第三章 气相色谱-王讲解
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色谱分析—气相色谱(分析化学课件)
③分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑ ④选择分子量大的载气(如N2)，以减小纵向扩散，增加柱效
速率理论
C ·u-传质阻力项
降低固定相液膜厚度，并增加组分在固定相中的扩散系数，可以减少传质 阻力，提高柱效。
塔板理论
将色谱分离过程比作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程 分割成多次的平衡过程的重复（类似于蒸馏塔塔板上的平衡 过程）。 塔板理论的假设： （1）在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到； （2）将载气看作成脉冲（间歇）过程； （3）试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； （4）每次分配的分配系数相同。
其同分异构体，选择性地测定维生素E。 内标法为定量分析依据。
维生素E的含量测定
二、实验仪器及试剂： 仪器：气相色谱仪、HP-5石英毛细管色谱柱（30.0m×320 μm ）、火焰 离子化检测器（FID）和氢气钢瓶等； 试剂：正三十二烷、正己烷、维生素E对照品和维生素E软胶囊。
维生素E的含量测定
三、实验步骤： 1.测定的色谱条件与系统适应性试验：
4、标准溶液的配制： 精密称取维生素E对照品20mg，量取正三十二烷内标物10mL，定
容至100mL，得标准溶液； 5、供试液的制备： 精密称取维生素E胶丸20mg，加内标物10mL，定 容至100mL，得供试品溶液； 6、测定：待基线平直后，分取供试液和标准溶液各1-3 μL注入气相色 谱仪，记录峰面积，再计算含量。
色谱图
3.分配系数和分配比
分配系数 色谱过程中，处于动态平衡时组分在固定相与流动相中的
浓度之比为分配系数。
组分在固定相中的浓度 K = 组分在流动相中的浓度
= cs cm
K随温度变化而变化，与固定相、流动相的体积无关。
色谱图
速率理论
C ·u-传质阻力项
降低固定相液膜厚度，并增加组分在固定相中的扩散系数，可以减少传质 阻力，提高柱效。
塔板理论
将色谱分离过程比作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程 分割成多次的平衡过程的重复（类似于蒸馏塔塔板上的平衡 过程）。 塔板理论的假设： （1）在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到； （2）将载气看作成脉冲（间歇）过程； （3）试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； （4）每次分配的分配系数相同。
其同分异构体，选择性地测定维生素E。 内标法为定量分析依据。
维生素E的含量测定
二、实验仪器及试剂： 仪器：气相色谱仪、HP-5石英毛细管色谱柱（30.0m×320 μm ）、火焰 离子化检测器（FID）和氢气钢瓶等； 试剂：正三十二烷、正己烷、维生素E对照品和维生素E软胶囊。
维生素E的含量测定
三、实验步骤： 1.测定的色谱条件与系统适应性试验：
4、标准溶液的配制： 精密称取维生素E对照品20mg，量取正三十二烷内标物10mL，定
容至100mL，得标准溶液； 5、供试液的制备： 精密称取维生素E胶丸20mg，加内标物10mL，定 容至100mL，得供试品溶液； 6、测定：待基线平直后，分取供试液和标准溶液各1-3 μL注入气相色 谱仪，记录峰面积，再计算含量。
色谱图
3.分配系数和分配比
分配系数 色谱过程中，处于动态平衡时组分在固定相与流动相中的
浓度之比为分配系数。
组分在固定相中的浓度 K = 组分在流动相中的浓度
= cs cm
K随温度变化而变化，与固定相、流动相的体积无关。
色谱图
气相色谱讲议 课件
2、进样口衬管：多为玻璃或石英 材料制成。这里强调几个普遍性 的问题：
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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。
6
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。
7
▪ 气相色谱分离过程如下图：
8
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。
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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。
