气相色谱法

气相色谱基本原理
GC 是 以 气 体 为 流 动 相。 GC 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。
气相色谱分类
• 按色谱柱分：填充柱、开管柱 • 按固定相状态分：气固色谱、气液色谱 • 按分离机理分：分配色谱、吸附色谱 • 按进样方式分：常规色谱、顶空色谱、裂解色
脱水管 脱氧管
色谱仪
氦气
主供 气体
常用的气路连接图
载气：是载送样品进行分离的惰性气体。常用的载气为
氮气、氢气（在使用氢火焰离子化检测器时作燃气，在使 用热导检测器时常作为载气）、氦气、氩气（由于价格高， 应用较少）
气体钢瓶和减压阀：载气一般可由高压气体钢瓶或气
体发生器来提供。由于气相色谱仪使用的各种气体压力为 0.2~0.4 Mpa，因此需要通过减压阀使钢瓶气源的输出压 力下降。
气化室： • 将液体试样瞬间气化的装置。 • 热容量要大，温度要足够高，气 化室体积尽量小，无死角，以防止样 品扩散，减小死体积，提高柱效。 • 无催化作用——石英玻璃衬管
衬管
填充柱进样口
汽化室温度分布
毛细管柱进样口（分流）
不分流与分流进 样色谱图比较
气相色谱其他进样方式
• 冷柱头进样 • 程序升温汽化进样 • 大体积进样 • 阀进样 • 顶空进样 • 裂解进样
2.1.3、色谱柱wk.baidu.com
色谱柱是色谱系统的心脏！
色谱柱类型
填充柱
• 柱管：玻璃管柱、不锈钢柱、聚四氟乙烯柱 • 内径一般为2-4 mm，长 0.5-3 m； • 形状为U形或螺旋形；
• 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。 液-固色谱：固体吸附剂 液-液色谱：担体+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。
气体净化器
杂质：永久气体、低分子有机化合物、 水蒸气 • 分子筛：除有机杂质 活化：400-600℃,活化4-6 h • 硅胶：除水蒸气 活化：140 ℃,活化4-6 h • 氧气捕集器：ECD检测器和极性强的 毛细管柱，容易因氧化而变坏
• 载气流量的测定
柱前：转子流量计
柱后：皂膜流量计
气路控制系统
• 通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；
2.2、气相色谱固定相
2.2.1、气固色谱固定相
1. 种类 (1) 活性炭 非极性，有较大的比表面积，吸附性较强。 (2) 活性氧化铝 中等极性，适用于常温下O2、N2、CO、CH4、C2H6、
谱
气相色谱法的特点
• 分离效率高
对性质极为相似的同分异构体、同位素等有很强的分离能力，能分析 沸点十分接近的复杂混合物。例如用毛细管柱可分析汽油中50~100 多个组分。
• 灵敏度高
使用高灵敏度检测器可检测出10 -11 ~10 -13 g 的痕量物质。
• 分析速度快
一般完成一个样品的分析，仅需几分钟。
第二节 气相色谱法
(gas chromatography, GC)
2.1、气相色谱仪 2.2、气相色谱固定相 2.3、气相色谱检测器 2.4、气相色谱方法开发 2.5、气相色谱新技术
前言
气相色谱发展过程
• 气相色谱的出现实际上较液相色谱(1903 Tswett) 晚50年。
• 1952年英国人马丁和辛格发表第一篇GC论文。 • 1955年推出第一台商品化仪器。 • 1958年毛细管GC柱问世。 • 1979年出现弹性石英毛细管气相色谱。 • 气相色谱已经是一门成熟的分析化学分支。
克，有效分离样品量小。
• 类型： (1)壁涂开管柱(WCOT) (2)多孔层开管柱(PLOT)
内壁上有多孔层的空心柱 (3)载体涂层开管柱(SCOT) 用二氧化硅、氧化铝、分子筛、硅藻土等很细
颗粒粘附在柱内壁，再涂固定液。
毛细管气相色谱与填充柱气相色谱操作不同之处
1 进样量少，常分流进样 进样小了没有代表性，进样大了色谱柱超载，影 响分离效果。
流量稳定性直接影响分析重现性 ➢ 一般早期或国产仪器由开关阀、稳压阀、稳流
阀、针阀、阻尼管控制 ➢ EPC气路控制技术
• 20 世纪90年代初出现——HP公司 • 采用电子压力传感器和电子流量控制器，通过计算机实
现压力和流量的自动控制
2.1.3、进样装置
进样装置：进样器+气化室；
液体进样器：
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；
3-净化干燥管；4-针形阀； 5-流量计；6-压力表；4-针 形阀；5-流量计；6-压力表；
9-热导检测器；10-放大器； 11-温度控制器；12-记录仪；
色谱柱
检测系统
温控系统
2.2.2 气路系统
主供气 开关阀
二级减压阀 开关阀
要求：载气纯净(99.999%)、密 闭性好、流速稳定及流速测量准 确.
2 安装尾吹装置 加速柱末端载气的流速，减少由于死体积大造成 的峰展宽
2.1.4、温度控制系统
气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温 度；
气化室：保证液体试样瞬间气化；一般仪器的最高汽化温 度为350～420℃
检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；
分离室：对分离产生 重大影响。
程序升温
• 为什么要进行程序升温？
通过程序升温，可以 使沸点相差较大的混 合物在适合的温度下 获得好的分离度，并 提高分析速度
2.1.5、检测器
检测器是色谱仪的“眼睛”！
• 检测器的作用是将经色谱柱分离后顺序流出的化 学组分的信息转变为便于记录的电信号，然后对 被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量。
• 样品用量很少
通常气体样品仅需要1mL，液体样品仅需1μL。
气相色谱法的应用范围
• 应用范围：
沸点在450℃以下，能气化
• 气相色谱法的不足之处
色谱峰不能直接给出定性的结果 分析无机物和高沸点有机物时比较困难
2.1、气相色谱仪
2.1.1、气相色谱结构流程
载气系统
进样系统
1-载气钢瓶；2-减压阀；
有关固定相性质及其选择见下一节。
毛细管柱（开管柱）
1958年Golay提出,1979年弹性石英毛细管产生
• 材料：弹性石英 • 尺寸：内径 0.1-0.8 mm
长度一般在25～100 m
开管柱特点
• 渗透率高， 柱阻抗小。适合于快速分析 • 柱效高。A=0，且柱长为填充柱的10-100倍。 • 柱容量小。开管柱固定液含量一般只有几十毫