第三章气相色谱
《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
仪器分析
影响因素：第三章气相色谱法1. 当只要色谱柱的塔板数足够多，任何两物质都能被分离吗？答：错误的。
根据塔板理论，单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。
塔板理论给出了衡量色谱柱分离效能的指标，但柱效并不能表示被分离组分的实际组分的世纪分离效果，因为两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大都无法实现分离。
2. 气相色谱中，固定液选择的基本原则是什么？如何判断化合物的出峰顺序？答：固定液选择的基本原则是：①挥发性小②热稳定性好③熔点不能太高④对试样中的各组分有适当的溶解能力⑤化学稳定性好，不与试样发生不可逆化学反应⑥有合适的溶剂溶解。
如何判断化合物的出峰顺序？答：①分离非极性组分时，通常选用非极性固体相，各组分按照沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰②分离极性组分时，一般选用极性固定液，各组分按照极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。
解答题1.为什么离子选择性电极对欲测电子具有选择性？如何估量这种选择性？答：离子选择性电极是以电位测量溶液中某些特定离子活度的指示电极。
各种离子选择性电极一般均由敏感膜极其支持体，内参比电极，内参比溶液组成，其电极电位产生的机制都是基于内部溶液与外部溶液活度不同而产生的电位差。
起核心部分是敏感膜，它主要对欲测电子有响应，而对其他离子则无响应或者响应很小，因此每一种离子选择性电极都具有一定的选择性。
而估量这种选择性可用离子选择性电极的选择性系数来估量其选择性。
2.何为分析线对？在光谱定量分析中选择内标元素及分析线对的原则是什么？答：在被测元素的光谱中选择一条作为分析线(强度为I)，在选择内标物的一条谱线（强度为I0），组成分析线对。
选择原则：①内标元素含量一定②内标元素与被测元素在光源作用下应有相近的蒸发性质③分析线对应匹配，同为原子线或者离子线，且激发电位相近，形成“匀称线对”。
④分析线对波长应尽可能接近，分析线对的两条谱线应没有自吸或自吸很小，并且不受其他谱线干扰。
3.气相色谱定量的方法主要有哪几种？各适合什么条件下使用？答：归一化法：所有组分都出峰，且面积都能准确测定出来。
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。
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▪ 气相色谱分离过程如下图：
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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。
4气相色谱1
④前三种统称范德华力，都是由电场作用而引起的。 而氢键力则与它们有所不同，是一种特殊的范德华力。
⑤此外，形成化合物或配合物等的键合力。
（3）固定液的特性
固定液的特性主要是指它的极性或选择性。
（i）相对极性： 规定非极性固定液角鲨烷的极性为0。 强极性固定液β，β′-氧二丙睛的极性为100。 选择一对物质（如正丁烷一丁二烯或环乙烷一苯），试验。 测定它们在氧二丙腈、角鲨烷及欲测固定液的色谱柱上的相对 保留值。 将其取对数后，得到:
孔径较小1u，表面积4m2/g，机械强度好， 用于非极性固定液）
白色载体（特性：结构疏松
填充密度0.3g/cm3 孔径较粗8u 表面积1m2/g 机械强度差，易产生细粉 极性中心较红色少，用于极性固定液 ）
非硅藻土载体
有机玻璃微球载体， 氟载体， 高分子多孔微球等。 这类载体常用于特殊分析，如氟载体 用于极性样品和强腐蚀性物质HF、Cl2。 等分析。
气相色谱法又可分为气固色谱（GSC）和气 液色谱（GLC）：
气固色谱（GSC）前者是用多孔性固体为固定相，分离的对 象主要是一些永久性的气体和低沸点的化合物；
气液色谱（GLC）的固定相是用高沸点的有机物涂渍在惰性 载体上．由于可供选择的固定液种类多，故选择性较好，应用 亦广泛。
填充柱气相色谱与毛细管气相色谱
（3）载体的表面处理
具有活性中心。如硅醇基
Si OH
或含有矿物杂质，如氧化铝、铁等，使色谱峰产生拖尾。 因此，使用前要进行化学处理，以改进孔隙结构，屏蔽活性中 心。处理方法有酸洗、碱洗、硅烷化及添加减尾剂等。
（i）酸洗：
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。 用于分析酸性物质。
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。
气相色谱课件
检测限和线性范围
