仪器分析-GC第九章.ppt

静思笃行 持中秉正 秋记与你分享 孙 楠 化学工程与材料学院现代分析测试技术现代分析测试技术 -仪器分析仪器分析厚德健行 浙江工业大学 第一章 引 言（Preface）分析化学的发展分析化学的发展 仪器分析方法介绍仪器分析方法介绍 仪器分析方法的重要参数仪器分析方法的重要参数123厚德健行 浙江工业大学第四章第四章 气相色谱法气相色谱法一一 气相色谱仪气相色谱仪GC工作过程工作过程厚德健行 浙江工业大学载气系统载气系统进样系统进样系统分离系统分离系统检测和检测和记录系统记录系统温控系统温控系统厚德健行 浙江工业大学厚德健行 浙江工业大学（一）载气系统（一）载气系统常用载气：常用载气：氮气、氦气、氢气及氩气氮气、氦气、氢气及氩气气源气源净化干燥管净化干燥管载气流速控制装置载气流速控制装置 载气系统载气系统载气选择依据载气选择依据检测器检测器柱效柱效 厚德健行 浙江工业大学（二）进样系统（二）进样系统注射器注射器气化室气化室进样系统进样系统 进进样样器器气气化化室室温度比柱温高温度比柱温高出出1050厚德健行 浙江工业大学取样位置取样位置 试样导入色谱柱试样导入色谱柱六通阀进样器六通阀进样器厚德健行 浙江工业大学厚德健行 浙江工业大学（三）分离系统（三）分离系统(色谱柱色谱柱)色谱柱色谱柱填充柱填充柱毛细管柱毛细管柱柱内径柱内径1-10 mm0.05-0.5 mm柱长度柱长度 0.5-10 m10-150 m总塔板数总塔板数103 106样品容量样品容量 10-1000 0.1-50厚德健行 浙江工业大学1 气液色谱固定相气液色谱固定相 组成组成担体担体(载体载体)固定液固定液硅藻土硅藻土红色红色白色白色非硅藻土非硅藻土 1) 担体担体(载体载体)厚德健行 浙江工业大学对载体的要求对载体的要求a.具有多孔性，即比表面积大。

具有多孔性，即比表面积大b.化学惰性，表面没有活性，有较好的化学惰性，表面没有活性，有较好的浸润性c.热稳定性好热稳定性好d.有一定的机械强度，使固定相在制备有一定的机械强度，使固定相在制备和填充过程中不易粉碎和填充过程中不易粉碎厚德健行 浙江工业大学 担体的表面处理担体的表面处理a. 酸洗酸洗浓盐酸浸泡，除去碱性作用基团浓盐酸浸泡，除去碱性作用基团b. 碱洗碱洗氢氧化钾甲醇溶液浸泡，除去酸氢氧化钾甲醇溶液浸泡，除去酸 性作用性作用基团基团c. 硅烷化硅烷化除去担体表面的氢键作用力除去担体表面的氢键作用力二甲基二甲基二氯硅二氯硅烷烷厚德健行 浙江工业大学2) 固定液固定液高沸点的有机化合物高沸点的有机化合物 对固定液的要求对固定液的要求a.热稳定性好，在操作温度下不发生聚合、分热稳定性好，在操作温度下不发生聚合、分解等反应；具有较低的蒸气压，以免流失解等反应；具有较低的蒸气压，以免流失b.化学稳定性好，不与样品或载气发生不可逆化学稳定性好，不与样品或载气发生不可逆的化学反应的化学反应c.粘度和凝固点低，以便在载体表面能均匀分粘度和凝固点低，以便在载体表面能均匀分布d.对样品中的各组分有适当的溶解度。

对样品中的各组分有适当的溶解度填充填充柱柱 ，毛细管柱，毛细管柱 )厚德健行 浙江工业大学 组分与固定液分子间的相互作用组分与固定液分子间的相互作用a.静电力极性分子之间的作用力静电力极性分子之间的作用力b.诱导力极性与非极性分子之间的作用力诱导力极性与非极性分子之间的作用力c.色散力非极性分子之间的作用力色散力非极性分子之间的作用力d.氢键力氢原子与电负性很大的原子氢键力氢原子与电负性很大的原子(如如F、O、N等等) 之间的作用力之间的作用力厚德健行 浙江工业大学 固定液的选择原则固定液的选择原则“ “相似相溶相似相溶” ” （重要）（重要）a. 非极性物质非极性物质非极性固定液非极性固定液 沸点沸点越低的组分越早出峰越低的组分越早出峰b. 极极性物质性物质极性固定液极性固定液 极性极性越小的组分出越早出峰越小的组分出越早出峰c. 极极性与非极性混合物性与非极性混合物极性固定液极性固定液 极性越小的组分出越早出峰极性越小的组分出越早出峰d. 易易形成氢键物质形成氢键物质极性或氢键型固定液极性或氢键型固定液 不易形成氢键的组分先出峰，易形成氢键不易形成氢键的组分先出峰，易形成氢键的组分后出峰。

