氣相色譜(GC)培訓講義-簡化版

1、氣相色譜分析氣相色譜分析 講義講義 沈陽華光精密儀器有限公司沈陽華光精密儀器有限公司 第一章第一章 色譜分析導論色譜分析導論 1.1 概述 色譜法也叫層析法，它是一種高效能的物色譜法也叫層析法，它是一種高效能的物 理分離技術(shù)，將它用于分析化學并配合適理分離技術(shù)，將它用于分析化學并配合適 當?shù)臋z測手段，就成為色譜分析法。由俄當?shù)臋z測手段，就成為色譜分析法。由俄 國植物學家茨維特（國植物學家茨維特（Tsweett）創(chuàng)立）創(chuàng)立. 色譜法的最早應(yīng)用是用于分離植物色譜法的最早應(yīng)用是用于分離植物 色素色素. 1903年，茨維特做了一個植物色年，茨維特做了一個植物色 素分離實驗：素分離實驗：在一玻璃管中放入

2、碳酸在一玻璃管中放入碳酸 鈣，將含有植物色素（植物葉的提取鈣，將含有植物色素（植物葉的提取 液）的石油醚倒入管中。液）的石油醚倒入管中。 此時，玻此時，玻 璃管的上端立即出現(xiàn)幾種顏色的混合璃管的上端立即出現(xiàn)幾種顏色的混合 譜帶。然后用純石油醚沖洗，隨著石譜帶。然后用純石油醚沖洗，隨著石 油醚的加入，譜帶不斷地向下移動，油醚的加入，譜帶不斷地向下移動， 并逐漸分開成幾個不同顏色的譜帶，并逐漸分開成幾個不同顏色的譜帶， 繼續(xù)沖洗就可分別接得各種顏色的色繼續(xù)沖洗就可分別接得各種顏色的色 素，并可分別進行鑒定。色譜法也由素，并可分別進行鑒定。色譜法也由 此而得名。此而得名。 在茨維特提出色譜概念后的在

3、茨維特提出色譜概念后的2020多年里沒有人關(guān)注這一偉大的發(fā)明，直到多年里沒有人關(guān)注這一偉大的發(fā)明，直到19311931年德國的年德國的 KuhnKuhn和和LedererLederer才重復了茨維特的某些實驗，用氧化鋁和碳酸鈣分離了才重復了茨維特的某些實驗，用氧化鋁和碳酸鈣分離了-，-，和，和 -，胡蘿卜素，此后用這種方法分離了，胡蘿卜素，此后用這種方法分離了6060多種這類色素。多種這類色素。MartinMartin和和SyngeSynge在在19401940年提年提 出液液分配色譜法出液液分配色譜法 (Lipuid-Lipuid(Lipuid-Lipuid Partition Chroma

4、tography), Partition Chromatography),即固定相是吸附在即固定相是吸附在 硅膠上的水，流動相是某種有機溶劑，硅膠上的水，流動相是某種有機溶劑，19411941年年MartinMartin和和SyngeSynge提出用氣體代替液體作提出用氣體代替液體作 流動相的可能性，流動相的可能性，1111年之后年之后JamesJames和和MartinMartin發(fā)表了從理論到實踐比較完整的氣液色譜發(fā)表了從理論到實踐比較完整的氣液色譜 方法（方法（GesLipuidGesLipuid Chromatography Chromatography）因而獲得了）因而獲得了1952

5、1952年的諾貝爾化學獎。年的諾貝爾化學獎。在此基礎(chǔ)上在此基礎(chǔ)上 19571957年年GolayGolay開創(chuàng)了開管柱氣相色譜法（開創(chuàng)了開管柱氣相色譜法（Open-Tubular Column ChromatographyOpen-Tubular Column Chromatography）習）習 慣上稱為毛細管柱氣相色譜法慣上稱為毛細管柱氣相色譜法(Capillary Column Chromatography)(Capillary Column Chromatography)。19561956年年 Van Van DeemterDeemter等在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)展了描述色譜過程的速率理論

6、等在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)展了描述色譜過程的速率理論，19651965年年GiddingsGiddings總總 結(jié)和擴展了前人的色譜理論，為色譜的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，另一方面早在結(jié)和擴展了前人的色譜理論，為色譜的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，另一方面早在1944 1944 ConsdenConsden等就發(fā)展了紙色譜，等就發(fā)展了紙色譜，19491949年年MeclleanMecllean等在氧化鋁中加入淀粉粘合劑制作薄層等在氧化鋁中加入淀粉粘合劑制作薄層 板使薄層色譜法，（板使薄層色譜法，（TLCTLC）得以實際應(yīng)用，而在）得以實際應(yīng)用，而在19561956年年StahlStahl開發(fā)出薄層色譜板涂布器開發(fā)

7、出薄層色譜板涂布器 之后，才使之后，才使TLCTLC得到廣泛地應(yīng)用，得到廣泛地應(yīng)用，在在6060年代末把高壓泵和化學鍵合固定相用于液相色年代末把高壓泵和化學鍵合固定相用于液相色 譜，出現(xiàn)了高效液相色譜，（譜，出現(xiàn)了高效液相色譜，（HPLCHPLC），），8080年代初毛細管超臨界流體色譜（年代初毛細管超臨界流體色譜（SFCSFC）得到）得到 發(fā)展，但在發(fā)展，但在9090年代后才得到較廣泛的應(yīng)用，而在年代后才得到較廣泛的應(yīng)用，而在8080年代初由年代初由JorgensonJorgenson等集前人經(jīng)驗等集前人經(jīng)驗 而發(fā)展起來的毛細管電泳，（而發(fā)展起來的毛細管電泳，（CZECZE），在），在909

8、0年代得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，同時集年代得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，同時集HPLCHPLC 和和CZECZE優(yōu)點的毛細管電色譜在優(yōu)點的毛細管電色譜在9090年代后期受到重視，到年代后期受到重視，到2121世紀色譜科學已經(jīng)在生命科世紀色譜科學已經(jīng)在生命科 學等前沿科學領(lǐng)域發(fā)揮它不可代替的重要作用。學等前沿科學領(lǐng)域發(fā)揮它不可代替的重要作用。 一、色譜分離基本原理：一、色譜分離基本原理： 在色譜法中存在兩相，一相是固定不動的，我們把它叫做固定相；另一相則在色譜法中存在兩相，一相是固定不動的，我們把它叫做固定相；另一相則 不斷流過固定相，我們把它叫做流動相。不斷流過固定相，我們把它叫做流動相。 色譜法的分離原

9、理就是利用待分離的各種物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)、吸附能色譜法的分離原理就是利用待分離的各種物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)、吸附能 力等親和能力的不同來進行分離的。力等親和能力的不同來進行分離的。 使用外力使含有樣品的流動相（氣體、液體）通過一固定于柱中或平板上、使用外力使含有樣品的流動相（氣體、液體）通過一固定于柱中或平板上、 與流動相互不相溶的固定相表面。當流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時，與流動相互不相溶的固定相表面。當流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時， 混合物中的各組分與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)混合物中的各組分與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié) 構(gòu)上的差異，

