仪器分析教程 教学课件 作者 陈集 朱鹏飞 主编 第9章 气相色谱法－仪分教程第9章 GC7－仪分教程.ppt

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1、第9章气相色谱法（GC）GasChromatography9.9毛细管柱气相色谱法9.10GC常用进样方法简介2021/8/289.9毛细管气相色谱法Capillarygaschromatography，CGC用内径仅0.1～0.5mm、长度达10～300m的毛细管柱代替填充柱的气相色谱法叫做毛细管气相色谱法，它具有填充柱气相色谱法所无法比拟的极高的柱效能和分离效能。2021/8/289.9.1毛细管气相色谱法的发展过程美国科学家戈雷(Golay)首先提出了采用极细极长的空心毛细管柱来代替填充柱的开创性的设想。他于1

2、957年用塑料或不锈钢等材料拉制成内径为零点几毫米、长度数十米以上的毛细管，在其内壁涂渍一层极薄而均匀的固定液膜，并解决了进样和检测中出现的新问题，使气相色谱分离复杂混合物的能力得到了大幅度的提高。1960年发明了玻璃毛细管拉制机后，玻璃成为了主要的柱材料。2021/8/281979年研制出了机械强度高，有弹性、柱壁惰性和热稳定性很好的弹性石英毛细管柱，它是至今为止应用最广泛的柱材料。它的问世，开创了气相色谱发展的新局面。当前，已经开发了填充毛细柱、开管毛细柱等多种柱型供人们选用，它们为石油天然气原料和产品分析、生物

3、样品、环境污染物等组成复杂的有机物混合物分析研究做出了巨大的贡献。2021/8/289.9.2毛细管柱的类型毛细管柱按其制备方法可分为以下几种：涂壁开管柱：将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单，但柱制备的重现性差、寿命短。多孔层开管柱：在管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气固色谱。2021/8/28载体涂渍开管柱：将非常细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较涂壁开管柱高。化学键合或交联柱：将固定液通过化学反应键合在管壁上或交联在一起。使柱效和柱寿命进一步提高。2021/8/289.9.3毛细柱

4、速率理论方程1958年戈雷提出了毛细柱速率理论方程：式中，－分子扩项；Cg－气相传质阻力项；Cl－液相传质阻力项；－载气线速度；r－毛细管柱半径；df－液膜厚度；Dg－气相扩散系数；Di－液相扩散系数；k－分配比。H=+Cg+Cl=2021/8/28毛细管柱色谱提高的柱效的依据：(1)由塔板理论可知，增加柱长，减小柱径，能增加柱子塔板数；(2)由速率理可知，减小组分在柱中的涡流扩散和传质阻力，能有效降低塔板高度，提高柱效。2021/8/28与填充柱色谱的范氏方程的比较：由于在开管毛细管柱中只有一个流路，因此不存在范式

5、方程中的涡流扩散项A；两个方程的分子扩散项的区别在于毛细管柱的弯曲因子γ＝1，而填充柱的γ＜1；二者的气相传质阻力项的主要差别在于毛细管柱半径r代替了填充柱中的固定相颗粒直径dp。二者的液相传质阻力项基本相当。2021/8/289.9.4毛细管色谱的主要特点（一）毛细管色谱柱的结构特点（1）空心毛细柱的阻力小，其管径0.2mm左右，长度可达10米～数百米。（2）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。2021/8/28毛细管色谱柱的结构特点（3）固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大，涂层很薄（约0.1～1.

6、5μm），气相和液相传质阻力大大降低。（4）毛细管色谱柱柱效高达每米3000～5000块理论塔板，一支长度100米的毛细管柱，总的理论塔板数可达104～106。2021/8/28（二）毛细管柱色谱具有的优点（1）分离效率高：比填充柱高10～100倍；（2）分析速度快：毛细管柱色谱比填充柱色谱的分析速度快得多。（3）色谱峰窄、峰形对称。（4）分析灵敏度高，一般采用氢焰检测器。（5）涡流扩散为零。2021/8/289.9.5毛细管柱色谱仪的基本系统毛细管柱色谱一般有分流和尾吹装置。2021/8/28毛细管柱色谱和填充柱色

7、谱的仪器系统是基本一致的。但是由于毛细管柱内径很细，致使毛细管柱色谱的气路系统和进样系统与填充柱色谱有某些的差异。2021/8/28毛细管柱内径很细，因而带来三个问题：（1）允许通过的载气流量很小。（2）柱容量很小，允许的进样量小。需采用分流技术。（3）分流后，柱后流出的试样组分量少、流速慢。解决方法：灵敏度高的氢焰检测器，采用尾吹技术。2021/8/28分流比：放空的试样量与进入毛细管柱的试样量之比。一般在50：1到500：1之间调节。分流比=柱流量/分流出口流量2021/8/28改变分流器上的阻尼管孔径大小及长度

8、，可调节分流比的大小。分流进样的速度随进样量的大小应有所变化。由于分流进样简便易行，因而得到了广泛的应用。为了克服“分流歧视问题”，又发展了不分流进样技术，冷柱头进样技术等等。当样品浓度<0.3mg／L时，若用氢焰检测器，就不能采用分流法进样。2021/8/28进行痕量分析时还应注意注射器和气化室密封垫的污染问题。体积小于100μL的注射器很难