2019精选医学第七章气相色谱法..ppt

气相色谱方法原理气相色谱仪气相色谱基本理论气相色谱定性定量分析第七章第七章 气相色谱法气相色谱法气相色谱方法原理了解色谱法的由来了解色谱法的由来理解气相色谱法的分析流程理解气相色谱法的分析流程掌握色谱法分类掌握色谱法分类掌握色谱流出曲线的常用术语掌握色谱流出曲线的常用术语掌握色谱分离原理掌握色谱分离原理色谱分析法色谱分析法v色谱分析法：利用不同物质在两相中具有不同的分配系数，色谱分析法：利用不同物质在两相中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质在两相中反复多次分配从当两相作相对运动时，这些物质在两相中反复多次分配从而使各物质得到完全分离而使各物质得到完全分离固定相：两相中固定不动的相固定相：两相中固定不动的相流动相：两相中携带试样流过固定相的流体流动相：两相中携带试样流过固定相的流体v茨维特色素分离实验茨维特色素分离实验碳酸钙固体颗粒为固定相碳酸钙固体颗粒为固定相石油醚为流动相石油醚为流动相色谱分析法分类色谱分析法分类按固定相和流动相所处状态分按固定相和流动相所处状态分色谱分析法色谱分析法气相色谱法气相色谱法液相色谱法液相色谱法气气-固色谱法固色谱法气气-液液色谱法色谱法液液-固固色谱法色谱法液液-液色谱法液色谱法色谱分析法分类色谱分析法分类按固定相性质和操作方式分按固定相性质和操作方式分色谱分析法色谱分析法柱色谱法柱色谱法纸色谱法纸色谱法开口管柱开口管柱填充柱填充柱薄层色谱法薄层色谱法色谱分析法分类色谱分析法分类按色谱分离过程物理化学原理分按色谱分离过程物理化学原理分色谱分析法色谱分析法吸附色谱法吸附色谱法凝胶色谱法凝胶色谱法分配色谱法分配色谱法离子交换色谱法离子交换色谱法吸附剂对不同组分吸附吸附剂对不同组分吸附性的差别性的差别固定液对不同组分分配固定液对不同组分分配性能差别性能差别离子交换剂对不同离子离子交换剂对不同离子亲和能力的差别亲和能力的差别凝胶对不同组分分子的凝胶对不同组分分子的阻滞作用的差别阻滞作用的差别气相色谱分析法流程气相色谱分析法流程气相色谱法特点和应用气相色谱法特点和应用v特点：特点：“三高一快一广三高一快一广”分离效率高分离效率高能分析十分接近的复杂混合物能分析十分接近的复杂混合物灵敏度高灵敏度高可检测出可检测出1010-11-111010-13-13g g的痕量物质的痕量物质选择性高选择性高受试样基体中所含其它类物质干扰较小受试样基体中所含其它类物质干扰较小分析速度快分析速度快完成一个样品仅需几分钟完成一个样品仅需几分钟应用范围广应用范围广能应用于气体、液体和固体测定能应用于气体、液体和固体测定v应用：应用：适用于气体、易挥发的液体或固体；不适合不易气化或不适用于气体、易挥发的液体或固体；不适合不易气化或不稳定的物质稳定的物质色谱流出曲线常用术语色谱流出曲线常用术语色谱流出曲线常用术语色谱流出曲线常用术语?色谱图：色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的相应信色谱图：色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的相应信号对时间或流动相流出体积的曲线图号对时间或流动相流出体积的曲线图?基线：仅有载气通过检测系统所产生的相应信号曲线基线：仅有载气通过检测系统所产生的相应信号曲线?色谱峰：色谱流出曲线上突起部分色谱峰：色谱流出曲线上突起部分?峰高：峰顶到基线的距离，以峰高：峰顶到基线的距离，以h h表示表示?峰面积：色谱峰与基线间所包围的面积，以峰面积：色谱峰与基线间所包围的面积，以A A表示表示?峰拐点：色谱峰上二阶导数为零的点峰拐点：色谱峰上二阶导数为零的点?峰宽：色谱峰两侧拐点处所作切线与峰底相交两点距离，峰宽：色谱峰两侧拐点处所作切线与峰底相交两点距离，以以W Wb b表示表示色谱峰色谱峰f fs s在在0.950.951.051.05之间之间正常峰正常峰非正常峰非正常峰前沿峰前沿峰拖尾峰拖尾峰f fs s小于小于0.950.95f fs s大于大于1.051.05不对称因子不对称因子f fs s噪噪音音：指指由由各各种种因因素素引引起起的的基基线线起起伏伏（仪仪器器越越好好，噪噪音音越小）越小）漂漂移移：基基线线向向某某个个方方向向稳稳定定移动（仪器未稳定造成）移动（仪器未稳定造成）色谱流出曲线常用术语色谱流出曲线常用术语?半峰宽：峰高一半处所对应的峰宽，半峰宽：峰高一半处所对应的峰宽，W W1/21/2表示表示?