的组分后出峰e. 复杂难分离样品复杂难分离样品多种固定液混合多种固定液混合厚德健行 浙江工业大学固定液固定液极性极性适用范围适用范围100二甲基聚硅二甲基聚硅氧烷氧烷非极性非极性脂肪烃化合物，脂肪烃化合物，石化产品石化产品(50三氟丙基三氟丙基)甲甲基聚硅氧烷基聚硅氧烷中等极性中等极性极性化合物，如极性化合物，如高级脂肪酸高级脂肪酸聚乙二醇聚乙二醇中强极性中强极性极性化合物，如极性化合物，如醇、羧酸酯等醇、羧酸酯等常用毛细管色谱柱固定液常用毛细管色谱柱固定液 P73厚德健行 浙江工业大学2 气固色谱固定相气固色谱固定相永久性气体永久性气体惰性气体惰性气体低沸点有机化合物低沸点有机化合物分离对象分离对象厚德健行 浙江工业大学分离测定有机物中的痕量水分离测定有机物中的痕量水高分子多孔微球高分子多孔微球硅胶强极性硅胶强极性氧化铝弱极性氧化铝弱极性活性炭非极性活性炭非极性分子筛分子筛强极性强极性高分子多孔微球高分子多孔微球(GDX)固体吸附剂固体吸附剂厚德健行 浙江工业大学(四四) 检测系统检测系统1 热导池检测器热导池检测器 (TCD)参比参比测量测量R1R2ABR1*R参比参比=R2*R测量测量只有载气通过时只有载气通过时载气载气+组分组分R1*R参比参比R2*R测量测量利用载气与组分热导系数的差异进行测量利用载气与组分热导系数的差异进行测量厚德健行 浙江工业大学载气对载气对热导检测器灵敏度的影响热导检测器灵敏度的影响某些气体与蒸气的热导系数某些气体与蒸气的热导系数/10-4J(cms)-1气体气体热导系数热导系数气体气体热导系数热导系数氢气氢气22.4甲烷甲烷4.56氦气氦气17.41乙烷乙烷3.06氮气氮气3.14丙烷丙烷2.64氧气氧气3.18甲醇甲醇2.30空气空气3.14乙醇乙醇2.22氩气氩气2.18丙酮丙酮1.76厚德健行 浙江工业大学影响热导检测器灵敏度的因素影响热导检测器灵敏度的因素载气种类；载气种类；热丝工作电流；热丝工作电流；热丝与池体温度差。

热丝与池体温度差适用范围适用范围 测量对象：通用测量对象：通用 色谱柱：填充柱色谱柱：填充柱 厚德健行 浙江工业大学2 氢氢火焰离子化检测器火焰离子化检测器 (FID) 火焰离子化机理火焰离子化机理厚德健行 浙江工业大学 适用范围适用范围 含碳有机化合物含碳有机化合物 影响检测灵敏度的因素影响检测灵敏度的因素氢氮比；空气流量；极化电压氢氮比；空气流量；极化电压厚德健行 浙江工业大学氢火焰离子化火焰离子化检测器器特点特点 flame ionization detector, FIDflame ionization detector, FID (1) 典型的典型的质量型检测器质量型检测器; (2) 对有机化合物具有很高的灵敏度对有机化合物具有很高的灵敏度; (3) 无无机机气气体体、水水、四四氯氯化化碳碳等等含含氢氢少少或或不不含含氢氢的的物物质质灵敏度低或不响应灵敏度低或不响应; (4) 氢氢焰焰检检测测器器具具有有结结构构简简单单、稳稳定定性性好好、灵灵敏敏度度高高、响应迅速等特点响应迅速等特点; (5) 比比热热导导检检测测器器的的灵灵敏敏度度高高出出近近3个个数数量量级级，检检测测下下限限可达可达10-12gg-1。