气相色谱gaschromatography
a
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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。
a
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第三章 气相色谱( gas chromatography) §3-1 概述
（4）色谱法的分类
（一）：按两相的物理状态分类
气液色谱（GLC）：固定相为液体
气相色谱
气固色谱（GSC）：固定相为固体
色 谱
（GC：以气体为流动相）
液液色谱（LLC） ：固定相为液体
液相色谱
液固色谱（LSC）：固定相为固体
a
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色谱法起过关键作用的诺贝尔奖研究工作
表3-2 色谱法起过关键作用的诺贝尔奖研究工作
年代
获奖学科
获奖研究工作
1937 1938 1939 1950 1951 1955 1958 1961 1970 1970
化学 化学 化学 生理学、医学 化学 化学 化学 化学 生理学、医学 化学
类胡萝卜素化学，维生素A和B 类胡萝卜素化学 聚甲烯和高萜烯化学 性激素化学及其分离、肾皮素化学及其分离 超铀元素的发现 脑下腺激素的研究和第一次合成聚肽激素 胰岛素的结构 光合作用时发生的化学反应的确认 关于神经元触处迁移物质的研究 糖核苷酸的发现及其在生物合成碳水化合物中的作用
Van Deemter 等
Golay Porath, Flodin
Moore Giddings
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
第三篇色谱分析法
第三章色谱分析法实验九气相色谱法测定甲苯和乙苯一、实验目的1．了解气相色谱的仪器组成、工作原理以及数据采集、数据分析的基本操作。
2．外标法测定苯中甲苯、乙苯的含量。
二、实验原理气相色谱方法是利用试样中各组份在气相和固定液相间的分配系数不同将混合物分离、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。
当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，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吸附或溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，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，被检测，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或在固定相上的位置，即可确定未知物为何中种物质。
测量峰高或峰面积，采用外标法、内标法或归一化法，可确定待测组分的质量分数。
典型气相色谱仪由以下五大系统组成，详见本实验附录2。
三、仪器与药品1．仪器设备1）Agilent 6890N GC2）进样口: 毛细柱进样口 (S/SL); 。
3）检测器：FID；4）色谱柱： HP-5毛细柱：30m, 320μmχ0.25μm5）10ul微量注射器。
6）空气泵7）25ml容量瓶,2．气体：高纯H2 (99.999%)；干燥空气；高纯N2 (99.999%)。
3、药品：苯、甲苯、乙苯。
四、实验步骤1．配制标准溶液：以苯为溶剂，于容量瓶中配制甲苯、乙苯标准溶液，浓度分别为1.0×10-5、5.0×10-6、1.0×10-6和1.0×10-7 mol/L 。
2．检查N2 、H2气源的状态及压力，然后打开所有气源，开启电脑及色谱仪。
3．用微量注射器准确抽取1.0 μL溶液，注射入进样口。
注意不要将气泡抽入针筒。
《气相色谱》PPT课件
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• 但是它仅对含碳有机化合物有响 应，对某些物质，如永久性气体、 水、一氧化碳、二氧化碳、氮的 氧化物、硫化氢等不产生信号或 者信号很弱。
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• 试样被带入检测器，在氢火焰能 源的作用下离子化。产生的离子 在发射极和收集极的外电场作用 下定向运动，形成电流。
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(Ⅳ)火焰光度检测器
• 火焰光度检测器（FPD）又叫硫 磷检测器。它是一种对含磷、硫 的有机化合物具有高选择性和高 灵敏度的检测器。检测器主要由 火焰喷嘴、滤光片、光电倍增管 构成。