死时间：从进样开始到惰性组分从柱中流出，呈现浓度极死时间：从进样开始到惰性组分从柱中流出，呈现浓度极大值时所需要的时间，以大值时所需要的时间，以t tM M表示表示?保留时间：从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所保留时间：从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所需要的时间，以需要的时间，以t tR R表示表示?死体积：死体积：不被保留的组分通过色谱柱消耗的流动相的体积不被保留的组分通过色谱柱消耗的流动相的体积?保留体积：从进样开始到组分出现浓度极大点时消耗的流保留体积：从进样开始到组分出现浓度极大点时消耗的流动相的体积动相的体积?调整保留体积：保留体积与死体积之差，即组分停留在固调整保留体积：保留体积与死体积之差，即组分停留在固定相时所消耗流动相的体积定相时所消耗流动相的体积色谱流出曲线常用术语色谱流出曲线常用术语?调整保留时间：扣除死时间的保留时间，以调整保留时间：扣除死时间的保留时间，以t tR R表示表示?相对保留值：一定的实验条件下组分相对保留值：一定的实验条件下组分i i与另一标准组分与另一标准组分S S的的调整保留时间之比，以调整保留时间之比，以is表示表示?选择性因子：相邻两组分调整保留值之比，以选择性因子：相邻两组分调整保留值之比，以a a表示表示?相比率：柱内气相与吸附剂或固定液体积之比，以相比率：柱内气相与吸附剂或固定液体积之比，以表示表示?分配系数：平衡状态时，组分在固定相与流动相中的浓度分配系数：平衡状态时，组分在固定相与流动相中的浓度比，以比，以K K表示表示?容量因子：组分在固定相和流动相中分配量之比，以容量因子：组分在固定相和流动相中分配量之比，以k k表示表示色谱流出曲线常用术语色谱流出曲线常用术语?基线基线评价仪器运行是否稳定评价仪器运行是否稳定?峰高和峰面积峰高和峰面积作为定量参数作为定量参数?峰宽峰宽计算峰面积和分离度计算峰面积和分离度?保留值保留值作为定性参数作为定性参数?选择性因子选择性因子反映色谱柱对难分离物质的分离选择性反映色谱柱对难分离物质的分离选择性?相比率相比率反应不同类型色谱柱的特点反应不同类型色谱柱的特点?分配系数和容量因子分配系数和容量因子K K或或k k不等是分离的前提不等是分离的前提色谱流出曲线意义色谱流出曲线意义v根据色谱峰的数目根据色谱峰的数目,可以判断试样中所含组分的最少个数可以判断试样中所含组分的最少个数v根根据据组组分分峰峰在在曲曲线线上上的的位位置置（保保留留值值），可可以以进进行行定定性性鉴鉴定定v根据组分峰的面积或峰高，可以进行定量分析根据组分峰的面积或峰高，可以进行定量分析v根根据据色色谱谱峰峰的的保保留留值值和和区区域域宽宽度度，可可对对色色谱谱柱柱的的分分离离效效能能进行评价进行评价v依据色谱峰间距判断固定相或流动相选择是否合适依据色谱峰间距判断固定相或流动相选择是否合适气相色谱分离原理气相色谱分离原理v气气-固色谱：固定相固色谱：固定相固体吸附剂固体吸附剂吸附吸附-脱附脱附-吸附吸附-脱附脱附-难被吸附组分，易脱附，在柱内移动速度快，先出来难被吸附组分，易脱附，在柱内移动速度快，先出来易被吸附组分，难脱附，在柱内移动速度慢，后出来易被吸附组分，难脱附，在柱内移动速度慢，后出来v气气-液色谱：固定相液色谱：固定相涂在载体表面的固定液涂在载体表面的固定液溶解溶解-挥发挥发-溶解溶解-挥发挥发-难被溶解的组分，挥发易，在柱内移动速度快，先出来难被溶解的组分，挥发易，在柱内移动速度快，先出来易被溶解的组分，挥发难，在柱内移动速度慢，后出来易被溶解的组分，挥发难，在柱内移动速度慢，后出来ABCD理解气相色谱仪分类掌握气相色谱仪基本组成掌握气路系统主要部件掌握进样系统的进样器和汽化室掌握分离系统的核心部件色谱柱气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气路系统、进样系统、分离系统、检测系气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温度控制系统和数据处理系统统、温度控制系统和数据处理系统分离系统分离系统检测系统检测系统数据处理系统数据处理系统温度控制系统温度控制系统进样系统进样系统气路系统气路系统气相色谱仪分类气相色谱仪分类v单柱单气路单柱单气路v双柱双气路双柱双气路气路系统气路系统v气路系统主要部件：气路系统主要部件：气体钢瓶和减压阀、净化管、稳压阀、针形阀、稳流阀、气体钢瓶和减压阀、净化管、稳压阀、针形阀、稳流阀、流量计流量计v气路系统要求：气路系统要求：载气纯净载气纯净密闭性好密闭性好流速稳定及流速测量准确流速稳定及流速测量准确v管路连接：不锈钢管、螺母、亚环、管路连接：不锈钢管、螺母、亚环、“O