检测限 Detection Limit S / N 3 时该方法可以检测的最低浓度或量
⊿R =3N（3倍噪音）时 ⊿Q =D
S R 3N Q D
线性范围 Linear range
D 3N S
指检测器信号与样品浓度（或量）之间成正比关系的范围
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气相色谱原理与技术
检测器性能指标
GC分析条件的选择
1) 色谱柱,固定液 (相似相容原则) 2) 汽化温度 (高于柱温5-10C) 3) 柱温
恒定温度：稍高于沸点 程序升温
4) 载气流量 5) 进样量
GC分析技术
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气相色谱原理与技术
定性分析
GC定性分析
保留时间定性（已知物对照法）
在相同色谱条件下，未知物的保留时间与标准 物质相同时，可以初步认为是同一物质。
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气相色谱原理与技术
检测器
样品浓度相同时，随着C原子的个数增加，响应值提高
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气相色谱原理与技术
检测器
FID的特点：
灵敏度高，线性范围宽
✓样品必须可燃，
✓灵敏度高，线性范围宽
✓对样品产生破坏
✓不能检测惰性气体、空气、水、CO、CO2、NO、SO2等
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气相色谱原理与技术
电子捕获检测器， ECD
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2. 外标法
气相色谱原理与技术
定量分析
将某组分的峰面积与该组分标准峰面积直接比较定量。
或采用标准曲线法定量：
A
优点：不做校正因子,
Ax
不必全出峰
缺点：实验条件影响较大
Cx C
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气相色谱原理与技术
定量分析
3. 内标法
比较标准物质和被测组分的峰面积，从而确定被测组分 的浓度。
(第三章)药物分析-色谱分析法
纸色谱
1）紫外光 ：对未知化合物，展开后在用显色剂以前，应先在紫 外灯下进行察看。紫外光常用两种波长254 nm与365 nm。
2）碘：碘是一种非破坏性显色剂，价廉易得，显色迅速、灵敏。 与物质的反应往往是可逆的。
3）水：为非破坏性显色剂，用于硅胶薄层，纸色谱不常用。
纸色谱
④ 测量Rf值与鉴定：
必须注意：展开剂也须事先用缓冲液平衡后再使用。
斑点拖尾现象形成的几种原因：
① 点样量过多，超过了滤纸溶剂的溶解能力。
② 物质电离，导致Rf值差异。
③ 被分离的物质与滤纸上的Cu2+、Ca2+、Mg2+等杂质形 成络合物而形成拖尾，可改用纯滤纸展开。 ④ 某些物质在展开过程中分解，产物有不同的Rf值。
样点朝上，展开剂从上向下通过薄层或滤纸。展开 剂通过滤纸条或纱布条作为桥梁进行转移。展开剂 受吸附和重力的双重作用，展开较快。
特 殊 装 置
纸色谱的下行展开法
3. 双向展开
用于某些复杂成分或Rf值较小的成分的展开
B
d
C
c
b
a
d
c
b
a
A
混合样品
CB
A
**边缘效应： 消除边缘效应的方法： 1. 将展开槽、纸或薄层板用展开剂蒸气饱和； 2. 在层析缸内壁贴上用展开剂浸湿的滤纸条； 3. 点样位置距离边缘一定距离。
（1）氧化铝：有碱性、中性和酸性三类，粒度规格大多为100～150目。 碱性氧化铝（pH9~10）：适用于碱性物质（如胺、生物碱）和对酸敏感的 样品（如缩醛、糖苷等），也适用于烃类、甾体化合物等中性物质的分离。 酸性氧化铝（pH3.5~4.5）：适用于酸性物质如有机酸、氨基酸等以及色素 和醛类化合物的分离。 中性氧化铝（pH7~7.5）：适用于醛、酮、醌、苷和硝基化合物以及在碱性 介质中不稳定的物质如酯、内酯等的分离，也用来分离弱的有机酸和碱等。
气相色谱分析
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1.色谱法概述
色谱法是一种分离技术。在分析化学 领域中是一种新型的分离分析方法。 气相色谱是色谱中普遍使用的一种。
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1.1 色谱法的产生和发展
俄 国 植 物 学 家 Tsweet 发 明 的 方 法后来被称为“经典液相色谱 法”。 （1906年） 所使用的玻璃管称为色谱柱。 管内的碳酸钙填充物称为固定 相。 淋洗液称为流动相或淋洗剂。 混合物中的各组分被称为溶质。
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❖色谱法普遍用来分离无色物质，但色谱法 这个名称一直被沿用下来。
