衛(wèi)生化學(xué)：氣相色譜法

1第十三章氣相色譜法2本章主要內(nèi)容概述基本理論*氣相色譜柱檢測器分離條件的選擇*定性和定量分析*3第一節(jié)概述

氣相色譜法（gaschromatography;GC*）：以氣體為流動(dòng)相的色譜方法

一、GC分類

1.按固定相的聚集狀態(tài)分氣-固色譜(GSC)

氣-液色譜(GLC)2.按分離原理分吸附色譜(GSC)

分配色譜(GLC)3.按柱子粗細(xì)分填充柱色譜(內(nèi)徑：4-6mm)

毛細(xì)管柱色譜(內(nèi)徑：0.1-0.5mm)4二、氣相色譜法的特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)：

“三高”“一快”“一廣”

目前氣相色譜法所能分析的有機(jī)物約占總有機(jī)物的20%。高選擇性、高效能：使復(fù)雜、難分離的組分獲得滿意的分離。高靈敏度：用于痕量分析分析速度快：幾~幾十分鐘完成樣品分析,甚至幾秒應(yīng)用范圍廣：適于分析氣體、易揮發(fā)的液體及固體不適合分析不氣化或熱不穩(wěn)定性物質(zhì)樣品的衍生化使應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大5三、氣相色譜儀的組成

載氣→減壓→凈化→穩(wěn)壓→→色譜柱→檢測器→記錄儀

進(jìn)樣

載氣系統(tǒng)：氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣器、氣化室、加熱系統(tǒng)分離系統(tǒng)：色譜柱、恒溫控制裝置檢測系統(tǒng)：檢測器、控溫裝置記錄系統(tǒng)：放大器、記錄儀、數(shù)據(jù)處理裝置67鋼瓶流量控制89進(jìn)樣口出口色譜柱101.載氣系統(tǒng)硬件：氣體鋼瓶、凈化干燥管和載氣流速控制裝置等。凈化干燥管：去除載氣中的水、有機(jī)物等雜質(zhì)（依次通過分子篩、活性炭等）。載氣流速控制：壓力表、流量計(jì)、針形穩(wěn)壓閥，控制載氣流速恒定。要求：氣路要密閉潔凈，載氣要高純。112.進(jìn)樣裝置進(jìn)樣裝置：進(jìn)樣器+氣化室進(jìn)樣器：

不同規(guī)格的專用注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細(xì)管色譜常用1μL；新型儀器帶有全自動(dòng)液體進(jìn)樣器，清洗、潤沖、取樣、進(jìn)樣、換樣等過程自動(dòng)完成。氣化室：將液體試樣瞬間氣化的裝置。12色譜柱：色譜儀的核心部件。柱管：不銹鋼管、玻璃管或聚四氟乙烯管，內(nèi)徑4-6毫米。長度可根據(jù)需要確定。柱填料：粒度為60~100目的色譜固定相。氣-固色譜：固體吸附劑氣-液色譜：擔(dān)體+固定液3.分離系統(tǒng)（第三節(jié)）4.檢測系統(tǒng)（第四節(jié)）色譜儀的眼睛，通常由檢測元件、放大器、顯示記錄三部分組成。被色譜柱分離后的組分依次進(jìn)入檢測器，按其濃度或質(zhì)量隨時(shí)間的變化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號(hào)，經(jīng)放大后記錄和顯示，給出色譜圖。13第二節(jié)基本理論熱力學(xué)理論：塔板理論動(dòng)力學(xué)理論：速率理論—VanDeemter方程

理論基礎(chǔ)14一、塔板理論

（一）塔板理論四個(gè)基本假設(shè)（二）質(zhì)量分配和轉(zhuǎn)移（三）流出曲線方程（四）理論板數(shù)和理論塔板高度的計(jì)算*馬丁和辛格提出塔板模型把氣相色譜柱當(dāng)作一個(gè)精餾塔，每個(gè)塔板的間隔內(nèi)，試樣組分在兩相中達(dá)到平衡，經(jīng)過多次的分配平衡后，分配系數(shù)小的組分先流出色譜柱。15（一）塔板理論的四個(gè)基本假設(shè)1．在柱內(nèi)一小段高度H內(nèi)組分分配瞬間達(dá)平衡（H→理論塔板高度）。2．載氣非連續(xù)而是間歇式（脈動(dòng)式）進(jìn)入色譜柱，每次進(jìn)入一個(gè)塔板體積。3．分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)。4．樣品和載氣均加在第0號(hào)塔板上，且忽略樣品沿柱方向的縱向擴(kuò)散。16設(shè)色譜柱的塔板數(shù)為N=3，每個(gè)塔板的上層為流動(dòng)相，下層為固定相且流動(dòng)相與固定相的體積相同即Vs=Vm。組分A的分配系數(shù)K=2，即Cs/Cm=2；樣品加至0號(hào)塔板的量為1。（二）質(zhì)量分配和轉(zhuǎn)移010.3330.6670.2220.4450.1110.2220120.1480.2970.1480.2960.0370.07401230.0990.1980.1480.2960.0740.14801230.0120.025323載氣0.3330.2220.1110.1480.1480.037載氣載氣17（三）流出曲線（N>50次）C0為峰面積，相當(dāng)于某組分的總量C為任意時(shí)刻組分的濃度用A代替C0，用h代替Cmax，則A=1.065×W1/2×h*18（四）理論板數(shù)和理論塔板高度的計(jì)算

