焰 离子化检测器（FID）和氢气钢瓶等； 试剂：正三十二烷、正己烷、维生素E对照品和维生素E软胶囊。
维生素E的含量测定
三、实验步骤： 1.测定的色谱条件与系统适应性试验：
4、标准溶液的配制： 精密称取维生素E对照品20mg，量取正三十二烷内标物10mL，定
容至100mL，得标准溶液； 5、供试液的制备： 精密称取维生素E胶丸20mg，加内标物10mL，定 容至100mL，得供试品溶液； 6、测定：待基线平直后，分取供试液和标准溶液各1-3 μL注入气相色 谱仪，记录峰面积，再计算含量。
色谱图
3.分配系数和分配比
分配系数 色谱过程中，处于动态平衡时组分在固定相与流动相中的
浓度之比为分配系数。
组分在固定相中的浓度 K = 组分在流动相中的浓度
= cs cm
K随温度变化而变化，与固定相、流动相的体积无关。
色谱图
气相色谱讲议 课件
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第三节 进样系统 （衬管）
▪ ①衬管能起到保护色谱柱的作用。在分流／ 不分流进样时，不挥发的样品组分会滞留在 衬管中而不进入色谱柱。如果这些污染物在 衬管内积存一定量后，就会对分析产生直接 影响。比如，它会吸附极性样品组分而造成 峰拖尾，甚至峰分裂，还会出现鬼峰。因此， 一定要保持衬管干净，注意及时清洗和更换。
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第三节 进样系统（手动进样）
▪ (3)避免样品之间的相互干扰 ： 如果进样时 注射器内有上一个样 品的残留组分，就会 干扰下一个样品的分析，带来定量误差。在 色谱 中这叫做记忆效应，是必须消除的。 具体办法是洗针。取样前先用样品溶剂洗针 至少3次(抽满针管的三分之二，再排出)。再 用要分析的 样品洗针至少3次，然后取样(多 次上下抽动)，这样基本上可消除记 忆效应。
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二、 气相色谱的分析过程
气相色谱首先是一种分离技术。实际工 作中要分析的样品往往是多组分的混合物。 对含有未知组分的样品，首先必须将其分 离，然后才能对有关组分进行进一步的分 析。
气相色谱主要是利用物质的沸点、极性 和吸附性质的差异来实现混合物的分离。
7
▪ 气相色谱分离过程如下图：
8
气相色谱图
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第四节 色谱柱系统（填充柱）
▪ 要制备一根分离效能较高的色谱柱， 必须把载体涂上一层薄而均匀的液 膜，再把涂好的固定相均匀而紧密 地填充到色谱柱中 。
▪ 由于目前市场上已有涂渍好的各种 类型的固定相商品，我们只需要买 来自已装一下柱子就成了。
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第四节 色谱柱系统（毛细管柱）
▪ 毛细管色谱柱的类型与选择：毛细管色谱柱， 内径0.2～0.8毫米，长度30～300米，其柱 材料大多用熔融石英，即所谓弹性石英柱。 柱内径越小，分离效率越高，但细的色谱柱 柱容量小，容易超载。
气相色谱讲义完整版..