厚德健行 浙江工业大学3 电子捕获检测器电子捕获检测器 (ECD) electron capture detector, ECDelectron capture detector, ECD厚德健行 浙江工业大学电子电子捕获机理捕获机理 适用范围适用范围 卤素及亲电子物质卤素及亲电子物质厚德健行 浙江工业大学电子捕子捕获检测器器 高选择性检测器，高选择性检测器， 仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度，检测下限敏度，检测下限1010-14 -14 g /g /mLmL， 对大多数烃类没有响应对大多数烃类没有响应 较多应用于农副产品、食品及环境中较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定农药残留量的测定厚德健行 浙江工业大学饮用水中三卤甲烷色谱图饮用水中三卤甲烷色谱图水水氯氯氯氯仿仿二二氯氯溴溴甲甲烷烷二二溴溴氯氯甲甲烷烷溴溴仿仿厚德健行 浙江工业大学三三九九一一一一乙乙拌拌磷磷地地亚亚农农倍倍硫硫磷磷对对硫硫磷磷丙丙硫硫磷磷乙乙硫硫磷磷乙乙丙丙硫硫磷磷谷谷硫硫磷磷壤壤虫虫磷磷丰丰索索磷磷蝇蝇毒毒磷磷马马拉拉硫硫磷磷一一0 0五五九九厚德健行 浙江工业大学5 质谱检测器质谱检测器毛毛细细管管柱柱接口接口离子源离子源离子检测器离子检测器加加热热器器温温度度传传感感器器厚德健行 浙江工业大学二二 色谱分离操作条件的选择色谱分离操作条件的选择1. 色谱色谱柱柱固定相；固定相；固定液液膜厚度；固定液液膜厚度；柱长等柱长等厚德健行 浙江工业大学2. 载气及其线速的选择载气及其线速的选择检测器检测器载气载气柱柱效效u 较小时，选择分子量较较小时，选择分子量较大的载气（大的载气（N2，Ar）；）；u 较大时，选择分子量较较大时，选择分子量较小的载气小的载气(H2，He) u的选的选择择厚德健行 浙江工业大学3. 柱温柱温的选择的选择改变柱温产改变柱温产生的影响生的影响柱柱效效增加柱温可加快气增加柱温可加快气相、液相的传质速相、液相的传质速率，有利于降低塔率，有利于降低塔板高度，改善柱效；板高度，改善柱效；但同时又会加剧纵但同时又会加剧纵向扩散，从而导致向扩散，从而导致柱效下降。

柱效下降 分离度分离度柱温升高，柱温升高， K 减小，分离度减小，分离度下降分析时间分析时间降低柱温，分析降低柱温，分析时间增加时间增加厚德健行 浙江工业大学1.柱温应控制在固定液的柱温应控制在固定液的最高使用温度最高使用温度和和最低使用温度范围之内最低使用温度范围之内2.使最难分离的组分有尽可能好的分离前使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温，但以保留时提下，采取适当低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度间适宜，峰形不拖尾为度3.柱温柱温一般选择在组分平均沸点左右一般选择在组分平均沸点左右4.组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温选择原则选择原则厚德健行 浙江工业大学程序升温程序升温50250，8/ /min恒温恒温150 正构烷烃恒温和程序升温色谱图比较正构烷烃恒温和程序升温色谱图比较程序升温不仅可以改善分离，而且可程序升温不仅可以改善分离，而且可以缩短分析时间以缩短分析时间厚德健行 浙江工业大学 4. 进样量的选择进样量的选择 进样量进样量柱柱效效进样量过大，使色进样量过大，使色谱柱超载，柱效急谱柱超载，柱效急剧下降，峰形变宽剧下降，峰形变宽检测器检测器 进样量过大，峰高进样量过大，峰高或峰面积与进样量或峰面积与进样量的线性关系被破坏的线性关系被破坏 进样量应控制在柱容量允许范围进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之内及检测器线性检测范围之内厚德健行 浙江工业大学作业可以气相色谱分析的有哪些样品？色谱条件是什么？色谱柱，检测器，载气种类及流速，进样器、柱温箱、检测器的温度？定量方法是什么？需要样品前处理吗？厚德健行 浙江工业大学 分析化学的发展1 1 1 1、分析化学、分析化学、分析化学、分析化学 定义：是化学学科的一个重要分支，是研究物质的组成、含定义：是化学学科的一个重要分支，是研究物质的组成、含定义：是化学学科的一个重要分支，是研究物质的组成、含定义：是化学学科的一个重要分支，是研究物质的组成、含量、结构及其分析方法的学科。