理論塔板高度H—使組分在柱內(nèi)兩相間達(dá)到一次分配平衡所需要的柱長。理論塔板數(shù)n—組分流過色譜柱時(shí)，在兩相間進(jìn)行平衡分配的總次數(shù)。理論塔板數(shù)n和理論塔板高度H反應(yīng)色譜柱對(duì)組分的分離效能。是色譜柱的柱效參數(shù)。1920小結(jié)塔板理論的貢獻(xiàn)：從熱力學(xué)角度解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大點(diǎn)的位置闡明了保留值與K的關(guān)系提出了評(píng)價(jià)柱效高低的n和H的計(jì)算式21練習(xí)例：在柱長為2m的5%的阿皮松柱、柱溫為1000C，記錄紙速度為2.0cm/min的色譜條件下，測定苯的保留時(shí)間為1.5min，半峰寬為0.20cm，求理論塔板數(shù)和塔板高度。解：22成功處：解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大值對(duì)應(yīng)的tR

。闡明了保留值與K的關(guān)系。評(píng)價(jià)柱效（n，H）。23存在問題:做出了四個(gè)與實(shí)際不相符的假設(shè)，忽略了組分在兩相中傳質(zhì)和擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)過程。只定性給出塔板高度的概念，卻無法解釋板高的影響因素。排除了一個(gè)重要參數(shù)—流動(dòng)相的線速度u，因而無法解釋柱效與流速關(guān)系，更無法提出降低板高的途徑。24速率理論是把色譜過程看作一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，研究過程中的動(dòng)力學(xué)因素對(duì)峰展寬的影響。速率方程（VanDeemter方程）速率理論25VanDeemter方程渦流擴(kuò)散項(xiàng)縱向擴(kuò)散項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng)u為載氣的平均線速度，單位cm/sA為渦流擴(kuò)散系數(shù)，單位cmB為縱向擴(kuò)散系數(shù)，單位cm/sC為傳質(zhì)阻力系數(shù)，單位cm2/s261.渦流擴(kuò)散項(xiàng)：A

產(chǎn)生原因：載氣攜樣品進(jìn)柱，遇到來自固定相顆粒的阻力→改變路徑不同→渦流擴(kuò)散→

峰展寬。27λ：填充不規(guī)則因子

dp:填充顆粒直徑

注：顆粒太小，柱壓過高且不易填充均勻。填充柱—60~100目空心毛細(xì)管柱（0.1~0.5mm），A=0。

渦流擴(kuò)散項(xiàng)（A）影響因素：填充顆粒直徑、填充均勻度。

渦流擴(kuò)散系數(shù)（A）:282.縱向擴(kuò)散項(xiàng)：B/u產(chǎn)生原因：

組分呈“塞子”狀進(jìn)入固定相，隨流動(dòng)相向前推進(jìn)→濃度差→組分分子自發(fā)的擴(kuò)散→峰展寬。29γ：彎曲因子（γ≤1）

Dg：組分在載氣中的擴(kuò)散系數(shù)

縱向擴(kuò)散項(xiàng)（B/u）影響因素：載氣流速、柱溫、載氣分子量。

縱向擴(kuò)散系數(shù)（B）:303.傳質(zhì)阻力項(xiàng)：C·u產(chǎn)生原因：組分在兩相間進(jìn)行反復(fù)分配→遇到阻力→組分不能在兩相間瞬間達(dá)到平衡→峰展寬。分子超前分子滯后峰展寬31

傳質(zhì)阻力系數(shù)（C）:dp:填充顆粒直徑Dg:組分在載氣中的擴(kuò)散系數(shù)df:固定液膜的厚度Dl:組分在固定液中的擴(kuò)散系數(shù)k:容量因子32注：固定液應(yīng)完全覆蓋載體表面，不可以太薄，否則柱子壽命短，k太小。

