色谱一些概念

第二章、有关概念说明一、色谱图的有关概念色谱图：色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的响应信号对时间或者说载气流出体积的曲线图色谱峰：色谱柱流出组分通过检测器系统时所产生响应信号的微分曲线。

基线：峰的起点与终点之间所连接的直线峰高：从峰的最大值到峰基线的距离峰宽：在峰两侧拐点处所作切线与峰基线相交两点之间的距离半峰宽：通过峰高的中点作平等于峰底的直线，此直线与峰两侧相交两点之间的距离峰面积：峰与峰基线之间的面积二、色谱处理的相关概念1、数据采集：在采集数据的过程中，分析仪器所输出的信号在采集器中由模拟信号转化为数字信号。

数字信号传送到N2010色谱工作站并保存在信号数据文件中。

2、积分：积分是从信号曲线上确定峰并计算其大小。

积分是定量计算必不可少的。

N2010色谱工作站积分时，先是辨别每一个峰的开始及结束时间，并用“|“符号标记这些点，同时寻找这些峰的顶点，确定保留时间，建立基线，计算峰面积、峰高及峰宽。

这些过程由积分参数及、手动积分事件表控制。

3、定量：使用峰面积或峰高来确定样品中化合物的浓度，包括以下过程：弄清并鉴别您所分析的化合物；建立分析含有这种化合物样品的方法；分析含有已知化合物浓度的一个或几个标准样品，以获得该浓度下的响应，并计算出校正因子；分析未知浓度的化合物样品，以得到未知浓度的响应；将未知浓度的样品与标准样品进行比较，并利用标准样品的校正因子来确定未知样品中化合物的浓度。

4、校准：校准是通过进样分析指定的准备好的标准样品，来确定计算绝对组分浓度的校正因子的过程。

重复次数：同一浓度的标准样品平行进样的次数校准点数：由一个校准不同样品浓度的校准点组成。

标准样品：也叫校准样品或标准混合物，是含有用于定量的已知数量的化合物样品。

标准样品可从国家标准试剂供应商处买到。

标准曲线：是从一个或多个标准样品中获得化合物的数量与响因数据的图形表示。

5、报告：报告包含所分析样品的质及量的信息。

报告可以直接打印，或在屏幕上显示，报告可包括运行中所测峰的详细信息及所得的谱图。

三、积分参数的解释（二）流体的稳压和稳流1．稳压阀稳压阀是实验室常用的稳压装置，其工作原理如图5所示，稳压阀的腔A与腔B通过连动杆与孔的间隙相通，右旋调节手柄至一定位置时，系统达到平衡。

A进气压力有微小的上升时，则腔B的压力随之增加，波纹管向右伸张，压缩弹簧，阀针同时右移、减少了阀针与阀针座的间隙，气流阻力增大，则出口压力保持原有的平衡压力；同样进气口压力有微小下降时，系统也将自动恢复平衡状态，达到稳压效果。

使用此阀时应注意进口压力一般不超过5.884×105Pa，出口压力一般在 9.807×104Pa～1.961×105Pa效果较好。

使用的气源应干燥、无腐蚀性，气源压力应高于输出压力 4.903×104Pa。

不能把气体进出口接反，以免损坏波纹管。

在停止工作时应把调节手柄左旋，使阀处于关闭状态，防止弹簧失效。

图5 稳压阀工作原理示意图l．出气口；2．阀针座；3．阀针；4．进气口5．调节手柄；6．压簧；7．波纹管；8．连动杆；9．腔A；10．腔B2．针形阀针形阀是一种调节气体流速、控制气体流量的微量调节阀，也可以用于液体流量的控制。