❖1941年Martin和Synge 发现了液-液（分配）
色谱法，阐述了气-固吸附色谱原理，提出 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，则 是以气相色谱的产生、发展为标志。
内径细 0.1-0.5mm 柱长 50-300m/常用石英
毛细管柱
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2.5 检测系统
➢检测器、控温装置 ➢将经色谱柱分离后的各组分按其特性及
含量转化为相应的电讯号。
➢根据检测原理不同，浓度型、质量型
➢浓度型：热导池、电子捕获检测器 ➢质量型：氢火焰离子化、火焰光度检测
器
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第 一 1 色谱法概述 章 2 气相色谱仪
气 3 气相色谱分析理论基础
相 色
4 分离条件的选择
谱 5 检测器
分 析
6 定性定量方法
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主要参考书目
❖ 仪器分析，朱明华，高等教育出版社 ❖ 现代仪器分析，杜廷发，国防科技大学
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
色谱仪（气相检测）
第三章色谱仪（3.2.1）3.1 各种色谱仪流程及主要部件1. 气相色谱仪流程2. 高效液相色谱仪流程及其主要部件3.离子色谱仪4. 超临界流体色谱仪（SFC）5. 毛细管电泳仪3.2 气相色谱检测器一、检测器特性1.检测器类型2.检测器性能评价指标二、检测器工作原理及其应用1. 热导池检测器（TCD）2. 氢焰离子化检测器（FID）3. 氮磷检测器NPD（热离子化检测器TID）4. 火焰光度检测器（FPD）（flame photometric detector）5. 电子俘获检测器（electron capture detector ECD）6. 多检测器组合3.3 高效液相色谱检测器第三章色谱仪3.2 气相色谱检测器工作原理及其应用一、检测器特性1.检测器类型按样品破坏与否分：破坏型检测器：组分在检测过程中其分子形式被破坏，为破坏型检测器，如FID、NPD、FPD等；非破坏型检测器：组分在检测过程中仍保持其分子形式，为非破坏型检测器，如TCD等。
按响应值与浓度还是质量有关可分为：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。
如：TCD；ECD；其峰高正比于流出组分的浓度，进样量一定时，峰高基本上与流速无关，峰面积与流速成反比，即改变载气速度时只是改变了组分通过检测器的速度，改变了其半峰宽，其浓度不变，峰高不变；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。
如：FID，NPD、FPD等；峰高随载气流速的增加而增大，当组分量一定时，在一定的载气流量范围内，改变载气流速时，改变了单位时间内进入检测器的组分量，流速越快峰越窄越高，但峰面积保持常数。
按不同类型化合物响应值的大小分：通用型检测器：TCD；检测器对不同化合物的响应值基本相当；专用型检测器：ECD；2.检测器性能评价指标●噪声与漂移：要求无组分通过时稳定而无波动；●灵敏度与检测限：要求痕量组分通过就有响应；●通用性与选择性：在某些情况下希望对进入检测器的所有组分均有响应，而在另一些情况下，希望仅对某种化合物有响应；●希望保持高效毛细管柱的分离效能，就有柱后谱带不变宽的要求；●希望谱带快速通过检测器时，峰形不失真，就有检测器的响应时间的要求；●响应因子、线性和线性范围：为了定量准确可靠灵敏度与检测限响应值（或灵敏度）S：在一定范围内，信号E与进入检测器的物质质量m呈线性关系：E = S mS = E / m单位：mV/（mg / cm3）；（浓度型检测器）mV /（mg / s）；（质量型检测器）S表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。
气相色谱
极性分子的极性越大，非极性分子越容易被极 化，则诱导力就越大。 当样品具有非极性分子和可极化的组分时，可 用极性固定液的诱导效应分离。 例如，苯（B.P.80.1℃）和 环己烷（ B.P.80.8℃） 沸点接近，偶极矩为零，均为非极性分子，若 用非极性固定液却很难使其分离。但苯比环己 烷容易极化，故采用极性固定液，就能使苯产 生诱导偶极矩，而在环己烷之后流出。固定液 的极性越强，两者分离得越远。
第三章
气相色谱法
用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱法。
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 此应用较少。
气液色谱多用高沸点 的有机化合物涂渍在 惰性载体上作为固定 相，由于可供选择的 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。
