第14章气相色谱法
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14-1 气相色谱仪
气相色谱法：以气体为流动相的色谱法。 气固色谱法
GC据固定相不同分为 气液色谱法
气固色谱法——依据固定相对各组分吸附能力的不同来分离的 气液色谱法——依据各组分在固定液中溶解度的不同来分离的
填充柱气相色谱法 据色谱柱类型不同分为
毛细管柱气相色谱法
3
GC法的应用：
GC法用于分离在操作温度下为气体且热稳定性好的各种 组分（一般沸点<400℃ ）。约占已知化合物的20％－25％。
如：1. 石油和石油化工分析 2. 环境分析 3. 食品分析 4. 医药、临床分析 5. 聚合物分析
4
气相色谱仪
5
14.1.1气相色谱仪的结构与工作流程
进样系统
载气系统
分离系统
温控系统
检测和记录系统
6
14.2.2 气相色谱仪的主要部件
气相色谱仪由五大系统组成：气路系统、进样系统、分离 系统、检测和记录系统以及控温系统。
(2)气化室 作用：使液体样品瞬间完全气化而
不分解。
硅橡胶 隔膜
3. 分离系统
色谱柱— 色谱仪的心脏。 样品在色谱柱内完成分离。
类型：填充柱和毛细管柱（空心柱）
气化室
8
4. 检测系统
通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成。
5、温控系统
用于设定、控制和测量气化室、分离室和检测器的温度。 色谱柱的温度控制方式有恒温和程序升温二种。
包括：静电力（定向力）、诱导力、色散力、氢键力 15
分子间的作用力
16
分离苯与环己烷
苯沸点：80.10℃; 环己烷沸点：80.81℃ 。皆为非极性分 子,用非极性固定液很难分开。
但苯比环己烷易极化。用中等极性或极性固定液使苯与固 定液间诱导力增强而得到分离。
环己烷 苯
环己烷 苯
环己烷
苯
非极性石蜡固定液
固定液一般为高沸点的有机化合物
(1) 对固定液的要求
① 选择性好 ② 操作温度下蒸气压低（以防流失），粘度和凝固点低 （能涂成均匀液膜）。 ③ 能溶解试样各组分，并使各组分有足够的分离能力。 ④ 热稳定性及化学稳定性好。
（2）固定液和组分分子间的作用力
在G-L色谱中，各组分分配系数的差异，主要取决于组 分与固定液分子之间的作用力。
第14章 气相色谱法
14-1 气相色谱仪 14-2 气相色谱固定相 14-3 气相色谱最佳实验条件的选择 14-4 气相色谱检测器 14-5 气相色谱定性、定量分析及应用
1
学习要求：
1.了解气相色谱仪的组成和流程。 2. 熟悉GC常用检测器的原理、特点和应用。 3. 理解GC固定相的作用、固定液的极性和分类、载体及固定 相的种类和应用。 4. 掌握GC分离操作条件的选择，理解程序升温及其应用。 5.掌握色谱定性和定量方法。
温度控制是否准确，升、降温速度是否快速，是气相色谱 仪最重要的指标之一。
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14-2 气相色谱固定相
固定相影响柱效和分离的选择性。 GC中有数百种固定相，常用的有十几种。
14.2.1 气-固色谱固定相 1.固体吸附剂
固体吸附剂的特点：比表面积大，吸附容量大，耐高温，无流 失。有吸附活性中心。但色谱峰易拖尾（缺点）。 应用：适于分离永久性气体和低沸点烃类物质，不易分析高沸 点和活性组分的样品。广泛用于石油化工领域。
② 非硅藻土型
由于表面难以浸润，只在特殊情况下使用。
氟担体（聚四氟乙烯）：可分析SO2、HCl等高极性和腐蚀 性物质，但装柱不易，柱效低。
玻璃微球担体：可分离高沸点强极性化合物。但涂渍困难， 柱效低。
高分子多孔微球担体：是一种分离效率高、性能优良的新型 色谱固定相。可分离非极性－极性化合物。
14
2. 固定液
12
（2）载体的种类及应用
① 硅藻土型（由天然硅藻土煅烧而成，应用广）
➢ 红色硅藻土：表面孔穴密集，孔径小，比表面积大，柱容量 大，柱效高。但表面有吸附活性中心，不宜涂极性固定液。可 用于分析非极性、弱极性物质。如烷烃、芳烃等。 ➢ 白色硅藻土：（煅烧时加少量助溶剂Na2CO3），孔径大，比 表面积小，表面吸附小。可涂极性固定液，用于分析极性或碱 性物质。如醇、胺、酮等。
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常用的气固色谱吸附剂
吸附 剂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
活性 炭
主要成分
C
Tmax/ ℃
＜500
极性
非
活化方法
分离对象
苯浸－通过热水蒸汽－ 永久性气体，低沸点烃。 180℃烘干
石墨 化炭 黑
TDX
C
碳多孔小球 或碳分子筛
>500 ＜200
非极 性
强非 极性
炭黑在真空或还原性气 气体，烃类、低级醇、 氛中加热到>3000℃， 脂肪酸、胺等。 形成石墨状晶型
永久性气体，低沸点 烃，臭氧