其结构主要由阀针，阀体和调节螺旋组成。

针形阀的工作原理如图6所示。

阀针与阀体不能相对转动，只有调节螺旋与阀针或阀体可以相对转动。

当调节螺旋右转时，阀针旋入进气孔道，则进气孔道的孔隙变小，气体阻力增大，流速减小。

当调节螺旋左旋时，则进气孔道的孔隙增大，气体阻力减小，流速增大。

图6 针形阀工作原理示意图1．进气口；2．出气口；3．阀针；4．阀体；5．调节螺旋3．稳压装置实验室常用的最简单的气体稳压装置如图7所示。

当低压气体流经针形阀调至一定流速后，一部分气体经稳压管的支管底部冒泡排空，另一部分经缓冲管和流速计进入系统。

只要保持气体在稳压管底部均匀的冒泡，就可以使气体处于稳压状态，改变水准瓶的高低，可以调节气体流速大小。

缓冲管是用内径小于1mm、长1.5m左右的玻璃毛细管弯曲而成，其作用是抵消在稳压管中气泡逸出时气体流速的波动，保持气流稳定。

也可以用大的缓冲瓶代替。

图7气体稳压系统流程示意图4．稳流阀稳流阀用以稳定载气或待测气体的流速。

WLF型稳流阀的工作原理如图8所示。

当输入压力为p时，在节流孔G1通过的压力是p，阀盖上的腔体压力也是p，处产生一个压力p1。

该阀门中压缩这时调节计形阀杆为一定位置，则在节流扎G2弹簧本身有一向上作用力，膜片受p的作用，有一个向下的压力，由于p1克服膜片向下的压力，使密封橡胶与阀门间有一个不断振动的距离，这时在阀门中则有一个压力p2输出。

由于膜片不断地振动，使出口处有一个恒定的流量输出。

使用时压力为2 kg·cm-2，流量＜150 mL·min-1。

图8 稳流阀工作原理（三）各种流量计简介1．转子流量计转子流量计又称浮子流量计，是目前工业上或实验室常用的一种流量计。

其结构如图9所示。

它是由一根锥形的玻璃管和一个能上下移动的浮子所组成。

当气体自下而上流经锥形管时，被浮子节流，在浮子上下端之间产生一个压差。

浮子在压差作用下上升，当浮子上、下压差与其所受的粘性力之和等于浮子所受的重力时，浮子就处于某一高度的平衡位置，当流量增大时，浮子上升，浮子与锥形管间的环隙面积也随之增大，则浮子在更高位置上重新达到受力平衡。

因此流体的流量可用浮子升起的高度表示。

这种流量计大多为市售的标准系列产品，规格型号很多，测量范围也很广。

这些流量计用于测量哪一种流体，如气体或液体，是氮气或氢气，均有相应的说明，并附有某流体的浮子高度与流量的关系曲线。

若改变所测流体的体系，可用皂膜流量计或湿式流量计另行标定。

图9转子流量计结构示意图使用转子流量计需注意：流量计应垂直安装；要缓慢开启控制阀；待浮子稳定后再读取流量；避免被测流体的温度、压力突然急剧变化；为确保计量的准确、可靠，使用前均需进行校正。

2．毛细管流量计毛细管流量计的外表形式很多，图10所示是其中的一种。

它是根据流体力学原理制成的。

当气体通过毛细管时，阻力增大，线速度（即动能）增大，而压力降低（即位能减小），这样气体在毛细管前后就产生压差，借流量计中两液面高度差（Δh）显示出来。

当毛细管长度L与其半径之比等于或大于100时，气体流量V 与毛细管两端压差存在线性关系：式中，为毛细管特征系数；r为毛细管半径；ρ为流量计所盛液体的密度；η为气体粘度系数。

当流量计的毛细管和所盛液体一定时，气体流量V 和压差Δh成直线关系。

对不同的气体，V和Δh有不同的直线关系；对同一气体，更换毛细管后，V和Δh的直线关系也与原来不同。

而流量与压差这一直线关系不是由计算得来的，而是通过实验标定，绘制出V～Δh的关系曲线。

因此，绘出的这一关系曲线，必须说明使用的气体种类和对应的毛细管规格。

这种流量计多为自行装配，根据测量流速的范围，选用不同孔径的毛细管。

流量计所盛的液体可以是水，液体石腊或水银等。

在选择液体时，要考虑被测气体与该液体不互溶，也不起化学反应，同时对速度小的气体采用比重小的液体，对流速大的采用比重大的液体，在使用和标定过程中要保持流量计的清洁与干澡。