（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 气源以及气流控制装置。 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。
弱极性
SE-54, HP-5, SE-52 Ultra-2, HP-5Ms OVHP-17, 1701, HP-50 OV-17 PEG20M
DB-5
SPB-5
AT-5
BP-5
中极性
DB-1701 SPB-7
AT-1701, BP-10 AT-50
强极性
HP-20M, DBWAX
气相色谱法的建立
气相色谱法的建立第一章前言1，气相色谱法气相色谱法是根据气-固、气-液、气-液-固之间的相平衡，借溶质分配系数的不同而进行分离的方法。
建立相平衡的“界面”最好是无穷大，气相色谱法能满足在这个极大的表面上瞬间建立相平衡的条件。
由于一般用惰性气体作载气，故可认为溶质和载气分子之间基本上没有相互作用。
为减少色谱柱中的纵向扩散，流动相最好用分子量大的载气。
另外，还存在一个使理论塔板高度（H）最小的最佳线性流速。
但气相色谱法在选择色谱柱时基本上可以忽略这些。
研究固定相液体、载体表面、吸附剂以及溶质在液相中或固体表面上的分子间相互作用，才是选择色谱柱的必要事项。
2，哪些样品可以作为分析对象分析样品的物性（如沸点、官能团、反应性、溶解的溶剂系统等）与选择气相色谱的分离条件密切相关。
保留体积（Vg）与样品沸点（TB）之间的关系：式中：M1—液相的分子量，γ—溶质的活度系数（同系物溶质的γ基本相同，则保留体积的对数与TB成直线关系），T—色谱柱温。
（1）溶质之间沸点相差20℃时：容易用标准色谱柱分离；（2）溶质之间沸点相差10℃时：若选择与溶质有相似极性的固定液，很容易分离；（3）溶质之间沸点相差5℃时：用较长的色谱柱或用结构与溶质很类似的固定液；（4）溶质之间沸点相差0~2℃时：当两者的沸点相近时，若每种溶质的官能团不同，选用与其中一种溶质的极性相近的固定液就容易进行分离。
但对具有相同官能团的同系物要选择可以利用结构差异的固定相（如分离o-，m-，p-位取代苯可用FFAP/Carbopak C等气-液-固体系）；（5）溶质沸点在-50℃以下：用强吸附剂作填料，而且柱温要置于低温；（6）溶质沸点在-50~20℃：用吸附剂或以吸附剂为载体，且在担体上涂渍极性固定液的填料；（7）溶质沸点在20~300℃：几乎所有的填料均可使用；（8）溶质沸点在300℃以上：用高沸点固定液或根据情况将样品衍生化后再供分析用，或者用液相色谱法测定。
《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
三章气相色谱gaschromatographyppt课件
吸附系数
分配系数
电离常数和有 效离子直径 有效分子尺寸 无通用单位
第三章 气相色谱( gas chromatography) §3-1 概述
(5)色谱分析法的优点：
• 分离效率高:几十种甚至上百种性质类似的化合物可在同一根色谱 柱上得到分离，能解决许多其他分析方法无能为力的复杂样品分 析。
• 分析速度快。一般而言，色谱法可在几分钟至几十分钟的时间内 完成一个复杂样品的分析
• 检测灵敏度高。随着信号处理和检测器制作技术的进步，不经过 预浓缩可以直接检测 10-9g 级的微量物质。如采用预浓缩技术， 检测下限可以达到 10-12g数量级。
• 样品用量少。一次分析通常只需数纳升至数微升的溶液样品 • 选择性好。通过选择合适的分离模式和检测方法，可以只分离或
检测感兴趣的部分物质。 • 易于自动化。现在的色谱仪器已经可以实现从进样到数据处理的
• 色谱柱(chromatography column):装有固 定相的管子称为色谱柱。
第三章 气相色谱( gas chromatography) §3-1 概述
（3）色谱的分离原理：
流动相带着样品流经固定相，由于样品 在固定相和流动相之间的溶解、吸附、渗透 或离子交换等作用的不同，样品在两相间进 行反复多次地分配过程，使得原分配系数具 有微小差异的各组分，在固定相中的移动速 度不同，经过一定长度的色谱柱后，彼此分 离开来，先后流出色谱柱。
图3－4 某组分的色谱图
第三章 气相色谱( gas chromatography) §3-2 色谱理论简介
（1）色谱术语：死时间与死体积
• 死时间（dead time）：不被固定相吸附或溶解的惰性 组分，从进样到出峰的峰顶点之间测得的时间，以tM表 示。
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样品以液体形态直接进入色谱柱，无分流歧视问题。分析精度高，重 现性好。尤其适用于沸点范围宽、或热不稳定的样品，也常用于痕量 分析（可进行柱上浓缩）。
将分流/不分流进样和冷柱上进样结合起来，功能多，适用范围广，是 较为理想的GC进样口。
