气相色谱定性和色谱柱效测定(精)
第十四章 气相色谱法
色谱柱 柱管
色谱柱组成
填充柱：2~4米柱长，2~6mm内径 毛细管柱：几十米~几百米柱长 0.1~0.5mm内径
固体吸附剂——气-固吸附色谱柱
填充剂
载体+固定液——气-液分配色谱柱
一、气液分配色谱柱 二、气固吸附色谱柱
（二）固定液
1．要求： （1）操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜） （2）操作条件下固定液热稳定性和化学稳定性好 （3）固定液的蒸气压要低（柱寿命长，检测本底低） （4）固定液对样品应有较好的溶解度及选择性 2．分类： 化学分类法 极性分类法
C．醇类（氢键形固定液）
非聚合醇 聚合醇 聚乙二醇（PEG-20M——2500C）
D．酯类：中强极性固定液
非聚酯类 聚酯类 丁二酸二乙二醇聚酯 （PDEGS或DEGS）
极性分类法：
a．相对极性法
b．固定液常数法（罗氏特征常数法和麦氏常数法）
罗氏特征常数法：β，β/-氧二丙腈的相对极 性为100，非极性的鲨鱼烷为0，其他固定液 的相对极性在0～100之间，每20为一级。 0，+1为非极性，+2，+3为中等极性；+4，+5 为极性
容量因子：指组分在固定相与流动相中的质量比 ms k mm 保留因子不仅与温度和压力有关，还与固定相 和流动相的体积有关
ms C sVS k mm CmVm
分配系数与容量因子的关系
VS kK Vm
气相色谱法的基本理论-基本概念
/ K 2 k2 t R 分配系数比 /2 K1 k1 t R1
注：颗粒太小，柱压过 高不易填均匀 填充柱60～100目 毛细管柱A=0，n理较高
气相色谱法的基本理论-基本理论-速率理论
气相色谱法
2.进样系统
作用:试样引入色谱柱系统 进样样品状态:液,气,固态 进样设备:注射器,进样阀,裂解器 进样方法:手动,自动
进样方式
分流进样:样品在加热的气化室内气化,蒸气大部分经分馏管道 放空,只极小一部分被载气带入 色谱柱. 特点:适用于浓度较高的样品;沸程宽,浓度差异大,化学性质 各异的样品不适用. 无分流进样:进样时样品没有分流.适用于痕量分析;进样时间 长,会造成初始谱带的扩展.-冷肼 柱头进样:样品直接进入预处理柱或柱入口,进样部分温度很低, 防止溶剂在进样时针头气化,样品在冷的柱壁上形成液膜,组分 在液膜上实现气化.—编程操作,适用于不同样品的分析. 顶空进样:采用气态进样.免除大量样品基体对柱系统的影响. 适用于血中毒物,酒,饮料中挥发性香精,食品添加剂的残留溶 剂,植物的芳香成分,聚合物中的挥发组分等.
�
色谱柱选择:第一根柱子是非极性,较大内径(甲基硅氧烷) 第二根柱子是中等极性或极性 检测器:FID,ECD 应用:石油样品,环境样品,农残,中药挥发油
气相色谱联用技术——GC-MS
MS:利用电磁学原理将样品分子转换为带电荷的气态离子,并按 照核质比将其分离并记录下来,从而获得分子结构的方法. 质谱单元:真空部分,电离源,质量分析器,检测器 气质联用:接口单元—色谱仪柱出口压力为105Pa,质谱仪必须保 证在高真空度下运行.为了解决压力的不协调性—接口. 接口方式:开口分流法—通入保护气流(He),使色谱柱的末端 保持常压,而不会降低系统的分离效率.限阻管具有适当的阻力, 仅有一小部分被引入质谱(大部分被放空). 分子分离器:通过分馏技术,使进入质谱的气流获得 富集,以保证较高的灵敏度. 直接连接法:毛细管柱内径细,柱流量小,即使色谱 出来的所有气流全部流入质谱系统,真空系统仍可以维持较好的 状态.
