气相色谱固定相解读
第5节 GC固定相及选择讲解
相对极性 p=100 相对极性 p=0
正丁烷 -丁二烯 (或苯 -环己烷 )进行实验确定。
固定液极性确定的方法：
(1) 测定
? 分别测定正丁烷-丁二烯(或苯-环己烷) 在? , ? ' -氧二丙腈、角鲨烷和欲测极性的固 定液的色谱柱上的调整保留时间。
(2) 计算q 值
q?
lg
t' R (丁二烯
t' R (正丁烷
PEG-20
2308
225
10
聚己二酸二乙二醇酯
DEGA
2764
200
11
聚丁二酸二乙二醇酯
*DEGS
3504
200
12
1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷
TCEP
4145
175
4.固定液的选择
? 根据“相似相溶性”原则选择
? (1) 对非极性组分，一般选用非极性固定液 ? 因为组分与固定液分子之间作用力很小，
组分的出峰顺序主要由蒸气压决定，即沸点低 的组分先出峰，沸点高的组分后出峰。
(2) 对中等极性的组分， 一般选用中等极性的固定液
? 此时应同时考虑蒸气压和分子间作用力。
? 若分子间作用力小，而组分的沸点差别 较大，则蒸气压起主要作用，组分按沸点顺序 出峰。
? 若组分沸点接近，而分子间作用力较大， 则分子间作用力起主导作用，作用力小的先出 峰。
? ④ 有适当的溶解能力 ? 各组分在固定液中要有一定的溶解度，否
则样品会迅速通过柱子，难以使组分分离。 ? ⑤ 选择性好 ? 对试样各组分分离能力强，即个组分的分
配系数差别要大。 ? ⑥ 黏度低、凝固点低 ? 方便在载体上均匀分布、
3.固定液的分类
气相色谱固定相及色谱柱技术
气相色谱固定相 包括气液色谱固定相和气固色谱固定相。
固体吸附剂 用于制备PLOT柱和气-液-固毛细 管柱。
液体固定相 由载体(担体)和固定液组成。
色谱柱技术( 柱材料、柱制备及柱评价）
气液色谱固定相
气液色谱固定相
载体(担体)和固定液组成气液色谱固定相 载体(担体)
对载体的要求 具有足够大的表面积和良 好的孔穴结构，使固定液与试样的接触面较 大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积 不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾； 表面呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱， 更不能与被测物起反应；热稳定性好；形状 规则，粒度均匀，具有一定机：用3~6mol/L 盐酸浸煮载体、过 滤，水洗至中性。甲醇淋洗，脱水烘干。 可除去无机盐，Fe,Al等金属氧化物。适 用于分析酸性物质。
（ii）碱洗：用5%或10%NaOH的甲醇溶液 回流或浸泡，然后用水、甲醇洗至中性， 除去氧化铝，用于分析碱性物质。
(iii)硅烷化：用硅烷化试剂与载体表面硅 醇基反应，使生成硅烷醚，以除去表面氢 键作用力。如：
色谱柱技术
5Å分子筛具有很大的比表面积，对能够形 成偶极作用的化合物，如水，二氧化碳 等有很强的吸附作用。
对5Å分子筛PLOT柱，当载气中有微量水 时，可降低柱子的容量比，使分离能力 下降，但不会伤害柱子。
色谱柱技术
13x分子筛也可分离氧、氮。 常用于分析石脑油中的链烷烃和环烷烃。 对制备PLOT柱的涂层厚度有一定要求。
色谱柱技术
色谱柱材料 柱内表面处理 涂柱方法 毛细管柱固定相的固定化 毛细管色谱柱评价 常用的几类色谱柱
色谱柱技术
色谱柱材料 Golay 第一根色谱柱（聚乙烯材料） 1960年，Desty 研制出第一台玻璃毛细管 柱拉制机。 1979年，Dandeneau报告了石英毛细管柱。 玻璃柱：内表面吸附，催化活性来源 石英柱：（天然石英、人造石英）
14-3气相色谱法固定相与流动相
气相色谱法的固定相
（一）固体固定相 具有一定吸附活性的固体吸附剂。
常用有： 主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝，非极性的活性炭和 特殊作用的分子筛等。使用时，可根据它们对各种气体的吸附 能力不同，选择最合适的吸附剂。 主要用来分析永久性气体和一些低沸点物质
气相色谱法的固定相
（二）液体固定相
液体固定相由载体（担体）和固定液组成气。 1. 载体(担体)——承担固定液的惰性物质
可能强的分离能力。
（4）黏度适中，凝固点低，对载体表面有良好浸润性，便于涂渍
均匀。
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气相色谱法的固定相
固定液 鲨鱼烷 阿皮松 甲基硅橡胶
