气相色谱法第八章
《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。
GC-2060气相色谱仪使用说明书
当出现紧急情况而需立即关机时，请按下述步骤操作： 1、关闭 GC-2060 系列气相色谱仪主机电源开关（开关扳至 OFF）。 2、关闭所有辅助设备的电源开关（开关扳至 OFF）。 3、将所有的气体的气源总阀关闭。 4、拔下仪器电源插头。 紧急情况排除后，重新开启仪器，请参照有关“注意”事项。
4
第一章 概 述
GC-2060 型气相色谱仪是一种普及型、多用途、高性能的分析仪器，仪器采用双气路双检 测器分析系统，可灵活配置各种不同性能的检测器（FID、TCD、ECD、FPD、NPD）等。仪器可进 行恒温操作和程序升温操作；可安装填充柱或毛细管色谱柱；可作柱头注样或快速汽化注样分 析。
安全注意事项
本气相色谱仪是用于定性和定量分析的专用仪器。为了保证仪器的操作安全，请遵守下列注意 事项。
1、严格遵守本说明书所列出的操作步骤、警告和注意事项。 2、请按照仪器的设计用途使用仪器。请不要自行拆卸或改装仪器。 3、仪器的维修，请与滕州鲁南分析仪器有限公司或代理商联系。
注意高热空气
仪器工作时，高热空气会从仪器后部的柱箱排气口排出，请勿在排气口周围放置可燃物品。 仪器工作时，进样器、检测器和顶部盖板均处于较高的温度，请勿触摸，否则有烫伤危险。
注意高压危险
卸取仪器后盖板之前，必须切断仪器电源。此项工作最好由本公司的专业维修人员进行。
2
安装前的环境要求
一、电源要求
1、220V±10% 2、频率 50±0.5Hz 3、接地要求电阻＜10Ω
二、气源ห้องสมุดไป่ตู้求
N2（氮气）99.995% H2（氢气）99.995% Air（空气）干燥，无油
三、FID 操作要求
载气：流量 20～50ml/min（或参照相应分析方法） 氢气：流量 25～45ml/min（或参照相应分析方法） 空气：流量 300～500ml/min（或参照相应分析方法）
色谱分析部分习题
第八章色谱法导论一、选择题（选择1-2个正确答案）1、色谱柱中载气平均流速(u)的正确计算式是( )B、A、u=L/t RC、u=L/ t R‘D、A、u=L/k2、色谱图上一个色谱峰的正确描述是( )A、仅代表一种组分B、代表所有未分离组分C、可能代表一种或一种以上组分D、仅代表检测信号变化3、下列保留参数中完全体现色谱柱固定相对组分滞留作用的是( )A、死时间B、保留时间C、调整保留时间D、相对保留时间4、色谱保留参数“死时间”的正确含义是( )A、载气流经色谱柱所需时间B、所有组分流经色谱柱所需时间C、待测组分流经色谱柱所需时间D、完全不与固定相作用组分流经色谱柱所需时间5、色谱峰的区域宽度用于色谱柱效能的评价，下列参数不属于区域宽度的是( )A、σB、W h/2C、WD、t R6、可用做定量分析依据的色谱图参数是( )A、AB、hC、WD、t R7、色谱法规定完全分离时分离度(R)的数值是( )A、R=1.0B、R=1.5C、R=2.0D、2σ8、塔板理论对色谱分析的贡献是( )A、提出了色谱柱效能指标B、解释了色谱峰的分布形状C、给出了选择分离条件的依据D、解释了色谱峰变形扩展原因9、当下列因素改变时，色谱柱效能的指标是塔板数或有效塔板数不会随之改变的是( )A、载气的流速B、色谱柱的操作温度C、组分的种类D、组分的量10、在一定操作条件下，根据色谱图中的某色谱峰计算的塔板数或有效塔板数，数值越大则说明( )A、色谱柱对该组分的选择性越好B、该组分检测准确度越高C、该组分与相信组分的分离度可能高D、该组分检测灵敏度越高11、根据Van