气相色谱法
气相色谱法
GC
1
发展 英国Martin等人于1941年首次提出了用 气体作流动相； 1952年第一次用气相色谱法分离测定复 杂混合物； 1955年第一台商品气相色谱仪； 近年电子计算机技术。
2
概念：使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相
是不动的(固定相),另一相(流动相)携带混合物流过此
从色谱图得到的信息: 1.样品中所含组分数(峰个数) 2.定性分析(色谱峰的保留值) 3.定量分析(色谱峰面积或峰高) 4,评价色谱柱分离性能(区域宽度)
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三、塔板理论
1.理论塔板数n:某一组分的保留时间与半峰宽比值 的平方，乘以5.54的积为理论塔板数。
n=5.54(tR/Wh/2)2 色谱柱长L与理论塔板数n的比值为理论塔 板高度H。 H=L/n
固定相,与固定相发生作用,在同一推动力下,不同组分 在固定相中滞留的时间不同,依次从固定相中流出,又
称色层法,层析法。 以气体作为流动相的色谱法。
分类：
按固定相的聚集状态: 气固色谱（GSC）、气液色谱（GLC） 按分离原理： GSC属于吸附色谱，GLC属于分配色谱。 按色谱柱的粗细：柱色谱（分填充柱色谱 毛细管柱色谱）
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3．柱的制备
柱的制备包括固定液的涂渍和柱的填装。当选定固定 液和担体后，还需确定固定液用量，原则是固定液应能均匀 覆盖担体表面形成薄的液膜，固定液的用量通常用配比来表 示（固定液与担体的质量比），一般在5%~25%之间。低配 比，柱效较高。分析速度快，但允许的进样量低。 固定液的涂渍是将选定的固定液用合适的溶剂溶解后 （溶剂用量以能完全浸没单体为宜），加入担体，缓慢蒸发 溶剂至干燥。 螺旋形柱的填充通常采用真空填充法，应注意填充均匀， 致密，但又不可使柱压太大。 4．色谱柱的老化 制备好的色谱柱在使用前要进行老化处理，即将柱子在 比其工作过程中的最高使用温度高25℃的情况下通载气加热 几小时。为防止污染检测器，需将柱出口与检测器脱离直接 引至室外。在老化过程中，填料中残存的溶剂以及固定相中 46 可能存在的低沸点组分随载气流出。此外，还有助于使担体
《气相色谱法》课件
气相色谱法是一种分离和分析复杂混 合物中各组分的方法，利用不同物质 在固定相和流动相之间的分配系数差 异进行分离。
原理
通过将待测样品中的各组分在两相之 间进行吸附、脱附、溶解、挥发的过 程，使各组分在两相中具有不同的分 配系数，从而实现分离。
发展历程与现状
发展历程
气相色谱法自20世纪50年代问世以来，经历了不断改进和完 善的过程，逐渐成为一种高效、快速、灵敏的分析方法。
气相色谱法的优缺点
优点
高分离效能
气相色谱法具有很高的分离效能，能够分离复杂 混合物中的各种组分。
快速分析
通过优化色谱条件，可以实现快速分析，提高工 作效率。
ABCD
高灵敏度
通过先进的检测技术，气相色谱法能够检测出低 浓度的物质，满足痕量分析的要求。
应用广泛
气相色谱法可以应用于各种领域，如环境监测、 食品检测、药物分析等。
分离柱
常用的分离柱有填充柱和 毛细管柱，选择合适的分 离柱是关键。
分离温度
温度对分离效果影响较大 ，需根据被测物质性质选 择合适的温度范围。
检测技术
热导检测器
基于热导原理，对气体或蒸气进行检测。
氢火焰离子化检测器
用于检测有机化合物，具有高灵敏度和选择性。
电子捕获检测器
用于检测电负性物质，如有机氯、有机磷等。
信号处理
检测器输出的信号需要经过放大、处 理和记录，以便准确测量各组分的浓 度。
进样系统
功能
进样系统负责将样品引入色谱柱。
类型
常见类型有直接进样、分流进样和不分流 进样等。
进样量控制
进样方式
进样量的大小和准确度对实验结果有重要 影响，因此需要精确控制进样量。
气相色谱法
2.进样系统
作用:试样引入色谱柱系统 进样样品状态:液,气,固态 进样设备:注射器,进样阀,裂解器 进样方法:手动,自动
进样方式
分流进样:样品在加热的气化室内气化,蒸气大部分经分馏管道 放空,只极小一部分被载气带入 色谱柱. 特点:适用于浓度较高的样品;沸程宽,浓度差异大,化学性质 各异的样品不适用. 无分流进样:进样时样品没有分流.适用于痕量分析;进样时间 长,会造成初始谱带的扩展.-冷肼 柱头进样:样品直接进入预处理柱或柱入口,进样部分温度很低, 防止溶剂在进样时针头气化,样品在冷的柱壁上形成液膜,组分 在液膜上实现气化.—编程操作,适用于不同样品的分析. 顶空进样:采用气态进样.免除大量样品基体对柱系统的影响. 适用于血中毒物,酒,饮料中挥发性香精,食品添加剂的残留溶 剂,植物的芳香成分,聚合物中的挥发组分等.
�
色谱柱选择:第一根柱子是非极性,较大内径(甲基硅氧烷) 第二根柱子是中等极性或极性 检测器:FID,ECD 应用:石油样品,环境样品,农残,中药挥发油
气相色谱联用技术——GC-MS
MS:利用电磁学原理将样品分子转换为带电荷的气态离子,并按 照核质比将其分离并记录下来,从而获得分子结构的方法. 质谱单元:真空部分,电离源,质量分析器,检测器 气质联用:接口单元—色谱仪柱出口压力为105Pa,质谱仪必须保 证在高真空度下运行.为了解决压力的不协调性—接口. 接口方式:开口分流法—通入保护气流(He),使色谱柱的末端 保持常压,而不会降低系统的分离效率.限阻管具有适当的阻力, 仅有一小部分被引入质谱(大部分被放空). 分子分离器:通过分馏技术,使进入质谱的气流获得 富集,以保证较高的灵敏度. 直接连接法:毛细管柱内径细,柱流量小,即使色谱 出来的所有气流全部流入质谱系统,真空系统仍可以维持较好的 状态.
