现代仪器分析气相色谱析教案

题目: 气相色谱法

教学目的与要求: 掌握

1 气相色谱仪器

2 毛细管色谱简介

3 进样系统

4 检测器

5 定性分析

6 定量分析

内容与时间分配: 1 气相色谱仪器

2 毛细管色谱简介

3 进样系统

4 检测器

5 定性分析

6 定量分析

重点与难点: 1、荧光的产生；

2、荧光光谱与激发光谱；

3、荧光与分子结构

4、影响因素

5、分析方法

教具准备: PPT

气相色谱法

1.概述

GC是以气体为流动相的柱色谱法

按固定相状态分为气固～：固体吸附剂

气液～：载体上涂渍液体的固定相

色谱柱种类填充柱色谱

毛细管柱色谱空心～

填充～

1.1气相色谱仪的一般流程

载气调至所需流速；气化室，色谱柱，检测器调至最佳工作状态；分析样品从进样器→

载气

气化室（气化）→色谱柱分离→检测器→记录仪→保留值：定性

A或h：定量

①气路系统

载气连续运行的密闭管路

气源（高压气瓶）→减压阀，压力表→净化器→气流调节器→流量计气化室→色谱柱→检测器→放空

②进样系统：使样品瞬间气化，进入色谱柱

进样装置

气化室

③分离系统：分离组分

色谱柱，柱室

④检测系统：将载气中组分的浓度或量转化成电信号

⑤温度控制系统

气化室，柱室，检测室控温

⑥数据处理系统

记录仪，积分仪或色谱工作站

1.2 GC的特点

①分离效能高（柱效高）

n=106

性质相似的组分也可分离，因气体粘度小，移动快，可以用长柱子分离

汽油有200多个组分，人尿300多个组分

②分析速度快

几分～几十分钟

③灵敏度高

检测限：10-12～10-14g

④应用广泛

分析气化温度在<450℃且不分解的物质，可分析20％的有机化合物

2仪器结构

2.1载气系统：H2、N2、He、Ar等

载气主要根据检测器特性决定

如：热导池～：H2、He（分子量小，热导系数大，粘度小）

载气流量控制：根据速率方程，选择最佳稳定流量

H=A+B/u+Cu

A ：涡流扩散项

B/u ：纵向扩散项

Cu ：传质阻力项

对上式求导：dH/du=-B/u 2+C=0

C B u =最佳 C B A H ⋅+=2最小

当u 较小时，B 项为色谱峰扩张的主要因素，此时应采用相对分子质量较大的载气（N 2，Ar ），使组分在载气中有较小的扩散系数。

当u 较大时，C 项为控制因素，宜采用相对分子量较小的载气（H 2、He ），此时组分在载气中有较大的扩散系数，可减小气相传质阻力，提高柱效。

对于填充柱：N 2：10～12cm ·s -1

H 2：15～20 cm ·s -1

2.2进样系统

2.2.1进样口结构与技术指标

①操作温度范围

最高气化温度350～420℃，常用250℃

②载气压力和流量设定范围

常见仪器载气压力范围：0～100psi

流量范围：0～200ml ·min -1

③死体积 0.2～1ml

气化室死体积小，样品初始谱带窄，柱外效应小，但死体积太小，会因样品气化后体积膨胀引起压力的剧烈波动，严重时会引起样品“倒灌”，反而增加柱外效应。

④惰性

气化室内壁应有足够惰性，不对样品发生吸附或化学反应或对样品分解起催化作用。所以，气化室不锈钢套管中要插入一个石英或玻璃管柱。

⑤隔垫吹扫功能

隔垫：硅橡胶材料→残留溶剂 低分子齐聚物 进入色谱柱，引起“鬼峰”

气化室高温使其部分降解

隔垫吹扫

隔垫排出物被排出

温度较气化温度低，防止隔垫老化

隔垫吹扫器出口

玻璃衬管

加热块

石英玻璃毛（此处为衬管中心，温度最高，样品气化，不会被吹扫气流失）

载气大部分进入衬管，起载气作用，一部分向上流动（1～3ml ·min -1），从隔垫下方流过，放空。

保护色谱柱→不挥发物质会滞留在衬管不进入色谱柱，积存产生“鬼峰”，所以

清洗，更换

硅烷化→脱活处理

衬管 一般衬管中填入少量硅烷化处理的石英玻璃毛。

→加快样品气化，避免颗粒物填塞色谱柱

衬管容积：至少等于样品溶剂气化后体积

气化后体积膨胀150～500倍

2.2.2进样

①注射器进样

气体

液体

a．注射速度快

b．取样应准确，重现

c．避免样品间干扰（洗针3次）

d．选择合适的注射器（10μl多用）

e．减少注射歧视（组分沸点不同，气化速度和针内残留不同）

方法：热针进样

溶剂冲洗：针内先吸一段溶剂，再吸样品

②液体

气体进样阀（定量管，RSD可达0.5%）

V气体=（102～103）V液体

③自动进样器（效率高，精度高，费用高）

④分流进样（毛细管气相色谱）减少进样量

防止柱污染

分流技术：小部分被载气带入色谱柱，大部分被放空

进入色谱柱部分：放空部分=分流比（一般1:10～1:200）

进样量<2μl（一般<0.5μl）

进样速度：越快越好防止不均匀气化

保持窄的初始谱带宽度

分流歧视：在一定分流比条件下，不同样品组分的实际分流比是不同的，从而选成进入色谱柱的样品组成不同于原来的样品组成，影响定量结果的准确度。

各组分在载气中的扩散速度不同

原因各组分极性不同，沸点不同，气化速度不同

分流比较大

解决方法快速气化，包括采用较高气化温度和选用合适的衬管

在样品浓度和柱容量允许情况下，分流比尽量小一些

⑤不分流进样：

提高灵敏度

消除分流歧视

低浓度样品，但由于溶剂效应会引起初始谱带变宽

⑥冷柱上进样：

样品直接注入处于室温活低于室温的色谱柱，逐步升高温度使组分依次气化通过色谱柱分离消除歧化效应

优点避免样品分解

准确度，精密度高

要求进样体积小，否则会超载

缺点操作复杂：对起始柱温、溶剂性质、进样速度有严格的要求，且要特殊

⑦程序升温气化进样（PTV）

将气体或液体样品，注入处于低温的进样口衬管内，按设定程序升高进样口温度

缺点：PTV进样口结构复杂，操作技术要求更高一些；价格贵一些。