气相色谱法培训课件.ppt

单,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,3.1,色谱分析的分离原理,3.2,气相色谱的基础知识,3.3,气相色谱仪的结构,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,3.5,检测器的工作原理和条件,3.6,气相色谱定性和定量方法,3.7,气相色谱操作条件的选择及操作,气相色谱法,色谱法：一种用于分离、分析多组分混合物的有效方法。,3.1,色谱分析的分离原理,气相色谱,液相色谱,固定相,：色谱柱内不移动的、起分离作用的物质。,流动相,：在色谱柱中用以携带试样和洗脱组分的气体。,色谱柱,：内有固定相用以分离混合组分的柱管。,3.1,色谱分析的分离原理,一、气液色谱,将固定液涂渍在载体上作为固定相的气相色谱法。,分配系数,(,K,),：平衡状态时，组分在固定液与流动相中的浓度之比。,分配比,(,k,，容量因子,),：平衡状态时，组分在固定液与流动相中的质量之比。,在一定温度下，,K,和,k,都与组分、固定相和流动相有关。,3.1,色谱分析的分离原理,分离原理：利用不同物质在固定相和流动相间分配系数不同。,二、气固色谱,用固体吸附剂作为固定相的气相色谱法。,组分性质不同，在吸附剂上的吸附能力不同。,3.1,色谱分析的分离原理,三、气相色谱法特点,1.,选择性好,2.,分离效率高,3.,灵敏度高,4.,分析速度快,3.1,色谱分析的分离原理,(,错,),1.,色谱分析法只能用于有色物质的分离，不能用于无色物质。,(,D,),2.,气相色谱法的最大特点是,A.,进行定性分析,B.,进行定量分析,C.,分离混合物,D.,分离混合物并同时进行分析,(,C,),3.,通常把色谱柱内不移动的、起分离作用的固体物质叫做,A.,担体,B.,载体,C.,固定相,D.,固定液,3.1,色谱分析的分离原理,(,B),4,.,在气液色谱内，被测物质中各组分的分离是基于,A.,各组分在吸附剂上吸附性能的差异,B.,各组分在固定相和流动相间的分配性能的差异,C.,各组分在固定相中浓度的差异,D.,各组分在吸附剂上脱附性能的差异,(,AB,),5.,气相色谱法分为两类，它们是,A.,气固色谱,B.,气液色谱,C.,气相色谱,D.,高效液相色谱,(,A,C,),6.,在气固色谱中，样品中各组分的分离是基于,A.,组分的性质不同,B.,组分的溶解度不同,C.,组分在在吸附剂上吸附能力不同,D.,各组分的挥发性不同,3.1,色谱分析的分离原理,气相色谱法的主要特点是什么？,3.2,气相色谱的基础知识,一、气相色谱的基本术语,1.,色谱流出曲线,2.,基线,3.,保留值,气相色谱定性的参数,t,信号,进样,3.2,气相色谱的基础知识,t,信号,进样,1,),死时间,t,M,从进样开始到惰性组分从柱中流出，呈现浓度极大值所需要的时间。,t,M,2,),保留时间,t,R,从进样到待测组分信号极大值所需要的时间。,t,R,3.2,气相色谱的基础知识,3,),调整,保留时间,t,R,t,R,=,t,R,t,M,气相色谱定性分析的基本参数,4,),死体积,V,M,、,保留体积,V,R,、,调整保留体积,V,R,V,M,=,t,M,v,c,V,R,=,t,R,v,c,V,R,=,t,R,v,c,3.2,气相色谱的基础知识,5,),相对保留值,r,is,在一定实验条件下，组分,i,与另一标准组分,s,的调整保留时间之比。,r,is,与柱温及固定相性质有关，与操作条件（柱长、柱填充情况、载气速率等）无关。,3.2,气相色谱的基础知识,6,),选择性因子,4.,峰高、峰面积,1,）峰高h,),2,）峰面积,(,A,),t,信号,进样,定量分析的主要依据,h,3.2,气相色谱的基础知识,5.,区域宽度,1,）标准偏差,(,),2,）半峰宽,(,W,1/2,),3,）峰底宽,(,W,b,),t,信号,进样,0.607,h,2,W,1/2,h,/2,W,b,3.2,气相色谱的基础知识,(,错,),1.,相对保留值不仅与柱温和固定液有关，且与操作条件有关。