（2）常用的固定液
相对极性 0
7～8
极性级别 最高使用温度（℃） 应用范围
+1
140
标准非极性固定液
+1
300
各类高沸点化合物
13
+1
350
非极性化合物
邻苯二甲酸二壬酯
气相分色析谱法化的学固定相
气相色谱法的固定相
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气相色谱法的固定相
【主要内容】
一、固体固定相 二、液体固定相
气相色谱法的固定相
在色谱柱内不移动、起分离作用的物质称为固定相。 混合组分在色谱柱上能否分离，主要取决于所用固定相，选择
固定相是GC的关键问题 填充柱中固定相分两类：
1. 固体固定相 2. 液体固定相
玻璃化，堵住微孔）等。
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气相色谱法的固定相
2. 固定液
固定液一般为高沸点的有机物，均匀地涂在载体表面，呈液膜 状态。
（1）固定液应具备的条件如下:
（1）化学稳定性好，对被测组分和载气呈化学惰性。
气相色谱柱固定相简介
气相色谱柱固定相简介毛细管色谱柱最常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇，另外还有一类是小的多孔粒子组成的聚合物或沸石(例如氧化铝、分子筛等)。
1、聚硅氧烷聚硅氧烷由于其用途广泛、性能稳定性，是目前最常用的固定相。
标准的聚硅氧烷是由许多单个的硅氧烷链接而成。
每个硅原子与两个功能集团相连，最常见的功能集团为甲基和苯基，此外还有氰丙基和三氟丙基。
这些功能集团的类型和数量决定了色谱柱固定相的性质。
最基本的聚硅氧烷是由100%甲基取代的，相应的柱子牌号有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。
若有其他取代基取代甲基时，该取代基的数量一般由一个百分数来表示。
例如：5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷表示其包含有5%的苯基集团和95%的甲基集团（“二”是表示每个硅原子包含有两个特定集团）。
相应的柱子牌号有：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等。
如果甲基的百分数没有表征，则表示它们的含量是100%(如50%苯基-甲基聚硅氧烷表示甲基的含量为5 0%)。
相应的柱子牌号有：HP-50+、BPX-200、DB-17等。
2、聚乙二醇聚乙二醇是另外一类广泛应用的固定相。
有些我们称之为“WAX”或“FFAP”。
聚乙二醇的稳定性、使用温度范围都比聚硅氧烷要差一些。
聚乙二醇固定相色谱柱的寿命较短，而且容易受温度和环境(有氧环境等)的影响。
但由于它的极性比较强，对极性物质有特殊的分离效能，所以仍是我们常用的固定相之一。
为了提高分离效能，还有用pH阳离子改性聚乙二醇固定相。
FFAP柱就是一类用对苯二甲酸改性的聚乙二醇作为固定相的(DB-FFAP)。
这种色谱柱常用于分析分离酸性化合物。
另外，我们也用碱性化合物对聚乙二醇固定相改性用来分析分离碱性化合物(CAM)。
相应的柱子牌号有：HP-Wax、DB-Wax、Carbowax-10，HP-INNOWax、DB-WAXetr、Car bowax-20M，HP-FFAP、DB FFAP、OV-351等。
气相色谱固定相
气液色谱法的原理
在气液色谱中，当载气携带被测样品进入色谱柱， 气相中的被测组分就溶解到固定液中。载气连续流 经色谱柱，溶解在固定液中的组分会从固定液中挥 发到气相中，随着载气的流动，挥发到气相中的组 分又会重新溶解到前面的固定液中。这样反复多次 溶解、挥发、再溶解、再挥发。由于各组分在固定 液中的溶解度不同，溶解度大的组分较难挥发停留 在色谱柱中的时间就长些；而溶解度小的组分易挥 发，停留在色谱柱中的时间就短些，经过一定时间 后，各组分就彼此分离并依次流出色谱柱。
气-固色谱固定相
气-固色谱固定相
气-固色谱固定相
3.气固色谱固定相
2．人工合成的固定相 作为有机固定相的高分子多孔微球是一 类人工合成的多孔共聚物。它既是载体又起 固定液作用，可在活化后直接用于分离，也 可作为载体在其表面涂渍固定液后再用。
气相色谱固定相
4.气液色谱固定相
气液色谱固定相是在多孔性的固体小颗粒 （担体或载体）表面涂渍上一薄层固定液。
气相色谱固定相
1.气相色谱法 2.气相色谱分类 3.气固色谱固定相 4.气液色谱固定相
1.气相色谱法
1. 定义
以惰性气体为流动相、以固定液或固体 吸附剂作为固定相的色谱法称为气相色 谱法（GC）。以固定液作为固定相的色 谱称为气液色谱，以固体吸附剂作为固 定相的色谱称为气固色谱。