10、與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強弱不同，隨著流動相的構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強弱不同，隨著流動相的 移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留 的時間不同，從而按一定次序由固定相中先后流出。與適當?shù)闹髾z測方法的時間不同，從而按一定次序由固定相中先后流出。與適當?shù)闹髾z測方法 結(jié)合，實現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測。結(jié)合，實現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測。 二、色譜分類方法：二、色譜分類方法： 色譜分析法有很多種類，從不同的角度出發(fā)可以有不色譜分析法有很多種類，從不同的角度出發(fā)可以有不

11、同的分類方法。同的分類方法。 （一）從兩相的狀態(tài)分類：（一）從兩相的狀態(tài)分類： 色譜法中，流動相可以是氣體，也可以是液體，由此可分為色譜法中，流動相可以是氣體，也可以是液體，由此可分為氣相氣相 色譜法（色譜法（GC）和液相色譜法（和液相色譜法（LC）。固定相既可以是固體，也可固定相既可以是固體，也可 以是涂在固體上的液體，由此又可將氣相色譜法和液相色譜法分為以是涂在固體上的液體，由此又可將氣相色譜法和液相色譜法分為 氣氣-液色譜、氣液色譜、氣-固色譜、液固色譜、液-液色譜、液液色譜、液-固色譜。固色譜。 (二二) 按固定相的形式分類：按固定相的形式分類： 按固定相的形式可分為：按固定相的形式可

12、分為： 柱柱 色色 譜譜：固定相裝在色譜柱中；：固定相裝在色譜柱中； 紙紙 色色 譜譜：利用濾紙作載體，吸附在紙上的水作固定相；：利用濾紙作載體，吸附在紙上的水作固定相； 薄層色譜薄層色譜：將固體吸附劑在玻璃板或塑料板上制成薄層作固定相：將固體吸附劑在玻璃板或塑料板上制成薄層作固定相 （三）按分離原理分類：（三）按分離原理分類： 可分為：可分為： 吸附色譜法吸附色譜法：利用吸附劑（固定相一般是固體）表面對不：利用吸附劑（固定相一般是固體）表面對不 同組分吸附能力的差別進行分離的方法；同組分吸附能力的差別進行分離的方法； 分配色譜法分配色譜法：利用不同組分在兩相間的分配系數(shù)的差別進：利用不同組分

13、在兩相間的分配系數(shù)的差別進 行分離的方法。行分離的方法。 離子交換色譜離子交換色譜：利用溶液中不同離子與離子交換劑間的交：利用溶液中不同離子與離子交換劑間的交 換能力的不同而進行分離的方法。換能力的不同而進行分離的方法。 空間排斥（阻）色譜法空間排斥（阻）色譜法：利用多孔性物質(zhì)對不同大小的分：利用多孔性物質(zhì)對不同大小的分 子的排阻作用進行分離的方法。子的排阻作用進行分離的方法。 從載氣帶著組分進入色譜柱起就用檢測器檢測從載氣帶著組分進入色譜柱起就用檢測器檢測 流出柱后的氣體，并用記錄器記錄信號隨時間變流出柱后的氣體，并用記錄器記錄信號隨時間變 化的曲線，此曲線就叫色譜流出曲線，當待測組化的曲線

14、，此曲線就叫色譜流出曲線，當待測組 分流出色譜柱時，檢測器就可檢測到其組分的濃分流出色譜柱時，檢測器就可檢測到其組分的濃 度，在流出曲線上表現(xiàn)為峰狀，叫色譜峰。度，在流出曲線上表現(xiàn)為峰狀，叫色譜峰。 色譜圖色譜圖:試樣中各組分經(jīng)色譜柱分離后試樣中各組分經(jīng)色譜柱分離后,在柱的在柱的 末端收集各組分末端收集各組分,經(jīng)檢測器轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)檢測器轉(zhuǎn)換為電信號,用紀錄用紀錄 儀將各組分濃度記錄下來儀將各組分濃度記錄下來,得到色譜圖。得到色譜圖。 1.2 色譜流出曲線（色譜圖）及有關(guān)術(shù)語色譜流出曲線（色譜圖）及有關(guān)術(shù)語 如圖所示為一色譜流出曲線：如圖所示為一色譜流出曲線： 色譜流出曲線的意義：色譜流出曲線

15、的意義： 色譜峰數(shù)色譜峰數(shù)-樣品中單組份的最少樣品中單組份的最少 個數(shù)；個數(shù)； 色譜保留值色譜保留值定性依據(jù)；定性依據(jù)； 色譜峰高或面積色譜峰高或面積定量依據(jù)；定量依據(jù)； 色譜保留值或區(qū)域?qū)挾壬V保留值或區(qū)域?qū)挾壬V色譜 柱分離效能評價指標；柱分離效能評價指標； 色譜峰間距色譜峰間距固定相或流動相固定相或流動相 選擇是否合適的依據(jù)選擇是否合適的依據(jù) 色譜術(shù)語色譜術(shù)語 1）基線：）基線：在實驗條件下，色譜柱后僅有純流動相進入檢測器時的流出曲線稱為在實驗條件下，色譜柱后僅有純流動相進入檢測器時的流出曲線稱為 基線?；€在穩(wěn)定的條件下應(yīng)是一條水平的直線。它的平直與否可反應(yīng)出實基線。基線在穩(wěn)定的條件下

16、應(yīng)是一條水平的直線。它的平直與否可反應(yīng)出實 驗條件的穩(wěn)定情況。驗條件的穩(wěn)定情況。 2）峰高（）峰高（h）和峰面積）和峰面積 ：色譜峰頂點與基線的距離叫峰高。色譜峰與峰底基線色譜峰頂點與基線的距離叫峰高。色譜峰與峰底基線 所圍成區(qū)域的面積叫峰面積。所圍成區(qū)域的面積叫峰面積。 3）保留值）保留值 a. 死時間死時間(t0) ：不與固定相作用的物質(zhì)從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間，它與色不與固定相作用的物質(zhì)從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間，它與色 譜柱的空隙體積成正比。由于該物質(zhì)不與固定相作用，因此，其流速與流動譜柱的空隙體積成正比。由于該物質(zhì)不與固定相作用，因此，其流速與流動 相的流速相近。據(jù)相的流速相近

17、。據(jù) t0 可求出流動相平均流速可求出流動相平均流速 0 t L u 柱長 死時間 b. 保留時間保留時間tr：試樣從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間。它試樣從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間。它 包括組份隨流動相通過柱子的時間包括組份隨流動相通過柱子的時間t0和組份在固定相中滯和組份在固定相中滯 留的時間。留的時間。 c. 調(diào)整保留時間調(diào)整保留時間tr ：某組份的保留時間扣除死時間后的某組份的保留時間扣除死時間后的 保留時間，它是組份在固定相中的滯留時間。即保留時間，它是組份在固定相中的滯留時間。即 由于保留時間為色譜定性依據(jù)。但同一組份的保留時間與由于保留時間為色譜定性依據(jù)。但同一組份的保留時間與 流