,(D,),2.,只要柱温、固定相不变，即使柱长、柱填充情况及流动相速流有所变化，衡量色谱柱对被分离组分保留能力的参数可保持不变的是,A.,保留值,B.,调整保留值,C.,分配系数,D.,相对保留值,(,B,),3.,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的时间,t,M,称为,A.,保留时间,B.,死时间,C.,调整保留时间,D.,死体积,3.2,气相色谱的基础知识,(,A,),4.,在一定实验条件下，组分,i,与另一标准组分,s,的调整保留时间之比,r,is,称为,A.,相对保留值,B.,选择性因子,C.,相对保留体积,D.,死体积,(,C,),5.,在气相色谱中，直接表征组分在固定相中停留时间长短的参数是,A.,保留时间,B.,死时间,C.,调整保留时间,D.,保留体积,(,A),6,.,在气相色谱分析中，定性的参数是,A.,保留值,B.,峰高,C.,峰面积,D.,半峰宽,3.2,气相色谱的基础知识,(,A,),7.,在气相色谱法中，进行定性试验时，实验室之间可以通用的定性参数是,A.,相对保留值,B.,调整保留时间,C.,调整保留体积,D.,保留时间,(,CD,),8.,气相色谱中与含量成正比的是,A.,保留体积,B.,保留时间,C.,峰面积,D.,峰高,二、气相色谱的基本理论,3.2,气相色谱的基础知识,1.,塔板理论,理论塔板数,色谱柱长,理论塔板,高度,理论塔板数越多，柱效能越高。,3.2,气相色谱的基础知识,有效理论,塔板数,3.2,气相色谱的基础知识,(,C,),1.,色谱柱的柱效率可以用下列何种参数表示,A.,保留值,B.,分配系数,C.,理论塔板数,D.,载气流速,(AB,),2.,衡量色谱柱效能的指标是塔板数或理论塔板数，其数值大小与下列因素有关的是,A.,色谱峰位置,B.,色谱峰形状,C.,色谱峰面积,D.,色谱峰高度,3.2,气相色谱的基础知识,2.,速率理论,范第姆特方程式,(,VanDeemter,),H,=,A+B/v+,C,v,H,塔板高度,v,载气的线速度,3.2,气相色谱的基础知识,H,=,A+B/v+,C,v,A,涡流扩散项,组分在色谱柱中迁移，碰到固定相颗粒的阻碍形成“涡流,”,，使色谱峰变宽。,：,固定相的填充不均匀因子,A,=2,d,p,d,p,：,固定相的平均颗粒直径,固定相颗粒越小，填充的越均匀，,A,，,H,，柱效,n,。表现在色谱峰变窄。,H,=,A+B/v+,C,v,3.2,气相色谱的基础知识,B,/,v,分子扩散项,组分在色谱柱中分离过程中，自发由高浓度向低浓度扩散，使色谱峰变宽。,B,=,2,r,D,g,r,：,弯曲因子，反映固定相对分子扩散的阻碍程度,D,g,：组分在气相中的扩散系数（,cm,2,s,-1,）,3.2,气相色谱的基础知识,(1),分子扩散项与流速有关，流速,，分子扩散项,(2),扩散系数：随载气和组分的性质、,温度,、压力变化,D,g,(,M,载气,),-1/2,；,M,载气,，,B,值,H,=,A+B/v+,C,v,B,/,v,分子扩散项,3.2,气相色谱的基础知识,H,=,A+B/v+,C,v,C,v,传质阻力项,C,v,=,C,g,v,+,C,L,v,C,g,v,(,d,p,2,/,D,g,),v,C,L,v,(,d,f,2,/,D,L,),v,d,f,：,固定相液膜厚度,D,L,：组分在液相中的扩散系数,采用液膜薄的固定液有利于液相传质。,气相 液相,3.2,气相色谱的基础知识,(,BC,),1.,色谱柱室的操作温度对色谱柱效能影响较大，当色谱柱室操作温度改变时下列因素会随之改变的是,A.,各组分在色谱柱中的涡流扩散,B.,各组分的容量因子,C.,各组分的气、液相扩散系数,D.,各组分的相互作用,(),2.,根据,VanDeemter,方程，判断当载气流速偏离最佳流速时影响色谱柱效能的各因素的变化,A.,当实际流速大于最佳流速时，组分的涡流扩散减小柱效能增高,B.,当实际流速小于最佳流速时，组分的传质阻力减小柱效能增高,C.,当实际流速小于最佳流速时，组分的分子扩散增大主要影响柱效能,D.,当实际流速大于最佳流速时，组分的各项因素同时增大,3.2,气相色谱的基础知识,3.2,气相色谱的基础知识,三、色谱柱的分离度,分离度,(,R,),：相邻两组分色谱峰的保留时间之差与峰底宽之和一半的比值。,R,1,：两峰部分重叠,R,=1,：分离程度,98%,；,R,=1.5,：达,99.7%,（相邻两峰完全分离的标准）,3.2,气相色谱的基础知识,色谱分离基本方程式,3.2,气相色谱的基础知识,(,对,),1,.,色谱柱的分离效能主要是由柱中填充的固定相所决定的。,(,错,),2.,色谱柱的选择性可用“总分离效能指标”来表示，它可以定义为：相邻两色谱峰保留时间的差值与两色谱峰宽之和的比值。