第六章氣相色譜

第六章氣相色譜2023/6/23第一頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、氣相色譜儀及其流程1-載氣鋼瓶；2-減壓閥；3-凈化干燥管；4-針形閥；5-流量計(jì);6-壓力表；4-針形閥；5-流量計(jì);6-壓力表；9-熱導(dǎo)檢測(cè)器；10-放大器；11-溫度控制器；12-記錄儀；1.

載氣系統(tǒng)：包括氣源、凈化干燥管和載氣流速控制;2.進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣器及氣化室；3.色譜柱：填充柱（填充固定相）或毛細(xì)管柱（內(nèi)壁涂有固定液）；4.檢測(cè)器：可連接各種檢測(cè)器，以熱導(dǎo)檢測(cè)器或氫火焰檢測(cè)器最為常見(jiàn)；5.記錄系統(tǒng)：放大器、記錄儀或數(shù)據(jù)處理儀；6.溫度控制系統(tǒng)：柱室、氣化室的溫度控制。第二頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、氣相色譜固定相

1．氣—固色譜固定相

種類非極性：活性炭、石墨化碳黑等弱極性：氧化鋁極性：硅膠，分子篩：堿及堿土金屬的硅鋁酸鹽（沸石），多孔性。如3A、4A、5A分子篩等（孔徑，：埃）。高分子多孔微球：（GDX系列）：新型的有機(jī)合成固定相（苯乙烯與二乙烯苯共聚），型號(hào)：GDX-101、-201、-301等。第三頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．氣—液色譜固定相氣液色譜固定相：固定液+擔(dān)體（支持體）固定液在常溫下不一定為液體，但在使用溫度下一定呈液體狀態(tài)。固定液的種類繁多，選擇余地大，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。擔(dān)體：化學(xué)惰性的多孔性固體顆粒，具有較大的比表面積。可以作為擔(dān)體使用的物質(zhì)應(yīng)滿足以下條件：比表面積大，孔徑分布均勻；化學(xué)惰性，表面無(wú)吸附性或吸附性很弱，與被分離組份不起反應(yīng)；具有較高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，不易破碎；顆粒大小均勻、適度。一般常用60~80目、80~100目。第四頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五擔(dān)體：硅藻土型擔(dān)體和非硅藻土型擔(dān)體紅色擔(dān)體：孔徑較小，表孔密集，比表面積較大，機(jī)械強(qiáng)度好。適宜分離非極性或弱極性組分的試樣，缺點(diǎn)是表面存有活性吸附中心點(diǎn)。白色擔(dān)體：煅燒前原料中加入了少量助溶劑（碳酸鈉）。顆粒疏松，孔徑較大。表面積較小，機(jī)械強(qiáng)度較差。但吸附性顯著減小，適宜分離極性組分的試樣。硅藻土第五頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五非硅藻土型擔(dān)體氟擔(dān)體玻璃微球擔(dān)體高分子多孔微球第六頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五表5-1填充柱氣液色譜擔(dān)體一覽表第七頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五固定液：高沸點(diǎn)難揮發(fā)的有機(jī)化合物，種類繁多；1．要求：應(yīng)對(duì)被分離試樣中的各組分具有不同的溶解能力，較好的熱穩(wěn)定性，并且不與被分離組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)；2．選擇的基本原則：“相似相溶”，選擇與試樣性質(zhì)相近的固定相；3．分類方法:如按化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性、應(yīng)用等的分類方法。在各種色譜手冊(cè)中，一般將固定液按有機(jī)化合物的分類方法分為：脂肪烴、芳烴、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等，4．最高最低使用溫度。高于最高使用溫度易分解，溫度低呈固體；5．混合固定相：對(duì)于復(fù)雜的難分離組分通常采用特殊固定液或?qū)煞N甚至兩種以上配合使用；6．固定液的相對(duì)極性：規(guī)定：角鯊?fù)椋ó惾椋┑南鄬?duì)極性為零，β，β’—氧二丙睛的相對(duì)極性為100，第八頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五表5-2優(yōu)選固定液麥?zhǔn)铣?shù)：x’、y’、z’、u’、s’表示，分別代表了極性分子間存在著的靜電力（偶極定向力）；極性與非極性分子間存在著的誘導(dǎo)力；非極性分子間的色散力；氫鍵等。也可以用五個(gè)數(shù)的總和來(lái)表示固定相的極性大小，如：β，β’—氧二丙睛五個(gè)常數(shù)的總和為4427，是強(qiáng)極性固定相。

第九頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

三、氣相色譜檢測(cè)器

1．檢測(cè)器特性

色譜儀的關(guān)鍵部件之一，種類較多，原理和結(jié)構(gòu)各異。有的具有廣普性，如熱導(dǎo)檢測(cè)器；有的具有高選擇性，僅對(duì)某類物質(zhì)有高響應(yīng)，1．檢測(cè)器特性濃度型檢測(cè)器：測(cè)量的是載氣中通過(guò)檢測(cè)器組分濃度瞬間的變化，檢測(cè)信號(hào)值與組分的濃度成正比。(熱導(dǎo)池和電子捕獲)質(zhì)量型檢測(cè)器：測(cè)量的是載氣中某組分進(jìn)入檢測(cè)器的質(zhì)量變化，即檢測(cè)信號(hào)值與單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器組分的質(zhì)量成正比。（氫火焰和火焰光度）第十頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五檢測(cè)器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)：響應(yīng)值（或靈敏度）S

：在一定范圍內(nèi)，信號(hào)E與進(jìn)入檢測(cè)器的物質(zhì)質(zhì)量m呈線性關(guān)系：

E=SmS=E/m單位：mＶ/（mg/cm3）；（濃度型檢測(cè)器）

mＶ/（mg/s）；（質(zhì)量型檢測(cè)器）

S

表示單位質(zhì)量的物質(zhì)通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)的大小。S值越大，檢測(cè)器（也即色譜儀）的靈敏度也就越高。檢測(cè)信號(hào)通常顯示為色譜峰，則響應(yīng)值也可以由色譜峰面積（A）除以試樣質(zhì)量求得：

S=A/m第十一頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五最低檢測(cè)限（最小檢測(cè)量）：噪聲水平?jīng)Q定著能被檢測(cè)到的濃度（或質(zhì)量）從圖中可以看出：如果要把信號(hào)從本底噪聲中識(shí)別出來(lái)，則組分的響應(yīng)值就一定要高于N。檢測(cè)器響應(yīng)值為2倍噪聲水平時(shí)的試樣濃度（或質(zhì)量），被定義為最低檢測(cè)限（或該物質(zhì)的最小檢測(cè)量）。

第十二頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）

是應(yīng)用最早、最成熟的一類檢測(cè)器，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度適宜，穩(wěn)定性較好，而且對(duì)所有物質(zhì)都能產(chǎn)生信號(hào)。是目前應(yīng)用最廣的一種通用型的檢測(cè)器，幾乎任何一臺(tái)氣相色譜儀都配備有這種檢測(cè)器。原理：基于不同成份具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)這一物理特性來(lái)設(shè)計(jì)。載氣中組分的變化引起熱敏電阻上溫度的變化，溫度的變化再引起電阻的變化。非破壞型檢測(cè)器，對(duì)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物都有響應(yīng)。第十三頁(yè)，共十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

3．氫火焰離子化檢測(cè)器簡(jiǎn)稱氫焰檢測(cè)器（FID）(1)典型的質(zhì)量型檢測(cè)器，(2)