O”密封圈密封圈气体钢瓶气体钢瓶v气相色谱中常用气体钢瓶：气相色谱中常用气体钢瓶：载气：氮气、氢气、氦气、氩气载气：氮气、氢气、氦气、氩气氢火焰检测器：氢气、空气或氧气氢火焰检测器：氢气、空气或氧气v气体钢瓶颜色气体钢瓶颜色氮气氮气空气空气氢气氢气黑色黑色淡绿色淡绿色氦气氦气氩气氩气银灰色银灰色注意安全注意安全减压阀减压阀v作用：将高压气体调节到较小的压力作用：将高压气体调节到较小的压力v实验室常见减压阀类型：实验室常见减压阀类型：氧气减压阀氧气减压阀氮气、空气、氧气氮气、空气、氧气氢气减压阀氢气减压阀氢气氢气乙炔减压阀乙炔减压阀乙炔乙炔1015MPa减压阀减压阀0.10.5MPa不能混用不能混用氧气减压阀工作原理氧气减压阀工作原理净化管净化管v作用：除去气体中的水分和杂质作用：除去气体中的水分和杂质v分子筛：分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由分子筛：分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成，硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成，分子尺寸大小（通常为分子尺寸大小（通常为0.30.32.0 nm2.0 nm）的孔道和空腔）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性体系，从而具有筛分分子的特性 v填充物质：填充物质：5A5A分子筛和变色硅胶分子筛和变色硅胶v处理方法：热的处理方法：热的10%10%氢氧化钠溶液浸泡半小时，用水氢氧化钠溶液浸泡半小时，用水冲洗干净，烘干冲洗干净，烘干稳压阀稳压阀v作用：稳定载气的气流流速作用：稳定载气的气流流速v常用稳压阀：波纹管双腔式稳压阀常用稳压阀：波纹管双腔式稳压阀v要求：进气口压力不得超过要求：进气口压力不得超过0.6MPa0.6MPa，出气口压力在，出气口压力在0.10.10.3MPa0.3MPa，气源压力应高于输出压力，气源压力应高于输出压力0.05MPa0.05MPa针形阀针形阀v作用：调节载气流量，也可以用来控制燃气和空气流量作用：调节载气流量，也可以用来控制燃气和空气流量v作用：稳定气流流量，主要用于程序升温作用：稳定气流流量，主要用于程序升温稳流阀稳流阀检漏检漏v作用：检查气路的气密性作用：检查气路的气密性v方法：皂膜检漏法和堵气检漏法方法：皂膜检漏法和堵气检漏法v皂膜检漏法皂膜检漏法将肥皂水涂在各将肥皂水涂在各接头上，若有气泡溢出，则表明接头上，若有气泡溢出，则表明该处漏气该处漏气v堵气检漏法堵气检漏法将出口堵住，流量计为将出口堵住，流量计为0 0，同时关闭，同时关闭稳压阀，压力不下降，表明不漏气，反之漏气稳压阀，压力不下降，表明不漏气，反之漏气载气流量测定载气流量测定v测定意义：正确选择载气流量，可以提高色谱柱的分离测定意义：正确选择载气流量，可以提高色谱柱的分离效能，缩短分析时间效能，缩短分析时间v常用测定方法：皂膜流量计、转子流量计、刻度阀常用测定方法：皂膜流量计、转子流量计、刻度阀v皂膜流量计皂膜流量计测量气体流速的标准方法测量气体流速的标准方法v气体流量计算气体流量计算F载气流量载气流量 mL/minV流量计容积流量计容积t皂膜流过流量计时间皂膜流过流量计时间F载气流量载气流量 mL/minU载气流速载气流速 cm/sr色谱柱半径色谱柱半径 v气体流速计算气体流速计算v组成：上宽下窄的锥形玻璃管和转子组成：上宽下窄的锥形玻璃管和转子v转子流量计转子流量计必须先用皂膜流量计进行标定必须先用皂膜流量计进行标定v标定：绘制气体体积流速与转子高度的关系图标定：绘制气体体积流速与转子高度的关系图刻度刻度流流量量v转子流量计上的刻度不是流量数值转子流量计上的刻度不是流量数值v刻度阀：针形阀、稳流刻度阀：针形阀、稳流阀上阀旋转的度数来调阀上阀旋转的度数来调节流量节流量v方法：绘制圈数与流量方法：绘制圈数与流量曲线曲线进样系统进样系统v进样：把样品快速而定量地加到色谱柱上端进样：把样品快速而定量地加到色谱柱上端v进样要求：进样量要适宜，进样速度要快，进样方式要进样要求：进样量要适宜，进样速度要快，进样方式要简便、易行简便、易行v进样系统：进样器和汽化室进样系统：进样器和汽化室v进样器进样器液体样品进样器液体样品进样器气体样品进样器气体样品进样器微量注射器微量注射器六通阀六通阀六通阀六通阀微量注射器微量注射器作用：将液体样品瞬间汽化为蒸汽而不分解作用：将液体样品瞬间汽化为蒸汽而不分解要求：热容量大、无催化效应、死体积小要求：热容量大、无催化效应、死体积小v汽化室汽化室分离系统分离系统v作用：将多组分样品分离为单一样品作用：将多组分样品分离为单一样品v分离系统分离系统柱箱柱箱色谱柱色谱柱填充柱填充柱毛细管柱毛细管柱螺旋型螺旋型U