,3.2,气相色谱的基础知识,(,A,),3.,对气相色谱柱分离度影响最大的是,A.,色谱柱温度,B.,载气的流速,C.,柱子的长度,D.,填料粒度的大小,(,B,),4.,描述色谱柱效能和总分离度的指标分别为,A.,理论塔板数和保留值,B.,有效塔板数或有效塔板高度和分离度,C.,分离度或有效塔板高度,D.,理论塔板高度和理论塔板数,3.3,气相色谱仪的结构,4.,检测系统,气,相,色谱仪,6.,记录系统,2.,进样系统,3.,柱分离系统,5.,温度控制系统,1.,载气系统,3.3,气相色谱仪的结构,一、载气系统,1.,气路结构：单柱单气路和双柱双气路两种。,2.,载气：气相色谱的流动相，输送样品进行分离的惰性气体。,3.,载气流量的测定：一般采用转子流量计和皂膜流量计测量。,转子流量计上的刻度是等距离的标记而不是流量数值。因此使用时必须用皂膜流量计标定。,3.3,气相色谱仪的结构,二、进样系统,1.,进样器,气体样品用旋转,(,平面,),六通阀进样。,液体样品用微量注射器进样。,2.,汽化室,3.3,气相色谱仪的结构,三、柱分离系统,分离系统的核心是色谱柱1.,填充柱,2.,毛细管柱,(,开管柱,),柱容量大，但柱效能低。,柱容量小，色谱柱效能高。,3.3,气相色谱仪的结构,四、检测系统,1.,热导池检测器,2.,氢火焰离子化检测器,3.,电子捕获检测器,4.,火焰光度检测器,3.3,气相色谱仪的结构,五、温度控制系统,控制和测量,汽化室、色谱柱、检测器,温度。,汽化室温度设置使样品瞬间汽化而不分解，一般比色谱柱温度高,30,70,。,色谱柱温控方式：恒温分析、程序升温。,六、记录系统,3.3,气相色谱仪的结构,(,对,),1.,气相色谱仪中的气路分为单柱单气路和双柱双气路两种结构。,(,对,),2.,转子流量计和皂膜流量计是最常用的载气流量指示器。,(,C),3,.,在气相色谱分析中，液体样品通常采用的进样器是,A.,旋转六通阀,B.,漏斗,C.,微量注射器,D.,吸球,(D,),4.,在气相色谱分析中，起分离作用的是,A.,净化器,B.,热导池,C.,汽化室,D.,色谱柱,3.3,气相色谱仪的结构,(,B),5,.,在气相色谱分析中，起检测作用的是,A.,净化器,B.,热导池,C.,汽化室,D.,色谱柱,(,BC,),6.,开口毛细管柱与填充柱的区别是,A.,色谱柱制作材料不同,B.,分离能力不同,C.,色谱柱容量不同,D.,分离原理不同,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,一、固体固定相,固体吸附剂：活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛。,主要用于分析惰性气体、,H,2,、,O,2,、,CH,4,等一般气体及低沸点有机物。,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,二、液体固定相,将固定液均匀地涂到担体上。,1.,固定液,(,1,),对固定液的要求,1,),在使用温度下为液体，蒸气压低，稳定性好。,2,),能溶解被分离混合物中的各组分，使各组分有足够的分离能力。,3,),粘度低，能在担体表面形成均匀的薄膜。,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(,2,),固定液的种类及用途,固定液分类方法：一般按“,极性,”大小分类。,相对极性,(,P,),表示：,0,+1,非极性固定液,+2,、,+3,中等极性固定液,+4,、,+5,强极性固定液,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(,3,),固定液选择的原则,根据“,相似相溶,”规律选择。,1,),分离非极性物质选用非极性固定液。组分按沸点从低到高的顺序出峰。,2,),分离极性物质选用极性固定液。组分按极性从小到大的顺序出峰。,3,),分离非极性和极性混合物时选用极性固定液。非极性组分先出峰，极性组分后出峰。,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,4,),氢键型试样选用氢键型固定液。,5,),复杂组分可选用两种或两种以上固定液。,6,),含有异构体试样可选用有机皂土或液晶固定液。,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,2.,担体（载体）,作用：,提供一个具有较大表面积的惰性表面使固定液在它的表面上形成一层薄而均匀的液膜。,要求：,无吸附性、无催化性、热稳定性好、比表面积大、孔径分布均匀，机械强度好。,(,1,),担体的分类,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,红色载体：涂非极性,(,弱极性,),固定液。,白色载体：涂极性固定液。