气相色谱法
第七章 气相色谱法
7-2 气相色谱固定相
一 气-固色谱固定相 二 气-液色谱固定相
7-3 气相色谱检测器 7-4 气相色谱法的实验技术
一 分离操作条件的选择 二 样品衍生化方法
7-1 气相色谱仪的基本组成：
关键部件： 色谱柱：是混合物中各组分能否分离的关键。 （色谱仪的“心脏” （色谱仪的“心脏”） 检测器：决定分离后的组分能否产生信号。 （色谱仪的“眼睛” （色谱仪的“眼睛”） 因此，色谱仪的核心是分离系统和检测系统。 →☆←
7-2 气相色谱固定相
一 、气-固色谱固定相 、气固定相：多孔性的较大表面积的固体吸附 剂颗粒。（易吸潮失活，使用前需活化） 分离对象：永远性气体及低分子量，低沸 点的烃类等。 →☆←
二、 气-液色谱固定相
１．载体（又称担体）
固定相：涂在载体表面上的固定液。
作用：提供一个具有较大表面积的惰性表面，使固定液 显均匀薄膜状地牢固保留在其表面上。 载体要求：（1 载体要求：（1）表面多孔且分布均匀； （2）表面积大； （3）化学惰性好； （4）热稳定性好； （5）机械强度好。 一般使用硅藻土载体。由天然硅藻土经锻炼制得，按制 造方法不同，可分为红色载体和白色载体。 →☆←
一般选择气化室温度高于样品中沸点最高的 组分的沸点10-50℃。以保证样品在气化室中瞬 组分的沸点10-50℃。以保证样品在气化室中瞬 间气化。但温度不能高于各组分的化学稳定温度。 （2）柱温的选择 通常情况，比各组分平均沸点稍低。 柱温不能高于固定液的最高使用温度。防止 固定液挥发流失。 柱温提高时：组分的保留时间缩短，扩散时 间减少，柱效提高，但各组分保留时间靠近，分 离度降低。 →☆←
3 衍生物的制备
衍生化试剂一般活性很高，需在无水条件进行 反应，且通常在密封体系内完成。 衍生反应结束后，可直接取样分析，必要时可 用干燥惰性气体吹去副产物及过量试剂。有时衍生 反应不能计量地转化，给定量分析带来误差。 可采用下列方法补救： 让衍生试剂大大过量，推动平衡向生成物方向 移动。 加入一个与样品性质接近的标准物，让两者都 与衍生试剂反应，假定两者转化率相同，由于衍生 前后二者比例不变，根据类比，进行定量。 →☆←
气相色谱法
气相色谱法的机理及其在环境监测中的应用一．气相色谱法的概述气相色谱法（gas chromatography 简称GC）是色谱法的一种，它是俄国学者茨威特于1906年首先提出的。
色谱分析是一种对多组分混合物的分离、分析工具，它主要利用物质的理化性质不同进行分离并测定混合物中各组分的含量。
色谱法中有两个相，一个相是流动相，另一个相是固定相。
如果用液体作流动相，就叫液相色谱，用气体作流动相，就叫气相色谱。
气相色谱法有不同的分类方法。
由于所用的固定相不同，可以将其分为两种，用固体吸附剂作固定相的叫气固色谱，用涂有固定液的担体作固定相的叫气液色谱。
按色谱分离原理来分，气相色谱法亦可分为吸附色谱和分配色谱两类，在气固色谱中，固定相为吸附剂，气固色谱属于吸附色谱，气液色谱属于分配色谱。
按色谱操作形式来分，气相色谱属于柱色谱，根据所使用的色谱柱粗细不同，可分为一般填充柱和毛细管柱两类。
一般填充柱是将固定相装在一根玻璃或金属的管中，管内径为2～6毫米。
毛细管柱则又可分为空心毛细管柱和填充毛细管柱两种。
空心毛细管柱是将固定液直接涂在内径只有0.1～0.5毫米的玻璃或金属毛细管的内壁上，填充毛细管柱是近几年才发展起来的，它是将某些多孔性固体颗粒装入厚壁玻管中，然后加热拉制成毛细管，一般内径为0.25～0.5毫米。
在实际工作中，气相色谱法是以气液色谱为主。
二．气相色谱法所用仪器的结构机理及流程2.1结构机理气相色谱法所用的仪器为气相色谱仪。
气相色谱是以气体做流动相的色谱过程，它包括气-固色谱(即气-固吸附色谱)和气-液色谱(即气-液分配色谱)。
用气体做流动相的主要优点是气体的粘度小，因而在色谱柱内流动的阻力小；同时因为气体的扩散系数大，因此组分在两相间的传质速度快，有利于高效、快速地分离。
和气-固色谱相比，气-液色谱由于它可供选择的固定液多，它的应用范围更为广泛。
目前，气相色谱已广泛用于沸点在500℃以下、热稳定的各种组分的分离和测定。
气相色谱
在一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡时 的浓度（g· mL-1）比称为分配系数，以K表示。 待测组分在固定相和流动相之间发生的吸附，脱附 或溶解，挥发的过程叫做分配过程。
组分在固定相中的浓度 组分在流动相中浓度 Cs K Cm K
（分配系数是色谱分析的依据）
分配系数K是由组分及固定液的热力学性质决定的， 随柱温，柱压变化，与柱中气相、液相的体积无关。 当K=1时，组分在固定相和流动相中浓度相等； 当K>1时，组分在固定相中的浓度大于在流动相中的浓 度； 当K<1时，组分在固定相中的浓度小于在流动相中的浓 度。
（2-11）
1 1 m 1 k 1 S mM
组分和流动相通过长度为L的色谱柱所需时间分别
L tR us
(2 13)
tM
L u
(2 14 )
推导：t R t M (1 k )
' tR tM tR k tM tM
(2 15) (2 16 )
k可由实验测得。
