材料测试与研究方法第一章：气相色谱分析.ppt

气相色谱分析 材料测试与研究方法 第一章：气相色谱分析 第二章：紫外-可见吸光光度法 第三章：红外光谱 第四章：质谱 第五章：核磁共振波谱 第六章：热分析 第一章 气相色谱分析 Gas Chromatography 主要参考书目 仪器分析，朱明华，高等教育出版社 现代仪器分析，杜廷发，国防科技大学出版社 色谱学导论，达世禄，武汉大学出版社 色谱法是一种分离技术。在分析化学领域中是一种新型的分离分析方法。气相色谱是色谱中普遍使用的一种。 1.1 色谱法的产生和发展 俄国植物学家Tsweet发明的方法后来被称为“经典液相色谱法”。 （1906年） 所使用的玻璃管称为色谱柱。 管内的碳酸钙填充物称为固定相。 淋洗液称为流动相或淋洗剂。 混合物中的各组分被称为溶质。 色谱法普遍用来分离无色物质，但色谱法这个名称一直被沿用下来。 1941年Martin和Synge 发现了液-液（分配）色谱法，阐述了气-固吸附色谱原理，提出气-液色谱法设想； (1952 年诺贝尔化学奖) 色谱学成为分析化学的重要分支学科，则是以气相色谱的产生、发展为标志。 1952年Martin成功研究了气-液色谱法，解决了脂肪酸、脂肪胺的分析，并对其理论和实践作出论述；（起点） 1954年，Ray把热导池检测器用于气相色谱仪，并对仪器作了重大改进，扩大应用范围； 1956年，荷兰学者Van Deemter 提出气相色谱速率理论，奠定了理论基础；美国工程师Golay发明效能极高的毛细管色谱柱； 澳大利亚学者Mcwilliam发明氢焰离子化检测器，使分离效能和检测器的灵敏度大大提高。 1.2 色谱法分类 （1）按两相物理状态分类： （2）按分离过程物理化学原理分类 吸附色谱：利用固定相对不同组分的吸附性能差别分离； 分配色谱：利用不同组分在两相中分配系数差别分离； 离子交换色谱 ：利用不同离子在离子交换固定相上的亲和力差别分离； 凝胶色谱：利用不同组分分子量差别而先后被过滤进行分离； （3）按样品注入色谱柱的方式和流动相的用法不同分类 冲洗法 (elution method) 流动相连续流过，在某一瞬间从色谱柱入口加入一定量的样品，由流动相将样品带入固定相中。 顶替法（置换法） 先把样品从色谱柱入口加入，再把顶替剂通入柱中，依次把样品各组分顶替出色谱柱。 迎头法 把样品当作流动相连续通入色谱柱中。 1.3 气相色谱法的特点 优点： 1.高效能：可分析沸点十分接近、组分复杂的混合物 2.高选择性：能分离性质极为相似的组分，如同位素、异构体； 3.高灵敏度：~10-11g物质，可检出ppm~ppb含量的组分； 4.快速：几分~几十分钟可完成分析； 5.应用范围广：气体、液体、固体；-196oC~450oC范围内有2.72?10-4~1.36?10-2kg/cm2蒸汽压，热稳定性良好的物质； 6.样品用量小。 缺点： 1.不能直接定性；不如IR、NMR、MS等技术； 2.不适用于分离沸点高、热稳定性差的化合物，应用范围受温度限制； 3.定量时需要被测物的标准样品作对照。 2 .气相色谱仪 1-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管； 4-稳流阀；5-转子流量计；6-压力表； 7-汽化器(液体进样)； 8-色谱柱；9-热导检测器； 10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪 2.2 载气系统 气源、气体净化、气体流速控制和测量 1.常用的载气有： 氢气、氮气、氦气；氩气 2. 净化干燥管: 活性炭、硅胶、分子筛等 3. 载气压力和流速控制、显示 2.3 进样系统 包括进样器和气化室（液体进样） 气体定量进样常采用六通阀 2.4 色谱柱和柱箱 填充柱： 内装固定相，通常为用金属(钢或不锈钢)或玻璃制成的内径2~6mm、长0.5-10m的U形或螺旋形的管子。 毛细管柱： 将固定液均匀地涂敷在毛细管的内壁，内径0.1~0.5mm、长50-300m的毛细管。 色谱柱 2.5 检测系统 检测器、控温装置 将经色谱柱分离后的各组分按其特性及含量转化为相应的电讯号。 根据检测原理不同，浓度型、质量型 浓度型：热导池、电子捕获检测器 质量型：氢火焰离子化、火焰光度检测器 2.6 记录、数据处理系统 放大器、记录仪、数据处理仪 3.气相色谱分析理论基础 气相色谱法是以气体为流动相，采用冲洗法的柱色谱分离技术。 分离的主要依据：利用样品中各组分在色谱柱吸附力或溶解度的不同。 色谱柱有两种：填充柱、毛细管柱 3.1气-固色谱分离原理 固定相：多孔性及较大表面积的吸