T不可以超過固定液最佳使用溫度。傳質(zhì)阻力項(xiàng)（Cu）影響因素：載氣流速、固定液膜厚度、柱溫。33流速與柱效的關(guān)系u=u最佳，H最小。

u>u最佳，Cu起主導(dǎo)作用，u增加，H↑，柱效降低。

u<u最佳,B/u起主導(dǎo)作用，u增加，H↓，柱效高。34速率理論的要點(diǎn)

組分分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑渦流擴(kuò)散、濃度梯度所造成的縱向擴(kuò)散及傳質(zhì)阻力使兩相間的分配平衡不能瞬間達(dá)到等因素是造成色譜峰展寬柱效下降的主要原因。

通過選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６?、載氣種類、液膜厚度、色譜柱溫及載氣流速可提高柱效。

速率理論為色譜分離和操作條件選擇提供了理論指導(dǎo)。

各種因素相互制約，如載氣流速增大，縱向擴(kuò)散項(xiàng)的影響減小，使柱效提高，但同時(shí)傳質(zhì)阻力項(xiàng)的影響增大，又使柱效下降；柱溫升高，有利于傳質(zhì)，但又加劇了縱向擴(kuò)散的影響，選擇最佳條件，才能使柱效達(dá)到最高。35

下列哪些參數(shù)可使塔板高度減??？①流動(dòng)相速度；②固定相顆粒；③組分在固定相中的擴(kuò)散系數(shù)Ds；④柱長；⑤柱溫①②③④⑤

在一根3m長的色譜柱上分離一個(gè)試樣的結(jié)果如下：死時(shí)間為1min，組分1的保留時(shí)間為14min，組分2的保留時(shí)間為17min，組分2的峰寬為1min①用組分2計(jì)算理論塔板數(shù)及理論塔板高度；②求組分1和組分2的調(diào)整保留時(shí)間；③用組分2求有效塔板數(shù)和有效塔板高度；④求k1和k2；⑤求r2,136①n=16(tR/W)2=16×(17/1)2=4624

H=L/n=3000/4624=0.65mm②tR1’=tR1-t0=14-1=13min

tR2’=tR2-t0=17-1=16min③neff=16(tR’/W)2=16×(16/1)2=4096

Heff=L/neff=3000/4096=0.73mm④k1=tR1’/t0=13/1=13

k2=tR2’/t0=16/1=16⑤r2,1=tR2’/tR1’=16/13=1.2337第三節(jié)氣相色譜柱和流動(dòng)相色譜柱組成

柱管填充劑填充柱：2~4米柱長，2~6mm內(nèi)徑（玻璃、金屬、塑料）毛細(xì)管柱：幾十米~幾百米柱長0.1~0.5mm內(nèi)徑（不銹鋼、石英）固體吸附劑——?dú)?固吸附色譜柱載體+固定液——?dú)?液分配色譜柱38一、氣液分配色譜柱固定相：載體+固定液（一）載體（擔(dān)體）：承載固定液,具有一定粒度的多孔性固體微粒1.要求：比表面積大（利于涂漬適量的固定液）無吸附性（不吸附被測組分）化學(xué)惰性（不與固定液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）熱穩(wěn)定性好粒度均勻，有一定的機(jī)械強(qiáng)度392.分類：（1）硅藻土類：紅色：吸附力強(qiáng)，與非極性固定液配伍白色：吸附力弱，與極性固定液配伍（2）非硅藻土類：玻璃微球，石英微球，氟塑載體，含氟化合物3．載體的處理方法——鈍化，減弱吸附性酸洗：用于分析酸類和酯類堿洗：用于分析胺類等堿性化合物硅烷化：用于具有形成氫鍵能力的較強(qiáng)的化合物表面釉化物理覆蓋4041（二）固定液

1．要求：（1）操作柱溫下固定液呈液態(tài)（易于形成均勻液膜）（2）操作條件下固定液熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好（3）固定液的蒸氣壓要低（柱壽命長，檢測本底低）（4）固定液對(duì)樣品應(yīng)有較好的溶解度及選擇性2．分類：(1)化學(xué)分類法(2)極性分類法涂漬在載體上的高沸點(diǎn)物質(zhì)，在色譜操作溫度下為液體。42A．烴類：烷烴，芳烴角鯊?fù)椤獦?biāo)準(zhǔn)的非極性固定液B．硅氧烷類：（a）甲基硅氧烷：弱極性甲基硅油（n﹤400）甲基硅油Ⅰ——2300C

