超全气相色谱法PPT课件

死体积包含从进样口到检测器出口一切未被固定相占领的空间
n有效
5.54(
t
' R
)2
16(
t
' R
cm2exp(V2V2R)2
（11-3a）
或
cm2exp(t2tR2)2
（11-3b）
式（11-2b）与（11-3b）比较，可得 tR n；σ
为正态分布方程的标准差。
式中m≡C0——为单一物质进入并全部流出色谱柱的总量， 非试样（混合物！）的总量。
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3．色谱流出曲线方程的讨论
（1）当 t tR 时 由式（11-3b）可知，c值最大，即
其一，相邻两色谱峰间的距离 必须足够远。
其二，每个峰的宽度应尽量窄。
分配系数差异峰间距——分离过程热力学因素 传质与扩散峰宽度——分离过程动力学因素 热力学角度 研 究 分离过程热力学因素塔板理论 动力学角度 研 究 分离过程动力学因素速率理论
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一、塔板理论 待分离物进入具有一定温
度的分馏塔，混合物立即在 两块塔板之间达成一次气液 分配平衡，即进行了一次分 离。显然，混合物在这个塔 内进行了6次分离。
•不同物质在同一色谱柱上有不同的理论塔板数。
其原因是：不同物质在同一色谱柱上分配系数不同 20
有效塔板数和有效塔板高度
• 因组分在tM时间内不参与柱内分配，所以计算出来 的n大于实际柱效，因此需引入有效塔板数和有效
塔板高度。
为什么组分在tM时间内不能被分离？
tM
VM FC
tM为以一定的载气体积通过死体积区域所消耗的时间。
×
× ×
可用二项式定理来计算 0.05
×
组分在色谱柱内各板上 的量或浓度，绘制的曲 线为二项式分布曲线，
××
0
5
曲线
见图11-3。
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2. 色谱流出曲线方程 当N大于50时，则不能用二项式定理来计算组分在
色谱柱内各板上的量或浓度，但可由二项式定理， 再经适当的数学推导得出流出曲线方程
较，有
ccmaxexp(t2tR2)2
（11-5）
由式（11-5）可看出，当t >tR或 t < tR时，c < cmax或 h < hmax。
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4．柱效方程
根据 tR n，则 n(tR )2，将 Wh2 2.355 和W4，代入得
ntR25.54W th R2216W tR（2 11-6） 由上式可见，色谱峰越窄，塔板数n越多，板高 H就越小，柱效能越高。 通常: 气相色谱填充柱的n在103以上，H在1mm左右； 毛细管柱n为105~106，H在0.5mm左右。
对于一定高度L的分馏塔 来说，两块塔板之间的高度 H越小，分离次数（塔板数） n越多，分离效率越高。即
nL H
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因此，早期在 石油化工生产中， 以塔板数n或塔板 高度H来评价不同 分馏塔的分离效率， 从而建立了塔板理 论。
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⒈理论塔板假定
⑴在柱内一小段高度（H）内，组分很快在两相
间达到分配平衡；H称为理论塔板高度。
据统计，能用气相色谱法直接分析的有机 物约占全部有机物的20%。它被广泛应用于石油化 学、环境监测、农业食品、空间研究和医药卫生等 领域。在药物分析中，气相色谱法已成为药物杂质 检查和含量测定、中药挥发油分析、药物纯化、制 备等的一种重要手段。
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第二节 基本理论
相邻两组分要实现完全分离， 必须同时满足两个条件：
气相色谱法 Gas Chromatography，GC
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
气相色谱仪1
3
气相色谱仪2
4
第一节 气相色谱法概述
一、分类
气-固色谱法（GSC）和气-液色谱法（GLC）。
③按分离机制，可分为吸附及分配色谱法两类。
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二、气相色谱流程
色 谱 峰 位 置 tR 定 性
色 谱 峰 面 积 定 量
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气相色谱仪
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结构流程
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气相色谱仪的组成
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. 色谱工作站： 6. 温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。
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三、气相色谱法的特点与应用 优点：分离效率高、选择性高、灵敏度高、
分析速度快（几秒至几十分钟）、样品用量少及应 用广泛。
缺点：不适用于热稳定性差、挥发性小的物 质的分离分析。
或
c 2nV m Rexpn 2(V VV RR)2 （11-2a）
c 2nm tRexp n 2(ttR tR)2 （11-2b）
式（11-2a）和（11-2b）又称为塔板理论方程， 用于描述流出色谱柱的组分浓度c随载气体积或洗 脱时间而变化的关系。
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用该方程所画的曲线，是一条左右对称的钟形 曲线，即正态分布曲线（见图9-3）。那么，式 112a或11-2b完全可以用正态分布方程(高斯方程)来替代, 即
ccmax
m
2
n mh
2tR
（11-4）
式（11-4）中，cmax相当于色谱峰的峰高（h）， 因此，由式（11-4）可知：
①当σ一定时，h与m（进样量）成正比，即h是色
谱定量分析的参数。
②当m、tR一定时，h与 n 成正比。 ③当m、n一定时，h与tR成反比。
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（2）当t >tR，t < tR时，式（11-3b）与（11-4）相比
①按色谱柱的粗细分：
填充柱（packed column）气相色谱法。填 充柱是将固定相填充在金属或玻璃管中（常用内 径2~4 mm，长1~4m）。
毛细管柱（capillary column）气相色谱法。 又分为开管毛细管柱、填充毛细管柱等。毛细管 柱内径0.1~0.8 mm，长30~500m。
②按使用温度下的固定相的状态不同分：
⑵载气以脉动式进入色谱柱，且每次进气为一个 板体积；
⑶试样沿色谱柱方向纵向扩散忽略不计； ⑷分配系数在各板上是常数。
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根据上述假设并结合
实例进行考察，发现组
分在色谱柱内分离次数
N不多（一般不大于20 x 次）时，组分在色谱柱
0.15
内各板上的量或浓度符 合二项式分布，因此， 0.10
×
××
×
×
× × × × × × ×