18、速有關(guān)，因此有時需用保留體積來表示保留值。流速有關(guān)，因此有時需用保留體積來表示保留值。 0rr ttt j.分配度分配度R與拖尾因子與拖尾因子r 1.分離度：表示相鄰兩個峰分離程度的優(yōu)劣，是色譜柱分離效能的指標，分離度：表示相鄰兩個峰分離程度的優(yōu)劣，是色譜柱分離效能的指標， 用用“R”表示。表示。 定義：相鄰兩組分色譜峰保留值只差與兩組分色譜峰底寬度總和定義：相鄰兩組分色譜峰保留值只差與兩組分色譜峰底寬度總和 之半的比值：之半的比值： R=1.5時，分離程度可達到時，分離程度可達到99.7%，達到基線分離。，達到基線分離。 2.拖尾因子：拖尾因子：r=b/a r= 1,峰形為對稱的高斯曲線；峰

19、形為對稱的高斯曲線； r1,峰形拖尾；峰形拖尾； r1，峰形前伸。，峰形前伸。 其他色譜分析方法其他色譜分析方法 液相色譜液相色譜(LC)(LC) 包括包括制備液相色譜制備液相色譜 離子色譜離子色譜(IC)(IC) 毛細管電泳毛細管電泳(CE)(CE) 薄層色譜薄層色譜(TLC)(TLC) 親和色譜親和色譜(AC)(AC) 凝膠滲透色譜又稱排阻色譜凝膠滲透色譜又稱排阻色譜(GPC)(GPC) 高速逆流色譜高速逆流色譜 超臨界流體色譜超臨界流體色譜(SFC(SFC） 全二維氣相色譜全二維氣相色譜 多維氣相色譜多維氣相色譜 色譜法主要是用來分析自然界中各種有機物的方法色譜法主要是用來分析自然界中各

20、種有機物的方法 1.3 物質(zhì)的分類以及有機物知識簡述 自然界中的物質(zhì)分為有機物和無機物兩種，其中有機物占自然界中的物質(zhì)分為有機物和無機物兩種，其中有機物占80%。 有機物一般都含有碳、氫、氧、氮幾種化合物，包括：烷烴和環(huán)烷有機物一般都含有碳、氫、氧、氮幾種化合物，包括：烷烴和環(huán)烷 烴、鹵代烷和有機金屬化合物、烯烴、炔烴、苯和芳香族化合物、烴、鹵代烷和有機金屬化合物、烯烴、炔烴、苯和芳香族化合物、 醇類、醚類、醛類、酮類、羧酸及其衍生物、胺類、酚類、醌類、醇類、醚類、醛類、酮類、羧酸及其衍生物、胺類、酚類、醌類、 雜環(huán)化合物、單糖和多糖、氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、酶、核酸、雜環(huán)化合物、單糖和多糖、氨

21、基酸、多肽、蛋白質(zhì)、酶、核酸、 萜類化合物、甾類化合物（膽固醇和激素）、生物堿、有機硫、萜類化合物、甾類化合物（膽固醇和激素）、生物堿、有機硫、 有機磷、有機硅、有機硼等。有機磷、有機硅、有機硼等。 這么多種類的有機物（大約這么多種類的有機物（大約300萬種），其中有萬種），其中有80%屬于大分子、屬于大分子、 難揮發(fā)物質(zhì)，要用液相色譜或其他色譜方法來分析；難揮發(fā)物質(zhì)，要用液相色譜或其他色譜方法來分析；20%屬于小屬于小 分子、揮發(fā)性物質(zhì)可用氣相色譜分析。分子、揮發(fā)性物質(zhì)可用氣相色譜分析。 思考題：思考題： 簡述色譜分析法有哪幾種分類方法？每簡述色譜分析法有哪幾種分類方法？每 種分類方法中有哪

22、些具體方法？種分類方法中有哪些具體方法？ 第二章第二章 氣相色譜分析氣相色譜分析 定義：定義：氣相色譜法是以惰性氣體（載氣）為流動相，以固定液或固體吸附氣相色譜法是以惰性氣體（載氣）為流動相，以固定液或固體吸附 劑作為固定相的色譜法。劑作為固定相的色譜法。 按固定相分類按固定相分類 : : 氣氣- -固色譜固色譜 氣氣- -液色譜液色譜 按分離原理分按分離原理分 : : 吸附色譜吸附色譜 分配色譜分配色譜 按柱子粗細分按柱子粗細分 : : 填充柱色譜填充柱色譜 毛細管柱色譜毛細管柱色譜 氣相色譜過程氣相色譜過程：待測物樣品被蒸發(fā)為氣體并注入到色譜：待測物樣品被蒸發(fā)為氣體并注入到色譜 分離柱柱頂

23、，以惰性氣體（指不與待測物反應(yīng)的氣體，只起運分離柱柱頂，以惰性氣體（指不與待測物反應(yīng)的氣體，只起運 載蒸汽樣品的作用，也稱載氣）將待測物樣品蒸汽帶入柱內(nèi)分載蒸汽樣品的作用，也稱載氣）將待測物樣品蒸汽帶入柱內(nèi)分 離。離。 載氣載氣減壓減壓凈化凈化穩(wěn)壓穩(wěn)壓進樣進樣分離分離檢測檢測處理處理記錄記錄 其其分離原理分離原理是基于待測物在氣相和固定相之間的吸附是基于待測物在氣相和固定相之間的吸附-脫脫 附（氣固色譜）和分配（氣液色譜）來實現(xiàn)的。因此可將氣相附（氣固色譜）和分配（氣液色譜）來實現(xiàn)的。因此可將氣相 色譜分為氣固色譜和氣液色譜。色譜分為氣固色譜和氣液色譜。 2.1 概述 氣固色譜：氣固色譜：在氣

24、固色譜中的固定相是一種具有多孔性及比表面積較大的吸附劑。在氣固色譜中的固定相是一種具有多孔性及比表面積較大的吸附劑。 樣品由載氣攜帶進入色譜柱時，立即被吸附劑所吸附。載氣不斷通過吸附劑樣品由載氣攜帶進入色譜柱時，立即被吸附劑所吸附。載氣不斷通過吸附劑 ，吸附的被測組分被洗脫下來，洗脫下來的組分又隨載氣流動，又被后面的，吸附的被測組分被洗脫下來，洗脫下來的組分又隨載氣流動，又被后面的 吸附劑所吸附。隨著載氣的流動，被測組分在氣固吸附劑表面進行反復的吸吸附劑所吸附。隨著載氣的流動，被測組分在氣固吸附劑表面進行反復的吸 附、解吸、再吸附、再解吸。附、解吸、再吸附、再解吸。 由于各組分在氣固吸附劑表面

