在线色谱仪原理和检测器

1. 在线色谱仪测量原理及组成 1.1在线色谱仪测量原理 色谱仪基本知识： ①在线气相也被称为过程气相色谱仪或工业气相色谱仪，具有自动取样、反吹、调零、快速数据处理、连续输出测量结果等功能。 ②色谱是一种分离技术。1906年俄国科学家把被分离含有植物色素的液体通过装有吸 附剂的玻璃管中，结果试样流出时各植物色素得到分 离，形成不同颜色的谱带，这种 分离技术因此得名为色谱技术。这种管子叫色谱柱，管子中的填充物质叫固定相，在管子中流动而被分离 的物质（如气体或液体）叫做流动相。 ③色谱技术的实质是：流动相和固定相做相对运动是吗，由于流动相中被分离的不同物质收到固定相的吸附、溶解等作用不同，而得到分 离。样品组份在色谱柱中的分离如下图 ④色谱按流动相不同分为气相色谱和液相色谱。每种又按固 定相不同分为两类。气相色谱中固定相为固体的叫气固色谱 （GSC），固定相为液体的叫气液色谱（GSC）。 同理，液相色谱也分为液固色谱（LSC）和液液色谱（LLC）。 ⑤色谱技术按固定相的配置方式不同分为：柱色谱、纸色谱 和薄层色谱。
大小在几十目到一二百目。
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液体固定相： 这类固定相是在一些细小的固体颗粒上均匀的涂上一层液体膜构成的。固体颗粒物称为载体，液体膜称为固定液，液膜厚度约为几微米。
载体的要求：多孔、表面积大，有不与样品及固定液起化学反应的惰性，有一定的机械强度和热稳定性等。载体一般有硅藻土和非硅藻土两
大类。硅藻土应用很广泛，其主要成分是硅和硅氧化物。非硅藻土有氟载体、洗涤剂、玻璃球、多孔玻璃、砂子等。固定液是一种高沸点的
是在定性分析的基础上利用色谱图上色谱峰或峰面积定量，在线气相色谱仪的这些计算都是有仪器自动进行的。气相色谱法主要用于热 稳定性好，易气化的中低分子量有机化合物的定量分析，分离 效果高，分析速度快，样品用量少，灵敏度高看，准确度可达±1%～±2%。
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5.气相色谱的色谱图和相关术语 下图为检测控制器相应（单位：mV）随时间（单位：min）的变化曲线，称为色谱图
相关术语如下： 色谱峰：色谱途中的尖峰叫色谱峰，它是检测器对某组分含量随时间的响应曲线。在 上图中第一个小峰为空气峰，其次为a 组分峰，再 次是b 组分峰。 基线：去掉色谱峰，大致与时间轴平行的检测器响应的曲线叫基线。很容易看出基线 是检测器对没有样品气的载气的响应，为了观察基 线是否稳定，常把它调得比零大一 些，在理想情况下基线应当是一条与时间轴重合或平行的直线，但实际情况下是不可 能的，检测器本 身的噪声、色谱柱里固定液的流失，温度的变化以及其他一些因素都 会影响基线的稳定。
按色谱分离原理不同分为：吸附色谱、分配色谱、离子 交换色谱。
按使用环境不同分为：实验室色谱仪和在线色谱仪。
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2. 气相色谱仪测量原理 气相色谱仪测量原理如下图
样品气的混合物经过取样阀取样后进入色谱柱，分离成单个组分，再进入检测器分析输出信号。 ①谱分离技术的核心是色谱柱。色谱柱填充柱和空心毛细管柱两种。色谱柱一般由玻 璃管和不锈钢管制成，管内填充固定相。 ②固定相由两类：固体固定相（气固色谱）和液体固定相（气液色谱） 固体固定相：这类固定相都是一些固体吸附剂。材料一般用分子筛、多孔微球、硅胶、 氧化铝、活性炭等，他们都是经过筛分的细小颗粒，
的特点，鉴于国内来源缺乏，成本又高，一般很少应用。 氢气：由于具有分子量小，分子半径大，热导系数大，粘度小等特点，因此在使用TCD（热导检测器）时常采用它作载气。在FID（光
离子化检测器）中它是必用的燃气。氢气的来源目前除氢气高压钢瓶外，还可以采用电解水的氢气发生器，氢气易燃易爆，使用时，应特 别注意安全。
氮气：由于它的扩散系数小，柱效比较高，致使除TCD（热导检测器）外，在其他形式的检测器中，多采用氮气作载气。它之所以在TCD （热导检测器）中用的较少，主要因为氮气热导系统小，灵敏度低，但在分析H2 时，必须采用N2作载气，否则无法用TCD（热导检测器）解 决H2的分析问题。
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3.气相色谱分离过程 下图为气相色谱分离过程示意
是利用保留时间定性，这种方法是最常用，最简单的方法。理论分析和时间结果都表明，对于一定的色谱仪和一定的操作条件，每一种 物质都有一个确定的保留时间。这样，对于某一指定的气相色谱仪，在一定的条件下测出各种已知五的保留时间，然后把被测组分的保留 时间与已知物相比较，一般情况下保留时间相同的就是相同组分。当然，两种物质的保留时间相同的情形也存在，这就要分析者根据其他 条件加以判断，如有怀疑时可采用其他方法判别。 定量分析：
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假设被分离的气体混为物只有 a 和 b 两种组分。t1 时他们刚被载气带入，这是他们混合在一起，以后样品气在色谱中流通。样品气在流通 过程中各组分不断的被吸附剂吸附、脱附，再吸附，再脱附等，由于吸附剂对各组分的吸附性不同，如图对 a 组分吸附性比 b组分弱，a 组 分就比 b 组分流的快。随着 时间增长，a 和 b 组分逐渐被分离。到 t4时 a组分已流出色谱柱，柱内只剩下 b组分。采用适当的方法可以把 a 、b 两组分气体分别收集起来，达到组分分离的目的。这种基于吸附作用达到分离目的色谱叫吸附色谱。 对液体固定相色谱来说，样品气中各组分的分离主要靠液体对各组分气体的溶解作用，即样品气在流通过程中各组分不断被固定液溶解、析 出，再溶解、再析出等，由于固定液对各组分的溶解性差异，溶解性弱的组分比溶解性强的组分流得快，这样经过一段时间各组分就被分离。 4.气相色谱的定性与定量分析方法 定性分析：
有机物。对固定液的要求是：试样中各组分能被溶解，但他们的溶解性又有差别；在工作温度下基本不挥发，并具有热稳定性。
③气相色谱仪不仅可以分析气体试样，也可以分析在400℃以下能够气化的液体试样或固体试样。气体试样可以直接用气体定量管送入，
液体试样可以用先送入气化室内，气化后再送入。气体试样的量一般为0.5～5.5cm3；液体试样的量一般为2～20uL。
④进入的气体试样被具有一定流速的载气携带进入色谱柱。对载气的要求是：不与试样及固定相起化学反应，也不被固定相吸附或溶解。
常用的载气有H2、N2、He、CO2等。载气的流量约wenku.baidu.com100ml/min。
载气的选择： 在气相色谱仪中可以作为载气的气体其种类较多，如：氮、氦、氢、氩等。目前国内实际应用最多的是氮气和氢气。氦气虽然有其独特