气相色谱定性和定量分析
气相色谱定性和定量分析一、目的要求1. 学习利用保留值和相对保留值进行色谱对照的定性方法。
2. 学习利用外标法进行定量分析。
3. 熟悉色谱仪器操作。
二、基本原理各种物质在一定的色谱条件(一定的固定相与操作条件等)下有各自确定的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。
对于较简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为巳知，它们的色谱峰均能分开，则町将各个色谱峰的保留值与各相应的标准样品在同一条件下所得的保留值进行对照比较，就能确定各色谱峰所代表的物质，这就是纯物质对照法定性的原理。
该法是气相色谱分析中最常用的一种定性方法。
以保留值作为定性指标，虽然简便，但由于保留值的测定，受色谱操作条件的影响较大，而相对保留值，仅与所用的固定相和温度有关，不受其它色谱操作条件的影响，因而更适合用于色谱定性分析。
相对保留值r is 定义为：MR M R R R is t t t t t t r s i si --==//式中t M 、t M ’t Rs ’分别为死时间、被测组分i 及标准物质s 的调整保留时间。
还应注意，有些物质在相同的色谱条件下，往往具有相近的甚至相同的保留值，因此在进行具有相近保留值物质的色谱定性分析时，要求使用高柱效的色谱柱，以提高分离效率，并且采用双柱法(即分别在两根具有不同极性的色谱柱上测定保留值)。
在没有已知标准样品可作对照的情况下，可借助于保留指数 (Kov átts 指数)文献值进行定性分析。
对于组分复杂的混合物，采用更为有效的方法，即与其它鉴定能力强的仪器联用，如气相色谱／质谱，气相色谱／红外吸收光谱联用等手段进行定性分析。
三、仪器及试剂1．仪器气相色谱仪（岛津GC—17A）；氮气钢瓶、氢气钢瓶；空气压缩机；氢火焰检测器；色谱柱；微量进样器2．试剂①苯、甲苯、正己烷（分析纯）；②含苯、甲苯、正己烷的混合物四、实验条件1．毛细管色谱柱： DB－1型 0.25㎜×30m 非极性柱75 Kpa2．载气： N23．燃气： H60Kpa24．助燃气：空气 50Kpa五、实验步骤1.据实验条件，将色谱仪按仪器操作步骤调节至可进样状态，待仪器上的电路和气路系统达到平衡，色谱工作站屏幕上显示基线平直时，即可进样。
气相色谱的定性与定量分析实验
气相色谱的定性与定量分析一、 实验目的：1、 学习计算色谱峰的分享度2、 掌握根据纯物质的保留值进行定性分析3、 掌握用归一化法定量测定混合物各组分的含量4、 学习气相色谱信的使用方法二、 方法原理1、 柱效能的测定：色谱柱的分享效能，主要由柱效和分离度来衡量。
柱效率是以样品中验证分离组分的保留值用峰宽来计算的理论塔板数或塔板高度表示的。
22211654.5⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=bR RW t W t n 理论塔板数： nL H =理论塔板高度： 式中R t 为保留值（S 或mm ）：21W 为半峰宽（S 或mm ）：b W 为峰底宽（S 或mm ）：L 为柱长（cm ）。
理论塔板数越大或塔板高度越小，说明柱效率越好。
但柱效率只反应了色谱对某一组分的柱效能，不能反映相邻组分的分离度，因此，还需计算最难分离物质对的分离度。
分离度是指色谱柱对样品中相邻两组分的分离程度，对一个混合试样成功的分离，是气相色谱法完成定性及定量分析的前提和基础。
分离度R 的计算方法是：）（）（22112112W W t t R R R +-=或 2112)(2B b R R W W t t R +-=分离度数值越大，两组分分开程度越大，当R 值达到1.5时，可以认为两组分完全分开。
2、 样品的定性：用纯物质的保留值对照定性。
在一个确定的色谱条件下，每一个物质都有一个确定的保留值，所以在相同条件下，未知物的保留值和已知物的保留值相同时，就可以认为未知物即是用于对照的已知纯物质。
但是，有不少物质在同一条件下可能有非常相近的而不容易察觉差异的保留值，所以，当样品组分未知时，仅用纯物质的保留值与样品的组分的保留值对照定性是困难的。