25、吸附能力不同，吸附能力強的組分在色譜柱中由于各組分在氣固吸附劑表面吸附能力不同，吸附能力強的組分在色譜柱中 停留的時間就長些，而吸附能力弱的組分在色譜柱中停留的時間就短些，經(jīng)停留的時間就長些，而吸附能力弱的組分在色譜柱中停留的時間就短些，經(jīng) 過一段時間后，各組分就彼此分離開并依次流出色譜柱。過一段時間后，各組分就彼此分離開并依次流出色譜柱。 氣液色譜：氣液色譜：在氣液色譜中，當載氣攜帶樣品進入色譜柱時，氣相中的被測組分就在氣液色譜中，當載氣攜帶樣品進入色譜柱時，氣相中的被測組分就 溶解到固定液中。載氣連續(xù)流經(jīng)色譜柱，溶解在固定液中的組分會從固定液溶解到固定液中。載氣連續(xù)流經(jīng)色譜柱，溶解在固定液

26、中的組分會從固定液 中揮發(fā)到氣相中，隨著載氣的流動，揮發(fā)到氣相中的組分又會重新溶解在后中揮發(fā)到氣相中，隨著載氣的流動，揮發(fā)到氣相中的組分又會重新溶解在后 面的固定液中。這樣反復多次溶解、揮發(fā)、再溶解、再揮發(fā)。面的固定液中。這樣反復多次溶解、揮發(fā)、再溶解、再揮發(fā)。 由于各組分在固定液中的溶解度不同，溶解度大的組分較難揮發(fā)，停留在色由于各組分在固定液中的溶解度不同，溶解度大的組分較難揮發(fā)，停留在色 譜柱中的時間就長些，溶解度小的組分容易揮發(fā)，停留在色譜柱中的時間就譜柱中的時間就長些，溶解度小的組分容易揮發(fā)，停留在色譜柱中的時間就 短些，經(jīng)過一定的時間，各組分就彼此分離并依次流出色譜柱。短些，經(jīng)過一

27、定的時間，各組分就彼此分離并依次流出色譜柱。 氣相色譜法的特點和應(yīng)用 “三高三高” “一快一快” “一廣一廣” 1.高高效能效能：一般填充柱的理論塔板數(shù)可達數(shù)千，毛細管柱可達一百：一般填充柱的理論塔板數(shù)可達數(shù)千，毛細管柱可達一百 多萬。多萬。 2.2.高高選擇性選擇性：可以使一些分配系數(shù)很接近的以及極為復雜、難以分：可以使一些分配系數(shù)很接近的以及極為復雜、難以分 離的物質(zhì)，獲得滿意的分離。離的物質(zhì)，獲得滿意的分離。 3.高高靈敏度靈敏度：可以檢測：可以檢測物質(zhì)，適合于痕量分析物質(zhì)，適合于痕量分析 4.分析速度分析速度快快：一個試樣的分析可在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)完成。：一個試樣的分析可在幾分鐘到幾

28、十分鐘內(nèi)完成。 5.應(yīng)用應(yīng)用廣廣泛泛：可以分析氣體試樣，也可分析易揮發(fā)或可衍生轉(zhuǎn)化為：可以分析氣體試樣，也可分析易揮發(fā)或可衍生轉(zhuǎn)化為 易揮發(fā)的液體和固體。易揮發(fā)的液體和固體。 分析的有機物，約占全部有機物分析的有機物，約占全部有機物(約約300萬種萬種)的的20%。 6.不足之處不足之處：對被分離組分的定性能力較差。：對被分離組分的定性能力較差。 氣相色譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域氣相色譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域 1、石油和石油化工分析（煉油廠、研究所）、石油和石油化工分析（煉油廠、研究所） 油氣田勘探中的化學分析、原油分析、煉氣廠氣體分析、模油氣田勘探中的化學分析、原油分析、煉氣廠氣體分析、模 擬蒸餾、油料分析、單質(zhì)

29、烴分析、含硫擬蒸餾、油料分析、單質(zhì)烴分析、含硫/含氮含氮/含氧化合物分析、含氧化合物分析、 汽油添加劑分析、脂肪烴分析、芳烴分析。汽油添加劑分析、脂肪烴分析、芳烴分析。 舉例如下：天然氣常量分析（舉例如下：天然氣常量分析（O2、N2、CH4、CO2、C2H6、 C3H8、i-C40、n-C40、i-C50、n-C50等組分的常量分析）；等組分的常量分析）； 液化石油氣分析（液化石油氣中液化石油氣分析（液化石油氣中C2-C4及總及總C5烴類組成的分烴類組成的分 析）；煉廠氣分析（快速分析析）；煉廠氣分析（快速分析H2、O2、N2、CO2、CO、 C10-C60、C2二二-C4二及二及C6以上烴等

30、組分）；以上烴等組分）； 3、環(huán)境分析（環(huán)保監(jiān)測站）、環(huán)境分析（環(huán)保監(jiān)測站） 大氣污染物分析、水分析、土壤分析、固體廢棄物分析大氣污染物分析、水分析、土壤分析、固體廢棄物分析 舉例如下：室內(nèi)空氣檢測分析（按國標舉例如下：室內(nèi)空氣檢測分析（按國標GB50325-2001選用專用的色譜柱可選用專用的色譜柱可 完成對室內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯及總揮發(fā)性有機合物（完成對室內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯及總揮發(fā)性有機合物（TVOC）的檢測；）的檢測； 采用衍生氣相色譜法，經(jīng)采用衍生氣相色譜法，經(jīng)2.4-二硝基苯肼衍生，用環(huán)已烷萃取，以二硝基苯肼衍生，用環(huán)已烷萃取，以O(shè)V-17和和 QF-1混涂色譜柱分離；用電

31、子俘獲檢測器（混涂色譜柱分離；用電子俘獲檢測器（ECD）測定室內(nèi)空氣中的甲醛）；）測定室內(nèi)空氣中的甲醛）； 土壤中有害物質(zhì)的分析；汽車尾氣分析等土壤中有害物質(zhì)的分析；汽車尾氣分析等 2 2、造氣廠（煤氣成分分析、水煤氣成分分析、氣體廠：、造氣廠（煤氣成分分析、水煤氣成分分析、氣體廠： H2H2、O2O2、N2N2、COCO、CO2CO2、C2H2C2H2、HeHe、ArAr等等） 人工煤氣分析人工煤氣分析 氣體純度分析及雜質(zhì)含量分析氣體純度分析及雜質(zhì)含量分析 舉例如下：選用熱導檢測器、雙閥多柱系統(tǒng)、手動或自動進樣。分析人工煤舉例如下：選用熱導檢測器、雙閥多柱系統(tǒng)、手動或自動進樣。分析人工煤 氣

32、中氣中H H2 2、O O2 2、N N2 2、COCO、COCO2 2、CHCH4 4、C C2 2H H6 6、C C2 2H H4 4、C C2 2H H2 2等主要成分的分析等等主要成分的分析等 4、食品分析（食品廠、產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗所、糧油監(jiān)測站、食品分析（食品廠、產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗所、糧油監(jiān)測站、 衛(wèi)生防疫、海產(chǎn)品檢測）衛(wèi)生防疫、海產(chǎn)品檢測） 農(nóng)藥殘留分析、香精香料分析、添加劑分析、脂肪酸甲酯分析、食品包裝材農(nóng)藥殘留分析、香精香料分析、添加劑分析、脂肪酸甲酯分析、食品包裝材 料分析、水產(chǎn)檢測料分析、水產(chǎn)檢測 舉例如下：蒸餾酒及配制酒衛(wèi)生標準的氣相色譜分析（氫焰離子化檢測器，舉

