培训资料气相色谱基础知识

5）半峰高宽度W ½ ：色谱峰高一半处的峰宽。也称为色谱峰半高宽 度。
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1.5 气相色谱构成示意图
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1.6 气相色谱基本流路图
进样垫100次更换
吸
500次更换
咐
不
被
气
化
的
物
质
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一般为1:10 N2尾吹
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第二部分 载气
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由于分离度正比于柱长的平方根，所以增加柱长对分离是有利的。 但增加柱长会使各组分的保留时间增加，延长分析时间。因此，在满足 一定分离度的条件下，应尽可能使用较短的柱子。
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4.3 色谱柱的老化
为什么必须进行色谱柱老化？ 新色谱柱含有溶剂和高沸点物质，所以基线不
稳 ，出现鬼峰和噪声；旧柱长时间未用，也存在 同样问题。一般采用升温老化，即从室温程序升 温到最高温度，并在高温段保持数小时。 新柱老化时，最好不要连接检测器。 每天都要进行老化吗？
• 色谱图:试样中各组分经色谱柱分离后,在柱 的末端收集各组分,经检测器转换为电信号, 用纪录仪将各组分浓度记录下来,得到色谱 图。
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• 如图所示为一色谱流出曲线：
• 1）基线：在实验条件下， 色谱柱后仅有纯流动相进 入检测器时的流出曲线称 为基线。基线在稳定的条 件下应是一条水平的直线。 它的平直与否可反应出实 验条件的稳定情况。
• 通常由检测元件、放大器、数模转换器三部分组成. • 被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质
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恒温：45oC
温度低，分离效果较好，但分析时间长
恒温：145oC
温度高，分析时间短，但分离效果差
程序升温：30~180oC
程序升温，分离效果好，且分析时间短
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第五部分 检测器
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5.1 检测器定义
• 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，是色谱仪的眼睛。
成。 5.应用广泛：可以分析气体试样，也可分析易挥发或可衍生
转化为易挥发的液体和固体。 分析的有机物，约占全部有机物(约300万种)的20%。 6.不足之处：对被分离组分的定性能力较差。
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1.4 色谱流出曲线（色谱图）及有关
术语
• 从载气带着组分进入色谱柱起就用检测器 检测流出柱后的气体，并用记录器记录信 号随时间变化的曲线，此曲线就叫色谱流 出曲线，当待测组分流出色谱柱时，检测 器就可检测到其组分的浓度，在流出曲线 上表现为峰状，叫色谱峰。
• 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， 清洗、润冲、取样、进样、换样等 过程自动完成，一次可放置数十个 试样。
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3.12 注意事项
★进样口温度过低，将导致高分子量化合物气化不完全， 并且不能有效转移到色谱柱中。(样品气化不完全 )
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1.2 气相色谱法的定义和分类
定义：用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱法。
分类：根据固定相的状态不同，气固色谱(GSC) （吸附原理）、 气液色谱(GLC) （分配原理）
气固色谱可用活性炭，硅胶，分子筛，高分子多孔小球等作 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。吸附-脱附
★进样口温度过高，导致热稳定性差的化合物分 解。 (样品分解)
★样品从进样针注入时，不同组分的气化程度不 同，高沸点组分残留量比例高。
一般情况下进样速度必须很快，因为当进样时 间太长时，试样原始宽度将变大，色谱峰半峰宽 随之变宽，有时甚至使峰变形。一般地，进样时 间应在1s以内。
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气相色谱法
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第一部分 GC基础知识