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• 在火焰光度检测器上，有机硫、 磷的检测限比碳氢化合物的干扰，
非常有利于痕量磷、硫化合物的 分析。
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第一节 气相色谱仪
气路系统 进样系统 分离系统 温控系统 检测器
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图1 气相色谱过程示意图
1—载气钢瓶；2—减压阀；3—净化器；4—气流调节阀；
2021/8/17 5—转子流速计；6—气化室；7—色谱柱；8—检测器
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气相色谱仪的工作过程
• 气化室与进样口相接，它的作用 是？
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• 3线性范围 是指其信号与被测物质 浓度成线性关系的范围,用样品浓度 上下限的比值来表示。
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(Ⅰ)、热导池检测器
热导池检测器是一种结构简单、 性能稳定、线性范围宽、对无机、 有机物质都有响应、灵敏度适宜 的检测器，因此在气相色谱中得 到广泛的应用。
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气相色谱原理及使用PPT课件
活性炭（非极性） 2）分子筛：吸附+分子筛 3）高分子多孔微球——GDX
有机合成高分子聚合物 吸附+分配机制
装柱过程： 1）空柱管→酸洗，碱洗，乙醚洗 2）固定液（<20%）→溶解在有机溶剂→载体 3）静态老化 4）动态老化
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检测器
检测器：是将流出色谱柱的被测组分的浓度转变为 电信号的装置，它是整个装置内的核心。
1. 载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制; 2. 进样系统：进样器及气化室； 3. 色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）； 4. 检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见； 5. 记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪； 6. 温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。
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色谱的种类
根据分离过程中两相（流动相和固定相）的物理状态、作用原理和分离系统的物理特征的 不同，色谱可以分为几种类型
1． 按流动相所处的状态分类
色谱中有两相，即流动相（mobile phase）和固定相（stationary phase）。流动相可以 是气体或液体 ——气相色谱法 用气体作流动相的色谱法 ——液相色谱法 用液体作流动相的色谱法
常见检测器：热导检测器（TCD） 氢火焰检测器（FID）
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第21页/共29页
第22页/共29页
色谱的专业术语
色谱流出曲线：指样品注入色谱柱后，信号随时间变 化的曲线。
第23页/共29页
基线：通常为一条水平直线，它表示经过检测器 的只是纯纯的载气时，即当通过检测器的气流组 成没有发生变化时，由检测器所得到的的信号— 时间线。 峰：当载气带有试样通过检测器时，检测器的输 出信号就随浓度而改变，这时所得到的的信号— 时间曲线。 峰宽W：在峰两侧拐点处所作切线与峰底交与两 点，这两点之间的距离。 峰高：峰最高点至峰底的垂直距离。 半峰宽：取峰高中点，再从中点作基线的平行线， 此平行线与峰交与两点，此两点间距离。
有机合成高分子聚合物 吸附+分配机制
装柱过程： 1）空柱管→酸洗，碱洗，乙醚洗 2）固定液（<20%）→溶解在有机溶剂→载体 3）静态老化 4）动态老化
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检测器
检测器：是将流出色谱柱的被测组分的浓度转变为 电信号的装置，它是整个装置内的核心。