3．皂膜流量计这是实验室常用的构造十分简单的一种流量计，它可用滴定管改制而成。

如图11所示。

橡皮头内装有肥皂水，当待测气体经侧管流入后，用手将橡皮头一捏，气体就把肥皂水吹成一圈圈的薄膜，并沿管上升，用停表记录某一皂膜移动一定体积所需的时间，即可求出流量（体积/时间）。

这种流量计的测量是间断式的，适用于尾气流量的测定，标定测量范围较小的流量计（约100mL·min-1以下），而且仅限于对气体流量的测定。

图10 锐孔流速计示意图图11皂膜流量计1．橡皮头；2．肥皂液4．湿式流量计湿式流量计也是实验室常用的一种流量计。

它的构造主要由圆鼓形壳体、转鼓及传动计数装置所组成，如图12所示。

图12 湿式流量计结构简图1．温度计；2．压差计；3．水平仪；4．排气管；5．转鼓6．壳体；7．水位器；8．可调支脚；9．进气管转鼓是圆筒及四个变曲形状的叶片所构成。

四个叶片构成A，B，C，D四个体积相等的小室。

鼓的下半部浸在水中，水位高低由水位器指示。

气体从背部中间的进气管依次进入各室，并不断地由顶部排出，迫使转鼓不停地转动。

气体流经流量计的体积由盘上的计数装置和指针显示，用停表记录流经某一体积所需的时间，便可求得气体流量。

图12中所示位置，表示C室开始进气，B室正在进气，A室正在排气，D室排气将完毕。

湿式流量计的测量是累积式的，它用于测量气体流量和标定流量计。

湿式流量计事先应经标准容量瓶进行校准。

使用时注意：先调整湿式流量计的水平，使水平仪内气泡居中；流量计内注入蒸馏水，其水位高低应使水位器中液面与针尖接触被测气体应不溶于水且不腐蚀流量计；使用时，应记录流量计的温度。

5．质量流量控制器质量流量控制器用于对气体的质量流量进行精密测量和控制，它在半导体和集成电路工业、特种材料学科、化学工业、石油工业、医药、环保和真空等多种领域的科研和生产中有着重要的应用。

质量流量控制器具有精度高、重复性好、流量量程宽、响应速度快、软启动、稳定可靠、工作压力范围宽等特点，其操作使用非常方便，可在任意位置安装，并便于与计算机连接实现自动控制。

它也可以作为质量流量计使用，对气体的瞬时流量和累积流量进行精确计量。

流量控制器一般与流量显示仪等配套产品配合使用。

质量流量控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀和放大控制电路等部件组成。

流量传感器采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量，具有温度压力自动补偿特性。

将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大；放大后的流量检测电压与设定电压进行比较，再将差值信号放大后去控制调节阀门，闭环控制流过通道的流量使之与设定的流量相等。

分流器决定主通道的流量。

与之配套流量显示仪上设置有稳压电源、三位半数字电压表、设定电位器、外设、内设转换和三位阀控开关等。

本控制器与流量显示仪连接后的工作原理如图13所示。

控制器输出的流量检测电压与流过通道的质量流量成正比，满刻度流量检测输出电压为+5V。

使用时主要操作在流量显示仪上进行。

阀门控制开关及流量设定电位器在前面板上，流量设定的内部或外部信号选择开关一般在后面板上。

当设定选择开关打到“内”时，用设定电器W设定流量；打到“外”时，由外部信号设定流量。

在显示面板上还设置有三个阀门控制开关，当置“关闭”位时，阀门关闭；当置“清洗”位时，阀门开到最大，以便气路清洗；当置于“阀控”时，自动控制流量。

图13质量流量控制器原理先开电源，将阀开关置到“关闭”位，将设定值调到零，再开气，待预热至零点稳定后，再转“阀控”位，然后将设定流量调至需要值，则实际流量跟踪设定值而改变，无过冲，这是最佳操作方法。