甲基硅橡膠（n﹥400）SE30，OV1——3500C（b）苯基硅氧烷：極性稍強(qiáng)（隨苯基↑，極性↑）甲基苯基硅油（n﹤400）甲基苯基硅橡膠（n﹥400）：按苯基含量不同分低苯基硅橡膠SE52——含苯基5%，3500C

中苯基硅橡膠OV17——含苯基50%，3500C

高苯基硅橡膠OV25——含苯基75%，3500C(1)化學(xué)分類法（官能團(tuán)分類）43（c）氟烷基硅氧烷：中等極性（d）氰基硅氧烷：強(qiáng)極性C．醇類（氫鍵形固定液）非聚合醇聚合醇聚乙二醇（PEG-20M——2500C）D．酯類：中強(qiáng)極性固定液非聚酯類聚酯類丁二酸二乙二醇聚酯（PDEGS或DEGS）4445(2)相對(duì)極性法(relativepolarity,P)β,β'-氧二丙腈：P=100角鯊?fù)椋篜=0其余：Px=0~100分為5級(jí)00非極性角鯊?fù)?~20 +1 非和弱極性甲基硅橡膠21~40 +2 中等極性 DNP、OV-1741~60 +3 中等極性氰基硅橡膠61~80 +4 極性 聚乙二醇81~100 +5 極性 β,β'-氧二丙腈 46473、固定液的選擇*：（1）按相似相溶原則選擇（2）按組分性質(zhì)的主要差別選擇48（1）按相似相溶原則選擇按極性相似原則選擇：被分離物質(zhì)固定液主要作用力出峰順序非極性非極性色散力按沸點(diǎn)順序，沸點(diǎn)低者先出柱。相同沸點(diǎn)的極性組分先出。中等極性中等極性

誘導(dǎo)力和色散力按沸點(diǎn)順序。相同沸點(diǎn)的極性組分后出柱。極性極性靜電力按極性順序出柱。非極性組分先出柱。能形成氫鍵的試樣氫鍵型氫鍵力按形成氫鍵的能力大小出柱。固定液與被測組分極性相似，作用力強(qiáng)，易保留，選擇性好。49按化學(xué)官能團(tuán)相似選擇：固定液與被測組分化學(xué)官能團(tuán)相似，作用力強(qiáng)，選擇性高酯類——選酯或聚酯固定液醇類——選醇類或聚乙二醇固定液50（2）按組分性質(zhì)的主要差別選擇組分的沸點(diǎn)差別為主——

選非極性固定液按沸點(diǎn)順序出柱：沸點(diǎn)低的先出柱組分的極性差別為主——

選極性固定液按極性強(qiáng)弱出柱：極性弱的先出柱

例：苯（80.10C），環(huán)己烷（80.70C）

苯為弱極性，環(huán)己烷為非極性，極性差別是主要矛盾。 非極性固定液很難分開。 中等極性的固定液，如用鄰苯二甲酸二壬酯，則苯的保留時(shí)間是環(huán)己烷的1.5倍。51二、氣-固吸附色譜柱固定相：1）吸附劑——硅膠，Al2O3（極性，吸附力強(qiáng)）活性炭（非極性）2）分子篩：吸附+分子篩3）高分子多孔微球——GDX

有機(jī)合成高分子聚合物吸附+分配機(jī)制+分子篩52三、流動(dòng)相（載氣）氫氣氮?dú)夥肿恿啃?，熱?dǎo)系數(shù)大，粘度小。常用于熱導(dǎo)檢測器。要求：純度在99.99%以上、凈化選擇：主要取決于檢測器、色譜柱及分析要求。

擴(kuò)散系數(shù)小，柱效比較高。除熱導(dǎo)檢測器以外的其它幾種檢測器中，多采用氮?dú)庾鬏d氣。53本節(jié)問答氣相色譜法中應(yīng)如何選擇固定液？按相似相溶的原則

（1）極性相似的原則（2）官能團(tuán)相似的原則按組分性質(zhì)的主要差別54第四節(jié)檢測器檢測器：是將流出色譜柱的被測組分的濃度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。本節(jié)內(nèi)容：一、氣相色譜檢測器分類二、檢測器的性能指標(biāo)三、常用檢測器55一、氣相色譜檢測器分類濃度型檢測器：測量載氣中組分濃度的瞬間變化響應(yīng)值與組分的濃度成正比（TCD、ECD）

質(zhì)量型檢測器：測量載氣中組分進(jìn)入檢測器的質(zhì)量流速變化響應(yīng)值與單位時(shí)間進(jìn)入檢測器的組分質(zhì)量成正比（FID、FPD）按檢測原理分56

