仪器分析课件19

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1、第19章气相色谱法GasChromatography气相色谱法（GC）是英国生物化学家MartinATP等人在研究液液分配色谱的基础上，于1952年创立的一种极有效的分离方法，它可分析和分离复杂的多组分混合物。目前由于使用了高效能的色谱柱，高灵敏度的检测器及微处理机，使得气相色谱法成为一种分析速度快、灵敏度高、应用范围广的分析方法。如气相色谱与质谱（GC－MS）联用、气相色谱与Fourier红外光谱(GC－FTIR）联用、气相色谱与原子发射光谱（GC－AES）联用等。气相色谱也有一定的局限：在没有纯标样条件下，对样品中未知物的定性和定量较为困难，往往需要与红外光

2、谱、质谱等结构分析仪器联用；沸点高、热稳定性差、腐蚀性和反应活性较强的物质，气相色谱分析比较困难。19.1概述19.2气相色谱仪商品化有填充柱、毛细管柱和制备气相色谱仪等三种。需要说明的是，先进的气相色谱仪往往兼具填充柱、毛细管柱，分析、制备等多种功能。19.2.1填充柱气相色谱仪19.2.1填充柱气相色谱仪1.气路系统1.载气瓶，2减压阀，3稳流阀，4流量计，5分流阀，6注射器，7进样器，8色谱柱，9色谱炉(箱)，10皂膜流量计，11检测器，12记录仪，13静电计或电桥，14模数转换器，15数据系统。2.进样系统3.分离系统分离系统或色谱柱是气相色谱仪的心脏，

3、安装在控温的柱箱或室内，填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装填固定相，一般内径为2~4mm，长1~3m,有U型和螺旋形两种。4.温控系统控制温度主要指对色谱柱炉，气化室，检测器三处的温度控制。色谱柱的温度控制方式有恒温和程序升温二种。对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法进行分析。程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。19.2.2.毛细管柱气相色谱仪1载气瓶，2空气瓶，3氢气瓶，4减压阀，5净化管，6稳压阀，7负压稳压阀，8针型阀，9压力表，10FID，11干燥管，12分流器，13毛细管柱，1

4、4净化室，15稳流阀。19.2.2.毛细管柱气相色谱仪毛细管柱进样谱带展宽的柱外效应对柱效和定量的精确性影响很大。样品引入色谱柱过程的组分组成失真导致定量误差。因此，进样系统是毛细管色谱仪的关键部件之一。已研发出多种进样器，并不断改进进样技术。制备纯组分的填充柱气相色谱仪，适用于较大样品量制备分离纯组分。需要进样量大，进样装置中装有载气预热管与单向止逆阀。色谱柱内径和长度一般大于填充型分离分析柱，内径≥10mm左右，柱长在3～10m之间。色谱柱后装有分流阀，除少量分离组分进入检测器外，绝大部分组分进入收集系统冷冻收集。19.2.3.制备型气相色谱仪检测器是气相色

5、谱仪的重要部件，其作用是将色谱柱分离后各组分在载气中浓度或量的变化转换成易于测量的电信号，然后记录并显示出来。其信号及大小为被测组分定性定量的依据。19.3.1.检测器的分类1.按流出曲线类型分类：积分型和微分型2.按检测特性分类：浓度型和质量型3.按选择性分类：通用型和选择型19.3.气相色谱检测器一个优良的检测器应具以下几个性能指标：灵敏度高检出限低响应线性范围宽稳定性好响应速度快通用性强19.3.2.检测器的主要性能指标19.3.2.检测器的主要性能指标1.灵敏度气相色谱检测器灵敏度(S)定义为：通过检测器物质量变化(△Q)与响应信号变化（△R）之比：浓度

6、型检测器的灵敏度(Sc)：质量型检测器灵敏度(Sm)：19.3.2.检测器的主要性能指标2.检出限3.最小检测量和最小检测浓度19.3.2.检测器的主要性能指标4.线性范围热导检测器(TCD)是根据不同的物质具有不同的热导系数原理制成的。热导检测器由于结构简单，性能稳定，几乎对所有物质都有响应，通用性好，而且线性范围宽，价格便宜，因此是应用最广，最成熟的一种检测器。其主要缺点是灵敏度较低。19.3.3.热导检测器(TCD)1．热导池的结构和工作原理热导池由池体和热敏元件构成，可分双臂和四臂热导池两种。由于四臂热导池热丝的阻值比双臂热导池增加一倍，故灵敏度也提高一

7、倍。目前仪器中都采用四根金属丝组成的四臂热导地。其中二臂为参比臂，另二臂为测量臂，将参比臂和测量臂接人惠斯电桥，由恒定的电流加热组成热导地测量线路，如前图所示。2．影响热导检测器灵敏度的因素（l）桥电流桥电流增加，使钨丝温度提高，钨丝和热导池体的温差加大，气体就容易将热量传出去，灵敏度就提高。响应值与工作电流的三次方成正比。所以，增大电流有利于提高灵敏度，但电流太大会影响钨丝寿命。一般桥电流控制在100～200mA左右（N2作载气时为100～150mAH2作载气时150～200mA为宜）。动画演示19.3.3.热导检测器(TCD)（2）池体温度池体温度降低，可使

8、池体和钨丝温差加大，有利