§2 气相色谱分类
（1）要求：
选择性好。（填充柱r2.1＞1.15；毛细管 柱，2.1＞1.08）； 热稳定性和化学稳定性好，在操作温度下， 不聚合不分解； 挥发性小； 对各组分有适当的溶解能力。
4.气液色谱固定相 2、固定液
（2）类型：
气液色谱可选择的固定液有数百种，它 们具有不同的组成、性质、用途。可按固定 液的极性和化学类型分类。
气相色谱分析法—气相色谱固定相(食品仪器分析课件)
③ 对于非极性和极性的混合物的分离，一般选用极性固定液， 非极性组分先流出，极性组分后流出。
④ 能形成氢键的试样，如醇、酚、胺和水等，则应选用氢键型 固定液，如腈醚和多元醇固定液等，也可选择极性固定液，各组分 将按与固定液形成氢键能力或极性的大小顺序流出。
（2）固定液 固定液一般为高沸点的有机物，均匀地涂在载 体表面，色谱柱温下呈液膜状态。
① 对固定液的要求 理想的固定液应满足下列要求： a．对被测组分化学惰性； b．热稳定性好，在操作温度下固定液的蒸气压低，应小于13.3Pa， 超过此限度，固定液易挥发而流失； c．对不同的物质具有较高的选择性； d．粘度小、凝固点低，对载体表面具有良好浸润性，易涂布均匀； e．对试样中各组分有适当的溶解能力。
二、气-液色谱固定相
气-液色谱用高沸点的有机化合物涂渍在载体上作为固 定相，由于可供选择的固定液种类很多，故选择性较好， 应用广泛。
（1）载体 载体是固定液的支持骨架，是一种多孔性的、化学惰
性的固体颗粒，固定液可在其表面上形成一层薄而均匀的 液膜，以加大与流动相接触的表面积。最常用载体是硅藻 土。
② 固定液的分类 固定液种类众多，其组成、性质和用途各不相 同。主要依据固定液的极性和化学类型来进行分类。固定液的极性可 用相对极性（P）来表示。
相对极性的确定方法为，规定非极性固定液角鲨烷的极性P=0，强
极性固定液,-氧二丙腈的极性P=100。其他固定液以此为标准，通过
实验测出它们的相对极性均在0～100之间。通常将相对极性值分为五 级，每20个相对单位为一级相对极性在0～+1间的为非极性固定液；+2 为弱极性固定液；+3为中等极性固定液；+4、+5为强极性固定液。表 12-3列出了12种极性均匀递增的优选固定液。
气相色谱固定相及其选择
气相色谱固定相及其选择一、气-固色谱固定相在气—固色谱法中作为固定相的吸附剂，常用的有非极性的活性炭，弱极性的氧化铝，强极性的硅胶等。
它们对各种气体吸附能力的强弱不同，因而可根据分析对象选用。
一些常用的吸附剂及其一般用途均可从有关手册中查得。
二、气—液色谱固定相1．担体担体(载体)应是一种化学惰性、多孔性的颗粒，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。
对担体有以下几点要求：(1)表面应是化学惰性的，即表面没有吸附性或和吸附性很弱，更不能与被测物质越化学反应；(2)多孔性，即表面积较大，使固定液与试样的接触面较大；(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，一般希望均匀、细小，这样有利于提高柱效。
气—液色谱中所用担体可分为硅藻土型和非硅藻土型两类。
常用的是硅藻土型担体，它又是可分为红色担体和白色担体两种。
在分析这些试样时，担体需加以钝化处理，以改进担体孔隙结构，屏蔽活性中心，提高柱效率。
处理方法可用酸洗、碱洗、硅烷化等。
2．固定液A．对固定液的要求(1)挥发性小，在操作温度下有较低蒸气压，以免流失。
(2)稳定性好，在操作温度下不发生分解。
在操作温度下呈液体状态。
(3)对试样各组分有适当的溶解能力，否则被载气带走而起不到分配作用。
(4)具有高的选择性，即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力。
(5)化学稳定性好，不与被测物质起化学反应。
B．固定液的分离特征。
固定液的分离特征是选择固定液的基础。
固定液的选择，一般根据“相似相溶”原理进行，即固定液的性质和被测组分有某些相似性时，其溶解度就大。
如果组分与固定液分子性质(极性)相似，固定液和被测组分两种分子间的作用力就强，被测组分在固定液中的溶解度就大，分配系数就大，也就是说，被测组分在固定液中溶解度或分配系数的大小与被测组分和固定液两种分子之间相互作用的大小有关。
分子间的作用力包括静电力、诱导力、色散力、和氢键力等。
《气相色谱固定相》课件
分类与选择
分类
按照性质和应用，气相色谱固定相可分为极性、非极性、手性、离子交换型等 类型。
选择
选择合适的固定相应根据分析物的性质、分离要求以及实验条件等因素综合考 虑。