U型型涂涂壁壁空空心心柱柱涂涂载载体体心心柱柱多多孔孔空空心心柱柱理解检测器的类型和性能指标掌握TCD的原理、特征、检测条件掌握FID的原理、特征、检测条件掌握数据处理系统掌握温度控制系统气相色谱仪气相色谱仪检测器作用和类型检测器作用和类型v作用：将作用：将经色谱分离的组分的经色谱分离的组分的物质信号物质信号转化为易于测量的转化为易于测量的电信号电信号v类型：类型：按对样品破坏与否分为：破坏型、非破坏型按对样品破坏与否分为：破坏型、非破坏型按响应值与时间的关系分为：微分型、积分型按响应值与时间的关系分为：微分型、积分型按测定原理不同分为：浓度型、质量型按测定原理不同分为：浓度型、质量型按不同类型化合物的响应值大小分为：通用型、选择型按不同类型化合物的响应值大小分为：通用型、选择型检测器性能指标检测器性能指标v噪音和漂移噪音和漂移表明检测器的表明检测器的稳定状况稳定状况，良好的检测器其，良好的检测器其噪音和漂移都应该很小噪音和漂移都应该很小v线性和线性范围：线性和线性范围：线性线性载气中组分浓度与响应信号成正比的载气中组分浓度与响应信号成正比的关系，关系，良好良好的检测器，起线性接近于的检测器，起线性接近于1 1线性范围线性范围被测组分的量与相应信号成线性关系的被测组分的量与相应信号成线性关系的范围，范围，以最大允许进样量与最小允许进样量的比值表示，检测器以最大允许进样量与最小允许进样量的比值表示，检测器线性范围越宽越好线性范围越宽越好检测器性能指标检测器性能指标v灵敏度：通过检测器组分的量变化时，该组分响应值的变灵敏度：通过检测器组分的量变化时，该组分响应值的变化率，化率，以以S S表示，表示，S S值越大，检测器的灵敏度也就越高值越大，检测器的灵敏度也就越高灵敏度定义式：灵敏度定义式：浓度型检测器灵敏度计算式：浓度型检测器灵敏度计算式：质量型检测器灵敏度计算式：质量型检测器灵敏度计算式：灵敏度测定方法：在灵敏度测定方法：在一定的实验条件下，一定的实验条件下，将一定量的纯物质进将一定量的纯物质进样，测量峰面积，应样，测量峰面积，应用计算公式，便可求用计算公式，便可求得相应灵敏度得相应灵敏度检测器性能指标检测器性能指标v检测限：通常指将产生两倍噪音信号时，单位体积的载气或检测限：通常指将产生两倍噪音信号时，单位体积的载气或单位时间内进入检测器的组分量，以单位时间内进入检测器的组分量，以D D表示表示定义式：定义式：灵敏度越大、检测限越小，表明检测器性能越好灵敏度越大、检测限越小，表明检测器性能越好检出限都与灵敏度成反比，与噪声成正比。检出限不仅决定检出限都与灵敏度成反比，与噪声成正比。检出限不仅决定于灵敏度，而且受限于噪声，所以它是于灵敏度，而且受限于噪声，所以它是衡量检测器性能的综衡量检测器性能的综合指标合指标v响应时间：指进入检测器的组分输出达到响应时间：指进入检测器的组分输出达到63%63%时所需的时间时所需的时间检测器响应时间越小越好，一般小于检测器响应时间越小越好，一般小于1s1s热导检测器热导检测器TCDTCDv结构：池体、热敏元件（双臂、结构：池体、热敏元件（双臂、四臂热导池四臂热导池）气路形式气路形式直通式、扩散式、半扩散式直通式、扩散式、半扩散式参比池：只通纯载气的孔道参比池：只通纯载气的孔道，通常连接在进样装置之前，通常连接在进样装置之前测量池：通载气与样品的孔道，测量池：通载气与样品的孔道，连在紧靠近分离柱出口处连在紧靠近分离柱出口处热导检测器热导检测器TCDTCDv检测原理：利用检测原理：利用惠斯通电桥惠斯通电桥来测量来测量热导检测器热导检测器TCDTCD不同的气体有不同的热导系数，惠斯通电桥测量热丝阻值不同的气体有不同的热导系数，惠斯通电桥测量热丝阻值随温度的变化随温度的变化进样前，钨丝通电，加热与散热达到平衡后，参考臂和测进样前，钨丝通电，加热与散热达到平衡后，参考臂和测量臂电阻箱等，无电压信号输出，记录仪走基线量臂电阻箱等，无电压信号输出，记录仪走基线进样后，载气携带试样组分流过测量臂，而这时参考臂流进样后，载气携带试样组分流过测量臂，而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差。