这种情况，需用两根不同的极性的柱子或两种以上不同极性固定液配成的柱子，对于一些组成基本上可以估计的样品，那么准备这样一些纯物质，在同样的色谱条件下，以纯物质的保留时间对照，用来判断其色谱峰属于什么组分是一种简单而行方便的定性方法。
气相色谱仪的定性、定量分析
常用峰面积定量被测组分经
校正过的峰面积（或峰高）占样品中各组分 经校正过的峰面积（或峰高）的总和的比例
来表示样品中各组分含量的定量方法。 当试样中所有组分均能流出色谱柱，且
完全分离，并在检测器上都能产生信号时， 可用归一化法计算组分含量。
4、标准曲线法 标准曲线法也称外标法或直接比较法， 是一种简便、快速的定量方法，具体方法与 分光光度分析中的标准曲线法相似。 优点：绘制好标准工作曲线后测定工作 就变得相当简单，可直接从标准曲线上读出
含量，因此特别适合于大批样品分析。缺点： 每次样品色谱分析的色谱操作条件（检测器 的响应性能、柱温、流动相流量及组成、进 样量、柱效等）很难完全相同，因此容易出 现圈套误差。
这个结论并不准确可靠。
（2）双柱法定性。若要得到更为准确可靠 的结论，可再用另一根极性完全不同的色谱 柱，做同样的对照比较。如果结论同上，那 么最终的定性结果相对更为可靠。
（3）色谱操作条件不稳定时的定性。这时 可以采用相对保留值定性或用已知标准物增
加峰高法定性。 ① 相对保留值定性； ② 用已知标准物增加峰高法定性。 2、利用保留指数定性 在利用已知标准物直接对照定性时，已
缺点是必须在所有样品中加入内标物， 选择合适的内标物比较困难，内标物的称量 要准确，操作较复杂。
3、标准加入法 标准加入法是一种将欲测组分的纯物质 加入到待测样品中，然后在相同的色谱条件 下，分别测定加入欲测组分纯物质前后欲测 组分的峰面积（或峰高），从而计算欲测组 分在样品中的含量的方法。
优点：不需要别处的标准物质作内标物， 只需要欲则组分的纯物质，进样量不必十分 准确，操作简单，是色谱分析中较常用的定 量分析方法。缺点：要求加入欲测组分前后 两次色谱测定的色谱操作条件完全相同，否 则将引起分析测定的误差。
气相色谱的定性分析方法
fm'
Ms Mi
(3)、相对响应值
相对响应值是物质 i 与标准物质 S 的响应值(灵敏度)
之比，单位相同时，与校正因子互为倒数，即
Si
1 fi
和只与试样、标准物质以及检测器类型有关，而与操
作条件和柱温、载气流速、固定液性质等无关，不受
操作条件的影响，因而具有一定的通用性，是一个能
二、气相色谱的定量分析方法
定量分析就是要确定样品中组分的准确含量。气相 色谱的定量分析与大多数的仪器分析方法一样，是一 种相对定量方法，而不是绝对定量方法。
气相色谱定量分析的依据是：在一定的条件下，被
测谱本组峰公分的式峰为i 通面：过积检A测i 成器正的比数。量因(或此浓气度相)色w谱i定与量该分组析分的色基 W i = fi Ai 析再必用式须适中测当的量的f 其 定i称峰量为面计组积算分方A的法i校和，正确将因定色子组谱。分峰由的面式校积可正换知因算，子为定f试量i ，样分
的组分的量 mi ，另一方面要准确测量出峰面积或峰高，
并要求严格控制色谱操作条件，这在实际工作中有一 定困难。因此，实际测量中通常不采用绝对校正因子， 而采用相对校正因子。
(2)、相对校正因子
相对校正因子是指组分 i 与另一标准物 S 的绝
对校正因子之比，用表示：
fi'
fi fs
mi / Ai ms / As
中组分的含量。
1、峰面积的测量
在使用积分仪和色谱工作站测量蜂高和峰面积时，仪器可根据 人为设定积分参数(半峰宽、峰高和最小峰面积等)和基线来计算 每个色谱峰的峰高和峰面积。然后直接打印出峰高和峰面积的结 果，以供定量计算使用。
当使用一般的记录仪记录色谱峰时，则需要用手工测量的方法 对色谱峰和峰面积进行测量。虽然目前已很少采用手工测量法去 测量色谱峰的峰高和峰面积。但是了解手工测量色谱峰峰高和峰 面积的方法对理解积分仪和色谱工作站的工作原理及各种积分参 数的设定是大有裨益的。所以，以下简单介绍两种常用的手工测 量法。
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。