Deemter 方程可以计算出载气的最佳操作流速，其计算公式是( )A 、u 最佳=CB A ++C 、u 最佳=A+2BCD 、u 最佳=ABC 12、在气相色谱填充柱中，固定液用量相对较高且载气流速也不是很快，此时影响色谱柱效能的各因素中可以忽略的是( )A 、涡流扩散B 、分子扩散C 、气相传质阻力D 、液相传质阻力 13、下列保留参数中不能用做定性分析依据的是( )A 、死时间B 、保留时间C 、调整保留时间D 、相对保留时间14、在实际色谱分析时常采用相对保留值作定性分析依据，其优点是( )A 、相对保留值没有单位B 、相对保留值数值较小C 、相对保留值不受操作条件影响D 、相对保留值容易得到15、使用“归一化法”作色谱定量分析的基本要求是( )A 、样品中各组分均应出峰或样品中不出峰的组分的含量已知B 、样品中各组分均应在线性范围内C 、样品达到完全分离D 、样品各组分含量相近16、“归一化法”的定量计算简化公式为X i (%)=100A i /∑A i ，使用此公式的条件是() A 、样品各组分含量相近 B 、样品各组分结构、性质相近C 、样品各组分色谱峰相邻D 、样品各组分峰面积相近17、色谱定量分析方法“归一化法”的优点是( )A 、不需要待测组分的标准品B 、结果受操作条件影响小C 、结果不受进样量影响D 、结果与检测灵敏度无关18、使用“外标法”进行色谱定量分析时应注意( )A 、仅适应于单一组分分析B 、尽量使标准与样品浓度相近C 、不需考虑检测线性范围D 、进样量尽量保持一致19、下列情形中不适宜使用“外标法”定量分析的是( )A 、样品中有的组分不能检出B 、样品不能完全分离C 、样品待测组分多D 、样品基体较复杂20、下列情形中不是色谱定量分析方法“内标法”的优点是( )A 、定量分析结果与进样量无关B 、不要求样品中所有组分被检出C 、能缩短多组分分析时间D 、可供选择的内标物较多21、气相色谱定量分析方法“内标法”的缺点是( )A、内标物容易与样品组分发生不可逆化学反应B、合适的内标物不易得到C、内标物与样品中各组分很难完全分离D、每次分析均需准确计量样品和内标物的量22、使用“内标法”定量分析的同时，定性分析的依据最好使用( )A、内标物的保留时间B、待测物与内标物的相对保留时间C、内标物的调整保留时间D、待测物的调整保留时间23、色谱定量分析的依据是m=f·A，式中f的正确含义是( )A、单位高度代表的物质量B、对任意组分f都是相同的常数C、与检测器种类无关D、单位面积代表的物质量24、色谱定量分析时常使用相对校正因子f i,s=f i/f s，它的优点是( )A、比绝对校正因子容易求得B、在任何条件下f i,s都是相同的常数C、相对校正因子没有单位且仅与检测器类型有关D、不需要使用纯物质求算25、在色谱定量分析使用、计算绝对校正因子(f=m/A)时，下列描述不正确的是( )A、计算绝对校正因子必须精确测量绝对进样量B、使用绝对校正因子必须严格控制操作条件的一致C、使用绝对校正因子必须保证色谱峰面积测量的一致D、计算绝对校正因子必须有足够大的分离度26、气相色谱定量分析中必须使用校正因子的原因是( )A、色谱峰面积测量有一定误差，必须校正B、相同量的不同物质在同一检测器上响应信号不同C、色谱峰峰面积不一定与检测信号成正比D、组分的质量分数不等于该组分峰面积占所有组分峰面积的百分率27、气相色谱定量分析方法中对进样要求不是很严格的方法的是( )A、归一化法B、外标法C、内标法D、以上都是28、A、B两组分的分配系数为K a＞K b，经过色谱分析后它们的保留时间t R、保留体积V