第三章气相色谱

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
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。
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
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。
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)
气相色谱过程：待测物样品被蒸发为气体并注入到色谱分离 柱柱顶，以惰性气体（不与待测物反应的气体，只起运载蒸 汽样品作用，称载气）将待测物样品蒸汽带入柱内分离。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。分气固色谱和气液色 谱。 气固色谱：利用不同物质在固体吸附剂上的物理吸附-解吸能 力不同实现物质的分离。由于活性（或极性）分子在这些吸 附剂上的半永久性滞留(吸附-脱附过程为非线性的)，导致色 谱峰严重拖尾，因此应用有限。适用于较低分子量和低沸点 气体组分的分离分析。 气液色谱：是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
Hale Waihona Puke Baidu
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。
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
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
硫荧光检测器（Sulfur chemiluminescence Detector,
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