通用型檢測器：對(duì)所有物質(zhì)有響應(yīng)，熱導(dǎo)檢測器（TCD）專屬型檢測器：對(duì)特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)，電子捕獲檢測器（ECD）按應(yīng)用范圍分57二、檢測器的性能指標(biāo)（一）噪聲與漂移1．噪聲：無樣品通過時(shí)，由儀器本身和工作條件等偶然因素引起基線的起伏（以mV表示）2．漂移：基線隨時(shí)間向一個(gè)方向的緩慢變化稱為漂移（以一小時(shí)內(nèi)的基線水平變化來表示）58（二）靈敏度（S，響應(yīng)值，應(yīng)答值）

1．濃度型檢測器的靈敏度（Sc）評(píng)價(jià)檢測器質(zhì)量，比較不同類型檢測器性能的重要指標(biāo)。592．質(zhì)量型檢測器的靈敏度（Sm）60（三）檢測限（D，敏感度）

組分峰高為噪音二倍時(shí)的靈敏度

信號(hào)低于檢測限，組分檢不出峰；檢測限↓小，儀器性能↑好。質(zhì)量型檢測器濃度型檢測器61（四）線性范圍

檢測器信號(hào)與被測組分量呈線性關(guān)系的范圍。

用線性范圍內(nèi)最大進(jìn)樣量/最小進(jìn)樣量表示。

在線性范圍內(nèi)對(duì)組分進(jìn)行分析。

檢測器的線性范圍越寬越好。問題：熱導(dǎo)檢測器由于老化，性能變差，噪音加倍，且靈敏度降低為原來的一半，此檢測器的檢測限變?yōu)樵瓉淼模ǎ?2三、常用檢測器(一)熱導(dǎo)檢測器（TCD）:常量；無機(jī)、有機(jī)物(二)氫火焰檢測器（FID）:痕量有機(jī)物(三)電子捕獲檢測器（ECD）:含電負(fù)性基團(tuán)的有機(jī)物(四)火焰光度檢測器（FPD）:痕量硫、磷化合物(五)熱離子檢測器（TID）：痕量氮、磷化合物631．特點(diǎn)：濃度型檢測器

優(yōu)點(diǎn)：

1）通用型，應(yīng)用廣泛

2）結(jié)構(gòu)簡單

3）穩(wěn)定性好

4）線性范圍寬

5）不破壞組分，可重新收集制備

缺點(diǎn)：與其他檢測器比靈敏度稍低（一）熱導(dǎo)檢測器（TCD）642．結(jié)構(gòu)

測量臂——接在色譜柱后通樣品氣體+載氣，電阻為R1惠斯通電橋參考臂——接在色譜柱前只通載氣，電阻R2

兩個(gè)等阻值電阻R3=R4R2R1653．檢測原理

依據(jù)組分與載氣的熱導(dǎo)率（λ）差別進(jìn)行檢測

1）進(jìn)樣前：兩臂均通載氣時(shí)

2）進(jìn)樣后：測量臂通樣品氣體+

載氣，參比臂通載氣時(shí)66674．影響因素及注意事項(xiàng)（1）不通載氣不能加橋電流，否則熱導(dǎo)池中熱敏元件易燒壞。橋流↑，靈敏度↑，但同時(shí)噪音也增加，所以在靈敏度足夠時(shí)，橋流應(yīng)盡可能小（100~200mA）。（2）一般化合物與N2的熱導(dǎo)率之差較小，所以用N2做載氣靈敏度較低。而H2和He的熱導(dǎo)率與有機(jī)化合物的熱導(dǎo)率差值大，因此靈敏度較高。其順序?yàn)棣薍2>λHe>λN2