永久性气体，C1—C4 烃 类 ＋有机异构体－H同 位素,不能分析CO2（强 吸附）
永久性气体＋惰性气体
11
14.2.2 气-液色谱固定相 载体+固定液
1. 载体
载体：是一种化学惰性、多孔性的固体颗粒。 作用：承载固定液。 (1)对载体的要求 ① 热稳定性好， ② 表面呈化学惰性。无吸附和催化作用； ③ 比表面积大，颗粒均匀； ④ 机械强度高，不易破碎。
1.气路系统 GC中: 载气仅起运载组分的作用，与组分没有亲和力。 要求载气： 化学惰性、纯度高、与检测器相匹配。
常用的载气有：氢气、氮气、氦气、氩气。
2. 进样系统 进样系统包括进样器和气化室两部分。
（1）进样器
气体样品的进样：常用色谱仪本身配置的推拉式六通
阀或旋转式六通阀定量进样。
7
液体样品的进样：一般采用微量注射器隔膜进样
将偏聚氯乙烯小球热裂 永久性气体＋低碳烃及 解得固体多孔状的炭 低碳烃中的水
硅胶 SiO2.xH2O
氧化 AI2O3 铝
＜400 强极 HCI浸－水洗－180℃ 性 烘干－200 ℃活化
＜400 弱极 200 －1000℃活化 性
分子 XMO.YAI2O3.z ＜400 极
筛
SiO2.nH20
350 －550℃活化
由于硅藻土表面有硅羟基、氧化铝等活性基团。能对试 样组分产生吸附、催化作用或化学反应，造成色谱峰拖尾或 假峰。因此，必须进行预处理。以改进孔隙结构，屏蔽活性 中心，使表面钝化。
13
硅藻土常用的预处理方法有：
酸洗——除去碱性基团； 碱洗——除去酸性基团； 硅烷化——消除氢键结合力； 釉化——表面玻璃化，将微孔堵住。
中等极性DNP固定液
强极性ββ’-氧 二丙腈固定液
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（3）固定液的分类
① 按固定液的化学结构分类 把具有相同官能团的固定液排在一起，然后按官能团的类
14-1 气相色谱仪
气相色谱法：以气体为流动相的色谱法。 气固色谱法
GC据固定相不同分为 气液色谱法
气固色谱法——依据固定相对各组分吸附能力的不同来分离的 气液色谱法——依据各组分在固定液中溶解度的不同来分离的
填充柱气相色谱法 据色谱柱类型不同分为
毛细管柱气相色谱法
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GC法的应用：
GC法用于分离在操作温度下为气体且热稳定性好的各种 组分（一般沸点<400℃ ）。约占已知化合物的20％－25％。
如：1. 石油和石油化工分析 2. 环境分析 3. 食品分析 4. 医药、临床分析 5. 聚合物分析
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气相色谱仪
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14.1.1气相色谱仪的结构与工作流程
进样系统
载气系统
分离系统
温控系统
检测和记录系统
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14.2.2 气相色谱仪的主要部件
气相色谱仪由五大系统组成：气路系统、进样系统、分离 系统、检测和记录系统以及控温系统。
(2)气化室 作用：使液体样品瞬间完全气化而
不分解。
硅橡胶 隔膜
3. 分离系统
色谱柱— 色谱仪的心脏。 样品在色谱柱内完成分离。
类型：填充柱和毛细管柱（空心柱）
气化室
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4. 检测系统
通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成。
5、温控系统
用于设定、控制和测量气化室、分离室和检测器的温度。 色谱柱的温度控制方式有恒温和程序升温二种。
包括：静电力（定向力）、诱导力、色散力、氢键力 15
分子间的作用力
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分离苯与环己烷
苯沸点：80.10℃; 环己烷沸点：80.81℃ 。皆为非极性分 子,用非极性固定液很难分开。
但苯比环己烷易极化。用中等极性或极性固定液使苯与固 定液间诱导力增强而得到分离。
环己烷 苯
环己烷 苯
环己烷
苯
非极性石蜡固定液
固定液一般为高沸点的有机化合物
(1) 对固定液的要求
① 选择性好 ② 操作温度下蒸气压低（以防流失），粘度和凝固点低 （能涂成均匀液膜）。 ③ 能溶解试样各组分，并使各组分有足够的分离能力。 ④ 热稳定性及化学稳定性好。
（2）固定液和组分分子间的作用力
在G-L色谱中，各组分分配系数的差异，主要取决于组 分与固定液分子之间的作用力。
第14章 气相色谱法
14-1 气相色谱仪 14-2 气相色谱固定相 14-3 气相色谱最佳实验条件的选择 14-4 气相色谱检测器 14-5 气相色谱定性、定量分析及应用