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1.1 概 述
色谱法是一种分离方法，它利用物质在两相 中分配系数的微小差异进行分离。当两相做 相对移动时，使被测物质在两相之间进行多 次分配，这样原来的微小差异产生了很大的 效果，使各组分分离，以达到分离分析及测 定一些物理化学常数的目的。
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• 理解色谱法(Gas Chromatography ) • 主要有2点：一是要 有两相，二是要有差异。 • 两相：固定相和流动相 • 具体到气相色谱： • 固定相就是色谱柱(column)，流动相就是气
体或者称为载气(carrier gas )。 • 差异就是指分配系数的差异。
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4.2.4 色谱柱的选择
根据极性来选择适合的固定相，从来选择适 当的色谱柱。
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4.2.5 气相色谱毛细管柱常用固定相
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4.2.7 内径
内径选择的基本原则： ★ 0.10mm口径柱适用于快速气相色谱分析。 ★ 0.25mm口径柱具有较高的柱效，用于标准的
视仪器基线情况，确定是否需要老化以及老化 时间。
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4.4 柱温的选择
柱温是一个重要的色谱操作参数，它直接影响分 离效能和分析速度。
柱温不能高于固定液的最高使用温度，否则会造成固定液 大量挥发流失。某些固定液有最低操作温度。一般地说， 操作温度至少必须高于固定液的熔点，以使其有效地发挥 作用。
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2.1 常用载气
1、载气要求： 作为气相色谱载气的气体，要求要化学稳定性
好；纯度高；价格便宜并易取得；能适合于所用 的检测器。 2、常用载气
氮气(黑)、氦气(银灰)、氩气(白)、氢气(深绿)、 二氧化碳(黑)等
TCD 用氢气、氦气比较好，灵敏度高， FID 用氮气
惰性气体化学稳定性好、价格高。
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• 3、气体的净化
• 净化管通常为内径50mm，长200～250mm 的金属管
• 装填什么物质取决于载气纯度的要求(如， 除去水分可用吸附剂硅胶和分子筛，除去烃 类化合物，可用活性炭）。
• 净化管的出口和入口应加上标志，出口应当 用少量纱布或脱脂棉轻轻塞上，严防净化剂 粉尘流出净化管进入色谱仪。
★ 液膜厚度的改变将直接影响化合物的流出温度。膜越厚，保留越强， 流出温度相应也越高。
★ 标准膜厚(0.25~0.5µm)：最广泛的应用，对于流出达到300℃的大多数 样品分析效果良好。
★ 薄液膜(0.1~0.2µm)：适合石化分析，甘油三酯等高沸点的物质。 ★ 厚液膜(1~5µm)：适合于流出温度在100~200℃之间的低沸点化合物
气液色谱多用固定液涂渍在惰性载体上作为固定相，一般只 要高沸点的有机化合物，蒸汽压低（在450℃以下有1.5KPa10KPa的蒸汽压）且热稳定性好的有机化合物作为固定液。由 于在气液色谱中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。
溶解-挥发
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第三部分 进样口
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3.1 进样系统
• 气化室 • 将液体试样瞬间气化的装置。
• 进样装置 • 气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。
试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的 试样气体进入分离柱；
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• 微量注射器进样阀
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4.2 色谱柱选择的要素
柱材质 固定相 内径 膜厚 长度
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4.2.1 柱材质
不锈钢和熔融石英 共同点：良好的惰性和自由度 不锈钢的优势：良好的耐磨性和抗刮伤特性，
可以缠绕为更小的尺寸，卓越的温度适应 性。 熔融石英的优势：易于和保护柱连接，易于 确认毛细柱内的高沸点污染物。
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4.2.10 膜厚对分离度的影响
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4.2.11 长度
长度选择的基本原则：
★ 色谱柱越长，柱效越高。 ★ 选择可以满足分离度要求的最短的柱子。 ★ 如果即使是最长规格的色谱柱依然无法满足分离度的要求，