1. 载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制; 2. 进样系统：进样器及气化室； 3. 色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）； 4. 检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见； 5. 记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪； 6. 温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。
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色谱的种类
根据分离过程中两相（流动相和固定相）的物理状态、作用原理和分离系统的物理特征的 不同，色谱可以分为几种类型
1． 按流动相所处的状态分类
色谱中有两相，即流动相（mobile phase）和固定相（stationary phase）。流动相可以 是气体或液体 ——气相色谱法 用气体作流动相的色谱法 ——液相色谱法 用液体作流动相的色谱法
常见检测器：热导检测器（TCD） 氢火焰检测器（FID）
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色谱的专业术语
色谱流出曲线：指样品注入色谱柱后，信号随时间变 化的曲线。
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基线：通常为一条水平直线，它表示经过检测器 的只是纯纯的载气时，即当通过检测器的气流组 成没有发生变化时，由检测器所得到的的信号— 时间线。 峰：当载气带有试样通过检测器时，检测器的输 出信号就随浓度而改变，这时所得到的的信号— 时间曲线。 峰宽W：在峰两侧拐点处所作切线与峰底交与两 点，这两点之间的距离。 峰高：峰最高点至峰底的垂直距离。 半峰宽：取峰高中点，再从中点作基线的平行线， 此平行线与峰交与两点，此两点间距离。
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
检测限D 定义：产生二倍噪音信号时单位体积载气中被
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
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
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N2 N2 e AB AB E N2 N2 AB
4. 火焰光度检测器（FPD）
载气+样品 火焰光度检测器结构示意图
CD两端无电压信号输出； 2）当有样品随载气进入样品臂时，此时热导系数发生变化，或 者说，测量臂的温度发生变化，其电阻亦发生变化，电桥失去平 衡，CD两端有电压信号输出。当载气和样品的混合气体与纯载气 的热导系数相差越大，则输出信号越强。
特点： 对任何气体均可产生响应，因而通用性好，而且线性范围宽、
旋转式六通阀
进样口
出液口
液体样品的进样一般采用微量注射器。
不同情况使用不同规格的专用注射器，填充柱 色谱常用10μL；毛细管色谱常用1μL；新型仪器带 有全自动液体进样器。
②气化室 将液体试样瞬间气化的装置。
3. 分离系统
色谱仪 的心脏
分离系统由色谱柱组成。 色谱柱主要有两类：填充柱和 毛细管柱（空心柱）。
测一般化合物和永久性气体 2、氢火焰离子化检测器,FID (Hydrogen flame
ionization detector) 测一般有机化合物 专用检测器有： 3、电子俘获检测器，ECD (Electron capture detector)
测带强电负性原子的有机化合物 4、火焰光度检测器，FPD (Flame photometric detector)
常用的载气有：氢气、氮气、氦气、氩气。 载气的净化：经过装有活性炭、分子筛或脱氧剂的净化器， 以除去载气中的水、氧等不利的杂质。 载气流速控制：是通过减压阀、稳压阀和针形阀串联使用 后达到。
2.进样系统
进样系统包括进样器和气化室两部分。
①进样器 气体样品的进样常用色谱仪本身配置的推拉式六
通阀或旋转式六通阀定量进样。
1. 热导检测器(TCD)
双臂热导池 参比 池
构成：由池体和热敏元件构成。
测量 池
四臂热导池
TCD是一种应用广泛、最成熟的一种检测器。
通常将参比臂和 样品臂组成惠斯 通电桥
工作过程（四臂）： 1）在只有载气通过时，两个臂的温度都保持不变，电阻值也不
变。此时，调节电路电阻使电桥平衡，即 R1 R4 R2 R3 ，
价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。
影响TCD灵敏度的因素
1）桥电流 i 2）池体温度 3）载气种类 4）热敏元件阻值 5）热导池的死体积
总之，较大的桥电流、较低的池体温度、 微型池体、低分子量的载气以及具有大的电阻 温度系数的热敏元件可获得较高的灵敏度。
2. 火焰离子化检测器（FID）