应用领域
环境监测
用于检测空气、水源等环境样 品中的有机污染物。
食品分析
用于检测食品中的农药残留、 添加剂等有害物质。
药物分析
用于药物成分的分析、质量控 制以及代谢研究。
详细描述
分离度不佳可能是由于柱效降低、载气流速 不稳定或固定相选择不当等原因引起的。为 了提高分离度，可以更换高效能的柱子、稳 定载气流速或选择合适的固定相。此外，还 可以调整柱温和载气流速等参数来优化分离 效果。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5
气相色谱固定相的发展趋势与 展望
高性能固定相的研发
高效能
研发具有高选择性、高分离效能的固定相，提高 气相色谱的分离度和分析速度。
化学工业
用于化工原料、产品以及反应 产物的分离和检测。
02
气相色谱固定相的制备方法
物理吸附法
1
物理吸附法是制备气相色谱固定相的常用方法之 一，通过物理作用力将固定液吸附在载体表面， 形成一层均匀的固定液膜。
2
物理吸附法的优点是操作简便、成本低廉，适用 于多种不同性质的固定液和载体。
3
物理吸附法的缺点是固定液容易脱落，使用寿命 较短，且分离性能相对较差。
极性
总结词
极性是评价气相色谱固定相的重要参数，它决定了固定相对 待测物的吸附和溶解能力。
详细描述
极性大的固定相能够对待测物产生更强的吸附作用，从而改 善待测物在固定相中的保留效果。同时，极性固定相还能增 加对待测物的溶解能力，提高待测物在固定相中的扩散速度 。
气相色谱固定相的分类
气相色谱固定相的分类气相色谱（GC）是一种业界常见并且广泛应用的分离技术。
它通过分离和测量混合物中的各种化合物，为分析师提供了快速准确的结果。
而在气相色谱中，固定相是至关重要的组成部分。
固定相的种类多样，根据其化学性质和结构可以进行分类。
以下是对气相色谱固定相的分类的介绍。
1. 极性固定相极性固定相是指具有较高极性的材料，它们具有与样品分子间较强的相互作用能力。
这种相互作用主要是通过极性分子之间的氢键、范德华力和离子吸附等形式实现的。
极性固定相适用于分离极性化合物，如酸、酮、醇、醚等。
常见的极性固定相包括聚酯、聚醚、脲类化合物等。
2. 非极性固定相非极性固定相是指具有较低极性或无极性的材料，它们与样品分子间的相互作用能力较弱。
相对于极性固定相来说，非极性固定相更适用于分离非极性或弱极性化合物。
这些化合物通常在溶剂中具有较高的溶解度，并且在非极性固定相上更容易被保留。
常见的非极性固定相包括聚硅氧烷、聚烯烃、聚环烷化合物等。
3. 混合固定相除了单一的极性或非极性固定相外，还存在一种混合固定相，它由不同种类的功能相组成。
混合固定相的使用可以扩展色谱柱的应用范围，以适应更广泛的样品分离需求。
常见的混合固定相包括极性固定相与非极性固定相的组合，如聚酯-聚硅氧烷混合物、聚醚-聚硅氧烷混合物等。
4. 亲水性固定相亲水性固定相是一种特殊的固定相，它具有较高的亲水性，可以用于分离极性化合物。
对于极性化合物而言，在亲水性固定相上保留的时间较短，而对于非极性化合物而言，保留时间则较长。
亲水性固定相的特殊性使得它在分析水溶性、极性药物等方面发挥了重要作用。
在气相色谱中，选择合适的固定相对于样品分离具有至关重要的意义。
通过对气相色谱固定相的分类，我们可以更好地理解固定相的特点和适用范围，从而优化分析方法并获得更准确的结果。
在今后的研究中，随着技术的不断发展，新的固定相材料也将被不断研发和应用，为分析领域带来更多的可能性。
气相色谱固定相及气相色谱仪原理图
气相色谱固定相及气相色谱仪原理图一、气相色谱固定相1.气固色谱固定相气固色谱固定相通常是具有一定活性的固体吸附剂细小颗粒，常见的有：活性炭，三氧化二铝，硅胶，分子筛，高分子多孔微球（GDX系列）等2.气液色谱固定相气液色谱固定相是以一种惰性固体微粒作支持剂（称其为担体或载体），在其表面涂敷上一高沸点的物质（其在色谱分离操作温度下呈液态，称其为固定液）而构成。
（一）担体化学惰性的多孔固体微粒，具有较大的比表面积，固定液能均匀地分布在其表面。
担体应能满足一定的要求。
常见担体有硅藻土型和非硅藻土型两类。
硅藻土型担体应用较广泛，它又分为红色担体和白色担体两种，它们都是由天然硅藻土煅烧而成。
白色担体在煅烧前加入了少量助溶剂，如碳酸钠等。
红色担体：孔径较小，比表面积较大，具有较好的机械强度，适宜分离非极性或弱极性组分的试样。
白色担体：孔径较大，比表面积较小，机械强度较差，吸附性小适宜分离极性组分的试样。
担体使用前需要经过预处理（经酸洗、碱洗、硅烷化及釉化等处理，使担体表面钝化）。
（二）固定液1．固定液通常是高沸点的有机化合物，使用时注意其使用温度。