这时电桥失测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差。这时电桥失去平衡，两端存在着电位差，有电压信号输出，信号与组去平衡，两端存在着电位差，有电压信号输出，信号与组分浓度相关分浓度相关热导检测器热导检测器TCDTCDvTCDTCD性能特征：性能特征：对单质、无机物、有机物均有响应对单质、无机物、有机物均有响应TCDTCD的线性范围的线性范围10105 5灵敏度可达灵敏度可达1010-10-10g/mLg/mLv检测条件的选择检测条件的选择载气、桥电流、池体温度载气、桥电流、池体温度 载气与样品导热能力差异越大，灵敏度越高，载气与样品导热能力差异越大，灵敏度越高，H H2 2N N2 2载气载气 载气纯度越高，灵敏度越高，通常使用载气纯度越高，灵敏度越高，通常使用超纯氢超纯氢 在柱分离许可条件下，载气尽量选用在柱分离许可条件下，载气尽量选用低流速低流速热导检测器热导检测器TCDTCD SISI3 3,通常利用通常利用增大桥电流提高灵敏度增大桥电流提高灵敏度桥电流桥电流 桥电流偏大，信噪比大，检测限变大，热丝易氧化桥电流偏大，信噪比大，检测限变大，热丝易氧化 在满足灵敏度要求前提下，尽量选取在满足灵敏度要求前提下，尽量选取低的桥电流低的桥电流池体温度：灵敏度与热丝和池体间的温差成正比，降低池体池体温度：灵敏度与热丝和池体间的温差成正比，降低池体温度可增大温差，从而提高灵敏度，但必须温度可增大温差，从而提高灵敏度，但必须高于样品沸点高于样品沸点v应用：应用：实际工作中应用最多的检测器之一实际工作中应用最多的检测器之一特别适合于气体混合特别适合于气体混合物的分析物的分析可与其他仪器联用可与其他仪器联用氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器FIDFIDv结构结构离子室离子室气体入口和出口气体入口和出口火焰喷嘴火焰喷嘴点火线圈点火线圈极化极极化极收集极收集极在发射（极化）极和收集极之在发射（极化）极和收集极之间加有一定的直流电，构成一间加有一定的直流电，构成一个外加电场个外加电场氢焰检测器需要用到三种气体：氢焰检测器需要用到三种气体：载气、燃气、助燃气载气、燃气、助燃气氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器FIDFIDv检测原理：检测原理：流出色谱柱的被测组分与载气在气体入口处与氢气混合后流出色谱柱的被测组分与载气在气体入口处与氢气混合后一同经毛细管喷入离子室，氢气在空气的助燃下，经引燃一同经毛细管喷入离子室，氢气在空气的助燃下，经引燃后燃烧，在燃烧所产生的高温火焰下，被测有机物组分电后燃烧，在燃烧所产生的高温火焰下，被测有机物组分电离成正负离子。因为在氢火焰附近设有收集极（正极）和离成正负离子。因为在氢火焰附近设有收集极（正极）和极化极（负极），在两极之间加有极化极（负极），在两极之间加有150150300V300V的极化电压，的极化电压，形成直流电场，所以产生的正负离子在收集极和极化极的形成直流电场，所以产生的正负离子在收集极和极化极的电场作用下，做定向运动形成电流。此电流大小与进入离电场作用下，做定向运动形成电流。此电流大小与进入离子室的被测组分的含量之间存在定量关系子室的被测组分的含量之间存在定量关系氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器FIDFIDvFIDFID性能特征：性能特征：灵敏度比热导池高约灵敏度比热导池高约10001000倍倍FIDFID的线性范围的线性范围10107 7不能检测永久性气体不能检测永久性气体v检测条件的选择检测条件的选择载气、温度、极化电压载气、温度、极化电压 载气载气:通常选择通常选择N N2 2作为载气；适当增大载气流速会降低检测作为载气；适当增大载气流速会降低检测限；空气流速一般在限；空气流速一般在300300500mL/min500mL/min，N N2 2 H H2 2=1=1 1 11 1 1.51.5；氢气；氢气 空气空气=1=1 1010；纯度要求，微量分析；纯度要求，微量分析99.9%99.9%，痕量分，痕量分析析99.999%99.999%氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器FIDFID温度：温度：FIDFID检测器对温度变化不敏感，但由于氢气燃烧生成检测器对温度变化不敏感，但由于氢气燃烧生成大量的水，为了提高灵敏度，温度必须在大量的水，为了提高灵敏度，温度必须在120120以上以上极化电压极化电压：极化电压的大小会直接影响检测器的灵敏度。