。（3）濃度型檢測器，A∝1/u，以A定量，應(yīng)保持u一定（峰面積定量依據(jù)）681．特點(diǎn)：質(zhì)量型檢測器優(yōu)點(diǎn)：專屬型檢測器（只能測含C有機(jī)物）靈敏度高（>TCD）響應(yīng)快線性范圍寬缺點(diǎn)：燃燒會(huì)破壞離子原形，無法回收（制備純物質(zhì)，不采用）（二）氫焰檢測器（FID）692．結(jié)構(gòu)被測組分被載氣攜帶，與H2混合進(jìn)入離子室。H2在空氣助燃下，經(jīng)引燃進(jìn)行燃燒，所產(chǎn)生的高溫火焰（2100℃）為能源，使被測組分電離成正、負(fù)離子。在氫火焰附近設(shè)有正極和負(fù)極。在兩極之間加有極化電壓，形成一直流電場，產(chǎn)生的離子在正極和負(fù)極的外電場作用下定向運(yùn)動(dòng)而形成電流。703．檢測原理和離子化機(jī)理A區(qū)：預(yù)熱區(qū)B層：點(diǎn)燃火焰C層：熱裂區(qū)：溫度最高D層：反應(yīng)區(qū)a.當(dāng)含有機(jī)物CnHm的載氣由噴嘴噴出進(jìn)入火焰時(shí)，在C層發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生自由基：CnHm·CH；b.產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴(kuò)散進(jìn)來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應(yīng)：·CH+OCHO++e；c.生成的正離子CHO+與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)：CHO++H2OH3O++CO；d.化學(xué)電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生微電流（10-6～10-14A）；e.在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進(jìn)入離子室的被測組分質(zhì)量成正比；f.離子電流信號(hào)輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線。714．操作條件選擇和注意事項(xiàng)1）載氣的選擇：載氣——N2氣燃?xì)狻狧2氣助燃?xì)狻諝馊叩牧髁筷P(guān)系是：N2:H2:Air=1:1~1.5:102）使用溫度:提高溫度，增加靈敏度。高于柱溫50~1000C3）注意問題：質(zhì)量型檢測器，h∝u，以h定量，應(yīng)保持u恒定（峰高定量依據(jù)）721.電子捕獲檢測器(electroncapturedetector,ECD）在放射源作用下，使通過檢測器的載氣發(fā)生電離，產(chǎn)生自由電子，在電場作用下形成基流。當(dāng)電負(fù)性化合物進(jìn)入檢測器時(shí)，捕獲自由電子，使基流下降，產(chǎn)生檢測信號(hào)。專屬檢測器。僅對(duì)含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏度。2.火焰光度檢測器(flamephotometricdetector,FPD)

化合物中硫、磷在富氫火焰中被還原，激發(fā)后，輻射出400、550nm左右的光譜，可被檢測。專屬檢測器。該檢測器是對(duì)含硫、磷化合物的高選擇性檢測器。3.熱離子檢測器(thermionicdetector,TID)

氮、磷檢測器；對(duì)氮、磷有高靈敏度。專屬檢測器。在FID檢測器的噴嘴與收集極之間加一個(gè)含硅酸銣的玻璃球，含氮、磷化合物在受熱分解時(shí)，受硅酸銣作用產(chǎn)生大量電子，信號(hào)強(qiáng)。其他類型檢測器7374本節(jié)問答1.在使用FID時(shí)，采用（）做載氣靈敏度高A．氮?dú)釨．氫氣C．二氧化碳D．氦氣

2.下列檢測器屬于濃度型檢測器的是（）A．TCDB.FIDC.ECDD.FPD75第五節(jié)分離條件的選擇兩組分分離的前提：分配系數(shù)不等分離參數(shù)：R定義式：當(dāng)R=1.0時(shí)，兩組分基本分離當(dāng)R≥1.5時(shí)，兩組分完全分離7677一、影響分離的因素柱選擇項(xiàng)柱容量項(xiàng)柱效項(xiàng)abc推導(dǎo)式：78a

柱效項(xiàng)及其影響因素：影響色譜峰的寬窄

∴

n↑，色譜峰變窄

增加理論塔板數(shù)是提高分離度的一個(gè)直接有效手段

增加柱長或降低板高改善分離的間接途徑79根據(jù)速率理論（H=A+B/u+Cu），降低板高、提高理論塔板數(shù)的方法是：1）采用粒度較小、均勻填充的固定相（A項(xiàng)↓）2）低柱溫、較大分子量的載氣、較高的載氣線速度（B項(xiàng)↓）3）薄固定液膜厚度和較高的柱溫、低載氣流速（C項(xiàng)↓）80b柱選擇項(xiàng)及其影響因素：影響峰的間距。

反應(yīng)的是固定相的選擇性，

越大表明固定液的選擇性越好，分離越容易。

增大柱選擇性是改善分離度的最有力手段81氣相色譜中，柱選擇性取決于固定相性質(zhì)和柱溫選擇合適的固定相使與不同組分的作用產(chǎn)生差別（K1≠K2）才能實(shí)現(xiàn)分離。如分離苯和環(huán)己烷，若以鄰苯二甲酸二壬酯作為固定液，α為1.5，以β，β’-氧二丙腈為固定液，α為6.3。一般說，降低柱溫可以增大柱的選擇性（α↑）82c柱容量項(xiàng)及其影響因素：影響峰位83綜合考慮分離度、分離時(shí)間控制k的最佳范圍