固定液应能满足一定的要求。
2．固定液的极性相对极性。
麦氏常数。
3．固定液的选择在掌握了固定液的相对极性和麦氏常数的基础上，根据试样的性质，参照“相似相溶”的原则，初步选择适当的固定液。
固定液的选择大致可分为以下五种情况：（1）分离非极性组分一般选用非极性固定液。
（2）分离极性组分一般选用极性固定液。
（3）分离非极性和极性（或易被极化的）组分的混合物一般选用极性固定液。
（4）分离能形成氢键的组分（如：醇，胺，水等）一般选用极性的或氢键型的固定液。
（5）对于复杂的难分离组分的分离通常采用特殊的固定液或混合固定液。
二、气相色谱仪1.气路系统(carrier gas)(1)载气(2)气路结构(3)净化器(4)稳压恒流装置2.进样系统(sample injection)(1)进样器(2)气化室3.分离系统色谱柱(capillary column)4.温控系统5.检测器(detector)浓度型微分检测器:热导池检测器(thermal-conductivity detector TCD),电子捕获检测器(electron-capture detector ECD)质量型微分检测器:氢氧焰离子化检测器(hydrogen-flame ionization detector FID) 1.热导池检测器检测原理:不同的物质具有不同的热导系数ECD FID (2)FID思考题:1.进行色谱分析时,载气流速时高一些好,还是低一些好?2.选择固定相时,应遵循什么原则?3.热导池检测器的工作原理如何?* 公司介绍◎湖南创特科技[南京科捷湖南生产基地]专业研发生产气相色谱仪、液相色谱仪、数据处理机、色谱工作站及色谱专用零配件、易耗品。
简述气相色谱的分离原理
简述气相色谱的分离原理气相色谱是一种基于物质在气相中的分子间相互作用而进行分离分析的高效、快速的分离技术。
其分离原理主要基于气相色谱柱中化合物在固定相和流动相之间的相互作用和分配行为，以下是气相色谱的分离原理及其相关参考内容。
1. 色谱柱的固定相气相色谱柱的固定相主要分为两类，一类是极性固定相，另一类是非极性固定相。
极性固定相主要用于极性或具有亲水性的化合物的分离，它们与溶剂中的水分子有相互作用。
非极性固定相主要用于非极性或具有疏水性的化合物的分离，它们与溶剂中的水分子没有相互作用。
极性固定相：常用的极性固定相有多孔玻璃、氧化铝、硅胶和聚苯乙烯等。
这些固定相表面上均具有带电性或它们在表面上具有一层吸附有电荷的物质，这样就会吸引溶液中的极性有机物分子并与之相互作用。
极性固定相主要用于极性化合物，如醇、醚、醛、酮、酸、酯等化合物的分离。
非极性固定相：常用的非极性固定相有十八烷基硅烷、氯化聚氟乙烯、聚四氟乙烯、脂肪烷和Cyclodextrin等。
这些固定相表面一般都是非极性的，它们只能与非极性有机物发生作用。
非极性固定相主要用于分离石油化工中的碳氢化合物。
2. 柱内温度和流动相的选择色谱柱内温度显然是非常重要的，因为它将直接影响化合物在流动相中的分配行为。
其实，一定的柱内温度还可以改变不同化合物的挥发性质。
随着温度升高，溶剂的蒸汽压就会增加，从而导致化合物的溶解度下降。
但是，随着温度的升高，某些化合物也会分解、失活或不稳定。
流动相可以评价某一化合物的表面或溶解度，差异较大的化合物在其移动时就会被带到不同的距离上。
传统上，只有一组流动相被用于试验，实际上，话说不定需要针对每个化合物运行几组不同的流动相才能得到最好的分离结果。
3. 色谱峰的基本理论色谱起源于“Erika Cremer”在20世纪60年代发布的纸层析法。
将化学物质通过纸或薄层分离出来。
作为进一步分离技术的开端的色谱毛细管在20世纪50年代诞生。
气相色谱分析的基本原理
气相色谱分析的基本原理气相色谱分析的基本原理1．气—固色谱分析：固定相是一种具有多孔及较大表面积的吸附剂颗粒。
试样由载气携带进入柱子时，立刻被吸附剂所吸附。
载气不断流过吸附剂时，吸附着的被测组分又被洗脱下来。
这种洗脱下来的现象称为脱附。
脱附的组分随着载气连续前进时，又可被前面的吸附剂所吸附。
随着载气的流动，被测组分在吸附剂表面进行反复的物理吸附、脱附过程。
由于被测物质中各个组分的性质不同，它们在吸附剂上的吸附本领就不一样，较难被吸附的组分就简单被脱附，较快地移向前面。
简单被吸附的组分就不易被脱附，向前移动得慢些。
经过肯定时间，即通过肯定量的载气后，试样中的各个组分就彼此分别而先后流杰出谱柱。
2．气—液色谱分析：固定相是在化学惰性的固体微粒（此固体是用来支持固定液的，称为担体）表面，涂上一层高沸点有机化合物的液膜。
这种高沸点有机化合物称为固定液。