结构：主体为离 子室，内有石英 喷嘴、发射极(极 化极，此图中为 火焰顶端)和收 集极。
detector, TID)
6. 原子发射检测器(Atomic emission Detector, AED)
7. 硫荧光检测器(Sulfur chemiluminescence Detector, SCD)
通用检测器有： 1、热导池检测器，TCD (Thermal conductivity detector)
氢火焰离子化检测器（FID） 示意图
原理：含碳有机物在H2-Air火焰中燃烧产生碎片离子，在电
场作用下形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，经放
大后测量电流信号（10-12 A），检测被色谱柱分离的组分。
影响D灵敏度的因素：
1）载气和氢气流速：通常以N2为载气，其流速主要考虑其 柱效能。但也要考虑其流速与H2流速相匹配。一般N2:H2 =
ECD主要对含有较大电负性原子的化合物响应。它特别适 合于环境样品中卤代农药和多氯联苯等微量污染物的分析。
原理及工作过程：从色谱柱流出的载气(N2或Ar)被ECD内腔中的
放射源电离，形成次级离子和电子，在电场作用下，离子和电
子发生迁移而形成电流(基流)。当含较大电负性有机物被载气带 入ECD内时，将捕获已形成的低速自由电子，生成负离子并与 载气正离子复合成中性分子，此时，基流下降形成“倒峰”。
2. 氢火焰离子化检测器(Flame ionized detector, FID)
3. 电子捕获检测器(Electron capture detector, ECD)
4. 火焰光度检测器(Flame photometric detector, FPD)
5. 氮磷检测器（NPD）也称热离子检测器(Thermionic
1:1～1:1.5。
2）空气流速：流速越大。灵敏度越大，到一定值时，空气 流速对灵敏度影响不大。一般地，H2:Air = 1:10。
3）操作温度：比柱的最高允许使用温度低约 50oC。
FID主要用于有机物的痕量分析，是目前应用最广泛的 气相色谱检测器。
3. 电子捕获检测器(ECD)
(直流电源)
电子俘获检测器结构示意图
测含硫、含磷的有机化合物 特殊检测器有：MS 测化合物结构
被测组分在检测器 内不积累，流出曲 线为正态分布。
微分型检测器 可分为浓度型和质量型两类。 浓度型检测器测量的是载气中组分浓度的瞬间变化，即检 测器的响应值正比于组分的浓度。如热导检测器（TCD）、电 子捕获检测器（ECD）。 质量型检测器测量的是载气中所携带的样品进入检测器的 速度变化，即检测器的响应信号正比于单位时间内组分进入检 测器的质量。如氢焰离子化检测器（FID）和火焰光度检测器 （FPD）。
第3章 气相色谱分析
气相色谱 法应用
气相色谱仪
毛细管色谱法
气相色谱 分析
气相色谱 检测器
固定相及 其选择
分理与操作 条件的选择
2008.5.27
§3-1气相色谱仪
一、结构与工作过程
进样系统
载气系统
分离系统
温控系统
检测和记录系统
二、气相色谱仪主要部件
气相色谱仪由五大系统组成：气路系统、进样 系统、分离系统、检测和记录系统以及控温系统。 1.气路系统
4. 检测系统
通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组 成。
5、温控系统
温控系统主要指对气化室、分离室、检测室等进 行温度设定、控制、测量的装置。
色谱柱的温度控制方式有恒温和程序升温二种。
§3-2 气相色谱检测器
将被分离组
分的特性和
含量转为易
测量的信号
1. 热导检测器(Thermal conductivity detector, TCD)
4. 火焰光度检测器（FPD）
载气+样品 火焰光度检测器结构示意图
CD两端无电压信号输出； 2）当有样品随载气进入样品臂时，此时热导系数发生变化，或 者说，测量臂的温度发生变化，其电阻亦发生变化，电桥失去平 衡，CD两端有电压信号输出。当载气和样品的混合气体与纯载气 的热导系数相差越大，则输出信号越强。
特点： 对任何气体均可产生响应，因而通用性好，而且线性范围宽、
旋转式六通阀
进样口
出液口
液体样品的进样一般采用微量注射器。
不同情况使用不同规格的专用注射器，填充柱 色谱常用10μL；毛细管色谱常用1μL；新型仪器带 有全自动液体进样器。
②气化室 将液体试样瞬间气化的装置。
3. 分离系统
色谱仪 的心脏
分离系统由色谱柱组成。 色谱柱主要有两类：填充柱和 毛细管柱（空心柱）。
测一般化合物和永久性气体 2、氢火焰离子化检测器,FID (Hydrogen flame
ionization detector) 测一般有机化合物 专用检测器有： 3、电子俘获检测器，ECD (Electron capture detector)
测带强电负性原子的有机化合物 4、火焰光度检测器，FPD (Flame photometric detector)