采用程序升温气化或冷柱上进样口，配合以溶剂放空功能，进样量可 达几百微升，甚至更高，可大大提高分析灵敏度，在环境分析中应用 广泛，但操作较为复杂。
常用六通阀定量引入气体或液体样品，重现性好，容易实现自动化。 但进样对峰展宽的影第响三章大气，相色常谱用于永久气体的分析，以及化工工艺过 程中物料流的监测。
三、柱分离系统
是色谱分析的心脏部分。包括填充柱和开管柱(或称毛细管柱)。
柱材料包括金属、玻璃、融熔石英、Teflon等
填充柱：多为U形或螺旋形，内径2~4mm，长1~3m，内填固定
反复根据需要可以恒温，也可以程序升温。
第三章气相色谱
气相色谱中温度的影响
第三章气相色谱
五、检测器
把柱后流出的组分信号转变为可测量的信号
第三章气相色谱
五、检测器
火焰离子化检测器FID：flame ionization detector
热导检测器TCD：thermal conductivity detector
第三章气相色谱
二、进样系统
☆进样器—具有五种进样器供选择 ◇填充柱进样器 ◇六通阀气体进样器 ◇毛细管不分流进样器 ◇毛细管分流进样器 ◇毛细管分流/不分流进样器
z 一般包括进样器和气化室
第三章气相色谱
二、进样系统(Sample injection system)
常以微量注射器(穿过隔膜垫)或六通阀将液体 样品注入气化室(汽化室温度比样品中最易蒸的物 质的沸点高约50oC)，通常六通阀进样的重现性好 于注射器。 进样要求：进样量或体积适宜；“塞子”式进样。一 般柱分离进样体积在十分之几至20L，对毛细管 mL-1 柱分离，体积约为~10-3 L，此时应采用分流进样 装置来实现。体积过大或进样过慢，将导致分离 变差(拖尾)。
六 通 阀
二、进样系统
第三章气相色谱
常见GC进样口和进样技术
填充柱进样口 分流/不分流进样 口 冷柱上进样口
程序升温气化进 样口 大体积进样
阀进样
最简单的进样口。所有气化的样品均进入色谱柱，可接玻璃和不锈钢 填充柱，也可接大口径毛细管柱进行直接进样。
最常用的毛细管柱进样口。分流进样最为普遍，操作简单，但有分流 歧视和样品可能分解的问题。不分流进样虽然操作复杂一些，但分析 灵敏度高，常用于痕量分析。
相；
开管柱：分涂壁、多孔层和涂载体开管柱。内径0.1~0.5mm，长
几十至100m。常弯成直径10~30cm的螺旋状。开管柱因渗透性
好、传质快，因而分离效率高(n可达106)、分析速度快、样品用
量小。过去填充柱占主要，现除一些特定分析外，填充柱被更
高效、更快速的开管柱取代！
柱温：影响分离的最重要的因素。其变化应小±0.xoC。选择主
硫荧光检测器（Sulfur chemiluminescence Detector,
要考虑样品待测物沸点和对分离的要求。柱温通常等于或略高
于样品的平均沸点(分析时间20-30min)；宽沸程的样品，应使用
程序升温方法。
第三章气相色谱
三、柱分离系统
填充柱和开管柱(亦称毛细管柱)
第三章气相色谱
三、柱分离系统
填充柱与开管柱的比较
第三章气相色谱
恒温：45oC
温度低，分离效果较好，但分析时间长
电子俘获检测器ECD：electron capture detector
氮磷检测器NPD：nitrogen phosphor detector
火焰光度检测器FPD：flame photometric detector
质谱检测器MSD：mass spectrometry detector
原子发射检测器(Atomic emission Detector, AED)
3.1气相色谱仪
第三章气相色谱
3.1气相色谱仪
气路系统
进样 系统
检测系统
H2,N2或Ar
分离系统
随着这些技术的发展，仪器性价比大幅提高。其中，GC最重要的发展是 开管柱的引入，使含有数百种混合物样品得以分离！
一、气路系统(Carrier gas supply)
气路系统：获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计及气体 净化装置。 载气：要求化学惰性，不与有关物质反应。载气的选择除了要求考虑对柱效 的影响外，还要与分析对象和所用的检测器相配，有H2，N2，He，Ar等 净化器：多为分子筛和活性碳管的串联，可除水、氧气以及其它杂质。 压力表：多为两级压力指示：第一级，钢瓶压力(总是高于常压。对填 充柱：10-50 psi；对开口毛细柱：1-25 psi)；第二级，柱头压力指示； 流 量 计 ： 在 柱 头 前 使 用 转 子 流 量 计 (Rotometer) ， 但 不 太 准 确 。 通 常 在 柱后，以皂膜流量计(Soap-bubble meter)测流速。许多现代仪器装置有电子 流量计，并以计算机控制其流速保持不变。
程
序
升
温恒温：145oC与温度高，分析时间短，但分离效果差
恒
温
对
分
离
程序升温：30~180oC
的
影
程序升温，分离效果好，且分析时间短
响
比
较
第三章气相色谱
四、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