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学习要求：
1.了解气相色谱仪的组成和流程。 2. 熟悉GC常用检测器的原理、特点和应用。 3. 理解GC固定相的作用、固定液的极性和分类、载体及固定 相的种类和应用。 4. 掌握GC分离操作条件的选择，理解程序升温及其应用。 5.掌握色谱定性和定量方法。
温度控制是否准确，升、降温速度是否快速，是气相色谱 仪最重要的指标之一。
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14-2 气相色谱固定相
固定相影响柱效和分离的选择性。 GC中有数百种固定相，常用的有十几种。
14.2.1 气-固色谱固定相 1.固体吸附剂
固体吸附剂的特点：比表面积大，吸附容量大，耐高温，无流 失。有吸附活性中心。但色谱峰易拖尾（缺点）。 应用：适于分离永久性气体和低沸点烃类物质，不易分析高沸 点和活性组分的样品。广泛用于石油化工领域。
② 非硅藻土型
由于表面难以浸润，只在特殊情况下使用。
氟担体（聚四氟乙烯）：可分析SO2、HCl等高极性和腐蚀 性物质，但装柱不易，柱效低。
玻璃微球担体：可分离高沸点强极性化合物。但涂渍困难， 柱效低。
高分子多孔微球担体：是一种分离效率高、性能优良的新型 色谱固定相。可分离非极性－极性化合物。
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2. 固定液
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（2）载体的种类及应用
① 硅藻土型（由天然硅藻土煅烧而成，应用广）
➢ 红色硅藻土：表面孔穴密集，孔径小，比表面积大，柱容量 大，柱效高。但表面有吸附活性中心，不宜涂极性固定液。可 用于分析非极性、弱极性物质。如烷烃、芳烃等。 ➢ 白色硅藻土：（煅烧时加少量助溶剂Na2CO3），孔径大，比 表面积小，表面吸附小。可涂极性固定液，用于分析极性或碱 性物质。如醇、胺、酮等。
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常用的气固色谱吸附剂
吸附 剂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
活性 炭
主要成分
C
Tmax/ ℃
＜500
极性
非
活化方法
分离对象
苯浸－通过热水蒸汽－ 永久性气体，低沸点烃。 180℃烘干
石墨 化炭 黑
TDX
C
碳多孔小球 或碳分子筛
>500 ＜200
非极 性
强非 极性
炭黑在真空或还原性气 气体，烃类、低级醇、 氛中加热到>3000℃， 脂肪酸、胺等。 形成石墨状晶型
永久性气体，低沸点 烃，臭氧
永久性气体，C1—C4 烃 类 ＋有机异构体－H同 位素,不能分析CO2（强 吸附）
永久性气体＋惰性气体
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14.2.2 气-液色谱固定相 载体+固定液
1. 载体
载体：是一种化学惰性、多孔性的固体颗粒。 作用：承载固定液。 (1)对载体的要求 ① 热稳定性好， ② 表面呈化学惰性。无吸附和催化作用； ③ 比表面积大，颗粒均匀； ④ 机械强度高，不易破碎。
1.气路系统 GC中: 载气仅起运载组分的作用，与组分没有亲和力。 要求载气： 化学惰性、纯度高、与检测器相匹配。
常用的载气有：氢气、氮气、氦气、氩气。
2. 进样系统 进样系统包括进样器和气化室两部分。
（1）进样器
气体样品的进样：常用色谱仪本身配置的推拉式六通
阀或旋转式六通阀定量进样。
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液体样品的进样：一般采用微量注射器隔膜进样
将偏聚氯乙烯小球热裂 永久性气体＋低碳烃及 解得固体多孔状的炭 低碳烃中的水
硅胶 SiO2.xH2O
氧化 AI2O3 铝
＜400 强极 HCI浸－水洗－180℃ 性 烘干－200 ℃活化
＜400 弱极 200 －1000℃活化 性
分子 XMO.YAI2O3.z ＜400 极
筛
SiO2.nH20
350 －550℃活化
由于硅藻土表面有硅羟基、氧化铝等活性基团。能对试 样组分产生吸附、催化作用或化学反应，造成色谱峰拖尾或 假峰。因此，必须进行预处理。以改进孔隙结构，屏蔽活性 中心，使表面钝化。
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硅藻土常用的预处理方法有：
酸洗——除去碱性基团； 碱洗——除去酸性基团； 硅烷化——消除氢键结合力； 釉化——表面玻璃化，将微孔堵住。
中等极性DNP固定液
强极性ββ’-氧 二丙腈固定液
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（3）固定液的分类
① 按固定液的化学结构分类 把具有相同官能团的固定液排在一起，然后按官能团的类