问题：一：氢火焰电离检测器的工作原理。
二：毛细管柱安装时的正确位置，以及位置对检测灵敏度的影响。
三：尾吹气的作用。
内容：一：FID的工作原理。
详细的工作机理是：从毛细简单的说，FID是利用氢火焰作电离源，使有机物电离，产生微电流，并通过计算机记录这个微电流的响应值的这样一个过程。
管柱流出的气体在喷嘴处与进入的氢气及尾吹气混合，用点火灯丝点燃氢火焰，而当只有载气从柱后流出时，载气中的有机杂质和流失的固定液在氢火焰中被电离成正离子、负离子和电子，在电场的作用下，正离子移向收集极，负离子和电子移向极化极，这种离子的定向移动就形成了电流，记录器记录下这个微电流，并显示到我们的计算机上就为基流，即我们平时所说的基线。
当载气和通过柱子被分离的组分一起从柱后流出时，氢火焰中增加了组分被电离后所产生的正负离子和电子，从而使电路中收集的微电流显著增大，显示到图谱上就是我们看到的峰。
二：毛细管柱安装时的正确位置，以及位置对检测灵敏度的影响。
毛细管柱安装时除了确保柱头洁净和光滑外，适当的插入深度对检测灵敏度及改善峰形均有很好的作用。
1.毛细管柱插入检测器端的正确深度。
平常我们所说的长度为距石墨垫105mm处。
这个105mm是一个大概的长度，更精确的深度为柱子插入喷嘴口平面下1－3mm。
若太低（如图1），易使流出的组分与检测器的金属表面接触而产生催化吸附，这样对某些有机物的峰形就产生拖尾，减少其峰面积，严重的还堵塞喷嘴，点不着火，使机子无法正常运行。
若太高（如图2），使柱端进入了火焰中，造成柱子聚酰亚胺涂层分解，产生很大的噪声，同时灵敏度降低。
2.毛细管柱插入气化室的深度。
平常我们定气化室端毛细管柱的插入深度为距石墨垫35mm处,而这也是个大概的长度,更精确的深度是柱子端接近玻璃棉.因玻璃衬管上.中.下的温度为一个曲线变化的温度,只有玻璃棉附近的温度为迅速气化温度300℃,两端的温度则小于300℃,尤其是下端温度变化更大, 若离的太远(如图3),则在毛细管柱端和玻璃棉之间形成一个温度变化的区域,这样,组分进入柱子时就有一个扩散的过程,从而使峰形拖尾,同时组分不能完全进入柱子,重现性降低,检测灵敏度就随之降低.三:尾吹气的作用.不使柱后峰变宽,使FID达最佳性能,改善线性范围.光载气的流速和流量是达不到被分离的组分迅速进入氢火焰中燃烧的,加入尾吹气后使组分迅速的进入氢火焰中,防止了组分的扩散从而不使柱后峰变宽,使FID达最佳性能,改善线性范围.GC的进样方式有哪些？分流进样的原理？结构？为什么分流进样？其特点？毛细管柱色谱的进样系统，一般包括进样器和分流器口两个部件。
色谱分析实验讲义
实验一气相色谱的根本操作及进样练习一、实验目的(1) 了解气相色谱仪的主要构造组成和应用。
(2) 掌握仪器根本操作和调试程序，熟悉气路运行过程。
(3) 明确热导池检测器的操作考前须知。
(4) 掌握气相色谱进样操作要领，练习微量注射器的使用方法。
二、实验原理通过实验了解气相色谱仪的构造与原理。
气相色谱仪是实现气相色谱过程的仪器，按其使用目的可分为分析型、制备型和工艺过程控制型。
但无论气相色谱仪的类型如何变化，构成色谱仪的5个根本组成局部皆是一样的，它们是载气系统、进样系统、别离系统(色谱柱)、检测系统及数据处理系统。
载气系统：载气是构成气相色谱过程中的重要一相——流动相，一般由高压钢瓶供气。
进样系统：汽化室是进样系统中不可缺少的组成局部，它的作用是把液体样品瞬间加热变成蒸汽，然后由载气带人色谱柱。
别离系统：色谱柱比作气相色谱仪的“心脏〞，样品就是在此根据其性质的不同进展别离的。
检测系统：检测器是气相色谱仪的关键部件。
它的作用是将经色谱柱别离后顺序流出的化学组分的信息转变为便于记录的电信号，然后对被别离物质的组成和含量进展鉴定和测量。
数据处理系统：数据处理系统目前多采用微机型色谱数据处理机和配备操作软件包的工作站，既可对色谱数据进展自动处理，又可对色谱系统的参数进展自动控制。
三、仪器与试剂1．仪器气相色谱仪(GC9790型)；检测器(热导池TCD)；色谱柱(邻苯二甲酸二壬酯DNP)；微量进样器(1 μL)。
2．试剂环己烷(AR)；载气(氮气或氢气，含量99.99%以上)。
四、实验内容1．开机操作步骤(1)通气：首先连接好色谱柱，在检查气路密封良好的情况下，先逆时针旋转钢瓶总阀，调整减压阀输出压力0.4 ~ 0.5 Mpa，调节气相色谱仪上的载气稳压阀(总压)，使其输出压力为0.3Mpa，调节柱前压1和2的稳流阀2~3圈，载气流量氮气约为30mL·min-1，氢气约为40mL·min-1。
2024年气相色谱课件分析化学课件
气相色谱课件分析化学课件气相色谱（GasChromatography，GC）是一种应用广泛的分离和分析技术，主要适用于热稳定性和挥发性良好的物质。
本课件将介绍气相色谱的基本原理、仪器结构、操作步骤、定性定量分析及应用领域，以帮助读者更好地理解和掌握气相色谱技术。