在气—液色谱柱内，被测物质中各组分的分别是基于各组分在固定液中溶解度的不同。
当载气携带被测物质进入色谱柱，和固定液接触时，气相中的被测组分就溶解到固定液中去。
载气连续进入色谱柱，溶解在固定液中的被测组分会从固定液中挥发到气相中去。
随着载气的流动，挥发到气相中的被测组分分子又会溶解在前面的固定液中。
这样反复多次溶解、挥发、再溶解、再挥发。
由于各组分在固定液中溶解本领不同。
溶解度大的组分就较难挥发，停留在柱中的时间长些，往前移动得就慢些。
而溶解度小的组分，往前移动得快些，停留在柱中的时间就短些。
经过肯定时间后，各组分就彼此分别。
3．调配系数：在肯定温度下组分在两相之间调配达到平衡时的浓度比称为调配系数K。
肯定温度下，各物质在两相之间的调配系数是不同的。
气相色谱分析的分别原理是基于不同物质在两相间具有不同的调配系数，两相作相对运动时，试样中的各组分就在两相中进行反复多次的调配，使原来调配系数只有微小差异的各组分产生很大的分别效果，从而各组分彼此分别开来。
4．调配比（容量因子）：以κ表示，是指在肯定温度、压力下，在两相间达到调配平衡时，组分在两相中的质量比：5．调配比к与调配系数K的关系：由式可见：（1）调配系数是组分在两相中浓度之比，调配比则是组分在两相中调配总量之比。
第4节 色谱固定相及其选择
第四节 气相色谱固定相
stationary phases in gas chromatograph
2013-7-1
一、气固色谱固定相
在GC分析中，各组分能否完全分离，主要取决 于色谱柱的效能和选择性，固定相的选择是关键问 题。 气固色谱用的固定相是一种有一定活性的吸附 剂。 常用于分析永久性气体和低沸点的烃类。
2013-7-1
二、气液色谱固定相
在气液色谱中，固定相是液体，是一种高沸点的
有机液膜－称固定液。
固定相必须有两部分组成：①固定液 ②担体
1．组分和固定液之间的分子作用力
组分在柱中的保留时间主要决定于组分和固定
液之间的作用力。 静电力，诱导力，色散力 分子间的作用力
2013-7-1
氢键作用力
静电力：极性分子之间产生的作用力 。
分离极性物质，选择极性固定液。组分按极性从 小到大流出。
分离极性和非极性物质，一般选极性固定液。非 极性组分先出峰。 能形成氢键的物质，选择氢键型固定液。组分按 形成氢键能力大小分离。
2013-7-1
复杂的难分离物质，可选用两种以上的固定液。 研究和使用过的固定液有1000多种，但最常用 总之，应选择固定液与被测组分的作用力 的不到10种。 大，溶解度大，分配系数大，充分发挥色谱
1. 种类
活性炭：有较大的比表面积，吸 附性较强。适于永久性气体和低沸 点的烃类。
2013-7-1
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：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。。
气相色谱固定相种类
气相色谱固定相种类气相色谱固定相概述气相色谱固定相起什么作用？色谱分离是基于待测物在流动相和固定相之间的分配平衡而实现的。
气相色谱中流动相为气体，而气体分子间的相互作用力一般忽略不计，因此气相色谱分离中流动相对分离没有热力学上的贡献。
于是，固定相就成了气相色谱分离中的关键，不同固定相对待测物有不同的保留能力，保留能力的差异成为了分离的基础。
什么物质可以做气相色谱固定相？从原理上来说，任何物质都具备做固定相的潜力，因为只要与待测物能够发生分子间的相互作用就能产生保留作用，只要保留作用有差异就能实现分离。
但是大部分物质都缺乏实际用作固定相的可操作性，因为气相色谱的固定相必须具备热稳定性和化学稳定性。
热稳定性是指固定相必须在使用温度下保持液体状态，既不凝固、又不挥发。
固定相凝固将导致分子扩散缓慢，待测物难以达到分配平衡。
挥发将导致流动相不断以蒸汽形式流失，这对其寿命是不利的，而且蒸汽与待测物一起流出也使得检测收到影响。
化学稳定性是指固定相在使用过程中不会发生化学变化。
高温使用过程中，固定相既不能自身发生分解，又不能与待测物发生反应，同时还要保证固定相与仪器中其他有接触的部分（例如载气、管路、载体等）都不会发生反应。
另外，固定相还需要容易制备、易于使用、品质稳定，这样才能够被广泛使用。
气相色谱固定相有哪些种类？在气相色谱发展的早期，曾被尝试用于气相色谱固定相的物质有千余种。
然而实践中发现，过于庞杂的固定相种类并不利于色谱分离方法的开发，因此只有少数性能优异的固定相得到了广泛的认可。
早期固定相的代表品种是长链的烃类（角鲨烷、石油脂等）和高沸点酯类（如邻苯二甲酸二壬酯、癸二酸二辛酯等）。