气相色谱分离苯、甲苯和二甲苯的条件选择、柱效计算及定性分析
实验气相色谱分离苯、甲苯和二甲苯的条件选择、柱效计算及定性分析1.目的了解气相色谱仪的组成、工作原理以及数据采集、数据分析的基本操作。
掌握仪器主要操作参数及其对分析结果的影响（理解柱温的改变对组分的保留行为的影响）2.原理气相色谱方法是利用试样中各组份在固定液相的分配系数不同，将混合物分离后测定的仪器分析方法，特别适用于分析含量少的气体和易挥发的液体。
当气化后的试样被载气带入色谱柱中时，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溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中的迁移速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按流出顺序离开色谱柱进入检测器，在记录器上绘制出各组份的色谱峰——流出曲线。
在色谱条件一定时，任何一种物质都有确定的保留参数，如保留时间、保留体积及相对保留值等。
因此，在相同的色谱操作条件下，通过比较已知纯样和未知物的保留参数，即可确定未知物为何种物质。
对于非极性柱分离非极物质，出峰顺序按沸点小大出峰。
苯、甲苯和混二甲苯的混合物。
它们的性质极为相似，用一般方法难以分离分析，但气相色谱法可以实现分离分析。
在分离过程中，分离好坏是用分离度衡量的。
有很多因素影响分离度，这在分离度方程中便可知，如柱效、相对保留值和容量因子等。
而影响柱效的操作条件有固定液、柱子长度、柱温、载气流速和进样量等。
柱温严重影响分配系数，进而影响组分的分离度。
随着柱温的升高，色谱峰出峰快，分析时间缩短，但如果柱温太高，色谱峰的分离会变差，甚至分离不开。
柱温降低，分配系数增大，分离改进。
但过慢，分析时间太长，影响柱效。
随着载气流速的增加，色谱峰出峰快，分析时间缩短，另一方面，色谱峰的分离变差，但其影响远比柱温对分辨率的影响小。
载气流速增加，氢气的流速也应相应改变，以得到较高的灵敏度。
3.仪器与试剂仪器：福立GC-9790气相色谱仪，SE-54（5 ％苯基＋ 1 ％乙烯基＋94 ％聚二甲基硅氧烷）毛细管柱: 0.50μm×0.25mm×15mmm。
气相色谱定性和色谱柱效的测定
实验五 气相色谱定性和色谱柱效的测定一、目的要求1．了解气相色谱仪的基本结构，热导池检测器（TCD ）工作原理及操作技术； 2．认知组分的保留时间、保留体积；3．计算相对保留值、色谱柱的理论塔板数、有效理论塔板数及相邻组分的分离度。
二、实验原理1．色谱法是一种重要的分离分析技术混合物→分离→单组分→检测→定性分析→定量分析 气相色谱：是流动相为气体的色谱。
适于分离分析的对象是气体或容易气化的热稳定性好的物质。
2．基本概念色谱图，色谱峰，基线，峰高h ，峰宽w ，半峰宽w 1/2保留时间t R —从进样开始到色谱峰出现最大值时所需要的时间。
死时间t M —不被固定相保留的组分（空气）的保留时间。
调整保留时间t t t M R R -='保留体积 V R = t R F 相对保留值tt R R ''2112=γ理论塔板数 )()(2154.51622W t Wt R R n ⨯=⨯=有效理论塔板数 )()(21'54.5'1622W t Wt n RR ⨯=⨯=有效分离度定义：相邻两组分的分离度，等于两组分保留时间之差与峰宽之和一半的比值。
W W t t R R R 21)(212+-=3．热导池检测器（TCD ）结构及工作原理 热导池 热敏元件（钨丝） 惠斯登电桥线路利用被测组分气体与载气的热导系数不同的原理实现检测。
4．色谱定性依据：在一定色谱条件下，每一种物质都有一个确定的保留值和它相对应。
还可以用试样加入纯物质增加峰高法定性。
相对保留值法定性较好。
三、实验条件1．SP-6800A 型气相色谱仪，热导池检测器（TCD ）;2．不锈钢填充柱：1米长，内径3毫米，内装GDX-103 (80～100目)； 3．1微升微量进样器，氢气（钢瓶或氢气发生器），皂膜流量计。
4．试剂：纯净水，无水乙醇，乙酸乙酯，混合试样。