R、分配比k的情况是( )A、组分A的t R、V R比组分B的大，k比组分B的小B 、组分A 的t R 、V R k 都比组分B 的大C 、组分A 的t R 、V R 及k 比组分B 的小D 、组分A 的t R 、V R 及k 比组分B 的大29、俄国植物学家M.Tswett 在研究植物色素的成分时，所采用的色谱方法属于( )A 、气-液色谱B 、气-固色谱C 、液-液色谱D 、液-固色谱30、在液-液分配柱色谱中，若某一含a 、b 、c 、d 、e 组分的混合样品在柱上的分配系数分别为105、85、310、50、205，组分流出柱的顺序应为( )A 、a,b,c,d,eB 、c,d,a,b,eC 、c,e,a,b,dD 、d,b,a,e, c31、柱色谱法中，分配系数是指在一定温度和压力下，组分在流动相和固定相中达到溶解平衡时，溶解于两相中溶质的( )A 、质量之比B 、溶解度之比C 、浓度之比D 、正相分配色谱法32、某组分在固定相中的质量为m A 克，在流动相中的质量为m B 克，则此组分在两相中的分配比k 为( )A 、AB m mC 、B A B m m m +D 、BA A m m m + 33、某组分在固定相中的浓度为c A ，在流动相中的浓度为cB ,则此组分在两相中的分配系数K 为( )B 、AB c cC 、B A A c c c +D 、B A B c c c + 34、评价色谱柱总分离效能的指标是( )A 、有效塔板数B 、分离度C 、选择性因子D 、分配系数35、反映色谱柱柱型特性的参数是( )A 、分配系数B 、分配比C 、相比D 、保留值36、对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄主要决定于组分在色谱柱中的( )A 、保留值B 、扩散速度C 、分配比D 、理论塔板数37、若在1m 长的色谱柱上测得的分离度为0.68，要使它完全分离，则柱长应为多少米？( )A 、2.21B 、4.87C 、1.47D 、2.1638、载体填充的均匀程度主要影响( )A 、涡流扩散B 、分子扩散C 、气相传质阻力D 、液相传质阻力39、根据速率理论，以下哪些因素根气液色谱的柱效有关（）A、填充物的粒度及直径B、流动相的种类及流速C、固定相的液膜厚度D、以上几种因素都有关40、组分A从色谱柱中流出需15min，组分B需25min，而不被色谱保留的组分P流出色谱需2.0min，那么B组分相对于A组分的相对保留值α为（）A、1.77B、1.67C、0.565D、0.641、组分A从色谱柱中流出需15min，组分B需25min，而不被色谱保留的组分P流出色谱需2.0min，那么A组分相对于B组分的相对保留值α为（）A、1.77B、1.67C、0.565D、0.642、组分A从色谱柱中流出需15min，组分B需25min，而不被色谱保留的组分P流出色谱需2.0min，那么A、B两组分通过流动相的时间占通过色谱柱的总时间的百分之几？（）A、13.3%、8.0%B、15.4%、8.7%C、86.7%、92%D、84.6%、91.3%43、已知某组分峰的峰底宽为40s，保留时间为400s，则此色谱柱的理论塔板数为（）A、10B、160C、1600D、1600044、已知某组分经色谱柱分离所得峰的峰底宽为40s，保留时间为400s，而色谱柱长为1.00m，则此色谱柱的理论塔板高度为（）A、0.0625mmB、0.625mmC、0.0625mD、0.625m45、下列哪种方法不是提高分离度的有效手段（）A、增大理论塔板数B、增大理论塔板高度C、增大k’D增大相对保留值二、判断题1、如果两组分的分配系数(K)或分配比(k)不相等，则两组分一定能在色谱柱中分离。