33、例如下：蒸餾酒及配制酒衛(wèi)生標準的氣相色譜分析（氫焰離子化檢測器， GDX-102填充柱或填充柱或FFAP大口徑毛細管柱，外標法（峰面積）定量，分析白酒大口徑毛細管柱，外標法（峰面積）定量，分析白酒 中的甲醇和雜醇油）；白酒中有關(guān)醛、醇、酯的分析；植物油中殘留溶劑的中的甲醇和雜醇油）；白酒中有關(guān)醛、醇、酯的分析；植物油中殘留溶劑的 檢測（按照國標檢測（按照國標GB/T5009.37-2003頂空氣相色譜法對浸出油中頂空氣相色譜法對浸出油中6號溶劑殘留號溶劑殘留 量進行測定）；食品添加劑（防腐劑、增白劑、抗氧化劑、著色劑等）及食量進行測定）；食品添加劑（防腐劑、增白劑、抗氧化劑、著色劑等）及食 品

34、中農(nóng)藥殘留分析（食品中山梨酸、苯甲酸（品中農(nóng)藥殘留分析（食品中山梨酸、苯甲酸（GB/T5009.29-2003）、食品中）、食品中 有機磷農(nóng)藥殘留（有機磷農(nóng)藥殘留（GB/T5009.20-2003）、食品中六六六、滴滴涕殘留）、食品中六六六、滴滴涕殘留 （GB/T5009.19-2003）、食品中氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留（）、食品中氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留（GB/T5009.145-2003 和和GB/T5009.104-2003）、食品中擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留、海產(chǎn)品中多氯聯(lián)苯）、食品中擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留、海產(chǎn)品中多氯聯(lián)苯 的氣相色譜法（的氣相色譜法（GB/T5009.190-2003）、水產(chǎn)品中的硫丹檢測

35、、多寶魚中的）、水產(chǎn)品中的硫丹檢測、多寶魚中的 藥殘檢測。食品中氯丙醇的檢驗）藥殘檢測。食品中氯丙醇的檢驗） 5、生物、藥物和臨床分析（制藥廠、藥物檢驗所、藥物研究所）、生物、藥物和臨床分析（制藥廠、藥物檢驗所、藥物研究所） 雌三醇分析、兒茶酚胺代謝產(chǎn)物分析、尿中孕二醇和雌三醇分析、兒茶酚胺代謝產(chǎn)物分析、尿中孕二醇和 孕三醇分析、血漿中睪丸激素分析、血液中乙醇孕三醇分析、血漿中睪丸激素分析、血液中乙醇/麻醉麻醉 劑及氨基酸衍生物分析劑及氨基酸衍生物分析 6、農(nóng)藥殘留物分析（米廠、面廠、產(chǎn)品檢驗所）、農(nóng)藥殘留物分析（米廠、面廠、產(chǎn)品檢驗所） 有機氯農(nóng)藥殘留分析（有機氯農(nóng)藥殘留分析（666、DDT

36、）、有機磷）、有機磷 農(nóng)藥殘留分析、殺蟲劑殘留分析、除草劑殘留分農(nóng)藥殘留分析、殺蟲劑殘留分析、除草劑殘留分 析等析等 7、精細化工分析（有機化工廠、染料，涂料、有機中間、精細化工分析（有機化工廠、染料，涂料、有機中間 體、有機材料研究所、質(zhì)量監(jiān)督部門）體、有機材料研究所、質(zhì)量監(jiān)督部門） 添加劑分析、催化劑分析、原材料分析、產(chǎn)品質(zhì)量控制添加劑分析、催化劑分析、原材料分析、產(chǎn)品質(zhì)量控制 8、聚合物分析與合成工業(yè)、聚合物分析與合成工業(yè) 單體分析、添加劑分析、共聚物組成分析、聚合物結(jié)單體分析、添加劑分析、共聚物組成分析、聚合物結(jié) 構(gòu)表征構(gòu)表征/聚合物中的雜質(zhì)分析、熱穩(wěn)定性研究聚合物中的雜質(zhì)分析、熱穩(wěn)定

37、性研究 方法研究、質(zhì)量監(jiān)控、過程分析方法研究、質(zhì)量監(jiān)控、過程分析 9、飲料、飲品工業(yè)（產(chǎn)品檢驗所、飲料廠）、飲料、飲品工業(yè)（產(chǎn)品檢驗所、飲料廠） 白酒、啤酒、紅酒成分分析；各種飲料、果汁成分分 析；醬油、醋等調(diào)料成分分析 10、煙草、煙草制品工業(yè)（卷煙廠、煙草研究所）、煙草、煙草制品工業(yè)（卷煙廠、煙草研究所） 選用TCD、FID，配以專用色譜柱，可完成對煙氣中水分 分析 ；煙草中尼古丁含量的分析；選用ECD、FPD、 NPD檢測器，可對煙草和香煙中有機氯、有機磷、菊酯類 農(nóng)藥殘留進行分析 汽油中某些醇類和醚類分析（氫焰離子化檢測汽油中某些醇類和醚類分析（氫焰離子化檢測 器，多柱系統(tǒng)，十通閥自動

38、切換和反吹，一次直器，多柱系統(tǒng)，十通閥自動切換和反吹，一次直 接進樣分析汽油中某些醇類和醚類）；汽油中苯接進樣分析汽油中某些醇類和醚類）；汽油中苯 系物分析系物分析 11、汽油工業(yè)（車用汽油、航空汽油）、汽油工業(yè)（車用汽油、航空汽油） 12、電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng) 變壓器油裂解產(chǎn)物氣相色譜分析變壓器油裂解產(chǎn)物氣相色譜分析 （采用氫焰離子化檢測器和（采用氫焰離子化檢測器和 熱導檢測器，熱導檢測器，Ni觸媒轉(zhuǎn)換器觸媒轉(zhuǎn)換器(甲烷轉(zhuǎn)化爐甲烷轉(zhuǎn)化爐)、六通閥自動切換，無、六通閥自動切換，無 二次分流系統(tǒng)，使之對變壓器油裂解產(chǎn)物（二次分流系統(tǒng)，使之對變壓器油裂解產(chǎn)物（8種組分氣體）一次種組分氣體）一次 進樣