5．仪器条件：载气（H 2）输入压力0.25MPa 柱前压0.06 MPa汽化室（INJ）温度170℃，检测室（AUX）温度170℃，色谱柱室（OVEN）温度160℃，桥电流150mA, 衰减001。
第三章 气相色谱法
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。
5）检测系统
色谱仪的眼睛，通常由检测器、放大器、记录仪三部 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；
毛细管柱结构流程
具有分流和尾吹装置
二、气相色谱的特点
① ② ③ ④ ⑤
分离效率高 灵敏度高 选择性好 分析速度快 应用范围广
第二节 气相色谱固定相
1. 固体固定相 2. 液体固定相 3. 合成固定相
一、固体固定相
一般采用固体吸附剂，主要用于分离和分 析永久性气体及气态烃类物质。 1. 强极性的硅胶 2. 弱极性的氧化铝 3. 非极性的活性炭 4. 特殊吸附作用的分子筛：碱及碱土金属的 硅铝酸盐（沸石），多孔性。
当试样由载气携带进入色谱 柱与固定相接触时，被固定 相溶解或吸附。 随着载气的不断通入，被溶 解或吸附的组分又从固定相 中挥发或脱附， 挥发或脱附下的组分随着载 气向前移动时又再次被固定 相溶解或吸附。 随着载气的流动，溶解、挥 发，或吸附、脱附的过程反 复地进行。
2、气相色谱流程
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； 4-针形阀；5-流量计;6压力表；9-热导检测器； 10-放大器；11-温度控制 器；12-记录仪；
固定液一般为高沸点有机物，均匀涂在担体 表面，呈液膜状态。
1）对固定液的要求 选择性好：填充柱：r2,1>1.15，毛细管柱r2,1>1.08 热稳定性好 化学稳定性好 对试样各组分有适当的溶解能力 黏度低、凝固点低
气相色谱报告格式
实验气相色谱仪实习操作实习一实验目的①了解气相色谱仪的基本结构和工作原理；②学习气相色谱仪的使用；③学习应用面积归一法、外标法及内标法等来定量分析样品中目标物的含量二实验内容：实验1：气相色谱（GC）定性和色谱柱柱效的测定（4学时）本实验主要利用GC测定组分的保留时间、半峰宽，按公式计算色谱柱的理论塔板数。
要求学生掌握GC的基本原理、基本结构、操作流程，并定性分析相应标准物质，计算色谱柱柱效。
1.操作条件：GC-14C型气相色谱仪(日本岛津公司),检测器:氢火焰离子化检测器(FID)，气体：高纯H2 (99.999%)；干燥空气；高纯N2 (99.999%)。
检测器的温度：220℃; 进样口温度：200℃程序升温：初始温度 55℃，保持2min，升温速率4℃／min，至100℃保持４min.总压：120 kpa氮气; 氢气：65 kPa; 空气：50 kPaSupelcowax-10毛细管柱: 30m×0.25mm,0.25um2.溶液的配制：乙酸乙酯/乙酸丁酯（色谱纯，天津厂）乙醇（分析纯，广州化学试剂厂）10ml的定容瓶，10-100uL Eppenduff移液器3.数据记录及处理本实验应用GC－FID定量分析乙醇中乙酸乙酯的含量，建立标准曲线并考察其线性与范围及误差。
要求学生能准确配制外标标样系列，熟练操作GC－FID，并在化学工作站建立分析方法，采集数据并分析结果，采用外标标准曲线定量分析未知浓度的样品。
表2-1 气相色谱分析数据进样μl标样浓度（uL) 峰名保留时间／min峰面积／（μV×s）半峰高度／min柱效n未知作图：GC－FID内标法测定乙酸乙酯的含量（8学时）( 类似我们采用内标法测定白酒中的醇酯的含量)本实验通过升温程序的变化来优化分离乙酸乙酯和内标化合物，，建立内标标准曲线并考察其线性与范围及误差分析。
要求学生能配制内标标样系列，熟悉仪器操作指南，掌握程序升温控制程序的编制方法，采集数据并分析结果。
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。
气相色谱
气化温度 进样后要有足够的气化温度，使液体试样 迅速气化被载气带入柱中，在得证试样不分解 的情况下，适当提高气化温度对分离及定量有 利。 气化温度比柱温高30～70℃。
