仪器分析第14章气相色谱法

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1、一.气相色谱概述二.气相色谱仪的组成三.检测器四.气相色谱柱及其固定相五.气相色谱分离条件的选择第14章气相色谱法(gaschromatography，GC)一.气相色谱的概述1941年A.J.P.Martin等人首创了液-液分配色谱法，在此基础上又提出了以气体为流动相的设想；1952年A.T.James等创立了气-液色谱法，并提出了气相色谱的塔板理论；1956年vanDeemter等提出了气相色谱的速率理论。气相色谱法具有以下特点：(1)高选择性。(2)高效能。(3)高灵敏度。(4)分析速度快。(5)应用范围广。气相色谱法的不足1)缺乏标准试样时，定性分析较困难2）对高沸点、

2、难挥发、热不稳定的化合物不能直接分析二.气相色谱仪的组成1一高压钢瓶2一减压阀3一载气净化干燥管4一针形阀5一流量计6一压力表7一进样器8一色谱柱9一检测器10一记录仪气路系统进样系统检测系统放大记录系统分离系统1．气路系统一个载气连续运行的密闭的管路系统。气路系统的要求：1）密闭性2）载气流速的稳定性3）流量测量的准确性否则影响气相色谱仪的性能氢气、氮气、氩气和氦气等载气的净化主要通过净化器来完成。高压钢瓶供给载气(carriergas)水分硅胶烃类杂质活性炭或分子筛减压阀对高压气体减压精确测量载气流速。流量计2.进样系统气体试样0.05、1、2、5、10mL注射器(1)进样

3、器针形阀控制压力和流量旋转式六通阀取样位置进样位置液体试样1、5、10和50uL微量注射器固体试样先溶解后用微量注射器进样(2)气化室2）死体积小；3）气化室的内壁不发生任何催化反应。1）热容量大；填充柱(packedcolumn)毛细管柱(capillarycolumn)内径2～4mm、长1-10m不锈钢、铜镀镍或聚四氟乙烯U形或螺旋形内径0.2～0.5mm、长10-100m不锈钢管、玻璃管或石英管螺旋形3．分离系统4．检测系统浓度电信号检测器电压电流6．温度控制系统程序升温：是指在一个分析周期里色谱柱的温度随时间由低温到高温线性或非线性地变化，使沸点不同的组分，各在其最佳柱

4、温下流出，从而改善分离效果，缩短分析时间。5．放大与记录系统将电信号放大，绘制出色谱图浓度敏感型质量敏感型热导检测器电子捕获检测器火焰离子化检测器火焰光度检测器三.检测器(detector)(一)检测器分类1．热导检测器基于不同物质具有不同的热导系数，采用热敏元件来检测被分离的组分。原理铜块或不锈钢块制成金属丝或半导体热敏电阻制成电阻大、电阻温度系数大池体热敏元件双臂热导池四臂热导池连在色谱柱之后连在色谱柱之前，只让载气通过材料和电阻值都相同载气将热量传给池体载气以恒定的速度通入恒定的电压给热导池通电，钨丝因通电而温度升高产生热量产生的热量散热钨丝的温度保持恒定载气以恒定的流速

5、通过两臂，从热敏元件上带走的热量是相同⊿R∝⊿T试样经色谱柱分离，某一组分被载气带入测量臂测量臂热平衡被破坏组分完全通过测量臂后组分与载气的热导系数不同记录仪上产生信号电桥又恢复原平衡状态两臂电阻值变化相同电桥处于平衡状态桥电流的选择原则是：在满足灵敏度要求的条件下，应尽可能选用低桥电流。一般桥电流应控制在100～200mA。桥电流的选择桥电流过高桥电流热导池中热敏元件的温度热敏元件和池体间的温度差检测器的灵敏度基线不稳，甚至烧坏热敏元件载气的选择氢气—灵敏度高，且不出倒峰，但不安全。氦气—热导系数大，检测的灵敏度高，但价格昂贵。注意：使用热导检测器时应先通载气，后通桥电流，否

6、则热敏元件易烧坏。2．火焰光度检测器(flamephotometricdetectorFPD)富氢火焰H2:O2>3:1394nm(二)检测器的性能指标1.灵敏度(响应值或应答值)SRQΔRΔQ直线的斜率——响应信号对进样量的变化率m——试样质量，以mg为单位Sc——浓度型检测器灵敏度，单位为mV.mL/mgA——峰面积，单位为cm2C1——记录仪的灵敏度，单位为mV/cm，即单位长度记录纸所代表的毫伏数C2——记录纸移动速度的倒数，单位为min/cmFc——校正到检测器温度和压力下的柱出口载气流速，单位为mL/min浓度型检测器质量型检测器Sm——为质量型检测器的灵敏度，其单

7、位为mV.s／g当灵敏度一定时，峰面积与试样量成正比；当进样量一定时，峰面积与流速无关。m——被测组分的质量，单位为g2.检出限检出限:检测器的响应信号恰等于噪声的3倍时单位时间所需引入检测器中某组分的质量，或单位体积载气中所含某组分的质量。噪声:在没有试样通过检测器时基线的波动范围RND——检测器的检出限RN——检测器的噪声S——检测器的灵敏度对质量型检测器3．最小检出量检测器恰能产生3倍噪声的信号时所需进入的色谱柱的最小量(最小浓度)，以Q表示。Qm——质量型检测器的最小检出量,单位gW