死时间（dead time） tm 指不被固定相吸附或溶解的气体（如空气、甲烷）从 进样开始到柱后出现浓度最大值时所需时间。 保留时间（retention time）tR 指被测样品从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时 间O’B。 调整保留时间（adjusted retention time）tR’ tR’=tR-tm 某组分由于溶解或吸附与固定相，比不溶解或不被吸 附的组分在色谱柱中多滞留的时间。
图12.2 色谱流出曲线
（1）基线（base line）
当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实验操 作条件下，反应检测器系统噪声随时间变化的线称 为基线。 （2）保留值（retention value）
气相色谱分析法ppt课件
GC技术不断完善，出现了毛细管柱、高效液相色谱（HPLC）等新技 术。
现状
目前，气相色谱法已经成为化学分析领域中最常用的分离和分析方法 之一，广泛应用于环境、食品、医药、石油化工等领域。
应用领域与意义
01 环境监测
02 食品安全
03 医药分析
04 石油化工
05 意义
用于大气、水、土壤等环 境中污染物的检测和分析 。
载气系统
01
02
03
载气种类
常用的载气有氢气、氮气 、氦气等，选择载气需考 虑样品的性质和分析要求 。
载气纯度
高纯度的载气可以减少杂 质对分析结果的影响，提 高分析的准确性和灵敏度 。
载气流速
适当的载气流速可以保证 样品在色谱柱中得到充分 分离，同时避免色谱峰展 宽。
进样系统
进样方式
包括手动进样和自动进样 两种方式，自动进样可以 提高分析效率和重复性。
02
根据分析要求选择合适 的色谱柱长度和内径。
03
考虑色谱柱的耐用性和 使用寿命，选择质量可 靠的色谱柱品牌。
04
对于复杂样品的分析， 可采用多维色谱技术以 提高分离效果和分析准 确性。
05
气相色谱操作条件优化 与实验设计
载气流速对分离效果影响研究
载气流速对色谱峰的影响
流速过快可能导致峰形变宽，流速过慢则可能使峰形变窄或产生 前沿峰。
凝收集。
顶空分析法
将样品置于密闭容器中 ，加热使挥发性成分挥 发至容器顶部空间，然
后进行分析。
进样方式及技巧
01
02
03
04
手动进样
使用微量注射器将样品注入进 样口，注意注射速度、注射量
简述气相色谱法的定义
有关“气相色谱法”的定义
有关“气相色谱法”的定义如下：
气相色谱法是一种利用气体作为流动相的色层分离分析方法。
其原理是利用物质在固定相上的吸附作用和在流动相中的分配系数不同，使不同物质在色谱柱中得到分离。
在气相色谱中，通常使用固体或液体作为固定相，而流动相为气体。
气相色谱法具有效能高、灵敏度高、选择性强、分析速度快和应用范围广等特点，是司法鉴定中检测有机化合物的重要分析手段，尤其适用于易挥发有机化合物的定性、定量分析。
近年来，随着高灵敏选择性检测器的应用，气相色谱法的应用范围进一步扩大。
气相色谱法可以分为气-液色谱法和气-固色谱法。
其中，气-液色谱法是利用液体作为固定相，而气-固色谱法则是利用固体吸附剂作为固定相。
在气相色谱分析中，通常采用内标法或外标法对样品进行定量分析，而通过色谱峰的保留时间和峰面积则可以对化合物进行定性和定量分析。
气相色谱法
3）高分子多孔微球（GDX，苯乙烯、二乙烯基苯聚合交联而成： 常用于药物分析（乙醇量、水分、残留有机溶剂）定性、定量
有机合成高分子聚合物 吸附 + 分配 + 分子筛机制 4）化学键合相（化学键合多孔微球固定相） 稳定性好，分析极性和非极性组分 吸附 + 分配机制
一、 气相色谱速率理论
Van Deemter 等人在研究气液色谱时提出了速率理论，他在 塔板理论的基础上引入了影响板高的动力学因素，将色谱 过程与柱内组分的分子运动联系起来，认为影响板高的因 素有三，并建立了速率方程（范第姆特方程）。
RC
质量型检测器：测量组分质量的变化
响应值与单位时间进入检测器的组分质量成正比
[FID、FPD、NPD(TID)]
2、按对组分的选择性分
R dw dt
通用型检测器：TCD
专属型检测器：FID（含C、H）、FPD（含S、P ）、NPD
（含N、P ）、ECD（含电负性基团）
三、检测器的性能指标 噪音（noise；N）
适用范围：溶剂、一般气体和惰性气体，工业流程中气体， 药物中微量水分
3）使用注意事项 A、热导检测器为浓度型检测器，当进样量一定时，峰面积 与载气流速成反比，而峰高受流速影响较小。因此，用A定 量时，需严格保持流速稳定。 B、为避免热丝烧断，没有通载气时不能加桥电流，关仪器 时应先切断桥电流再关载气。 C、在热导池体温度与载气流速等实验条件恒定时，检测器 的灵敏度取决于载气与组分的热导率之差。在用TCD 检测 器时，用氮气为载气，灵敏度低、易出倒峰 一般选氢气为载气。 见 p255 表12-1 D、检测器温度不得低于柱温，通常检测器温度高于柱温 2050C。
气相色谱法的定义
气相色谱法的定义气相色谱法是一种分离和分析化合物的技术，广泛应用于化学、生物化学、环境科学等领域。
它利用气相色谱仪将混合物中的化合物分离出来，然后通过检测器进行定量和定性分析。
气相色谱法具有分离效率高、分析速度快、灵敏度高等优点，因此在科学研究和工业生产中得到了广泛的应用。