第八章 气相色谱法
同系物的保留指数 I 之差应为100的整数倍，据此可判断被
分离的组分是否为某组分的同系物
4. 双柱、多柱定性
对于复杂样品的分析，利用双柱或多柱法更有效、可靠， 使原来一根柱子上可能出现相同保留值的两种组分，在另一柱 上就有可能出现不同的保留值。
5.检测器进行定性
采用不同检测器的选择性对未知物进行大致定性分类:
高分子多孔微球：由苯乙烯或乙基乙烯苯与二乙烯苯交联共聚而成
特点：耐高温；色谱峰对称；柱寿命长；按极性顺序分离化合物
（二）气液色谱固定相
气液色谱固定相组成：固定液和载体（担体） 1. 固定液：高沸点液体
（1）要求：
①在操作温度下蒸汽压低于10pa； ②热稳定；
③对组分选择性高；
④充足的组分溶解能力
（2）固定液分类：
FID是利用有机物在氢火焰作用下化学电离而形成离子流，借 测定离子流强度进行检测。
a. FID需用到三种气体：
N2 ：载气携带试样组分； H2 ：为燃气； 空气：助燃气。 b. 在发射极和收集极之间加有 一定的直流电压（100-300V） 构成一个外加电场。
极化极
（四）电子捕获检测器
Electron Capture Detector, ECD
热稳定性好； 形状规则，粒度均匀，具有一定机械强度。 （2）载体类型：非硅藻土和硅藻土 非硅藻土载体：耐腐蚀，主要有玻璃微球、聚四氟乙烯。
硅藻土载体常用，主要成分是二氧化硅和少量无机盐。
硅藻土 类载体
红色硅藻土：含氧化铁 孔径约2mm, 比表面积约4 m2/g 表面吸附性较强且有一定的催化活性 适于涂渍高含量固定液，分离非极性化合物 白色硅藻土：在助熔剂Na2CO3辅助下，成铁硅酸钠 孔径8-9mm, 比表面积约1 m2/g 催化活性小 适于涂渍低含量固定液，分离极性化合物
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
要求：化学上惰性。
常用载气：He，H2 ，N2 ，Ar 。 选择：据其对检测器的灵敏度。
2. 色谱柱
2.1 按柱体分类
金属柱 柱体 玻璃柱 聚四氟乙烯 形状 U形 螺旋型 直型
2.2 按固定相分类
◇气固色谱柱 固体（吸附剂）固定相 缺点：峰拖尾严重、重现差、应用范围少。 ◆气液色谱柱 液体固定相
2.4 对检测器的要求
主要：⑴ 准确：a.足够的灵敏度；b.线性范围宽；c. 最小检测量低；d.稳定性好。 ⑵ 及时、连续：a.死体积小；b.响应迅速。 次要：⑶ 造价低廉、使用方便 ⑷ 抗干扰或能确定特种官能团
通用型检测器要求适用范围广
选择型检测器要求选择性好
3. 常用检测器
3.1 热导检测器
⑷ 对难分离的样品采用混合固定液 对难分离的样品采用混合固定液，调节比例 ◆注意：要考虑最高和最低使用温度。最高使用温度 要比混合固定液的低150～200℃。 ◆一般固定液在P<13.33Pa（0.1mmHg）时寿命较长； 若P>68.66Pa(0.5mmHg)时固定液流失，影响柱寿
命及数据稳定性。
§3 检测器（Detector）
检测器能连续地监测从色谱柱馏出的气体组成的变 化，并把这种变化通过不同的方式转变为可测量的 电信号，通过对电信号的处理，可获得色谱分析的 定量和定性结果。
1. 检测器的分类
1.1 按响应特征分
浓度型 检测组分浓度的瞬时变化，响应信号取决于 载气中组分的浓度。如：热导检测器（TCD）、电 子捕获检测器（ECD） 质量型 检测组分进入检测器的质量流速变化，响应