,2,),非,硅藻土型载体,玻璃微球：分析高沸点组分。,氟载体：分析高强极性和强腐蚀性组分。,1,),硅藻土型载体,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(,2,),担体的预处理,1,）酸洗法,2,）碱洗法,3,）硅烷化处理,4,）釉化处理,(,3,),担体的选择原则,固定液用量大于,5%,时，选用硅藻土白色或红色载体。,固定液用量小于,5%时，选用表面处理过的载体。,三、气液色谱柱的制备,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,1.,色谱柱柱管的选择与清洗,1,）柱管的选择,2,）柱管的试漏和清洗,2.,固定液的涂渍,1,）固定液用量的选择,液载比：固定液与载体的质量比。,常用液载比：,5%,20%,。,2,）固定液的涂渍,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,3.,色谱柱的装填,4.,色谱柱的老化,目的：,1,),除去固定相中残存的溶剂和挥发性杂质。,2,),使固定液更均匀、牢固地涂在载体表面。,方法：,1,),色谱柱接入色谱仪，柱出口直接通大气。,2,),稍高于操作温度，以较低载气流速通入一段时间。,3,),柱出口接检测器，继续老化，待基线平直、稳定、无干扰峰时，结束老化。,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(,对,),1.,担体也称载体，它的作用是提供一个具有较大表面积的惰性表面，使固定液在它的表面上形成一层薄而均匀的液膜。,(,错,),2.,气相色谱常用担体分为红色担体和白色担体两种。,(,对,),3.,玻璃微球和氟载体属于非硅藻土型载体。,(,对,),4.,作为气相色谱使用的载体，其主要要求是：无吸附性、无催化性、热稳定性好、比表面积大、孔径分布均匀，机械强度好。,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(,错,),5.,固定相必须由担体和固定液两部分组成。,(,D,),6.,测定腐蚀性样品时，应当选择,A.,红色担体,B.,白色担体,C.,玻璃微球,D.,氟担体,(,B,),7.,气相色谱中所使用的固定液的分类是按,A.,相对分子质量,B.,极性,C.,沸点,D.,粘度,(,A,),8.,分析,H,2,、,O,2,、,CH,4,等一般气体及低沸点有机物时可选用,A.,固体固定相,B.,液体固定相,C.,合成固定相,D.,三者均可,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(,B),9,.,分离非极性和极性混合物时，一般应当选择,A.,非极性固定液,B.,极性固定液,C.,氢键型固定液,D.,有机皂土,(,A,),10.,分离非极性混合物样品时可选用非极性固定液，这时最先流出色谱柱的是,A.,沸点最低的,B极性最小的,C.,沸点最高的,D.,极性最大的,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(),11.,用,DNP,柱分离伯、仲、叔异构醇时，出峰顺序为,A.,伯,-,仲,-,叔,B.,叔,-,仲,-,伯,C.,仲,-,叔,-,伯,D.,仲,-,伯,-,叔,(,C,),12.,在气固色谱分析中使用的活性炭、硅胶、活性氧化铝等都属于,A.,载体,B.,固定液,C.,固体固定相,D.,担体,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(,A,),13.,气液色谱中选择固定液的原则是,A.,相似相溶,B.,极性相同,C.,官能团相同,D.,活性相同,(,B,),14.,关于气相色谱法试指出下述说法中哪种说法是错误的,A.,氢气、氮气是气相色谱法的流动相,B.,固定液是气相色谱法的固定相,C.,气相色谱法主要是用来分离沸点低、热稳定性好的物质,D.,气相色谱法是一个分离效能高、分析速度快的分析方法,3.4,气相色谱固定相的选择和制备,(,AC,),15.,新制备或使用一段时间后的填充色谱柱需进行“老化”，即在一定温度和载气流量下空载操作一段时间。此种操作的目的是,A.,使固定液分布均匀,B.,使载体分布均匀,C.,除去多余溶剂或柱内残留物,D.,净化载气,(,BD,),16.,选择填充色谱柱的“液载比”可以提高色谱柱效能。现代气相色谱分析常采用低“液载比”，优点是,A.,色谱柱容易制备,B.,可以减小液相传质阻力,C.,可以增大进样量,D.,可以缩短分析时间,