当：极化电压的大小会直接影响检测器的灵敏度。当极化电压较低时，离子化信号随所采用的极化电压的增加迅极化电压较低时，离子化信号随所采用的极化电压的增加迅速增大。当电压超过一定值时，增加电压对离子化电流增加速增大。当电压超过一定值时，增加电压对离子化电流增加没有大的影响。正常操作时，所用极化电压一般为没有大的影响。正常操作时，所用极化电压一般为150150300V300V电极形状和距离：圆筒状电极的采集效率最高；两极之间距电极形状和距离：圆筒状电极的采集效率最高；两极之间距离为离为5 5mmmm时，灵敏度较高时，灵敏度较高数据处理系统数据处理系统v电子电位差计：记录直流电信号的记录仪，数据必须手工电子电位差计：记录直流电信号的记录仪，数据必须手工测量，误差较大且繁琐测量，误差较大且繁琐v积分仪或色谱数据处理机：将峰信号转换为积分信号，就积分仪或色谱数据处理机：将峰信号转换为积分信号，就可直接测量并打印数据可直接测量并打印数据v色谱工作站：由微型计算机和工作软件组成，色谱工作站：由微型计算机和工作软件组成，实现在实现在PCPC上上完成控制与分析的全部工作完成控制与分析的全部工作如：如：ZB-2020ZB-2020色谱工作站色谱工作站温度控制系统温度控制系统v温度温度影响分离效能、检测器灵敏度和稳定性影响分离效能、检测器灵敏度和稳定性v温度控制：汽化室、色谱柱、检测器温度控制：汽化室、色谱柱、检测器v色谱柱的温度控制方式：恒温、程序升温色谱柱的温度控制方式：恒温、程序升温v恒温：指在一个分析周期内，色谱柱的温度恒定不变。恒温：指在一个分析周期内，色谱柱的温度恒定不变。一一般情况下选择恒温方式般情况下选择恒温方式v程序升温：指在一个分析周期内，色谱柱的温度连续地随程序升温：指在一个分析周期内，色谱柱的温度连续地随分析时间的增加从低温升到高温。可改善宽沸程样品的分分析时间的增加从低温升到高温。可改善宽沸程样品的分离度并缩短分析时间，离度并缩短分析时间，适用于分析沸点范围很宽的混合物适用于分析沸点范围很宽的混合物气相色谱仪的使用气相色谱仪的使用开载气开载气开色谱仪开色谱仪设定温度并升温设定温度并升温开空气和氢气并点燃开空气和氢气并点燃基线稳定基线稳定进样进样开工作站开工作站数据处理数据处理关氢气和空气关氢气和空气设定温度并降温设定温度并降温关工作站关工作站关色谱仪关色谱仪关载气关载气气相色谱方法原理了解色谱理论研究内容了解色谱理论研究内容理解塔板理论理解塔板理论掌握塔板数和塔板高度的计算掌握塔板数和塔板高度的计算理解速率理论理解速率理论掌握范特姆特方程掌握范特姆特方程掌握分离度定义、计算、评价掌握分离度定义、计算、评价色谱基本理论色谱基本理论v研究色谱理论的目的研究色谱理论的目的解决色谱峰的分离问题解决色谱峰的分离问题v常见色谱理论常见色谱理论塔板理论塔板理论速率理论速率理论解解释释了了色色谱谱流流出出曲曲线线的的形形状状和和浓浓度度极极大大点点的的位位置置、阐阐明明了了保保留留值值与与K K的的关关系系、提提出出了了评评价价柱柱效高低的效高低的n n和和H H的计算式的计算式阐阐明明了了影影响响色色谱谱峰峰展展宽宽的的物物理理化化学学因因素素、指指明明了了提提高高与与改改进进色色谱谱柱柱效效率率的的方方向向、为为色色谱谱分分离条件的选择提供了理论指导离条件的选择提供了理论指导塔板理论塔板理论色色谱谱柱柱每每个个H H高高度度内内有有一一块块塔塔板板，共共有有若若干干块块塔塔板板组组分分在在每每块块塔塔板板两两相相间间分分配配达达平平衡衡，K K小小的的先先出出柱柱多多次次分配平衡，分配平衡，K K有微小差异组分仍可获较好分离有微小差异组分仍可获较好分离假假想想19411941年年，马马丁丁（MartinMartin）和和詹詹姆姆斯斯（JamesJames）提提出出的的半经验式理论半经验式理论塔板理论塔板理论塔板理论的基本假设塔板理论的基本假设理论塔板数理论塔板数n n有效理论塔板数有效理论塔板数n n有效有效塔板理论基本假设塔板理论基本假设?每一小段间隔内，气相平均组成与液相平均组成可以很每一小段间隔内，气相平均组成与液相平均组成可以很快的达到分配平衡（快的达到分配平衡（HH理论塔板高度）理论塔板高度）?载气进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，每次进气载气进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，每次进气为一个板体积为一个板体积?