气相色谱法的原理是利用气相色谱柱对混合物中的化合物进行分离。
当混合物进入色谱柱时，不同化合物会因为其与固定相的亲和力不同而在色谱柱中以不同速度移动，从而实现分离。
随后，通过检测器对分离出来的化合物进行检测和定量分析。
气相色谱法可以通过不同的检测器实现对化合物的定性和定量分析，常用的检测器包括质谱检测器、火焰光度检测器、电子捕获检测器等。
气相色谱法的应用非常广泛。
在化学领域，气相色谱法可以用于分析有机化合物、无机化合物、生物大分子等。
在生物化学领域，气相色谱法可以用于药物代谢动力学研究、蛋白质结构分析等。
在环境科学领域，气相色谱法可以用于大气污染物的监测、水体中有机污染物的分析等。
此外，气相色谱法还被广泛应用于食品安全监测、药品质量控制等领域。
随着科学技术的不断发展，气相色谱法也在不断改进和完善。
新型的色谱柱材料、检测器技术以及数据处理方法的不断涌现，使得气相色谱法在分析精度、灵敏度和分辨率上得到了显著提高。
同时，气相色谱法与其他分析技术的结合也为其应用拓展提供了更多可能性，例如与质谱联用技术结合可以实现对复杂混合物的高效分析。
总之，气相色谱法作为一种重要的分离和分析技术，在化学、生物化学、环境科学等领域发挥着重要作用。
随着科学技术的不断进步，相信气相色谱法在未来会有更广阔的应用前景。
气相色谱法的操作步骤和分离原理
气相色谱法的操作步骤和分离原理气相色谱法（Gas Chromatography, GC）是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、医学、环保等领域。
它通过样品在气体载气流动下的分离，利用化学物质在固定相上吸附的不同特性，实现对混合物中各组分的定性和定量分析。
下面将介绍气相色谱法的操作步骤和分离原理。
一、气相色谱法的操作步骤气相色谱法的基本操作步骤包括样品制备、进样、分离、检测和数据处理等几个环节。
1. 样品制备首先，需要将待分析的样品制备成可气化的状态。
对于固体或液体样品，常用的制备方法包括溶解、萃取和衍生化。
将样品溶解于适宜的溶剂中，或者利用萃取剂将目标化合物从复杂基质中提取出来。
对于一些高沸点、不易挥发的化合物，可以通过衍生化反应，将其转化为易于挥发的衍生物。
2. 进样样品制备完成后，需要将样品进样到气相色谱仪中进行分析。
气相色谱仪通常采用自动进样装置，将样品定量地引入分析系统。
常用的进样方式包括气态进样、液态进样和固态进样。
3. 分离分离是气相色谱法的核心步骤。
分离是基于样品中各组分在固定相上吸附的不同特性进行的。
气相色谱仪中的色谱柱是关键设备，其中填充有固定相材料。
当样品进入色谱柱后，不同组分在固定相上的吸附程度不同，由此实现了分离。
4. 检测气相色谱法的检测方式多样，常见的检测器包括火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（TCD）、质谱检测器（MS）等。
这些检测器通过检测色谱柱出口的化合物，给出样品中各组分的信号，从而实现定性和定量分析。
5. 数据处理最后，根据检测器给出的信号，进行数据处理。
常用的数据处理方法包括峰面积计算、质谱图解析等。
通过与标准品比对，可以得到样品中目标化合物的相对含量。
二、气相色谱法的分离原理气相色谱法的分离原理基于固定相和移动相之间的相互作用。
色谱柱中的固定相通常是高表面活性的吸附剂，如硅胶、活性炭等。
移动相是气体载气，常用的有氦气、氮气等。
在样品进入色谱柱后，各组分与固定相发生相互作用。
仪器分析气相色谱法
仪器分析气相色谱法气相色谱法（Gas Chromatography，GC）是一种常用的分析技术，在化学、生物、环境等领域中广泛应用。
该技术通过样品在气相色谱柱中的分离和检测，可以对复杂的混合物进行分析和定量。
本文将介绍气相色谱法的基本原理、仪器分析方法以及应用领域。
一、气相色谱法的基本原理气相色谱法是一种层析技术，原理是通过样品在一个固定相（色谱柱内涂层的液体或固体）和一个惰性气体流动的气相之间的分配来进行分离。
在气相色谱仪中，样品通过进样口被注入到气相色谱柱中，柱温控制使得样品能够在柱内发生分离。
分离后的组分通过检测器检测，得到相应的信号图谱。
气相色谱法的分离机理有吸附、分配、离子交换、凝聚相分离等方式。
其中最常用的是吸附分离，即通过固定相对不同组分的吸附性能进行选择性分离。
二、气相色谱仪的基本组成及原理气相色谱仪主要由进样系统、色谱柱、载气系统、检测器和数据处理系统等部分组成。
进样系统用于将样品引入到气相色谱柱中，色谱柱进行分离，载气系统用于将惰性气体送入色谱柱以推动样品的迁移，检测器用于检测组分的信号，数据处理系统则用于对检测信号进行分析和处理。
在气相色谱仪中，进样系统的关键部分是进样口、进样器和进样针。
色谱柱是气相色谱法中的核心装置，决定了样品的分离效果。
检测器根据不同的检测原理可以分为不同种类，如火焰光度检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）、氮磷检测器（NPD）等。
三、气相色谱法的应用领域气相色谱法广泛应用于化学、生物、环境等领域。