③载气性质 TCD的灵敏度取决于 △λ＝∣ λ 载气－ λ 载气＋组分∣ △λ增大，信号增大，灵敏度变大 ∴常用H2（ λ ＝39.2）或He（ λ ＝33.6）作为载气。 N2（ λ ＝5.66） λ较小，灵敏度小，当λ样品> λN2时，图谱会出现倒峰。
第八章-气体成分分析
热电势/mV 29.13 29.97 30.81 31.64 32.46
差值/mV 19.75 19.92 20.08 20.26 20.44
随温度变化，氧浓度差电势和热电势变化基本相等，二 者之差基本相等，由此可得到一种较为简单的补偿系统
氧化锆氧量计的测量系统
• 氧化锆产生的氧浓差电势和反串的热电势 之差都可以远传到二次仪表
氧化锆氧量计
• 8.1.1 氧化锆测氧原理
• 氧浓差电势：一块氧化锆两侧分别附上一个多孔铂 电极，并使其处于高温下。如果两侧氧含量不同， 那么两个电极间就会出现电动势，此电动势是由于 固体电解质两侧气体的含量浓度不同而产生的，故 称为氧浓差电势，这样的装置叫做氧浓差电池
－
P1
O 2 O 2
φ1
Q 载气流量，单位为mL / s
气相色谱分析仪
• 浓度型－热导池检测器,几乎对所有组分都具有灵 敏度、且简单可靠，故十分广泛
引出线
R1
R2
纯
R3
R1
载
气
参比室 测量室
R3
R4
色谱柱流 出气体
气相色谱分析仪
• 质量型－氢火焰电离检测器，分析碳氢化合物组分， 具有很高灵敏度，对CO、CO2几乎没有灵敏度
点火丝 空气
喷气口
收集电极 放大器 放空
H2 载气
用于定性和定量分析过程
• 定性分析 • 根据色谱峰图确定被分析的混合物中含有何种
物质，为定性分析
• 利用保留时间定性分析：因为在操作条件一定 时，每一种组分的保留时间是一定的。标定好 各组分的保留时间，将测得的保留时间与之比 较来判断某一组分是否存在以及每一色谱峰值 对应的组分
• 局限性：
仪器分析习题课色谱分析部分
组分
保留时间/min
峰宽/min
空气
0.5
0.2
丙烯
3.5
0.8
丁烯
4.8
1.0
计算：(1)丁烯在这个柱上的分配比是多少? (2)丙烯和丁烯的分离度是多少?
解： 已知 ： tM=0.5min 丙烯: tR1= 3.5mim Y1=0.8min 丁烯: tR2= 4.8mim Y2=1min
(1) 丁烯在这个色谱柱的分配比
2.气相色谱仪设备包括那几部分？各有什么作用？ 答：①载气系统：含气源、净化装置、流速控制和测量 装置，其作用为提供具有一定流速且纯净的载气。 ②进样系统：含进样器和气化室，作用是使液体试样迅 速气化并随载气（气体试样直接）进入色谱柱中。 ③分离系统：含色谱柱、柱箱、温度控制装置等，是气 相色谱分析仪的最重要组成部分，试样在此被彼此分离。 ④检测系统：含检测器和控温装置，柱后组分进入检测 器后，其浓度或质量的变化被转变为相应的电讯号。 ⑤记录系统：含放大器、记录仪及数据处理装置。作用 是记录色谱图，对所得的色谱数据进行处理、计算。
仪器分析习题课色谱 分析部分
第八章：气相色谱分析
1.简要说明气相色谱分析原理。 答：混合物中的各组分在载气的携载下通过色 谱柱时，各组分将与固定相发生相互作用，由于各 组分在结构和性质上的差异，使得其在两相间的分 配系数不同，在同一推动力的作用下，混合物中的 各组分就在两相间进行反复多次的分配，使得原来 分配系数只有微小差异的得到很大的分离效果，从 而各组分彼此分离开来。
k2
tR, 1 tM
3.5 0.5 0.5
6
(2) 丙烯和丁烯的分离度
R tR2 tR1 4.8 3.5 1.44
1 2
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
第八章气相色谱法