对固定相的要求：
①挥发性小，操作温度下有较低蒸气压，以
免流失；
②热稳定性好，操作温度下不发生分解；
③对试样各组分有适当的溶解能力。
假设试样中有n个组分，每个组分的质量分别为m1， m2，……，mn各组分含量的总和m为100％，其中组分i的质量ωi 分数可按下式计算：
mi mi Ai f i i 100% 100% 100% m m1 m2 mn Ai f1 A2 f 2 An f n
3、分离系统
色谱柱（心脏部分）、柱箱和恒温控制装置。
色谱柱：填充柱、空心毛细管柱。
填充柱：
制备简单，可供使用的单体、固定液、吸附剂繁多， 可解决各种分离分析问题。 填充柱外形有U型、W型和螺旋型三种，内径均为2～ 6mm，长度在1～10m之间，通常2～4m。不锈钢、玻璃、 聚四氟乙烯。
空心毛细管：
气相色谱法
信 号
气相色谱法是采用气体作为
流动相的一种色谱分析法。在此法 中，载气（不与被测物作用，用来 载送试样的惰性气体，如氢气、氮 气等）载着欲分离的试样通过色谱 柱中的固定相，使试样中各组分分 离，然后分别检测。检测器信号由 记录仪记录，得到“色谱图”。
时间
气相色谱的工作流程
6 7 9 2 4 5 8 3 1
现今，“色谱”这一名词仍沿用下来。但随着技术的发展， 色谱法研究的对象已不局限于有色物质。
Tsweet的实验
色谱法的原理
分离原理：使混合物中各组分在两相间进行分配，
一相是不动的，称为固定相。另一相是携带混合物流
气相色谱定性和色谱柱效的测定
农药残留检测
色谱柱效的测定对于检测食品中的 农药残留至关重要，可以提高检测 的灵敏度和准确性，确保食品中农 药残留量在安全范围内。
营养成分分析
在食品安全检测中，色谱柱效的测 定也用于营养成分的分析，如脂肪、 蛋白质和维生素等，以评估食品的 营养价值。
实际应用中气相色谱定性与色谱柱效的结合使用
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定性分析与色谱柱效的相互影响
定性分析结果影响色谱柱效评估
通过对比不同色谱柱在相同条件下的定性分析结果，可以评估色谱柱效的优劣。
色谱柱效的提高有助于改进定性分析
不断改进色谱柱的填料和制备技术，可以提高色谱柱效，从而改进定性分析的准 确性和可靠性。
提高色谱柱效的方法与技巧
选择合适的固定相
根据待测物的性质选择合 适的固定相，是提高色谱 柱效的关键。
定性分析与色谱柱效的关联
定性分析依赖于色谱柱效
色谱柱效的高低直接影响到定性分析的准确性，因为只有高 效的色谱柱才能确保样品中的各组分得到有效的分离，从而 准确地进行定性分析。
色谱柱效与定性分析的分辨率
分辨率是定性分析的一个重要指标，高效的色谱柱能提高分 辨率，使样品中的组分更好地分离，便于定性分析。
控制操作条件
如温度、流量和进样量等， 这些因素都会影响色谱柱 效，因此需要严格控制。
维护色谱柱
定期清洗和再生色谱柱， 可以保持其高效性能，延 长使用寿命。
04
实际应用与案例分析
气相色谱定性分析在环境监测中的应用
空气质量检测
土壤和沉积物分析
气相色谱定性分析可以用于检测空气 中的有害气体和挥发性有机物，如苯、 甲苯、二甲苯等，以评估空气质量状 况。
质谱定性
2-气相色谱
正构烷烃的保留指数为碳数100，测定时，将碳 数为Z和Z +n的正构烷烃加入到样品 x 中进行色谱
分析，此时测得这三个物质的调整保留值。
例：乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲线如下 图所示。由图中测得调整保留距离为：乙酸正 丁酯310.0 mm，正庚烷174.0 mm，正辛烷373.4 mm。求乙酸正定酯的保留指数。
lg 310.0 lg174.0 I x 100 [7 ] 775.6 lg 373.4 lg174.0
在与文献值对照时，一定 要重视文献值的实验条件， 如固定液、柱温等。而且 要用几个已知组分进行验 证。
与其它分析仪器联用定性
气相色谱-质谱(GC-MS) 、NMR联用； 气相色谱-富里叶变换红外光谱(GC-FTIR)联用； 与化学方法配合进行定性鉴定；
A 1.065h t R b