一、基本原理气相色谱的基本原理是利用样品中各组分在固定相和流动相间分配系数的差异来实现分离。
固定相通常为涂覆在惰性载体（如硅藻土、玻璃珠等）上的高沸点有机化合物，称为固定液；流动相为惰性气体（如氦气、氮气等）。
样品在气相色谱柱中经过多次吸附、脱附、扩散等过程，不同组分因分配系数不同而逐渐分离，通过检测器检测并得到色谱图。
二、仪器结构气相色谱仪器主要由进样系统、色谱柱、检测器、数据处理系统等部分组成。
1.进样系统：包括进样器、注射器等，用于将样品引入色谱柱。
进样方式有溶液直接进样、顶空进样、固相微萃取等。
2.色谱柱：是气相色谱的核心部件，通常为不锈钢或玻璃制成的毛细管。
色谱柱内部涂覆有固定液，根据分离需求选择不同类型的色谱柱。
3.检测器：用于检测分离后的组分。
常见的检测器有火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（TCD）、电子捕获检测器（ECD）等。
4.数据处理系统：用于收集、处理和分析检测器信号，得到色谱图。
现代气相色谱仪器多采用计算机控制，具有自动化、智能化等特点。
三、操作步骤1.样品准备：根据分析需求，将样品制备成适当的形式，如溶液、气体等。
2.色谱柱选择：根据样品性质和分析目的，选择合适的色谱柱。
3.色谱条件优化：调整进样量、载气流速、柱温等参数，以达到最佳分离效果。
4.进样：将样品引入色谱柱。
5.分离：样品在色谱柱中经过多次吸附、脱附、扩散等过程，实现分离。
6.检测：分离后的组分通过检测器检测，得到色谱图。
7.数据处理：对色谱图进行分析，得到各组分的含量和相关信息。
四、定性定量分析1.定性分析：根据组分的保留时间和色谱峰形状，与标准物质对比，确定样品中各组分的身份。
气相色谱讲稿
关于气相色谱法的讲述张文艺气相色谱法是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。
这是一种新的分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。
气相色谱法是指用气体作为流动相的色谱法。
由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。
另外加上可选作固定相的物质很多，因此气相色谱法是一个分析速度快和分离效率高的分离分析方法。
近年来采用高灵敏选择性检测器，使得它又具有分析灵敏度高、应用范围广等优点。
一、气相色谱分析检测技术基础：即该类分析检测技术的基础理论、相关知识和术语、相关分析检测仪器设备的分析方法通则及通用技术要求。
1、基本原理：气相色谱法是以惰性气体作为流动相，利用样品中各个组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次（103-106）的分配（吸附－脱附－放出）由于固定相对各种组分的吸附能力不同（即保存作用不同）,因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰。
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。
2、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。
峰高与峰面积：色谱峰顶点与峰底之间的垂直距离称为峰高(peak height)。
用h表示。
峰与峰底之间的面积称为峰面积(peak area)，用A表示。
峰的区域宽度：a、峰底宽W D= 4σ=1.70 W h/2 b、半高峰宽W h/2=2.354σ c、标准偏差峰宽 W0.607h=2σ 3、分类：按固定相来分，用固体吸附剂作固定相的叫气固色谱，用涂有固定液的担体作固定相的叫气液色谱。
气相色谱分析讲义03
范围窄，约104
ECD的应用举例
有机氯农药、多氯联苯、卤代烃、 已污染全球。许多国家在水、 空气、土壤和食品的痕量检测 中已规定用GC-ECD法。
（一） 有机氯农药和多氯联苯的 分析
NPD的应用举例
SE-54 甲基硅酮 （固定相）
TCD
FID
ECD
FPD
NPD
MSD
检测 方法
工作 原理
物理常数法 气相电离 气相电离
法
法
热导率差异 火焰电离 化学电离
光度法 气相电离 法
分子发射 热表面电 离
质谱法
电离与质量 色散结合
类型 浓度型 通用型 非破坏性
质量型 质量型 准通用型 选择型 破坏性 非破坏性
[mV mL /m]g
SC指1mL 载气携 1m带 样 g 品进入检测的 器电 所信 产号 生
A——峰面(c积m2)
C1 ——记录器灵敏m度 V/（ cm） C2 ——记录纸纸速m 倒in数 c/m（ ） C3 ——柱出口载气m 流L/速 m（ in）
w——进样量m（g）
质量型检测器的灵敏度（Sm）
与最低浓度（或质量）之比。 准确的定量分析取决于检测器的线性范围。线性范围指进入检测器组分量与其响