试样开始时都加在试样开始时都加在0 0号塔板上，且试样沿色谱柱方向扩散号塔板上，且试样沿色谱柱方向扩散可忽略不计可忽略不计?分配系数在各塔板上是常数分配系数在各塔板上是常数色谱峰的二项式分布色谱峰的二项式分布理论塔板数理论塔板数n n理理论论塔塔板板高高度度H H为为使使组组分分在在柱柱内内两两相相间间达达到到一一次次分分配配平衡所需要的柱长平衡所需要的柱长理理论论塔塔板板数数n n组组分分流流过过色色谱谱柱柱时时，在在两两相相间间进进行行平平衡衡分配的总次数分配的总次数例例在在柱柱长长为为2m2m的的5%5%的的阿阿皮皮松松柱柱、柱柱温温为为1001000 0C C，记记录录纸纸速速度度为为2.0cm/min2.0cm/min的的色色谱谱条条件件下下，测测定定苯苯的的保保留留时时间间为为1.5min1.5min，半峰宽为，半峰宽为0.20cm0.20cm，求理论塔板数。，求理论塔板数。有效理论塔板数有效理论塔板数n n有效有效实际应用中，计算出的实际应用中，计算出的n n值大，但分离效能并不高值大，但分离效能并不高保留时间中包括了死时间，死时间不参加柱内的分配保留时间中包括了死时间，死时间不参加柱内的分配为了衡量实际分离效能，用调整保留时间来代替保留时间为了衡量实际分离效能，用调整保留时间来代替保留时间速率理论速率理论做做出出了了四四个个与与实实际际不不相相符符的的假假设设，忽忽略略了了组组分分在在两两相相中中传质和扩散的动力学过程传质和扩散的动力学过程定性给出塔板高度的概念，无法解释板高的影响因素定性给出塔板高度的概念，无法解释板高的影响因素排排除除了了一一个个重重要要参参数数（流流动动相相的的线线速速度度u u），因因而而无无法法解释柱效与流速关系，更无法提出降低板高的途径解释柱效与流速关系，更无法提出降低板高的途径塔塔板板理理论论存存在在问题问题吸收了塔板理论的有效成果吸收了塔板理论的有效成果H H从动力学角度较好地解释了影响柱效的因素从动力学角度较好地解释了影响柱效的因素速率速率理论理论速率理论方程式速率理论方程式Van Deemteer 涡流扩散项涡流扩散项产产生生原原因因：载载气气携携样样品品进进柱柱，遇遇到到来来自自固固定定相相颗颗粒粒的的阻阻力力路径不同路径不同涡流扩散涡流扩散影响因素：固体颗粒越小，填充均匀，影响因素：固体颗粒越小，填充均匀，A A项越小项越小涡流扩散项示意图涡流扩散项示意图分子扩散项分子扩散项产生原因：产生原因：峰在固定相中被流动相推动向前、展开峰在固定相中被流动相推动向前、展开两边浓度差两边浓度差B/uB/u项示意图项示意图为降低纵向扩散，宜选用分子量较大的载气、控制较为降低纵向扩散，宜选用分子量较大的载气、控制较高流速和较低的柱温高流速和较低的柱温传质阻力项传质阻力项v产生原因：产生原因：气相传质阻力项气相传质阻力项C Cg gu u组分从气相到气液界面间进行质组分从气相到气液界面间进行质量交换所受到的阻力量交换所受到的阻力液相传质阻力项液相传质阻力项C CL Lu u组分从固定相的气液界面到液相组分从固定相的气液界面到液相内部进行质量交换达到平衡后又返回气液界面时所受到的内部进行质量交换达到平衡后又返回气液界面时所受到的阻力阻力传质阻力项示意图传质阻力项示意图采用小颗粒固定相，以采用小颗粒固定相，以H H2 2或或HeHe作载气，可以减少气相传质作载气，可以减少气相传质阻力系数阻力系数采用较薄的固定液，组分在液相中扩散系数较大，可以减采用较薄的固定液，组分在液相中扩散系数较大，可以减小液相传质阻力系数小液相传质阻力系数速率方程的应用速率方程的应用v提供理论依据和指导提供理论依据和指导为柱型的研究和发展为柱型的研究和发展毛细管柱的应用和液相毛细管柱的应用和液相色谱的应用色谱的应用为色谱柱的填充技术为色谱柱的填充技术柱径、柱长、固定相粒柱径、柱长、固定相粒径、液膜厚度径、液膜厚度为操作条件的选择为操作条件的选择流速、温度流速、温度毛细管柱的应用和液相色谱的应用毛细管柱的应用和液相色谱的应用vA A=0?=0?19581958年，提出了毛细管柱的概念年，提出了毛细管柱的概念毛细管柱毛细管柱A A=0=0，H H=B B/u u+CuCuH H，n n，分离能力大大提高分离能力大大提高vB B=0?=0?溶质在液体中的扩散系数溶质在液体中的扩散系数D DL L1010-5-5cmcm2 2s s-1-1溶质在气体中的扩散系数溶质在气体中的扩散系数D Dg g1010-1-1cmcm2 2s s-1-1当采用液体作流动相时，当采用液体作流动相时，B B00液体作流动相时可用更细的固定相，液体作流动相时可用更细的固定相，A A HPLCHPLC柱效比柱效比GCGC要高要高2 23 3个数量级个数量级色谱柱的填充技术色谱柱的填充技术柱柱径径：根根据据速速率率方方程程，柱柱径径越越小小，柱柱效效越越高高，但但柱柱径径越越小小，固定相越难填充均匀。