常用的载气有：氢气、氮气、氦气、氩气。 载气的净化：经过装有活性炭、分子筛或脱氧剂的净化器， 以除去载气中的水、氧等不利的杂质。 载气流速控制：是通过减压阀、稳压阀和针形阀串联使用 后达到。
2.进样系统
进样系统包括进样器和气化室两部分。
①进样器 气体样品的进样常用色谱仪本身配置的推拉式六
通阀或旋转式六通阀定量进样。
1. 热导检测器(TCD)
双臂热导池 参比 池
构成：由池体和热敏元件构成。
测量 池
四臂热导池
TCD是一种应用广泛、最成熟的一种检测器。
通常将参比臂和 样品臂组成惠斯 通电桥
工作过程（四臂）： 1）在只有载气通过时，两个臂的温度都保持不变，电阻值也不
变。此时，调节电路电阻使电桥平衡，即 R1 R4 R2 R3 ，
价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。
影响TCD灵敏度的因素
1）桥电流 i 2）池体温度 3）载气种类 4）热敏元件阻值 5）热导池的死体积
总之，较大的桥电流、较低的池体温度、 微型池体、低分子量的载气以及具有大的电阻 温度系数的热敏元件可获得较高的灵敏度。
2. 火焰离子化检测器（FID）
结构：主体为离 子室，内有石英 喷嘴、发射极(极 化极，此图中为 火焰顶端)和收 集极。
detector, TID)
6. 原子发射检测器(Atomic emission Detector, AED)
7. 硫荧光检测器(Sulfur chemiluminescence Detector, SCD)
通用检测器有： 1、热导池检测器，TCD (Thermal conductivity detector)
氢火焰离子化检测器（FID） 示意图
原理：含碳有机物在H2-Air火焰中燃烧产生碎片离子，在电
场作用下形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，经放
大后测量电流信号（10-12 A），检测被色谱柱分离的组分。
影响D灵敏度的因素：
1）载气和氢气流速：通常以N2为载气，其流速主要考虑其 柱效能。但也要考虑其流速与H2流速相匹配。一般N2:H2 =
ECD主要对含有较大电负性原子的化合物响应。它特别适 合于环境样品中卤代农药和多氯联苯等微量污染物的分析。
原理及工作过程：从色谱柱流出的载气(N2或Ar)被ECD内腔中的
放射源电离，形成次级离子和电子，在电场作用下，离子和电
子发生迁移而形成电流(基流)。当含较大电负性有机物被载气带 入ECD内时，将捕获已形成的低速自由电子，生成负离子并与 载气正离子复合成中性分子，此时，基流下降形成“倒峰”。
2. 氢火焰离子化检测器(Flame ionized detector, FID)
3. 电子捕获检测器(Electron capture detector, ECD)
4. 火焰光度检测器(Flame photometric detector, FPD)
5. 氮磷检测器（NPD）也称热离子检测器(Thermionic
1:1～1:1.5。
2）空气流速：流速越大。灵敏度越大，到一定值时，空气 流速对灵敏度影响不大。一般地，H2:Air = 1:10。
3）操作温度：比柱的最高允许使用温度低约 50oC。
FID主要用于有机物的痕量分析，是目前应用最广泛的 气相色谱检测器。
3. 电子捕获检测器(ECD)
(直流电源)
电子俘获检测器结构示意图
测含硫、含磷的有机化合物 特殊检测器有：MS 测化合物结构
被测组分在检测器 内不积累，流出曲 线为正态分布。
微分型检测器 可分为浓度型和质量型两类。 浓度型检测器测量的是载气中组分浓度的瞬间变化，即检 测器的响应值正比于组分的浓度。如热导检测器（TCD）、电 子捕获检测器（ECD）。 质量型检测器测量的是载气中所携带的样品进入检测器的 速度变化，即检测器的响应信号正比于单位时间内组分进入检 测器的质量。如氢焰离子化检测器（FID）和火焰光度检测器 （FPD）。
第3章 气相色谱分析
气相色谱 法应用
气相色谱仪
毛细管色谱法
气相色谱 分析
气相色谱 检测器
固定相及 其选择
分理与操作 条件的选择
2008.5.27
§3-1气相色谱仪
一、结构与工作过程
进样系统
载气系统
分离系统
温控系统
检测和记录系统
二、气相色谱仪主要部件
气相色谱仪由五大系统组成：气路系统、进样 系统、分离系统、检测和记录系统以及控温系统。 1.气路系统
4. 检测系统
通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组 成。
5、温控系统
温控系统主要指对气化室、分离室、检测室等进 行温度设定、控制、测量的装置。
色谱柱的温度控制方式有恒温和程序升温二种。
§3-2 气相色谱检测器
将被分离组
分的特性和
含量转为易
测量的信号
1. 热导检测器(Thermal conductivity detector, TCD)