请考虑更换固定相或膜厚。 ★ 分离度和柱长的平方根成正比，两倍的柱长只能增加40％
1.3 气相色谱法的特点
• “三高” “一快” “一广” 1.高效能：一般填充柱的理论塔板数可达数千，毛细管柱可
达一百多万。 2.高选择性：可以使一些分配系数很接近的以及极为复杂、
难以分离的物质，获得满意的分离。 3.高灵敏度：可以检测1011～1013g物质，适合于痕量分析 4.分析速度快：一个试样的分析可在几分钟到几十分钟内完
降低柱温可使色谱柱的选择性增大，但升高柱温可以 缩短分析时间，并且可以改善气相和液相的传质速率，有 利于提高效能。所以，这两方面的情况均需考虑。
柱温分为恒温和程序升温两种
恒温：对于沸程不太宽的简单样品，可采用恒温模式。一 般的气体分析和简单液体样品分析都采用恒温模式。
程序升温：对于沸程较宽的复杂样品，如果在一恒温下分 很难达到好的分离效果。
• 2）峰高（h）和峰面积 ： 色谱峰顶点与基线的距离 叫峰高。色谱峰与峰底基 线所围成区域的面积叫峰 面积。
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3）保留值 a. 死时间(tM) ：不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时的
时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于该物质不与固定相作用， 因此，其流速与流动相的流速相近。据 tM可求出流动相平均流速
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• 4、气流调节阀
• 通常在减压阀输出气体的管线中还要串联稳 压阀，用以稳定载气（或燃气）的压力
•
当用程序升温进行色谱分析时，由于色谱柱
柱温不断升高引起色谱柱阻力不断增加，也会使
载气流量发生变化。为了在气体阻力发生变化时，
也能维持载气流速的稳定，需要使用稳流阀来自
动控制载气的稳定流速。
GC/MS应用和分流/不分流分析。
★ 0.32mm口径柱中等柱效，多用于不分流进样。 ★ 0.53mm口径柱，可以替代填充柱，适合于痕量
分析。
增加色谱柱的内径，可以增加分离的样 品量，但由于纵向扩散路径的增加，会使 柱效降低。
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4.2.8 内径对分离度的影响
较小的内径可以获 得更好的分离度，或 者在更短的时间内获 得同样的分离度
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4.2.9 膜厚
膜厚选择的基本原则：
★ 增加膜厚可以提高分离度和加强保留，厚些的液膜可以有效降低过载 拖尾峰和其他化合物的共流出。
★ 如果样品的浓度范围很宽，就需要更厚的液膜，反之，如果目标组分 的分离足够，并且没有共流出的问题，就可以使用比较薄的液膜，对 于挥发性有机物来说，厚液膜更为合适。
b. 保留时间tr：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组份随 流动相通过柱子的时间t0和组份在固定相中滞留的时间。
c. 调整保留时间tr’ ：某组份的保留时间扣除死时间后的保留时间， 它是组份在固定相中的滞留时间。即
tr’= tr －tM 4）色谱峰底宽W ：由色谱峰的两边拐点做切线，与基线交点的距离 。
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4.2.2 固定相
固定相选择的基本原则：
相似相溶原理，选用非极性的固定相分析非极性化合物 如果化合物可以用不同极性的固定相分析，选用极性最小 的固定相。 非极性固定相的使用寿命长于极性固定相。 应用范围较广的五种固定相，Rtx-1、Rtx-5、Rtx-50、Rtx1701和Rtx-wax可以满足90%以上的分析需求。
的分离度。 ★ 标准柱(25~30m)：标准柱长，满足大部分应用。 ★ 短柱(5~15m)：通常用于10个组份以下简单样品的快速分
析。 ★ 长柱(50m以上)：复杂样品分析。
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4.2.11 柱长对分析时间的影响
恒温分析 ：保留时间由柱长决定，柱长加倍分析时间也加倍。
程升分析： 保留时间主要取决于柱温，分离度的提升和恒温分析类似， 但分析时间只是略有增加。
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第四部分 色谱柱
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色谱柱：色谱仪的核心部件。
柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径2-6毫米。 长度可根据需要确定。
柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱 固定相。
气-固色谱：固体吸附剂
气-液色谱：载体+固定液
柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧， 柱前压力大，流速慢或将 柱堵死，反之空隙体 积大，柱效低。