固定相越难填充均匀。柱柱长长L L：柱柱长长增增加加，总总塔塔板板数数增增加加，但但柱柱长长增增加加，分分离离时时间间将增加。将增加。固固定定相相粒粒径径d dp p：根根据据速速率率方方程程，粒粒径径减减小小，A A项项减减小小，C C项项减小，柱效增加。但粒径太小，不易填充，同时减小，柱效增加。但粒径太小，不易填充，同时A A项增大。项增大。液膜厚度液膜厚度d df f：固定液液膜越薄，柱效越高，但允许的进样固定液液膜越薄，柱效越高，但允许的进样量减小。固定液与担体的配比（液担比）一般在量减小。固定液与担体的配比（液担比）一般在5:1005:10025:10025:100之间，但现在更低配比的固定相也应用广泛之间，但现在更低配比的固定相也应用广泛操作条件的选择操作条件的选择流速流速A A与流速无关与流速无关B B/u u：当流速小时，对当流速小时，对H H的大小起主导作用。随着流速的增加，的大小起主导作用。随着流速的增加，柱效提高柱效提高CuCu：当流速大时，对当流速大时，对H H的大小起主导作用。随着流速的提高，的大小起主导作用。随着流速的提高，柱效下降柱效下降由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响存由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响存在着一个最佳流速值，即速率方程式中塔板高度对流速的一在着一个最佳流速值，即速率方程式中塔板高度对流速的一阶导数有一极小值。以塔板高度阶导数有一极小值。以塔板高度H H对应载气流速对应载气流速u u作图，曲线作图，曲线最低点的流速即为最佳流速最低点的流速即为最佳流速u uoptopt 。u uoptopt=(=(B B/C C)1/21/2。实用最佳流速：比最佳流速更快，一般在实用最佳流速：比最佳流速更快，一般在2020100mL100mLminmin-1-1分离度分离度v塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组分能够被完全分离度。即柱效为多大时，相邻两组分能够被完全分离v难难分分离离物物质质对对的的分分离离度度大大小小受受色色谱谱过过程程中中两两种种因因素素的的综综合合影影响：响：保留值之差保留值之差 色谱过程的热力学因素色谱过程的热力学因素区域宽度区域宽度W W色谱过程的动力学因素色谱过程的动力学因素分离度分离度v定义：相邻两组分色谱峰的保留时间之差与两峰底宽度之和定义：相邻两组分色谱峰的保留时间之差与两峰底宽度之和一半的比值一半的比值v既能反映柱效能，又能柱选择性的指标，作为色谱柱的总分既能反映柱效能，又能柱选择性的指标，作为色谱柱的总分离效能指标，来判断难分离物质对在柱中的实际分离情况离效能指标，来判断难分离物质对在柱中的实际分离情况分离度的评价分离度的评价R R=0.8=0.8：两峰的分离程度可达：两峰的分离程度可达89%89%R R=1=1：分离程度：分离程度98%98%R R=1.5=1.5：达：达99.7%99.7%（相邻两峰完全分离的标准，基线分离）（相邻两峰完全分离的标准，基线分离）R R越大，说明两组分分离得越好越大，说明两组分分离得越好通常用通常用R1.5R1.5作为两相邻色谱峰得到完全分离的指标作为两相邻色谱峰得到完全分离的指标对分离度的讨论要求相邻两色谱峰基本对称对分离度的讨论要求相邻两色谱峰基本对称例例vGCGC分析丙烯和丁烯的混合分析丙烯和丁烯的混合物得到如右表数据：计算物得到如右表数据：计算 丙烯和丁烯的分离度（丙烯和丁烯的分离度（R R）组分组分t tR R/min/minW W/min/min空气空气0.50.50.20.2丙烯丙烯3.23.20.80.8丁烯丁烯4.84.81.01.0分离操作条件的选择理解色谱柱总分离效能指标理解色谱柱总分离效能指标分离度分离度掌握分离度的计算掌握分离度的计算掌握气相色谱分离掌握气相色谱分离载气及流速的选择载气及流速的选择掌握气相色谱分离掌握气相色谱分离色谱柱的选择色谱柱的选择掌握气相色谱分离掌握气相色谱分离柱温的选择柱温的选择掌握气相色谱分离掌握气相色谱分离汽化室温度的选择汽化室温度的选择掌握气相色谱分离掌握气相色谱分离进样量与进样技术进样量与进样技术分离度分离度v有效理论塔板数只能衡量组分在柱内分配的次数有效理论塔板数只能衡量组