tR' tR tm （8—4）
保留体积VR：从进样开始到组分出现浓度极 大点时所消耗的流动相的体积
V t F
R
R
O
（8—5）
死体积Vm：不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流 动相的体积，又指色谱柱中未被固定相所占据的空
隙体积，即色谱柱的流动相体积（包括色谱仪中的
• TCD→选H2，He（u 大，粘度
小）
• FID→选N2（u 小，粘度大）
4.2柱温的选择
K，（t t ）减小，
T
R2
R1
分离度变差
T 延长分析时间
❖原则：
1）在能保证R的前提下，尽量使用低柱温 2）根据样品沸点情况选择合适柱温
柱温应低于组分沸点50~1000C 宽沸程样品应采用程序升温
✓ 程序升温好处：
理论塔板数N——组分流过色谱柱时，在两相间 进行平衡分配的总次数
nL 理H
理
（8—12）
n(tR)2 5.5(4tR )2 1(6tR )2
理
Y
W
12
b
（8—13）
H L （8—14）有效ຫໍສະໝຸດ n有效续前
讨论n：理
L，n理
1 H理
L一定， H理 n理 ，柱效，分离能力 ；
H理一定， Ln理 ，但柱压和分析时
（2）非极性和极性组分——选极性固定液， 基本按沸点顺序出柱
（3）强极性组分——选极性固定液 按极性顺序出柱，极性强的后出柱
（4）氢键型组分——极性或者氢键型固定液
3.气相色谱分析的理论基础
3.1气相色谱流出曲线及有关术语
➢流出曲线：电信号强度随时间变化曲线
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如按进样方式不同分类：顶空气相色谱和裂解气相色谱等，其体系及仪器构成类似。
8.2 气相色谱仪 8.2.1 结构框图
载气系统
进样系统
分离系统
温度控制系统
检测系统
数据处理 及控制系 统
放空
气相色谱检测器
1.根据检测原理不同分为： （1）浓度型检测器：响应值与组分浓度变化成正比。 TCD、ECD （2）质量型检测器：响应值与组分进入检测器的质量变化成正比。FID、 2. 根据应用范围不同分为： （1）通用性检测器：对大多数物质都有响应。 TCD、FID （2）选择性检测器：仅对某些物质有响应。ECD、FPD
离起着关键性作用。 GC 的固定相分为固体和液体状态。
气-固色谱固定相：
1.具有多孔性及较大表面积的吸附剂颗粒。 2.分离永久性气体和低分子量、低沸点烃类。
3.常用：见下表 。另有高分子多孔微球 4.活化： 易吸潮而失活，使用前需活化
名称
化学组成
性质
比表面
（m2/g）
活性炭 无定形炭 非极性 300～500
出气-液色谱法设想； (1952 年诺贝尔化学奖) 色谱学成为分析化学的重要分支学科，是以气相色谱的产生、发展为标志。 1952 年 Martin 成功研究出气-液色谱法，解决了脂肪酸、脂肪胺的分析，并对其理论
和实践作出论述；（起点） 1954 年，Ray 把热导池检测器用于气相色谱仪，并对仪器作了重大改进，扩大应用范
材料
长
填充柱
不锈钢或玻
1～5m
璃
毛细管柱 石英或玻璃
几十米
内径 3～6mm
0.1～0.5mm
固定相 固定相填充
其内
内壁涂渍固 定相，管中空
特点 进样量多，灵 敏度高，柱效 低。适于含量 低，组分少样
品测定。 柱效高，适于 多组分样品 分离分析，灵 敏度低（20 分钟分几十
个组分）。
8.2.5 检测系统 1.作用：把色谱柱中分离开的各试样组分流经检测器时的浓度或质量变化转变成易于测量 的电信号，经放大器放大后输送给记录仪。 2.组成：检测器和信号放大器