适用范围：狭窄峰。 (5)数字积分仪求峰面积 应用范围广，精度一般可达0.2~2%。
定量校正因子
绝对校正因 子 单位峰面积(或单位峰高)的组分的量
f i mi / Ai
相对校正因子
f i mi / Ai mi As fi f s ms / As ms Ai
f f
' V
2 常用的几种定量分析方法 (1)归一化法
依据：组分含量与峰面积成正比
f i ' Ai Wi ' 100% ' ' f1 A1 f 2 A2 f 中所有组分 均须出峰
操作条件如进样量、载气流速等 变化时对结果的影响较小。
f i' hi i 100% f i' hi
已知水与内标物甲醇的相对质量校正因子分别为0.70和0.75，计算样品中水分
01.气相色谱柱效测定及定性分析(精)
1，气相色谱法常用哪些气体作载气？答：氢气，氦气，氩气，氮气，二氧化碳气体等。
2，热导池检测器的工作原理是什么？答：基于不同气体具有不同的热导率（导热系数）。
TCD由热导池及其检测电路组成。
当调节载气流速、桥电流及TCD温度至一定值后，TCD处于工作状态。
当只有载气通过测量臂和参考臂时，由于二臂气体组成相同，从热丝向池壁传导的热量相等，故热丝温度保持恒定；热丝的阻值是温度的函数，温度不变，阻值亦不变；这时电桥处于平衡状态，无信号输出。
当从进样，经柱分离，从柱后流出之组分进入测量臂时，由于这时的气体是载气和组分的混合物，其热导系数不同于纯载气，从热丝向池壁传导的热量也就不同，从而引起两臂热丝温度不同，进而使两臂热丝阻值不同，电桥平衡破坏，输出信号。
3，如何测定和计算柱效？如何确定最佳载气速率？答：色谱柱的柱效可以用有效理论塔板数及有效理论塔板高度来衡量。
.其中H （有效）=L/n（有效） L为色谱柱的总长. 理论塔板数可以用 n(有效)=5.54t（R）一撇的平方/Y（1/2）=16 t（R）一撇的平方/Y 计算,其中 t（R）一撇为某物质的校正保留时间,Y为峰底宽度，测定 t（R）一撇和Y即可算出色谱柱的柱效. 根据van Deemter方程,H=A+B/u+Cu.其中A、B、C为常数,u为流动相平均移动速率,H 为理论塔板高度.在该公式中,第一项为涡流扩散项,与流速无关;第二项为纵向扩散项,第三项为传质阻力项.对H求u得导数可得最佳流速 u=根号下B/C .在实际操作中,一般可按照比最佳流速(氮气20cm/s,氢气和氦气30cm/s)为参考,通过尝试来确定最佳载气流速. 4，气相色谱法定性分析有哪些方法？如何通过标准物对被测样中的组份进行定性？答：a.理由纯物质对照进行定性（1）理由保留值定性（2）利用加入法定性 b.理由文献保留值定性c.理由保留指数定性通过对比式样具有与纯物质相同的保留值得色谱峰，来确定试样中是否含有该物质以及在色谱图的位置。
气相色谱定性和色谱柱效测定
实验五 气相色谱定性和色谱柱效测定（TCD ）一、目的要求1. 了解气相色谱仪的基本结构、工作原理与操作技术；2. 学习色谱柱的柱效测定方法；3. 掌握有效塔板数及有效塔板高度的计算方法；4. 学习利用保留值和相对保留值进行色谱对照定性方法。
二、色谱法概述 （基本概念、术语及有关实验原理 详见课件）色谱法是一种重要的分离、分析技术 混合试样→分离→单组分→检测各组分色谱法由来、分类。
色谱图、基线、半峰宽保留值、调整保留值、相对保留值、 气相色谱仪器结构，工作流程：进样→气化→分离→检测→数据采集与处理色谱柱效能是色谱柱的一项重要指标：保留值定性的依据：一定色谱条件下每一种物质都有一个确定的保留值和它相对应。
相对保留值计算： 三、仪器、试剂1. SP-6800A 型气相色谱仪，热导池检测器（TCD ），N2000色谱数据工作站；2. SPH-200氢气发生器。
3. 色谱柱： 1m ×3mm i.d 不锈钢填充柱4. 固定相：GDX －103（80～100目）5. 微量进样器:10ul6. 95%乙醇，乙酸乙酯，均为分析纯试剂。
四、实验条件1. 载气（H 2）：0.05 MPa;2. 桥电流：175Ma;222/1')(16)(54.5wt w n R Rt'==有效有效有效n L H =tt t tMM isR R si--=γ3.色谱柱室温度：160℃，检测器温度：170℃，汽化室温度：180℃;4.灵敏度：002，衰减：002五、实验步骤1.按仪器操作规程开机运行至基线平直（查看基线）。