在化学领域，气相色谱法可用于研究化合物的结构和性质、分析有机物、无机物等；在生物领域，可以用于检测生物样品中的氨基酸、脂肪酸、激素等；在环境领域，可用于监测空气、水、土壤中的有机物、农药、挥发性物质等。
总之，气相色谱法是一种重要的分析技术，具有高分析效率、分辨率高、样品消耗少等优点，被广泛应用于各个领域。
通过不断改进仪器设备和方法，气相色谱法将在未来的研究中发挥更重要的作用。
气相色谱法
气相色谱法气相色谱法是实验室最常用的有机化合物定量分析方法，GBZ/T160系列标准中几乎每一类有机化合物、农药都有使用气相色谱进行分析检测的方法。
一、气相色谱法的原理及特点气相色谱法是以气体为流动相的色谱法。
它是在经典液相色谱法的基础上发展起来的一种分离分析方法，主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。
1、气相色谱法的原理气相色谱分离是利用试样中各组分在色谱柱中的流动相和固定相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次的分配（吸附—脱附—放出）。
2、气相色谱法的分类气固色谱：固定相为固体吸附剂的。
气液色谱：固定相为液体的。
3、气相色谱法的特点优点：分离效能高，选择性高，样品用量少，灵敏度高，应用范围广，分析操作简便、快速；不足之处：没有待测物的纯品或相应的色谱定性数据作对照时，不能从分离峰给出定性结果，需要与质谱联用才能达到定性目的；不适用用于沸点高于450℃的难挥发物和热稳定性差的物质分析。
二、使用范围我国现有职业卫生检测标准中大部分有机化合物及部分无机化合物，挥发性和半挥发性化合物。
三、分析方法定量分析色谱定量分析的依据是被测物质的量与它在色谱图上的峰面积（或峰高）成正比。
因为峰高比峰面积更容易受分析条件波动的影响，且峰高标准曲线的线性范围也较峰面积的窄。
因此，通常情况是采用峰面积进行定量分析。
CG-4011A气相色谱仪一、主要用途CG-4011A气相色谱仪是吸收国内外先进技术自行设计研制的新一代多用途的实验用色谱仪。
整台仪器采用微型计算机控制，结构紧凑，具有多阶段程序升温功能，操作方便。
适用于气体样品盒沸点低于400℃的液体和固体的微量和常量分析。
广泛应用于石油化工、医药卫生、环境保护、农业食品、煤矿通风安全等部门。
二、实验室环境要求：1）温度：10～35℃2）相对湿度：≤80%3）周围空气中无腐蚀性气体及易燃易爆气体4）无强烈外磁场干扰及机械振动，高灵敏度操作时，防止强烈空气对流5）仪器必须平稳牢固的放置在工作台上。
气相色谱法
气相色谱固定相 及其选择
• 气液色谱固定相： 载体(担体)和固定液组成 气液色谱固定相 • 决定气相色谱分离的主要因素是：组分与固定 相分子之间的相互作用力。 • 一、固定液 ：是高沸点有机物，涂布在惰性载 体表面构成固定相。 • 1．要求首先是选择性好()，还要求固定液有 良好的热稳定性和化学稳定性；对试样各组分 有适当的溶解能力；在操作温度下有较低蒸气 压，以免流失太快；粘度小，凝固点低(利于涂 布均匀)。
检测系统
• C．影响热导检测器灵敏度的因素 • l)桥电流 桥电流增加，使钨丝温度提高，钨丝和热导 池体的温差加大，气体就容易将热量传出去，灵敏度 就提高。响应值与工作电流的三次方成正比。所以， 增大电流有利于提高灵敏度，但电流太大会影响钨丝 寿命。 • 2)池体温度 池体温度降低，可使池体和钨丝温差加大， 有利于提高灵敏度。但池体温度过低，被测试样会冷 凝在检测器中。池体温度一般不应低于柱温。 • 3)载气种类 载气与试样的热导系数相差愈大，则灵敏 度愈高。故选择热导系数大的氢气或氦气作载气有利 于灵敏度提高。如用氮气作载气时，有些试样 (如甲烷) 的热导系数比它大就会出现倒峰。 • 4)热敏元件的阻值 阻值高、温度系数较大的热敏元件， 灵敏度高。
气相色谱固定相 及其选择
• 2．组分分子与固定液间的作用力 • 在气相色谱中，载气是情性的，且组分在气相中浓度很低，组 分分子间作用力很小，可忽略。在液相中，由于组分浓度低， 组分间的作用力也可忽略。液相里主要存在的作用力是组分与 固定液分子间的作用力，这种作用力反映了组分在固定液中的 热力学性质。作用力大的组分，由于溶解度大，分配系数大。 • 这种分子间作用力是一种较弱的分子间的吸引力，包括： • 定向力：存在极性分子之间； • 诱导力：存在极性分子与非极性分子之间；(环己烷和苯，由于 苯比环己烷容易极化，诱导力较大) • 色散力：存在非极性分子之间； • 氢键作用力：特殊定向力。 • 此外，固定液与被分离组分间还可能存在形成化合物或配合物 等的键合力，如银离子与不饱和化合物形成松弛的夹合物用来 改善分离。
气相色谱法
要求：化学上惰性。
常用载气：He，H2 ，N2 ，Ar 。 选择：据其对检测器的灵敏度。
2. 色谱柱
2.1 按柱体分类
金属柱 柱体 玻璃柱 聚四氟乙烯 形状 U形 螺旋型 直型
2.2 按固定相分类
◇气固色谱柱 固体（吸附剂）固定相 缺点：峰拖尾严重、重现差、应用范围少。 ◆气液色谱柱 液体固定相
2.4 对检测器的要求
主要：⑴ 准确：a.足够的灵敏度；b.线性范围宽；c. 最小检测量低；d.稳定性好。 ⑵ 及时、连续：a.死体积小；b.响应迅速。 次要：⑶ 造价低廉、使用方便 ⑷ 抗干扰或能确定特种官能团