化，以使沸点不同的各组分在其最佳温度处流出，从而改善分离效果，缩短分析时间。
（3）检测器温度的选择 恒温操作时一般高于柱温 10-25℃。 程序升温时，应使检测器的温度比样品中沸点最高组分的沸点高 10～20℃。 TCD：高于柱温，温度升高灵敏度下降，温度应稳定。 FID：120℃以上，对温度要求不高。 ECD：250℃以上，温度对基流和峰高影响很大，但应具体样品具体分析。 8.3.4 进样条件选择 （1）进样速度快：进样时间小于 1 秒，因为当进样时间太长时，试样原始宽度将变大，
检测器种类 ：
热导检测器--TCD thermal conductivity detector 火焰光度检测器--FPD flame photometric detector 氢火焰离子检测器--FID hydrogen flame ionization detector 电子捕获检测器--ECD electron capture detector 质谱检测器--MSD mass spectrum detector
8.1 气相色谱法简介 8.2 气相色谱仪 8.3 气相色谱的实验技术 8.4 毛细管气相色谱 8.5 顶空气相色谱 8.6 裂解气相色谱 8.7 气相色谱法应用
气相色谱法 8
8.1 气相色谱法简介 1.定义：以气体作为流动相的色谱法。 2.原理及适用范围：利用物质的沸点、极性及吸附性的差异来实现混合物的分离，广泛应用 于气体和易挥发物质的分析。 3.特点 高选择性 高分离效能 高灵敏度 4.发展 1941 年 Martin 和 Synge 发明液-液（分配）色谱法，阐述了气-固吸附色谱原理，提
的毛细管色谱柱，理论塔板数达到 12000。 1958 年，高雷方程，阐述各种参数对柱效的影响。 我国在上世纪 50 年代后期开始毛细管气相研究，在石油工业的研究和生产中起很大作
用。 1979 年高弹性石英毛细管出现。 1983 年 HP 公司推出大孔径毛细管柱。 90 年代后期，Alltech 公司推出“集束毛细管柱” 1987 年，荷兰科学家制成世界上最长，理论塔板数最多的毛细管柱，其理论塔板数达
而异 烃类及有 机异构体
适于永久 性气体、惰 性气体的
分离
苯浸泡几 次，350℃ 用水蒸气 洗至无浑 浊，180℃
烘干 6mol/L 盐 酸浸泡 2h， 水洗至无 氯离子，烘
干 400～ 600℃烘烤 活化 4h 400℃烘烤 活化 4h。
气-液 色谱固定相： 由固定液+担体组成； 在担体颗粒表面涂渍上薄层固定液。
热导池检测器-TCD
构造
热敏电阻丝 R 参
热敏电阻丝 R 测
纯载气
载气+组份
参比池
测量池
结构简单，灵敏度适宜，稳定性较好 对所有的物质都有响应 应用最广泛、最成熟
氢火焰离子化检测器-FID
（1）对多数有机化合物有很高灵敏度 （2）线性范围宽：106 以上 （3）结构简单、响应快、稳定性好 （4）不能测在火焰中不解离的物质（如：水、永久性气体、氮氧化物、碳氧化物、 硫化物）
色谱峰半峰宽随之变宽，有时甚至使峰变形。 （2）进样量适当： 进样量太多，峰重叠，峰形不对称，分离效果差。 进样量太少，使含量少的组分因检测器灵敏度不够而检测不出来。 液体：0.1-5 l，气体：0.1-10ml 最大允许的进样量：应控制在峰面积（峰高）与进样量呈线性关系的范围内。
8.4 毛细管柱气相色谱 1957 年创始人高雷（M.J.E.Golay），发表第一篇毛细管气相色谱的报告。制成 91 米长
谱柱。柱温提高，色谱柱的柱效一般会下降。 定量的要求：峰高与柱温成正比，峰面积与柱温无关。 样品的要求：温度过高样品分解。
柱温的选择原则