2.用10ul微量进样器吸取5ul空气，注入色谱仪，同时启动遥控按钮，待出现完整色谱图，停止采集数据，记录空气峰保留时间。
重复三次。
3.用专用注射器分别吸取试剂乙醇、乙酸乙酯、试样各1ml分别置于三只5ml具塞刻度试管中，贴标签，备用。
4.用微量进样器吸取乙醇1ul注入色谱仪，同时启动遥控按钮，待出峰完毕，停止采集数据，记录保留时间,重复进样三次。
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实验五气相色谱定性和色谱柱效测定
（TCD）
一、目的要求
1. 了解气相色谱仪的基本结构、工作原理与操作技术；
2. 学习色谱柱的柱效测定方法；
3. 掌握有效塔板数及有效塔板高度的计算方法；
4. 学习利用保留值和相对保留值进行色谱对照定性方法。
二、色谱法概述（基本概念、术语及有关实验原理详见课件）
色谱法是一种重要的分离、分析技术
混合试样→分离→单组分→检测各组分
色谱法由来、分类。
色谱图、基线、半峰宽保留值、调整保留值、相对保留值、气相色谱仪器结构，工作流程：进样→气化→分离→检测→数据采集与处理
'tR2)=16()w1/2w'R2n有效=5.54(H有效=Ln有效
色谱柱效能是色谱柱的一项重要指标：
保留值定性的依据：一定色谱条件下每一种物质都有一个确定的保留值和它相对应。
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相对保留值计算：
三、仪器、试剂
1. SP-6800A型气相色谱仪，热导池检测器（TCD），N2000色谱数据工作站；
2. SPH-200氢气发生器。
3. 色谱柱： 1m×3mm i.d 不锈钢填充柱
4. 固定相：GDX－103（80～100目）
5. 微量进样器:10ul
6. 95%乙醇，乙酸乙酯，均为分析纯试剂。
四、实验条件
1. 载气（H2）：0.05 MPa;
2. 桥电流：175Ma;
3. 色谱柱室温度：160℃，检测器温度：170℃，汽化室温度：180℃;
4. 灵敏度：002，衰减：002
五、实验步骤
1. 按仪器操作规程开机运行至基线平直（查看基线）。
2. 用10ul微量进样器吸取5ul空气，注入色谱仪，同时启动遥控按钮，待出现完整色谱图，停止采集数据，记录空气峰保留时间。
重复三次。
3. 用专用注射器分别吸取试剂乙醇、乙酸乙酯、试样各1ml分别置于三只5ml具塞刻度试管中，贴标签，备用。
4. 用微量进样器吸取乙醇1ul注入色谱仪，同时启动遥控按钮，待出峰完毕，停止采集数据，记录保留时间,重复进样三次。
用同样方法分别取乙酸乙测定、记录数据。
5. 在确定的色谱条件下，用上述同样方法，进混合试样1～2ul，待所有组分全部出峰完毕，停止采集数据，记录各相关组分峰的保留时间tR，平行三次。
保存文件。
6. 编辑分析报告，打印色谱图，
5. 实验一旦结束，按仪器操作规程，正确操作停止加热，降温、关气源、关电源。
六、色谱数据记录与处理
（一）实验条件记录
1. 仪器：SP－6800A
2. 检测器：TCD
3. 色谱柱内径、柱长与材质
不锈钢1000mm×i.d3mm
4. 固定相及粒度：
GDX－103，80～100目
5. 载气（ H2 ）及其流量
H2 ml.mim-1
6. 桥电流：175 mA
7. 检测器：
8. 灵敏度,衰减：
9. 柱室温度： 160 ℃
10. 检测器温度：170℃
11. 汽化室温度：180℃
12. 分析试样名称：乙醇、乙
酸乙酯、混合试样
13. 进样量：1～2 ul
色谱数据记录与处理
（一）实验条件记录 14. 仪器： 15. 检测器：
16. 色谱柱内径、柱长与材质
17. 固定相及粒度：（二）实验数据记录与处理
1．标样保留值及相对保留值（以乙醇为标准物质）
21. 灵敏度,衰减： 18. 载气（）及其流量 22. 柱室温度：℃ ml.mim-1 23. 汽化室温度：℃ 19. 桥电流： mA 24. 分析试样名称： 20. 检测器： 25. 进样量： ul
2.试样定性结果处理表。