39、全自動分析，定量準確、靈敏度高進樣全自動分析，定量準確、靈敏度高 ） 13、公安系統(tǒng)和法庭分析、公安系統(tǒng)和法庭分析 人體血液中的乙醇分析、毒品分析；鑒定各種物證人體血液中的乙醇分析、毒品分析；鑒定各種物證 15、大專院校實驗室、大專院校實驗室 教學和科研用教學和科研用 14、空間分析和軍工分析、空間分析和軍工分析 分析飛船、航母中的氣體質(zhì)量；炸藥分析分析飛船、航母中的氣體質(zhì)量；炸藥分析 思考題：思考題： 1.簡述氣相色譜法的定義、分類方法及細節(jié)？簡述氣相色譜法的定義、分類方法及細節(jié)？ 2.簡述氣相色譜法的工作過程以及分離原理？簡述氣相色譜法的工作過程以及分離原理？ 3.簡述氣簡述氣-固色譜和氣

40、固色譜和氣-液色譜的分離原理？液色譜的分離原理？ 4.氣相色譜法的特點是什么？氣相色譜法的特點是什么？ 5.簡述氣相色譜的應(yīng)用領(lǐng)域？簡述氣相色譜的應(yīng)用領(lǐng)域？ 2.2 氣相色譜儀 現(xiàn)在，有近百廠家、提供數(shù)百種型號的氣相色譜儀。 過去幾十年內(nèi)，色譜儀器得到了極大的發(fā)展，這主要歸于： 1970s電子積分儀及計算機數(shù)據(jù)處理裝置的發(fā)展； 1980s計算機技術(shù)對儀器各類參數(shù)的自動控制。如柱溫、氣 體流速、自動進樣等。 隨著這些技術(shù)的發(fā)展，儀器性價比大幅提高。其中，GC最 重要的發(fā)展是開管柱（毛細管）的引入，使含有數(shù)百種混合物 樣品得以分離！ 氣相色譜結(jié)構(gòu)流程圖氣相色譜結(jié)構(gòu)流程圖 process of ga

41、s chromatograph 1-載氣鋼瓶；載氣鋼瓶；2-減壓閥；減壓閥； 3-凈化干燥管；凈化干燥管；4-針形閥；針形閥；5-流量計流量計;6- 壓力表；壓力表；4-針形閥；針形閥；5-流量計流量計;6-壓力表；壓力表； 9-熱導檢測器；熱導檢測器；10-放大器；放大器；11-溫度控溫度控 制器；制器；12-記錄儀；記錄儀； 載氣系統(tǒng)載氣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng) 溫控系統(tǒng)溫控系統(tǒng) 記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng) 進行氣相色譜法分析時，載氣（一般用氮氣或氫氣）由高 壓鋼瓶供給，經(jīng)減壓閥減壓后，載氣進入凈化管干燥凈 化，然后由穩(wěn)壓閥控制載氣的流量和壓力，并由流量計 顯示載氣進入柱

42、之前的流量后，以穩(wěn)定的壓力進入氣化 室、色譜柱、檢測器后放空。 當氣化室中注入樣品時，樣品瞬間氣化并被載氣帶入色譜 柱進行分離。分離后的各組分，先后流出色譜柱進入檢 測器，檢測器將其濃度信號轉(zhuǎn)變成電信號，再經(jīng)放大器 放大后在記錄器上顯示出來，就得到了色譜的流出曲線。 利用色譜流出曲線上的色譜峰就可以進行定性、定量分析。 這就是氣相色譜法分析的過程。 一、氣路系統(tǒng) 氣路系統(tǒng)：獲得純凈、流速穩(wěn)定的載氣。包括氣源、凈化干燥管和載氣源、凈化干燥管和載 氣流速控制氣流速控制及氣體化裝置。 填充柱（填充柱（FID雙柱雙氣路）氣路流程圖雙柱雙氣路）氣路流程圖 填充柱（填充柱（TCD雙柱雙氣路）氣路流程圖雙柱

43、雙氣路）氣路流程圖 專用毛細管柱氣路流程圖專用毛細管柱氣路流程圖 常見氣路系統(tǒng)常見氣路系統(tǒng) 常見的有單柱單氣路、多（雙）柱單氣路、雙柱雙氣路。常見的有單柱單氣路、多（雙）柱單氣路、雙柱雙氣路。 1、單柱單氣路、單柱單氣路 一個柱子、一條氣路，最簡單、多用。一個柱子、一條氣路，最簡單、多用。 2、多（雙）柱單氣路：、多（雙）柱單氣路： 將兩根裝有不同固定相柱子串聯(lián)起來，解決單柱不易解將兩根裝有不同固定相柱子串聯(lián)起來，解決單柱不易解 決的問題。決的問題。 3、雙柱雙氣路、雙柱雙氣路 將載氣分成兩路，分別進入兩個裝填完全相同的柱子，將載氣分成兩路，分別進入兩個裝填完全相同的柱子， 分別進入兩個裝填完

44、全相同的柱子，再分別進入檢測器的兩分別進入兩個裝填完全相同的柱子，再分別進入檢測器的兩 臂或進入兩個檢測器，其中一路作為分析用，一路供補償用，臂或進入兩個檢測器，其中一路作為分析用，一路供補償用， 消除條件誤差。消除條件誤差。 載氣載氣：常用氫氣、氮氣、氦氣、氬氣，純度要求：常用氫氣、氮氣、氦氣、氬氣，純度要求99.999%以上。以上。 要求化學惰性好，不與有關(guān)物質(zhì)反應(yīng)。載氣的選擇除了要求考要求化學惰性好，不與有關(guān)物質(zhì)反應(yīng)。載氣的選擇除了要求考 慮對柱效的影響外，還要與分析對象和所用的檢測器相配。慮對柱效的影響外，還要與分析對象和所用的檢測器相配。 凈化器凈化器：多為分子篩和活性碳管的串聯(lián)，去

45、除載氣中的水、有機物：多為分子篩和活性碳管的串聯(lián)，去除載氣中的水、有機物 等雜質(zhì)。等雜質(zhì)。 載氣流速控制載氣流速控制：壓力表、流量計、針形穩(wěn)壓閥，控制載氣流速恒定。：壓力表、流量計、針形穩(wěn)壓閥，控制載氣流速恒定。 壓力表：多為兩級壓力指示：第一級，鋼瓶壓力（總是高于常壓） 。對填充柱：0.4MPa左右；對開口毛細管柱：0.2MPa左右 ；第 二級，柱頭壓力指示；對填充柱：0.1MPa左右；對開口毛細管 柱：0.06MPa左右 ； 流量計：在柱頭前使用轉(zhuǎn)子流量計，但不太準確。通常在柱后，以 皂膜流量計測流速。許多現(xiàn)代儀器裝置有電子流量計，并以計算 機控制其流速保持不變。 氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng) 作用：

46、作用： 供給色譜分析所需要的載氣、燃氣、助燃氣。供給色譜分析所需要的載氣、燃氣、助燃氣。 包括：包括： 氣體鋼瓶（氣體發(fā)生器）、減壓閥、凈化管（脫氧管、脫水氣體鋼瓶（氣體發(fā)生器）、減壓閥、凈化管（脫氧管、脫水 管）、穩(wěn)壓閥和穩(wěn)流閥、氣體管路等組件。管）、穩(wěn)壓閥和穩(wěn)流閥、氣體管路等組件。 1、載氣：最常用的有、載氣：最常用的有N2，H2等。所走的路線為：等。所走的路線為： 鋼瓶（或氣體發(fā)生器）鋼瓶（或氣體發(fā)生器）-壓力表壓力表-減壓閥減壓閥-凈化管凈化管-儀器進氣孔儀器進氣孔 -穩(wěn)壓表穩(wěn)壓表-穩(wěn)流表穩(wěn)流表-汽化室汽化室-柱柱-檢測器。檢測器。 2、燃氣、助燃氣：、燃氣、助燃氣：H2和空氣。所走的