2~5k主要受固定相用量、柱溫和載氣流速的影響GC中，增加固定液用量和降低柱溫可以增加k84k

影響峰位n影響峰寬窄α影響兩峰間距85如何根據(jù)具體情況改進(jìn)分離度？α太小，兩組分未分開應(yīng)改變固定相極性，降低柱溫k

太小，n也太小，應(yīng)增大固定液用量，降低柱溫n太小，許多組分未分開應(yīng)設(shè)法降低板高，提高柱效86二、色譜條件的選擇色譜條件包括分離條件和操作條件分離條件是指色譜柱操作條件是指柱溫、載氣流速、進(jìn)樣條件及檢測器87（1）固定相的選擇（α與固定相的種類有關(guān)；

k與固定液的用量有關(guān)）固定液的選擇（α）：

1）按“相似相溶”原則：極性相似或官能團(tuán)相似

2）按組分性質(zhì)主要差別：沸點(diǎn)相差大的選非極性固定液沸點(diǎn)相差小的選極性固定液注：固定液最高使用溫度——防止固定液流失1、色譜柱的選擇88固定液配比（固定液與載體的質(zhì)量比）的選擇（k）：高沸點(diǎn)組分(300~400℃)→比表面積小的載體低固定液配比（1%~3%）低沸點(diǎn)組分(<300℃)→高固定液配比（5%~25%）加大k值，達(dá)到良好分離89（2）柱長的選擇（n）注：根據(jù)R>1.5選擇L，一般較短(0.6~6m)

不可以無限延長柱子90例：兩組分在1m長柱子上的分離度為0.75，問使用多長柱子可以使它們完全分離？解:912．柱溫的選擇（n,α，K）原則：

1）在能保證R的前提下，盡量使用低柱溫，但應(yīng)保證適宜的tR及峰不拖尾，減小檢測本底

2）根據(jù)樣品沸點(diǎn)情況選擇合適柱溫柱溫應(yīng)低于組分沸點(diǎn)50~1000C

寬沸程樣品應(yīng)采用程序升溫但降低柱溫也會(huì)增大傳質(zhì)阻力，造成峰展寬；延長分析時(shí)間。92

程序升溫好處：

改善分離效果縮短分析周期改善峰形提高檢測靈敏度程序升溫：在某一初溫維持一段時(shí)間，然后按一定速率升溫，升至終溫后再維持一定時(shí)間，每一次升溫成為1階。933．載氣與流速的選擇選擇載氣應(yīng)與檢測器匹配TCD→選H2，He（熱導(dǎo)率大）FID→選N2（u小，粘度大）選擇流速和載氣應(yīng)同時(shí)考慮對(duì)柱效和分析時(shí)間的影響在實(shí)際工作中為了縮短分析時(shí)間，提高分析效率，往往使載氣流速略高于最佳流速。94954．進(jìn)樣條件的選擇

氣化室溫度選擇氣化溫度取決于試樣的沸點(diǎn)、穩(wěn)定性和進(jìn)樣量。氣化室溫度應(yīng)一般可等于試樣的沸點(diǎn)或稍高于沸點(diǎn)；一般高于柱溫30~50℃檢測器溫度檢測室溫度需高于柱溫，至少等于柱溫。等于汽化室溫度或高于柱溫30~50℃進(jìn)樣量和進(jìn)樣時(shí)間進(jìn)樣速度必須很快，在1s以內(nèi)。對(duì)于填充柱，氣體樣品進(jìn)樣0.1~1mL，液體樣品進(jìn)樣1L，最大不超過4L。96例：已知物質(zhì)A和B在一根30.0cm長的柱上的保留時(shí)間分別為

16.40和17.63min，不被保留組分通過該柱的時(shí)間為1.30min，峰底寬為1.11和1.21min，試計(jì)算（1）柱的分離度（2）柱的平均塔板數(shù)（3）塔板高度（4）達(dá)1.5分離所需柱長解：9798本節(jié)問答A．色譜峰峰位B．色譜峰寬窄C．色譜峰間距D．色譜峰保留時(shí)間1.分離方程式中柱效項(xiàng)影響（）2.分離方程式中柱容量項(xiàng)影響（）3.在GC中，汽化室的溫度等于或稍高于試樣組分沸點(diǎn)，色譜柱的溫度使難分離組分在符合分離度要求的前提下，盡可能采用（）柱溫。4.

下列色譜參數(shù)中數(shù)值在0~1之間的是（）A．RfB.