应值保持线性关系，或是灵敏度保持恒定所覆盖的区间，称线性范围。其下 限为该检测器的检测限；当响应值偏离线性大于±5%(有的文献为±20%)时， 为其上限。
线性范围也是信号与进样量成正比的数量范围。
即为最大允许进样量与最小允许进样量之比。
又名：热离子检测器(thermionic detector, TID) 碱焰离子化检测器 (alkali FID, AFID)
气相色谱仪培训讲义)
气相色谱仪培训内容
一，气相色谱仪工作原理：气相色谱仪以气体作为流动相（载气）。
当样品由微量注射器注入进样器汽化后，被载气携带进入填充柱或毛细管色谱柱。
由于样品中的流动相（气相）和固定相（液相或气相）间分配或吸咐系数的差异，在载气的冲洗下各组分在两相间作反复多次分配，使各组份在柱中得分离，依次从柱后流出。
然后用接在柱后的检测器，根据组份的物理、化学特性，将各组分按顺序检测出来
二，气相色谱仪用途气相色谱是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析。
由于物质的物性不同，其试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，虽然载气流速相同，各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定时间的流动后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。
根据出峰位置，确定组分的名称，根据峰面积确定浓度大小。
三，具体操作与注意事项：1，接通电源，仪器流量的调节，通载气，设定仪器控制参数，温度设定好后，开始升温，当仪器达到设定条件后，就绪灯亮，打开氢气和空气阀，按下点火键点火，仪器稳定半小时左右，就可以进样分析。
2.本仪器应该置于清洁干燥处，避免震动。
不要用手接触检测器上的陶瓷件及喷嘴，以免污染监测器;拆装FID检测器时一定要更换铝垫片；不点火不要开氢气；拆装FID检测器探臂时，注意探头上的键和探臂上的槽要对准，拆装时不可以左右晃动，并且要注意探臂上的叉子和线圈的位置。
气相色谱实验讲义
A区：预热区 B层：点燃火焰 C层：热裂解区： 温度最高 D层：反应区
FID的原理
(4)化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流 电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流 （约10-6～10-14A）； (5) 在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的 被测组分质量成正比，所以氢焰检测器是质量型 检测器。 (6) 组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分 之一的碳原子被电离。 (7)离子电流信号输出到记录仪或工作站，得到峰 面积与组分质量成正比的色谱流出曲线。
过程工程学报，2002, 2(2): 122-126
气相色谱法（GC）的特点
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。
GC的应用范围
生物化学分析：脂肪酸和脂肪胺 石油化工分析：用200 m的毛细管一次可以分析 200个化合物 环境分析：如水中有机物分析 食品分析：如粮食中残留农药的分析、白酒分析 药物临床分析：氨基酸、兴奋剂的分析 军工分析：如火药、炸药分析等
–
气-液色谱（GLC）和气-固色谱（GSC）
气相色谱法主要利用物质的沸点、极性 及吸附性质的差异来实现混合物的分离。
气相色谱法（GC）的特点
高选择性——分离分析性质极为相近的物质。 高效——可在较短的时间内同时分离分析极其复 杂的混合物。 高灵敏度——可以检测10-11~10-13g物质。检测浓 度可达到ppt级。 分析速度快——一般分析只要100~101min，某些 快速分析，1秒可以分析十几个组分。 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。
–
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。
气相色谱讲义
目前已有几十种检测器，其中最常用的是热导池检测器、电子捕获检测器（浓度型）；火焰离子化检测器、火焰光度检测器（质量型）和氮磷检测器等。
一．检测器的性能指标——灵敏度（高）、稳定性（好）、响应（快）、线性范围（宽）（一）灵敏度——应答值单位物质量通过检测器时产生的信号大小称为检测器对该物质的灵敏度。
响应信号(R)—进样量(Q)作图，可得到通过原点的直线，该直线的斜率就是检测器的灵敏度，以S表示：(3) 由此可知：灵敏度是响应信号对进入检测器的被测物质质量的变化率。