通用型检测器要求适用范围广
选择型检测器要求选择性好
3. 常用检测器
3.1 热导检测器
⑷ 对难分离的样品采用混合固定液 对难分离的样品采用混合固定液，调节比例 ◆注意：要考虑最高和最低使用温度。最高使用温度 要比混合固定液的低150～200℃。 ◆一般固定液在P<13.33Pa（0.1mmHg）时寿命较长； 若P>68.66Pa(0.5mmHg)时固定液流失，影响柱寿
命及数据稳定性。
§3 检测器（Detector）
检测器能连续地监测从色谱柱馏出的气体组成的变 化，并把这种变化通过不同的方式转变为可测量的 电信号，通过对电信号的处理，可获得色谱分析的 定量和定性结果。
1. 检测器的分类
1.1 按响应特征分
浓度型 检测组分浓度的瞬时变化，响应信号取决于 载气中组分的浓度。如：热导检测器（TCD）、电 子捕获检测器（ECD） 质量型 检测组分进入检测器的质量流速变化，响应
③载气性质 TCD的灵敏度取决于 △λ＝∣ λ 载气－ λ 载气＋组分∣ △λ增大，信号增大，灵敏度变大 ∴常用H2（ λ ＝39.2）或He（ λ ＝33.6）作为载气。 N2（ λ ＝5.66） λ较小，灵敏度小，当λ样品> λN2时，图谱会出现倒峰。
气相色谱法(gas chromatography,GC)
短，两者的乘积不变。在理论上VR要比
tR准确，但测量VR没有测量tR方便。
（2）死体积VM（dead volume） 是
指不与固定相作用的惰性物质通过色谱 柱后出峰时所需的载气体积。也就是从
样进器经色谱柱到检测器出口的流路中，
由气相所占有的体积。即
线相交部分的宽度。
W
在理想状态下，色谱峰呈正态分布。根 据正态分布曲线的特征，在两拐点之间的距
离（此处峰高为0.607 h）为两倍标准偏差
（）
W0.607h 2
Wh / 2 2 2 ln 2
W 4
色谱峰宽度是衡量色谱柱分离效能
的参数。标准偏差 的大小表示经色谱 柱分离后组分流出色谱柱的分散程度。
（四）色谱峰区域宽度
半峰宽Wh/2 （peak width at half height）
即色谱峰高一半处的宽度，又称半高峰宽。
Wh/2
h h/2
基线宽度Wb（peak width at the baseline） 又称峰底宽度（peak width at the base），
是通过色谱峰两侧的拐点所作的切线与基
气相色谱仪由五部分组成 1．载气系统 包括气源、气体净化和 气体流速控制等装置。
2．进样系统 包括进样器、气化室和
温控装置。
3．分离系统 包括色谱柱、柱箱和温
控装置。
4．检测系统 包括检测器和温控装置。 5．记录系统 包括放大器、数据处理
装置及记录仪。
6 2
8
9 10
13
3 5 7
1
11
4
12
14
力有关。
气相色谱法PPT课件
最佳的分离和检测效果。
设计实验流程
根据气相色谱法的原理和特点，设计 合理的实验流程，包括样品处理、进 样、分离、检测等步骤。
优化实验条件
通过调整实验参数，如温度、压力、 流量等，优化实验条件，提高实验效 率和准确性。
实验操作技巧
样品处理
数据处理系统
功能
数据处理系统用于采集、处理和分析实验数 据，生成报告。
软件要求
需具备强大的数据处理功能，能进行基线校 正、峰识别、定量计算等操作。
硬件配置
数据处理系统的硬件配置需满足数据处理速 度和存储需求。
输出方式
数据处理系统应支持多种数据输出方式，如 文本、图表等，方便结果展示和交流。
03 气相色谱法的操作流程
气相色谱法ppt课件
contents
目录
• 气相色谱法简介 • 气相色谱法的基本构成 • 气相色谱法的操作流程 • 气相色谱法的实验技术 • 气相色谱法的应用实例 • 气相色谱法的未来发展与展望
01 气相色谱法简介
定义与原理
定义
气相色谱法是一种分离和分析复 杂混合物中各组分的方法，通过 不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异实现分离。
样品前处理
样品收集
确保样品具有代表性，避免交叉污染和误差。
样品浓缩
将样品中的待测组分进行浓缩，以便后续分析。
样品净化
去除样品中的干扰物质，提高分析的准确性和可靠性。
样品衍生化
将某些不易检测的化合物通过化学反应转化为更易检测的化合物。
气化与进样
气化
将样品加热使其变成气体，以便进入色谱柱进行分离。
进样
气相色谱法
而取决于组分及两相的性质，并随柱温、柱 压变化而变化。
容量因子k 决定于组分及固定相的热力学性质，
随柱温、柱压的变化而变化，还与流动相及 固定相的体积有关。
理论上可以推导出：
VS 1 kK K VM
t VR R k t M VM
相比（Phase ratio） ＝VM / VS: 反映各种色谱柱柱型及其结构特征
2、柱温的选择 能使沸点最高的组分达到分离的前提下， 尽量选择较低的温度。但以保留时间适宜，峰 形不托尾为度。 3、固定液与担体的选择 由实验手册查出参考值，再由实验选择。 4、汽化室与检测室温度 汽化温度、检测室温度高于柱温30-70度。 5、进样量 根据担液比及柱子形式决定进样量，进样 时间要短（1秒内完成）。
二、色谱分离基本方程式 设两相邻峰的峰宽相等，即w1=w2，则
R
又知
2(t R ( 2) t R (1) ) w1 w2