后来各种沸点更高的聚合物被广泛使用，例如二乙二醇丁二酸聚酯（DEGS）、新戊二醇己二酸聚酯（NPGA）等聚酯固定相，聚乙二醇、聚丙二醇等聚醚类固定相，甲基硅油、苯基硅油等聚硅氧烷类固定相。
随着毛细管柱技术的发展，色谱柱的柱效显著提高，对选择性的要求有所降低，因此固定相的种类又进一步筛选、合并，只保留了主要的几种聚硅氧烷和聚乙二醇固定相。
气相色谱的固定相
应用
常用于分析永久性气体和 常用于分析永久性气体和低沸点烃类 永久性气体
常用吸附剂
活性炭 氧化铝 硅胶 石墨化炭黑 分子筛 高分子多 孔小球 苯乙烯和 二乙烯苯 共聚
特点
非极性、比 表面积大、 吸附较强
弱极性
强极性
色谱峰不拖 尾
对不同分 子直径的 物质起筛 分作用
对象
永久性气体 和低沸点烃 类
O2、N2、CO、 O2、N2、CO、极性化合物 CH4、C2H6、 CH4、C2H6、 和空间异构 C2H4 C2H4、CO2、 体 NO、N2O、 NO2、O3
气固色谱法的固定相
分离机理
气固色谱法中的固定相是一种具有表面 活性的吸附剂。 试样由载气携带进入柱子时，立即被吸 附剂吸附，载气不断流过吸附剂，吸附着的 组分又被洗脱下来。被测组分随载气的流动 在吸附剂表面进行反复的吸附和脱附过程。 由于吸附剂对各组分吸附能力不同 吸附剂对各组分吸附能力不同，吸附能 吸附剂对各组分吸附能力不同 力小的先随着载气流出色谱柱，吸附能力大 的后流出柱。
H2、O2、N2、 HCl 、Cl2、 CH4、CO、 SO2等腐蚀 He、Ne、 性气体 Ar、NO、 N2 O
特点
⑴物质被吸附能力大，保留时间较长 ⑵G—S的色谱峰多为非对称峰，进样量很小 时，能得到对称性好的峰 ⑶吸附剂活性中心易中毒，保留值改变，且 在高温下具有具有催化活性，不宜于高沸点 和含活性组分样品的分析 ⑷吸附剂的性能与生产条件及处理方法有关， 制备的重复性较差，分离效能不能重现 ⑸种类有限，分离对象不多 ⑹使用方便
ffap气相色谱柱固定相
ffap气相色谱柱固定相
气相色谱（Gas Chromatography，GC）是一种常用的分离和分析技术，而固定相则是GC柱中的一个重要组成部分。
固定相是指填充在毛细管或管柱内部的一种材料，用于将样品中的化合物分离开来。
在GC中，固定相通常是涂覆在毛细管或填充在管柱内部的液体或固体。
对于FFAP（Free Fatty Acid Phase）气相色谱柱来说，固定相通常是用于分析脂肪酸和脂肪醇的一种特殊液相。
FFAP柱的固定相通常是聚硅氧烷或聚酯类化合物，具有较强的极性，能有效地分离和分析样品中的脂肪酸和脂肪醇成分。
这种固定相对于其他类型的GC柱来说，在分析脂肪酸和脂肪醇时具有较好的选择性和分离效果。
在使用FFAP气相色谱柱进行分析时，固定相的选择对于最终的分离效果和分析结果具有至关重要的影响。
固定相的性质会影响样品分离的速度、分辨率和选择性，因此在选择固定相时需要根据样品的特性和分析的要求进行合理的选择。
总的来说，FFAP气相色谱柱的固定相是针对脂肪酸和脂肪醇分
析而设计的特殊固定相，具有较强的极性和选择性，能够有效地分离和分析样品中的脂肪酸和脂肪醇成分。
固定相的选择对于GC分析结果具有重要影响，需要根据具体的分析要求进行合理选择。
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续表7.3.2（2） 常见的担体和固定液
担体 特点 用途
适用于配合极性 固定液，分析极 性或碱性物质
产地
上海试剂一 厂 上海试剂一 厂 英国， 美国
白 色 硅 101,102硅烷 化白色担体 藻 Celite545 土 Chromosor 担 b （A、G、 体 W）
101，102白 PH>7 略呈 色担体 碱性
7.3.2 气－液色谱固定相
气－液色谱固定相是涂渍在惰性多孔性颗粒（称担 体）表面的高沸点液体（固定液）。试样组分在载气与 固定液两相中分配而达到分离。 1. 对担体的要求：大小均匀，化学惰性好，有一定的热稳 定性和机械强度。 2. 对固定液的要求： （1）使用温度下挥发性极小 （2）热稳定性好 （ 3）与被测组分不发生不可逆反应，对被测组分有适合 的容量因子K'
气－固色谱固定相
氧化铝（色谱专用 Al2O3 <400℃ 极性 SiO2 * xH2O <400℃ 氢键型
硅胶（色谱专用）
分析对象 分离气体、烃 一般气体，C1～C4烷烃， 氢同位素及异构体 （－196℃）,C1 类及高沸点有 N2O、SO2、H2S、COS、 机化合物 SF6、CF2Cl2等气体（常 ～C4烷烯烃（常温 温） 使用前处 160℃烘烤2h 理方法 后装柱 备注 装柱后200℃下通载气 2h活化 非色谱专用硅胶须用 6mol/L HCl浸泡、蒸馏 水洗、烘干等处理 装柱前在600℃马 弗炉内烘4h活化