气相色谱检测器的灵敏度的单位，随检测器的类型和试样的状态不同而异：对于浓度型检测器：当试样为液体时，S 的单位为 mV·ml/mg，即1mL 载气中携带1 mg 的某组分通过检测器时产生的m V 数；当试样为气体时，S 的单位为m V·m l／ml，即1ml 载气中携带1 ml 的某组分通过检测器时产生的m V 数；对于质量型检测器：当试样为液体和气体时，S 的单位均为：mV·s／g，即每秒钟有1g 的组分被载气携带通过检测器所产生的m V 数。
灵敏度不能全面地表明一个检测器的优劣，因为它没有反映检测器的噪音水平。
由于信号可以被放大器任意放大，S 增大的同时噪声也相应增大，因此，仅用S不能正确评价检测器的性能。
（二）检测限（敏感度）噪声——当只有载气通过检测器时，记录仪上的基线波动称为噪声，以R N 表示。
噪声大，表明检测器的稳定性差。
检测限——是指检测器产生的信号恰是噪声的二倍（2R N）时，单位体积或单位时间内进入检测器的组分质量，以D 表示。
灵敏度、噪声、检测限三者之间的关系为：(4)检测限的单位：对于浓度型检测器为m g／ml 或 ml／ml；对质量型检测器为：g/s。
检测限是检测器的重要性能指标，它表示检测器所能检出的最小组分量，主要受灵敏度和噪声影响。
D 越小，表明检测器越敏感，用于痕量分析的性能越好。
《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
气相色谱分析讲义
取样工具：目前常用的是金属镀膜取气袋、大注射器 或专用取气钢瓶。除非要求极低，目前已很少采用球 胆、塑料袋取气等；
定量管内样品的气压：由于气体的含量和气压直接有 关，为保证每次进样的重复性，取样后要使定量管的 压力与大气压平衡，依据经验一般在取样后平衡20－ 30秒即可。
液体进样器
由液体进样针（自动进样器）、汽化室、加热系统组成 分为：填充柱进样口和毛细管柱进样口 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。
浓度型：检测的是载气中组分浓度的瞬间变化，即响应值与浓度成正比。 如TCD、ECD。
质量型：检测的是载气中组分进入检测器中速度变化，即响应值与单位时间 进入检测器的质量成正比。如FID、FPD。
根据应用范围，分为通用型检测器和选择型检测器
通用型：对所有物质有响应，如TCD、FID。 选择型：对特定物质有高灵敏响应，如ECD、FPD、NPD。
仍在广泛应用。
原理：由于不同气态物质所具有的热传导系数不同，当它们
到达处于恒温下的热敏元件（如Pt, Au, W, 半导体）时，
其电阻将发生变化，将引起的电阻变化通过某种方式转化为 可以记录的电压信号，从而实现其检测功能。
构成：由池体和热敏元件构成。通常将参比臂和样品臂
组成惠斯通电桥。
池体：一般用不锈钢制成
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； 常用的检测器：热导检测器(TCD)、氢火焰离子化检测 器(FID)、电子捕获检测器(ECD)、火焰光度检测器 (FPD)、氮磷检测器(NPD)。
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热导检测器的结构
– 池体（一般用不锈钢制成）、热敏元件（钨丝） – 参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置
之前。 – 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。
影响TCD灵敏度的因素
? 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 ∝ I 3，但稳定性下降，基 线不稳。桥路电流太高，还可能造成钨丝烧坏 。
? 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。
影响TCD灵敏度的因素
? 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。
?TCD是基于物质的热导系数而设 计的检测器。用来测量气体热导 的热导池一般是由热的良导体不 锈钢制成。当流经热导池的气体 的热导率发生?? 变化时，热导池 池体发生? Q的热量变化，引起 热敏元件? T的温度变化，从而 使热敏丝的阻值变化? R，这种 变化由惠斯顿电桥测定，最后反 映出组分的浓度变化? C。
? 生物化学分析：脂肪酸和脂肪胺 ? 石油化工分析：用 200 m的毛细管一次可以分析
200个化合物 ? 环境分析：如水中有机物分析 ? 食品分析：如粮食中残留农药的分析、白酒分析 ? 药物临床分析：氨基酸、兴奋剂的分析 ? 军工分析：如火药、炸药分析等
气相色谱组成
检测器 +控制系统
进样系统
气路系统
