气相色谱分析组成和基本原理.ppt

第二章 气相色谱分析 Gas Chromatography，GC 气相色谱仪1 气相色谱仪2 第一节 气相色谱法概述 一、分类 按流动相物态分：气相色谱、液相色谱 1-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流 量计;6-压力表；7-进样器;8-色谱柱;9-热导检测器；10- 放大器；11-温度控制器；12-记录仪；  待测物样品被蒸发为气体并注入到色谱分离柱柱顶，以惰性气体（指不与待测物反应的气体，只起运载蒸汽样品的作用，也称载气）将待测物样品蒸汽带入柱内分离。 四、气相色谱的组成 1. 载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流 速控制； 2. 进样系统：进样器及气化室； 3. 色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱 （内壁涂有固定液）； 4. 检测器：可连接各种检测器，以热导检测器 或氢火焰检测器最为常见； 5. 记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪； 6. 温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。 第二节 气相色谱分析理论基础 一、分离原理 不同的物质在由两相—固定相和流动相构成的体系中，具有不同的分配系数。当两相做相对运动时，这些物质也随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配。分配系数上有微小差别的物质在移动速度上产生差别，从而使各组份达到分离。 二、分配系数、分配比与滞留因子 ⒈分配系数 组分在色谱柱内的固定相和流动相间发生的吸附、脱附或溶解、挥发的过程称为分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g/mL）的比值，称为分配系数，用K表示。 ⒉分配比 在一定温度、压力下，在两相间达到分配平衡时，组分在两相中的质量比，用k表示。 分配比越大，保留时间越长；分配比为零，保留时间为死时间。 ⒊滞留因子Rs 组分与载气在色谱柱内的流速之比 三、塔板理论-柱分离效能指标 把色谱分离过程比拟作蒸馏工程，直接引用处理蒸馏过程的概念、理论和方法来处理色谱分离过程，即把连续的色谱过程看作许多小段平衡过程的重复。 ⒈理论塔板假定 ⑴在一小段间隔（H）内，气相平均组成和液相平均组成很快达到平衡； ⑵载气以脉动式进入色谱柱，且每次进气为一个板体积； ⑶试样沿色谱柱方向纵向扩散忽略不计； ⑷分配系数在各板上是常数。 色谱柱长：L 虚拟的塔板间距离：H 色谱柱理论塔板数：n 则三者的关系为： n = L / H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为： ⒉有效塔板数和有效塔板高度 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和有效塔板高度： ⒊根据塔板理论得出的结论 （1）色谱柱的有效塔板数越多，表示组分在色谱柱内达到平衡的次数越多，柱效越高，所得的色谱峰越窄，对分离有利 ; （2）如果两组分在同一色谱柱上的分配系数相同，那么无论该色谱柱为它们提供的有效塔板数有多大，此两组分仍无法分离; （3）由于不同物质在同一色谱柱上分配系数不同，所以同一色谱柱对不同物质的柱效能也不同，因此在用塔板数或塔板高度表示柱效能时，必须说明是对什么物质而言。 四、 分离度 色谱分离中的四种情况如图所示： 分离度的表达式： 令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相邻两峰的峰底宽近似相等），引入相对保留值和塔板数，可导出下式： 五、分离操作条件的选择 ⒈载气及其流速的选择 ⒉柱温的选择 柱温是影响分离的最重要的因素。选择柱温主要是考虑样品待测物沸点和对分离的要求。 柱温通常要等于或略高于样品的平均沸点(分析时间20-30min)；对宽沸程的样品，应使用程序升温方法。 ⒊固定液性质和用量 固定液量越大，所容许的进样量越多，但色谱柱效能越低，分析时间越长。 ⒋担体的性质和粒度 担体表面积越大、表面和孔径分布均匀，固定液涂覆均匀，液相传质越快，柱效较高； 担体粒度太细，阻力增加，对操作不利。 ⒌气化温度 气化温度越高对分离越有利； 一般选择比柱温高30～70℃。 ⒍进样时间和进样量 一般在1秒内完成，越快越好；进样时间长，会导致色谱峰变宽； 进样量适当；进样太多，峰叠在一起，分离不好；进样太少，检测器灵敏度不够，不能出峰。 第三节 固定相及其选择 一、气固色谱固定相——固体吸附剂 该类型色谱柱是利用其中