t R ( 2 ) t R (1) w2
tR 2 n 16( ) W
W2
16t
2 R ( 2)
n
4t R ( 2 ) n
另
t ( 2) R tM
k2
§2-4 固定相及其选择 一、固定相的类型：
吸附剂型固定相
固定相{
担体+固定液型固定相
常用吸附剂型固定相有：
常用担体+固定液型固定相中： 常用担体有： 1、红色担体：（101型担体）
特点是：表面空隙小、比表面积大、机械强度 高、担液能力强、表面有吸附中心。
2、白色担体：（6201型担体）
特点是：表面空隙较大、比表面积较小、机械 强度较差、担液能力中、表面无吸附中心。
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具体分析中要消除分流歧视，还应注意色谱柱的
初始温度尽可能的高一些，另外，在安装色谱柱 时要保证柱入口端超过了分流点，二是要保证柱 入口端处于气化室衬管的中央。通常在实际工作 中，只是在分流进样不能满足分析要求时（主要 是灵敏度要求），才考虑使用不分流进样。
2.3.3.1冷柱头进样 冷柱头进样是将样品直接注入处于室温 或更低温度下的色谱柱上，然后再逐步升 高温度使样品组分依次气化通过色谱柱进 行分离，这样就可以避免样品的热分解及 气化室死体积对样品的稀释与扩散作用， 适用于分析热不稳定化合物。此操作需要 特殊的注射器，而且容易有大量的不挥发 样品结在色谱柱进口端造成色谱柱的污染。
２.５.２.４
载气中含有氧气时，会使热丝寿命缩
短，所以，用ＴＣＤ时载气必须彻底 去除氧。而且不要使用聚四氟乙烯作 载气输送管，因为它会渗透氧。
２.５.３ ＥＣＤ操作条件及注意事项
２.５.３.１
ＥＣＤ是灵敏度最高的气相色谱检测 器。ＥＣＤ的放射源一般采用６３Ｎｉ， ＥＣＤ的操作温度一般为２５０～３０ ０℃，通常不应低于２５０ ℃ 。采用氚
临沂市药品检验所
2.3.1进样口和进样模式
2.3.3.1
填充柱进样口是目前最为常用、也是最 简单、最容易操作的GC进样口，该进样口 的作用就是提供一个样品气化室，所有气 化的样品都被载气带入色谱柱进行分离。 进样口可以配置、也可以不配置隔垫吹扫 装置。这种进样口可连接玻璃或不锈钢填 充柱，还可连接大口径毛细管柱作直接进 样分析。
2.2.2气路连接、气流指示和调节 如果采用高压钢瓶，在安装气瓶减压阀 时，应先将瓶口联结处的灰尘擦干净，将 瓶口向外，旋转阀门开关放气数次，吹除 灰尘，将减压阀用扳手拧紧，再用联接管 将减压阀出口联至气相色谱仪。用检漏液 （表面活性剂溶液）检查连接处气密性。
2.2.3气流的测量与气体的流速 气体的流速是以单位时间内通过色谱柱
硅胶变红时也要进行活化，方法是在烘 箱中，140℃左右加热2小时即可。大部分 GC仪器本身带有气体净化器，但也要注意 定期更换填料。即使这样的仪器，也应该 在气源和仪器之间附加一个净化装置。
目前氮气和氢气气源主要有高压钢瓶和气 体发生器两种，高压钢瓶的气体纯度高， 质量好，但是更换不方便。气体发生器使 用方便，但应注意气体的纯度。另外，空 气压缩机是以实验室空气为气体来源的， 且一些空气压缩机可能将油带入气体，故 有机杂质含量可能会高一些，要注意经常 更换净化装置。
气。氮气纯度最好使用99.9%的高纯氮。但
填充柱以火焰离子化检测器也可以采用
99.9%纯氮。实际工作中要在气源与仪器之
间连接气体净化装置。
气体中的杂质主要是一些永久气体、 低分子有机化合物和水蒸汽，一般采用 装有分子筛的过滤器以吸附有机杂质， 采用变色硅胶除去水蒸气。要定期更换 净化装置中的填料，分子筛可以重新活 化后再使用。活化方法是将分子筛从过 滤装置中取出，置于坩锅中，在马福炉 内加热到400-600℃，活化4-6小时。
2.4柱箱
柱箱温度的波动会影响色谱分析结果
的重现性，因此要求柱箱控温精度应在 1℃ ，柱箱温度波动小于±0.1 ℃ 。温度 控制分恒温和程序升温两种，前者用于简 单组分分析，后者用于复杂多组分分析。
2.5 检测器 气相色谱的检测器有：火焰离子化检 测器（FID）；热导检测器（TCD）；电 子俘获检测器（ECD）；火焰光度检测器 （FPD）；氮磷检测器（NPD）；光离子 化检测（PID）；红外光谱检测器（IRD） 和质谱检测器（MSD）等。在药物分析中 火焰离子化检测器(FID )是最常用的检测 器。
2.5.1.2 检测器温度
温度对FID检测器的灵敏度和噪声的影
响不显著，为防止检测器被污染，检测器 温度设置应不低于色谱柱实际工作的最高 温度，一般情况下，检测器的温度不应低 于150℃。
2.5.2 ＴＣＤ操作条件及注意事项
２.５.２.１
检测器温度和载气流速的波动影响
稳定性，故必须稳定。检测器温度一
或检测器的气体体积大小来表示（ml/min）。 现代仪器有电子流量检测器和电子压力控 制器，可编程控制柱头压力和载气流量。
2.3进样系统 进样系统包括样品引入装置（如手动微 量注射器，自动进样器以及顶空进样器） 和气化室（进样口）。进样量的大小、 进样时间的长短，直接影响到柱的分离 和最终定量结果。
2 气相色谱仪的组成
气相色谱仪由气路系统、进样系统、柱分 离系统、检测系统和数据采集系统组成。
检测系统 气路系统 进样 系统
H2,N2或Ar
分离系统
2.1仪器及性能要求