检测器 响应特性 敏感度, g/s 响应时间, 最小检测量,
s
g
TCD 浓度型
10-6-10-10 ? 1
10-6
g/ml
FID 质量型
2×10-12
? 0.1
? 5×10-13
ECD 浓度型
10-14g/ml ? 1
10-14
FPD P, 质量;S,浓度 P: 10-12;
平方
S:10-11
? 0.1
? 气相色谱法主要利用物质的沸点、极性 及吸附性质的差异来实现混合物的分离。
气相色谱法（GC）的特点
? 高选择性——分离分析性质极为相近的物质。 ? 高效——可在较短的时间内同时分离分析极其复
杂的混合物。 ? 高灵敏度 ——可以检测10-11~10-13g物质。检测浓
度可达到 ppt级。 ? 分析速度快 ——一般分析只要 100~101min，某些
载气种类的选择
? 载气种类的选择应考虑三个方面：载气对柱效的影响、 检测器要求及载气性质。
? 载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。 载气流速较大时，传质阻力项起主要作用，采用较小 摩尔质量的载气（如H2，He），可减小传质阻力，提 高柱效。
? 热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高 检测灵敏度。在氢焰检测器中，氮气仍是首选目标。
? 检测器通过不同的反应机理将样品的浓度信号 转换为电信号，并将电信号放大后传送给记录 仪或色谱工作站，就是色谱图。
? 如果没有样品流出时，此时记录的信息是检测 器的本底信号，即色谱图的基线。
GC色谱图
影响分离的因素
? 色谱柱的选择
– 柱长和柱径 – 固定液的极性 – 载体的选择
? 色谱柱的温度 ? 载气的流速 ? 进样时间和进样量
快速分析， 1秒可以分析十几个组分。 ? 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。
过程工程学报，2002, 2(2): 122-126
气相色谱法（GC）的特点
? 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。
GC的应用范围
氢火焰离子化检测器（FID）
? 1958年，J．Harley首先发展了这种检测器，它是GC 中最常用的一种，特别适于毛细管GC。它有很多优点， 比如通用性强，几乎对所有的样品都有响应，而对水、 空气、惰性气体、不电离的物质则几乎没有响应；灵 敏度高，线性范围宽，响应速度快。
? 10-10
TID 质量型
N:10-3;
?1
P:10-14
10-13PID 质量型源自10-13? 0.1
10-11
检测器的分类
? 微分型和积分型 ? 浓度型和质量型 ? 通用型和专用型 ? 破坏型和非破坏型
?TCD——微分型、浓度型、通用型、非破坏型 ?FID——微分型、质量型、通用型、破坏型
热导检测器（TCD ）
（GasChromatography,GC ）
什么是色谱?
? 分配系数（ K）
? 在一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡 时的浓度比。
K
?
组分在固定相中的浓度 ?
Cs
组分在流动相中浓度 Cm
? 气相色谱法是以气体为流动相，以液体 或固体为固定相的色谱方法。
– 气-液色谱（GLC）和气-固色谱（GSC）
? 在载气选择时，还应综合考虑载气的安全性、经济性 及来源是否广泛等因素。
气体种类
GC检测器
? 把柱后流出的组分信号转变为可测量的信号 （一般是电信号）
? 性能：
– 灵敏度 – 检测限
GC检测器
? 热导检测器（ TCD） ? 氢火焰离子化检测器（ FID） ? 电子捕获检测器（ ECD） ? 火焰光度检测器（ FPD） ? 热离子检测器（ TID） ? 光离子化检测器（ PID） ?检测器一般都要求灵敏度高、检测限低、死体 积小、响应快、线性范围宽、稳定性好。
分离系统
分析系统
气相色谱结构流程
载气系统 进样系统
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进样口；8-色谱柱; 9-检测 器；10-放大器；11-温度
控制器；12-记录仪或工 作站
色谱柱
检测系统
温控系统
气相色谱分离过程
? 待测样品在高温的气化室气化后在惰性气体的 带动下进入色谱柱，色谱柱内含有液体或固体 固定相，每种组分都倾向于在流动相和固定相 之间形成分配或吸附平衡。但由于载气是流动 的，这种平衡实际上很难建立。由于载气的流 动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配 或吸附、解吸。结果是在载气中分配浓度大的 组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大 的组分后流出色谱柱，进入检测器。