47、路線為：和空氣。所走的路線為： 鋼瓶（或氣體發(fā)生器）鋼瓶（或氣體發(fā)生器）-壓力表壓力表-減壓閥減壓閥-凈化管凈化管-穩(wěn)流表穩(wěn)流表- 檢測器。檢測器。 進樣系統(tǒng)的作用進樣系統(tǒng)的作用就是把各種形態(tài)的樣品轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，以便進樣分析。就是把各種形態(tài)的樣品轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，以便進樣分析。 進樣系統(tǒng)分為進樣系統(tǒng)分為氣體進樣器、液體進樣器和固體進樣器等氣體進樣器、液體進樣器和固體進樣器等 組成部分：進樣器（氣體球膽、六通氣體進樣閥、液體進 樣針、固體裂解進樣器）、汽化室、加熱系統(tǒng)。 進樣要求：進樣量或體積適宜；“塞子”式進樣。一般柱 分離進樣體積在十分之幾至20L，對毛細管柱分離， 體積約為0.2-5 L，此時應(yīng)采

48、用分流進樣裝置來實現(xiàn)。 體積過大或進樣過慢，將導致分離變差(拖尾)。 二、進樣系統(tǒng)二、進樣系統(tǒng) 氣體進樣器（六通閥）氣體進樣器（六通閥） 推拉式和旋轉(zhuǎn)式兩種，由氣體取樣袋、六通閥、定量管組成推拉式和旋轉(zhuǎn)式兩種，由氣體取樣袋、六通閥、定量管組成 試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進 入分離柱。入分離柱。 液體進樣器液體進樣器 由液體進樣針（自動進樣器）、汽化室、加熱系統(tǒng)組成由液體進樣針（自動進樣器）、汽化室、加熱系統(tǒng)組成 分為：填充柱進樣口和毛細管柱進樣口分為：填充柱進樣口和毛細管柱進樣口 不同規(guī)格的專用注射器，填充柱色

49、譜常用不同規(guī)格的專用注射器，填充柱色譜常用10L；毛細管色；毛細管色 譜常用譜常用1L；新型儀器帶有全自動液體進樣器，清洗、潤沖、；新型儀器帶有全自動液體進樣器，清洗、潤沖、 取樣、進樣、換樣等過程自動完成，一次可放置數(shù)十個試樣。取樣、進樣、換樣等過程自動完成，一次可放置數(shù)十個試樣。 氣化室氣化室：將液體試樣瞬間氣化的裝：將液體試樣瞬間氣化的裝 置。無催化作用。置。無催化作用。 固體進樣器固體進樣器 由熱裂解器、加熱系統(tǒng)、汽化室組成由熱裂解器、加熱系統(tǒng)、汽化室組成 填充柱進樣系統(tǒng)填充柱進樣系統(tǒng) 毛細管進樣系統(tǒng)毛細管進樣系統(tǒng) 柱分離系統(tǒng)是色譜分析的心臟部分。其作用就是把樣品中柱分離系統(tǒng)是色譜分析

50、的心臟部分。其作用就是把樣品中 的各個組分分離開來。分離柱包括填充柱和開管柱的各個組分分離開來。分離柱包括填充柱和開管柱( (毛細管柱毛細管柱) ) 。柱材料包括金屬、玻璃、融熔石英、聚四氟等。柱材料包括金屬、玻璃、融熔石英、聚四氟等。 三、柱分離系統(tǒng)三、柱分離系統(tǒng) 組成部分：柱室（后開門、風扇）、色譜柱、溫控部件。組成部分：柱室（后開門、風扇）、色譜柱、溫控部件。 色譜柱：色譜儀的核心部件。色譜柱：色譜儀的核心部件。 柱材質(zhì)：不銹鋼管或石英玻璃管，內(nèi)徑柱材質(zhì)：不銹鋼管或石英玻璃管，內(nèi)徑3-6毫米。長度可根據(jù)毫米。長度可根據(jù) 需要確定。一般填充柱需要確定。一般填充柱110M；毛細管柱；毛細管柱

51、15100M。 柱填料：粒度為柱填料：粒度為60-80或或80-100目的色譜固定相。目的色譜固定相。 液液-固色譜：固體吸附劑固色譜：固體吸附劑 液液-液色譜：擔體液色譜：擔體+固定液固定液 柱制備對柱效有較大影響，填料裝填太緊，柱前壓力大，流速慢或柱制備對柱效有較大影響，填料裝填太緊，柱前壓力大，流速慢或 將柱堵死，反之空隙體積大，柱效低。將柱堵死，反之空隙體積大，柱效低。 填充柱填充柱：多為：多為U 形或螺旋形，內(nèi)徑形或螺旋形，內(nèi)徑24 mm，長，長110m， 常用的常用的13 m ，內(nèi)填固定相；內(nèi)填固定相； 開管柱開管柱：分為涂壁、多孔層和涂載體開管柱。內(nèi)徑：分為涂壁、多孔層和涂載體開

52、管柱。內(nèi)徑 0.10.5mm，長達，長達15-100m。通常彎成直徑。通常彎成直徑1030cm 的螺旋狀。開管柱因滲透性好、傳質(zhì)快，因而分離效率的螺旋狀。開管柱因滲透性好、傳質(zhì)快，因而分離效率 高高(n可達可達106)、分析速度快、樣品用量小。、分析速度快、樣品用量小。 過去是填充柱占主要，但現(xiàn)在，這種情況正在迅速發(fā)過去是填充柱占主要，但現(xiàn)在，這種情況正在迅速發(fā) 生變化，除了一些特定的分析之外，填充柱將會被更高生變化，除了一些特定的分析之外，填充柱將會被更高 效、更快速的開管柱所取代！效、更快速的開管柱所取代！ 柱溫柱溫：是影響分離的最重要的因素。其變化應(yīng)小：是影響分離的最重要的因素。其變化應(yīng)

53、小0.xoC 。選擇柱溫主要考慮樣品待測物沸點和對分離的要求。選擇柱溫主要考慮樣品待測物沸點和對分離的要求。 柱溫通常要等于或略高于樣品的平均沸點柱溫通常要等于或略高于樣品的平均沸點(分析時間分析時間20-30min) ；對寬沸程的樣品，應(yīng)使用程序升溫方法。；對寬沸程的樣品，應(yīng)使用程序升溫方法。 柱溫分為恒溫和程序升溫兩種柱溫分為恒溫和程序升溫兩種 恒溫恒溫：對于沸程不太寬的簡單樣品，可采用恒溫模式。一：對于沸程不太寬的簡單樣品，可采用恒溫模式。一 般的氣體分析和簡單液體樣品分析都采用恒溫模式。般的氣體分析和簡單液體樣品分析都采用恒溫模式。 程序升溫程序升溫：對于沸程較寬的復雜樣品，如果在一恒