氢键型固定液 易形成氢键
特殊固定液 复杂而难分离
形成氢键能 力小先流出
5. 固定液的用量
固定液：担体质量 ＝ 5 : 100 ～ 25 : 100。
配比较低，形成液膜薄，传质阻力小，柱 效高，分析速度也快，但负载量小，允许进样 小。
表7.3.2（2）
常见的担体和固定液
担体 特点 6201担体， PH<7 略呈酸性 201担体
经过硅烷化 分析氢键型化合 处理 物 比表面积 1.0 m2/g， 极性小 一般应用
续表7.3.2（2） 常见的担体和固定液
担体 Teflon－6 非 特点 用途 产地
硅 Dailflon 聚三氟氯乙烯 藻 土 玻璃微球， 比表面积0.02 类 硅烷化玻 m2/g，经硅烷 璃微球 处理
聚四氟乙烯,比 高极性物质， 美国 表面积10.5 腐蚀性气体 m2/g 高极性物质， 日本 腐蚀性气体
3. 固定液的极性
N－非极性 I－中等极性 P－极性 或：＋：极性 －：非极性 • 规定：非极性的角鲨烷 为极性 0 极性最大的β，β－氧二丙腈 ，为＋5。 +5 －> +1 极性逐渐减小
4. 固定液的选择
选择原则：组分的极性与固定液的极性相似 （相似相溶）原则。
固定液极性 非极性 极性 极性 分离组分 非极性 极性 极性＋非极性 主要作用力 范德华力 偶极作用 组分流出 沸点高先流 出 极性小先流 出 非极性先流 出
7.3 气相色谱固定相
7.3.1 概述
• 气相色谱分离要得到满意的效果，必须同时考虑热 力学和动力学两方面的因素。 • 热力学因素主要是被分离组分分配系数的差异，它 由组分本身的性质与两相的性质所决定，也和分离 的温度有关；而动力学因素则主要是与流速和各种 实验条件的控制有关。 • 气相色谱中常见的气体流动相种类并不多，所以两 相的选择主要是固定相的选择。本小节主要就讨论 气－固、气－液两类固定相。
表.7.3.2（1）
吸附剂 化学组成
气－固色谱固定相
C
Amberlite XAD系列固定相 活性炭（色谱专用产品） 芳香族聚合物微球
最高使用 温度
性质 不同编号不同极性 分析对象 气相和液相中水的分析， CO、CO2、CH4、C、 C、 C低级醇，H2S、SO2、NH3 等 使用前处 理方法
< 300℃
气－固色谱固定相
GDX－01~04有机担体401， 402
化学组 成
最高使 用温度
N2O*CaO，Al2O3*SiO2 Na2O*Al2O3*SiO2
<400℃
高分子多孔微球
<200℃
性质
分析对 象 使用前 处理方 法 备注
有强极性表面
随聚合原料不同极性不同
惰性气体（干冰温度下）， 气相和液相中水的分析，CO、 H2、O2、CH4、CO等一般 CO2、CH4、C、 C、C低级 永久性气体及NO、N2O等 醇，H2S、SO2、NH3等 粉碎过筛后550～600℃马 170~180℃下烘去微量水分后 弗炉内烘2h（或350℃真空 在载气流中处理10~20h 活化2h） 北京试剂厂，天津试剂二厂， 上海试剂厂
7.3.2 气－固色谱固定相
• 在气－固色谱中作为固定相的吸附剂有非极性
ห้องสมุดไป่ตู้
的活性炭、石墨化炭黑、中等极性的氧化铝、
强极性的硅胶等，近年来发展的苯乙烯（或乙
基苯乙烯）与二乙烯苯共聚而成的高分子多孔
微球，扩展了气－固色谱的应用范围。
• 常用的气－固色谱固定相详见下表
表.7.3.2（1）
吸附剂 分子筛A型X型
红 色 硅 藻 土 担 体
用途 产地 分离非极性 大连红光化 和弱极性物 工厂，上海 质 试剂一厂 釉化6201 性能介于红色担体 大连红光化 担体，301 与白色担体之间 工厂，上海 担体 试剂一厂 C－22保温 比表面积4.1~6 一般应用 英国 m2/g 砖 Chromoso 比表面积4.0 m2/g 非极性物质 美国 rb P 的分离 Gaschrom 比表面积4.1~6 美国 R m2/g Chezasob 比表面积3.0 m2/g 一般应用 捷克
分离高沸点物 上海试剂 质和易分解物 一厂 质
续表7.3.2（2） 常见的担体和固定液
名称 英文和牌号 最高使 用温度 /℃ 140 常用溶剂 相对 极性 0 适用对象 （参考） 一般烃类 及非极性 化 高沸点烃 类、酯类、 醚 非极性或 弱极性化 合物
非极性 惰性气体（－196℃） N2、CO2、CH4等永久 性气体C、C烃类气体、 N2O等（常温） 160℃烘烤2h后装柱
备注
美国有XAD1~8等各种产品， 非色谱专用活性炭需经 性能与国产GDX系列相似 苯浸泡，水蒸气吹洗等 复杂处理
续表7.3.2（1）
吸附剂 化学组成 最高使用 温度 性质 石墨化炭黑 C >500℃ 非极性