C.kD.R’99一氣相色譜柱在VanDeemter方程中A、B、C值各為0.15cm，0.36cm2/s，4.3×10-2。試計(jì)算最小塔板高度及最佳流速。100一、定性分析：確定待測試樣組成，判斷各色譜峰代表何種化合物第六節(jié)定性定量分析1011．利用保留值定性1）已知對(duì)照物定性：相同條件下，測定已知物和未知試樣的保留值注：不同組分如在某一色譜條件下保留值相同，應(yīng)更改色譜柱再檢測，粗步推算是否為一個(gè)純物質(zhì)峰1023）相對(duì)保留值定性無標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

ri,s=tRi’/tRs’=ki/ks=Ki/KS參考物應(yīng)為易得到的純品，消除操作條件的影響2）色譜峰增高法試樣組成復(fù)雜、色譜峰間距小，操作條件不易控制1034）文獻(xiàn)對(duì)照法無標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，與文獻(xiàn)的保留值（ri,s）對(duì)照實(shí)驗(yàn)條件要與文獻(xiàn)一致2．利用兩譜聯(lián)用定性：GC-MS，GC-FTIR104二、定量分析以峰高或峰面積定量定量分析的依據(jù)：在一定的操作條件下，檢測器產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)與被測組分的量成正比。即mi=f×A或mi=f×h（一）峰面積的測量（二）定量校正因子（三）定量方法105（一）峰面積的測量2．非正常峰（不對(duì)稱峰）

1．對(duì)于正常峰

3．自動(dòng)求和（自動(dòng)積分儀或色譜工作站）：直接給出A，h，W1/2注：當(dāng)色譜操作條件一定時(shí)，在一定進(jìn)樣量范圍內(nèi)（不超載），W1/2與進(jìn)樣量無關(guān)106（二）定量校正因子

1．兩種表示方法1072．相對(duì)校正因子的測定3．注意事項(xiàng)：相對(duì)校正因子與待測物、基準(zhǔn)物和檢測器類型有關(guān)，與操作條件（進(jìn)樣量）無關(guān)基準(zhǔn)物：TCD→苯；FID→丁庚烷以氫氣和氦氣作載氣測的校正因子可通用以氮?dú)庾鬏d氣測的校正因子與兩者差別大108（三）定量方法1．歸一化法2．外標(biāo)法3．內(nèi)標(biāo)法

1091．歸一化法前提：試樣中所有組分都產(chǎn)生信號(hào)并能檢出色譜峰依據(jù)：組分含量與峰面積成正比

當(dāng)試樣中所有組分都流出色譜柱并產(chǎn)生相應(yīng)色譜峰時(shí)，經(jīng)相應(yīng)校正因子校正并歸一化后，計(jì)算每個(gè)組分的百分含量的方法。把試樣中各組分的含量的總和按100%計(jì)算，以它們相應(yīng)的A（或h）為定量參數(shù)。110優(yōu)點(diǎn)：簡便，準(zhǔn)確定量結(jié)果與進(jìn)樣量、重復(fù)性無關(guān)（前提→柱子不超載）色譜條件略有變化對(duì)結(jié)果幾乎無影響缺點(diǎn)：所有組分必須在一定時(shí)間內(nèi)都出峰必須已知所有組分的校正因子不適合微量組分的測定1112．外標(biāo)法(a)外標(biāo)工作曲線法前提：進(jìn)入檢測器樣品量與峰面積成正比。

用待測組分的純品配制一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。注：標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度范圍應(yīng)該覆蓋所有待測樣品的濃度0.5mg/L1mg/L2mg/L3mg/L4mg/L稀釋112在完全相同的條件下，取相同體積的試樣溶液進(jìn)樣測定Ai，由回歸方程即可求出被測組分的量。A=aC+b(r>0.999)113(b)外標(biāo)一點(diǎn)法在相同的操作條件下，配制樣品溶液和與待測組分含量十分接近的對(duì)照品溶液，進(jìn)樣分析，測定樣品溶液中待測組分i的面積為Ai，對(duì)照品溶液中待測組分i面積為(Ai)s。

前提：工作曲線線性好，截距近似為0外標(biāo)法特點(diǎn)：

1）不需要校正因子，不需要所有組分出峰

2）結(jié)果受進(jìn)樣量、進(jìn)樣重復(fù)性和操作條件影響大

→每次進(jìn)樣量應(yīng)一致，否則產(chǎn)生誤差樣品i對(duì)照品Ai(Ai)s1143．內(nèi)標(biāo)法將已知量的內(nèi)標(biāo)物加入到準(zhǔn)確稱量的試樣中，混合后進(jìn)樣分析，測得待測組分(i)和內(nèi)標(biāo)物