在使最难分离的组分有尽可能好的分离的前提下，尽可能采取较低的柱温，但以保留时 间适宜，峰形不拖尾为度。
沸点范围很宽样品：采用程序升温分离 程序升温:指在一个分析周期内，色谱柱温度随时间由低温到高温呈线性或非线性地变
尾吹气装置：
毛细管柱柱内载气流量太低，不能满足检测器的最佳条件（一般要求 20mL/min 的载气 流量）。一般在柱后加一路载气进入检测器。保证检测器在高灵敏度状态下工作。
带尾吹装置的 ECD
毛细管柱色谱与填充柱色谱的区别
系统 载气系统 进样系统 分离系统 检测系统 记录系统 温控系统
填充柱色谱 ————
流出。
8.3.2 载气种类及其流速选择 （1）载气种类： 依据分析速度、检测器的种类及费用 FID：氮气和氩气的灵敏度高 TCD：氢气和氦气可以改善灵敏度 ECD：氮气和氩气的灵敏度高 FPD：氮气 （氮气价格最为便宜，为 GC 首选！）
（2）载气流速 范第姆特方程
（在实际工作中，为了缩短分析时间，往往使流速稍高于理论最佳流速。） 8.3.3 温度的选择 （1）气化室温度选择 汽化室温度应高于样品中沸点最高组分的沸点 10-50℃。 汽化室温度不能高于组分稳定温度，否则会导致其分解。 （2）柱温的选择 分离度的要求：低柱温 温度升高，相对保留值下降，分离度变坏 柱温太低，扩散速率减小，分配不能迅速达到平衡，峰形变宽，柱效下降。 分析速度的要求：高柱温 温度升高，保留时间减小，分析速度加快。 色谱柱的要求： 在色谱柱固定液允许使用温度范围内使用，否则不仅会导致柱流失增大，而且会损坏色
工作原理 以苯为例，在氢火焰中的化学电离反应如下：
C6H6
裂解
6 CH
3O2 + 6 CH
6CHO+ + 6e
6CHO+ + 6H2O
6CO + 6H3O+
电子捕获检测器-ECD
（1）线性范围窄：103 （2）对含电负性元素物质灵敏度极高 工作原理 1.载气在β射线作用下发生电离：N2→N2＋＋e 形成恒定的电流 –基流。 2.电负性的组分 B 随载气进入检测器后， 捕获电子产生带负电荷的分子离子： AB（电负性物质）＋e-→AB AB-＋N2＋→AB+N2 3.基流降低，产生负信号而形成倒峰， 电路反转，显示正峰色谱图。
利用被测样品（气-液和气-固）加热平衡后，取其挥发气体部分进入气相色谱仪分析。
固相微萃取进样
固相微萃取技术是 20 世纪 90 年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术。
8.2.4 分离系统
1.作用：使样品中各组分有效的分离。 2.组成：
（1）柱箱：可控温度
（2）色谱柱：色谱柱管和固定相
3.色谱柱分类
固定液的选择：
原则：一般根据 “相似相溶”的原则。
分离非极性物质
一般选用非极性固定液
分离极性物质 分离极性和非极性混合物
能形成氢键的物质
一般选用极性固定液
极性固定液 非极性固定液 选用极性或氢键固定液
几种常见固定液：
试样中各组分按沸点次序先 后流出色谱柱，沸点低先流
出。 按极性顺序分离，极差异
大先流出。 非极性组分先出峰 极性组分先出峰 按形成氢键的能力大小分 离，不易形成氢键的组分先
到 3000000.
毛细管色谱柱的特点
主要为开管柱 open tubular column 管内壁涂渍固定液，无载体空心管
主要特点：分离能力强、分析时间快、柱容量小、适用更复杂对象、相比大、进
样量小/分流
分流技术：毛细管柱进样量必须极小（一般液样 10-2～10-3 微升，气样约 1 微升）
分流比常为 20:1 或更高
石墨化碳
黑
石墨状结
100
晶
硅胶 SiO2·H2O 氢键型 500～700