54、溫下分：對于沸程較寬的復雜樣品，如果在一恒溫下分 很難達到好的分離效果。很難達到好的分離效果。 恒溫：恒溫：4545o oC C 程序升溫：程序升溫：3018030180o oC C 恒溫：恒溫：145145o oC C 溫度低，分離效果較好，但分析時間長溫度低，分離效果較好，但分析時間長 程序升溫，分離效果好，且分析時間短程序升溫，分離效果好，且分析時間短 溫度高，分析時間短，但分離效果差溫度高，分析時間短，但分離效果差 程序升溫與恒溫對分離的影響比較程序升溫與恒溫對分離的影響比較 程序升溫氣相色譜法 方法特點：方法特點： 適用對象：多組分、沸點范圍寬的樣品。適用對象：多組分、沸點范圍寬的樣

55、品。 程序升溫方式：程序升溫方式： 單階程序升溫單階程序升溫 多階程序升溫多階程序升溫 四、檢測系統(tǒng)四、檢測系統(tǒng) 檢測器：是將流出色譜柱的被測組分的濃度轉(zhuǎn)變?yōu)闄z測器：是將流出色譜柱的被測組分的濃度轉(zhuǎn)變?yōu)?電信號的裝置，是色譜儀的眼睛。電信號的裝置，是色譜儀的眼睛。 通常由檢測元件、放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器三部分組成通常由檢測元件、放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器三部分組成. 被色譜柱分離后的組分依次進入檢測器，按其被色譜柱分離后的組分依次進入檢測器，按其 濃度或質(zhì)量隨時間的變化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號，經(jīng)濃度或質(zhì)量隨時間的變化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號，經(jīng) 放大后記錄和顯示，給出色譜圖；放大后記錄和顯示，給出色譜圖； 常用的檢

56、測器：熱導檢測器、氫火焰離子化檢測器、常用的檢測器：熱導檢測器、氫火焰離子化檢測器、 電子捕獲檢測器、火焰光度檢測器、氮磷檢測器。電子捕獲檢測器、火焰光度檢測器、氮磷檢測器。 根據(jù)檢測器的響應(yīng)原理，可將其分為濃度型和質(zhì)量型檢測器。 濃度型：檢測的是載氣中組分濃度的瞬間變化，即響應(yīng)值與濃度成正比。 如TCD、ECD。 質(zhì)量型：檢測的是載氣中組分進入檢測器中速度變化，即響應(yīng)值與單位時間 進入檢測器的質(zhì)量成正比。如FID、FPD。 根據(jù)應(yīng)用范圍，分為通用型檢測器和選擇型檢測器 通用型：對所有物質(zhì)有響應(yīng)，如TCD、FID。 選擇型：對特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)，如ECD、FPD、NPD。 根據(jù)工作過程，分為

57、破壞型檢測器和非破壞型檢測器 破壞型：檢測過程中樣品遭到破壞，不能回收。如FID、FPD 。 非破壞型：檢測過程中樣品不遭到破壞，可以回收。如TCD、ECD 。 檢測器類型檢測器類型 1.1.熱導檢測器熱導檢測器(TCD)(TCD) thermal conductivity detector,TCD TCDTCD是一種應(yīng)用較早的通用型檢測器，又稱導熱析是一種應(yīng)用較早的通用型檢測器，又稱導熱析 氣計氣計?，F(xiàn)仍在廣泛應(yīng)用。現(xiàn)仍在廣泛應(yīng)用。 原理原理：由于不同氣態(tài)物質(zhì)所具有的熱傳導系數(shù)不同，當它們到達處于恒溫下的熱：由于不同氣態(tài)物質(zhì)所具有的熱傳導系數(shù)不同，當它們到達處于恒溫下的熱 敏元件（如敏元件（

58、如Pt, Au, W, 半導體）時，其電阻將發(fā)生變化，將引起的電阻變化通過半導體）時，其電阻將發(fā)生變化，將引起的電阻變化通過 某種方式轉(zhuǎn)化為可以記錄的電壓信號，從而實現(xiàn)其檢測功能。某種方式轉(zhuǎn)化為可以記錄的電壓信號，從而實現(xiàn)其檢測功能。 構(gòu)成構(gòu)成：由池體和熱敏元件構(gòu)成。通常將參比臂和樣品臂組成：由池體和熱敏元件構(gòu)成。通常將參比臂和樣品臂組成惠斯通電橋惠斯通電橋。 池體：（一般用不銹鋼制成）池體：（一般用不銹鋼制成） 熱敏元件：電阻率高、電阻溫度系數(shù)大、且價廉易加工的錸鎢絲制成。熱敏元件：電阻率高、電阻溫度系數(shù)大、且價廉易加工的錸鎢絲制成。 參考臂：僅允許純載氣通過。參考臂：僅允許純載氣通過。 測

59、量臂：需要攜帶被分離組分的載氣流過。測量臂：需要攜帶被分離組分的載氣流過。 工作過程（四臂）：工作過程（四臂）： 1）在只有載氣通過）在只有載氣通過 時，四個臂的溫度都時，四個臂的溫度都 保持不變，電阻值也保持不變，電阻值也 不變。此時，調(diào)節(jié)電不變。此時，調(diào)節(jié)電 路電阻使電橋平衡，路電阻使電橋平衡， 即即R1*R測 測=R2*R參參， ， AB兩端無電壓信號輸兩端無電壓信號輸 出，記錄儀走基線。出，記錄儀走基線。 檢測原理檢測原理 平衡電橋，右圖平衡電橋，右圖 2）當有樣品隨載氣進入樣品臂時，）當有樣品隨載氣進入樣品臂時，使測量臂的溫度改使測量臂的溫度改 變，引起電阻的變化，參考臂流過的仍是純

60、載氣，測量變，引起電阻的變化，參考臂流過的仍是純載氣，測量 臂和參考臂的電阻值不等，產(chǎn)生電阻差，臂和參考臂的電阻值不等，產(chǎn)生電阻差，R參參R測測 則：則：R參參R2R測測R1。這時電橋失去平衡，。這時電橋失去平衡，a、b兩端兩端 存在著電位差，有電壓信號輸出。信號與組分濃度相關(guān)。存在著電位差，有電壓信號輸出。信號與組分濃度相關(guān)。 記錄儀記錄下組分濃度隨時間變化的峰狀圖形。記錄儀記錄下組分濃度隨時間變化的峰狀圖形。 載氣載氣+樣品的混合氣體與純載氣的熱導系數(shù)相差越大，樣品的混合氣體與純載氣的熱導系數(shù)相差越大， 則輸出信號越強。則輸出信號越強。 1 1）橋電流）橋電流 i i： i i 增加增加熱