仪器应按国家技术监督局气相色谱仪 检定规程（JJG700-1999）的要求作定期 检定。
2.2 气路系统
2.2.1气源
载气有氮，氦，氢等，常用氦或氮作载
2.3.1.6顶空进样技术
气相色谱顶空进样技术广泛应用于药物中的残留有机溶剂 分析。顶空进样是通过样品基质上方的气体成分来测定这 些组分在原样品中的含量，是一种简单而有效的样品净化 方法。根据取样和进样方式的不同，顶空进样分为静态和 动态。静态顶空就是将样品溶液密封在一个容器（平衡瓶） 中，在一定温度下（平衡温度）加热一段时间（平衡时间） 使气液两相达到平衡，然后取气相部分进入GC分析，药 物中的残留有机溶剂分析通常采用这种顶空进样方法。动 态顶空进样是利用流动的气体（通常采用氦气）将样品中 的挥发性成分“吹扫”出来，再用一个捕集器将吹扫出来 的物质吸附下来，然后经热解吸附将样品送入GC进行分 析，这种技术通常叫做吹扫一捕集（purge trap）进样技 术，在环境分析中最为常用。
2.3.1.2 分流/不分流进样口
是最常用的毛细管柱进样口。它既可用作分 流进样，也可用作不分流进样。与填充柱进样 口相比，该进样口有分流气出口及其控制装置， 除了进样口前有一个控制阀外，在分流气路上 还有一个柱前压调节阀，而且二者使用的衬管 结构不同。分流进样适合于大部分可挥发样品，
能够有效的防止柱污染。
2.3.1.4程序升温气化进样
• 程序升温气化（PTV）进样是将液体或气体样品注射入 处于低温的进样口衬管内，然后按设定程序升高进样口温 度。此进样方式不需要特殊注射器，可有多种操作模式， 即分流模式、不分流模式和溶剂消除模式。PTV进样有以 下优点：
• 1消除了注射器针头的样品歧视，这与冷柱上进样类似；
顶空进样分为手动进样和自动进样，由于 手动进样的压力，温度以及进样量难以控 制，导致分析结果的重现性差，建议采用 自动顶空进样器。
2.3.1.7 热裂解进样技术将待测样品置于裂解装置 内，在严格控制的条件下加热使之迅速裂 解成可挥发的小分子产物，然后将裂解产 物转移到色谱柱直接进行分离分析。热裂 解进样技术通常应用于材料和生物大分子
般设定与柱温相同或高于柱温。
２.５.２.２
载气种类对ＴＣＤ的灵敏度影响较大。 原则上讲，载气与被测物的传热系数 之差越大越好，故理想的载气为氦气。 若不需高灵敏度时，也可采用氮。氢 的热导系数大，也可作为分析某些品
种的载气，但必须注意通风和安全。
２.５.２.３
在检测器通电之前，一定要确保载气 已经通过了检测器，否则，热丝就有 可能被烧断。同时，关机时一定要先 关检测器电源，然后关载气。任何时 候进行有可能切断通过ＴＣＤ的载气 流量的操作，都要先关闭检测器电源。
２.５.３.３
ＥＣＤ要避免与氧气或湿汽接触，否则 噪声会明显增大。因此，载气和尾吹气 都要求很好地净化。
２.５.３.４
因为ＥＣＤ都有放射源，故检测器出 口一定要用管道接到室外，最好接到 通风出口。没有经过特殊培训的人， 不能自己拆开ＥＣＤ每６个月要进行 一次放射性泄漏检查。
２.６ 色谱柱 色谱分析的好坏主要决定于色谱柱。 气相色谱柱按照色谱柱内径的大小和长 度，可分为填充柱和毛细管柱，前者的 内径在２～４ｍｍ，长度为１～１０ｍ 左右；后者内径在０．２～０．５ｍｍ，
2.5.1检测器操作条件及注意事项
2.5.1.1 气体流速
FID检测器需用5种不同的气体：载气、氢气 和空气，由于毛细管柱的柱内载气流量太低（常 规柱为1-5ml/min），不能满足检测器的最佳操作 条件，所以使用毛细管柱时要采用辅助气（尾吹 气），即在色谱柱后增加一路载气直接进入检测 器，就可保证检测器在高灵敏度状态下工作，尾 吹气的另一个重要作用是消除检测器死体积的柱 外效应。一般情况下，氮气（尾吹气;载气）、空 气和氢气三者的比例接近或等于1:10:1（如：氮 气30-40ml/min，空气300-400ml/min ，氢气3040ml/min ） 时，FID的灵敏度最高。
气 相 色 谱 法
1 基本原理
色谱法是利用混合物不同组分在固定相 和流动相中分配系数(或吸附系数、渗透 性等)的差异，使不同组分在作相对运动 的两相中进行反复分配，实现分离的分 析方法。
气——固色谱中被分离物随着载气的流动，被测 组分在吸附剂表面进行吸附，脱附，再吸附，再 脱附„„这样反复的过程不同物质在色谱柱中的 保留时间不同而达到分离的目的。 气——液色谱中被分离物随着载气的流动，被测 组分在固定液中进行溶解，挥发，再溶解，再挥 发„„的过程，使不同物质在色谱柱中的保留时 间不同而达到分离的目的。
在进行药物中残留有机溶剂检查时，应根据供 试品中残留溶剂的沸点选择平衡温度。对沸点较 高的残留溶剂，通常选择较高的平衡温度；但此 时应兼顾供试品的热分解特性，尽量避免供试品 产生的挥发性热分解产物对测定的干扰。平衡时 间一般不应少于30分钟，以保证供试品溶液的气 一液两相有足够的时间达到平衡。平衡的时间也 不宜过长，通常不应超过60分钟，否则可能使顶 空瓶的气密性变差导致定量准确性的降低。对照 品溶液与供试品溶液必须使用相同的顶空进样条 件。顶空样品瓶最好只用一次，若要反复使用， 建议的清洗方法是：先用洗涤剂清洗（太脏的瓶 子可用洗液浸泡），然后用蒸馏水洗，再用色谱 纯甲醇冲洗，置于烘箱中烘干备用。