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1、华北叶治国华北叶治国 13933867355 色谱原理 气相色谱系统 色谱基本理论 载气 进样口 色谱柱 检测器 方法建立 定量方法 一些组分与固定相作用较强，故较慢流出色谱柱， 从而得以分离。 根据样品各组分在流动相和固定相中的分配情况不 同来进行分离。 样品组分分离示意图 色谱流程图 钢瓶说明 色谱仪示意图 v 色谱图 检测信号和时间的关系图 不同的色谱峰对应相应的组分 可以得到相应组分的保留时间和峰面积信息 保留时间 定性分析 峰面积（或峰高） 定量分析 CH4 两个相邻峰的分离程度。 以两个组份保留值之差 与其平均半峰宽值的比 来表示： 当R=1时，有5的重叠； 当R=1.5时，分离程
2、度为99.7%，可视为基线分离 毛细管色谱柱比填充柱有更高的分辨率. 12 12 )(2 WW tt RR R 分离度 例如，图示中塔板数为3. 柱效能（Column Efficiency) 峰展宽的度量. 以塔板数来表示 类似蒸馏中的气液平衡 塔板理论 峰的形状 理想的峰型是高斯曲线. 符合分子的理论统计学分布 A.涡流扩散 (不同路径的 影响 ) B.B. 纵向扩散 C. C. 传质阻力 影响色谱柱效率的因素 A.A. 涡流扩散 (不同路径的影响不同路径的影响 ). 取决于色谱柱大小、形状和填充的好坏 毛细管柱可忽略该项 B.B. 纵向扩散. 气相中分子的扩散 主要决定于气体流速 C. C
3、. 传质阻力. 样品组分从气相到液相容易. 主要取决于气体的流速和固定相量的多少 综合上述三个峰展宽的因数 HEPT HEPT : 理论塔板高度 (Height equicalent to a theoretical Plate)： HETP = A + B / + C 如果已知有效塔板数，则可计算： Neff = Lcol / HETP 著名的范德母特（Van Deemter）方程 A =涡流扩散 B =纵向扩散 C =传质阻力 =载气的线流量低的 HETP= 高的色谱柱效率 N2 变化最大，可得到最低的HETP H2 和 He 曲线较平坦，即使较高 流速下也能得到较低的HETP 所以即使在
4、较高的分析速度时， 也可以得到较好的分离度. 载气对Van Deemter图的影响 常用毛细管柱的最佳载气流量常用毛细管柱的最佳载气流量 惰性：He、 Ar、 N2、 H2. 根据检测器, 价格及方便程度来决定 采用压力调节器以获得恒定的仪器输入压力 控制流量来得到恒定的流速 过滤系统: n 除氧. n 活性炭除碳氢化合物 n 分子筛除水 气体的供应和控制 推荐采用H2、He: 1) 分离度好 2) 对TCD灵敏度最高，而且可保护W丝 3) 注意安全问题 载气类型由检测器决定. 载气要求色谱级的高纯气体，99.999 % 使用三瓶气体，即应更换过滤器 两级的气体压力调节器. 低压端可从0到5k
5、g/cm*cm. 注意：不要用不干净的管路 气体进口及连接 如果管线太长，应适当增加输出压力 样品进样和汽化. 注射器进样 精度和重现性 根据样品的性质选择进样技术 SPL进样器 FID检测器 填充柱 进样口 柱上进样 快速气化 毛细管柱 进样口 分流/不分流进样 分流 分流进样规则 不分流进样的规则 填充柱进样口 柱上进样(On Column) 快速气化（Flash-vaporization） 柱上进样(On column) 液体样品直接注射进柱头上 消除了气化时样品损失 消除了传输过程中从进样口到色谱柱之间的样品损失 可用于热不稳定物质的分析 定量分析精度好 最好用于干净稀释的样品 1、进
6、样导向件 2、散热帽 3、进样垫 4、金属隔垫 5、填充柱汽化室 6、加热块 7、加热棒与PT组件 快速气化（Flash-vaporization） 对于浓度较高或较脏的样品 色谱柱连接在进样口底部 色谱柱完全填充 样品在玻璃内衬中气化 进样口至少高于柱温箱50C 能够用于大口径的毛细管 毛细柱进样口 只需要少的进样量 需要熟练的进样技术 分流/不分流/柱上进样 载气流量小 但检测器需要尾吹 需要特别的硬件 隔垫吹扫 分流装置 压力、流量调节 1、进样导向件 2、散热帽 3、进样垫 4、汽化室上盖 5、锁紧螺帽 6、衬管密封圈 7、汽化室 8、衬管 9、密封垫圈 10、毛细管接头 11、加热块
7、 12、加热棒与PT组件 毛细柱进样口 要求不同的硬件和技术 直接进样 分流/不分流进样 柱上进样 直接进样 -(柱上进样或快速气化) 只用于大口径 ( 0.53 mm 内径) 将注射器中的样品全部送入到色谱柱 允许缓慢注入较大体积的稀释样品 ( 2 L) 相对低的进样口温度 分流/不分流进样 用于毛细管柱0.1 mm to 0.53 mm ID. 可选用分流/不分流进样 (split/splitless.) 分流(split) 允许样品中的代表部分进入到色谱柱中 当被测物浓度较高时 不分流(splitless) 类似于直接进样. 样品中绝大部分进入到色谱柱中 分流 缺点缺点 可能会有进样歧视
8、现象。对宽沸程的样品易产生非线性 分流，使样品失真 不适于高纯度物质和痕量组分( 10 m. 0.25mm：用于分流/不分流进样，或柱上进样，前提是被测物不会过载。 0.32mm：用于分流/不分流进样，或柱上进样，允许较高浓度的分析物。 0.53mm：如果想取代填充柱，并且被测物少于30种。 毛细管柱内径 柱容量 柱容量是指色谱峰没有明显变形，样品能够进入到色谱柱中的最大允许量。 以下因素可增加柱容量 : 膜厚 (df). 温度. 内径 (ID). 固定相的选择性. 如果过载，可导致 : 峰变宽. 不对称. 拖尾峰或前伸峰. 色谱柱中固定相流失 柱流失可以从检测器的背景信号中观察到： 柱流失是
9、由于固定相遭到破坏而导致的。 柱流失随着膜厚、柱内径、长度和温度的增加而增加。 极性柱有较高的柱流失。 柱子损坏或退化，柱流失可能会增加。 避免使用强酸或强碱 按照制造商推荐的温度 限制使用 确保载气流过毛细管柱15-30分钟. 缓慢程序升温(5/min)到老化温度。 最初老化温度 4 hours. 如果柱子受到污染, 可在推荐的最高色谱柱温度低20 C的条件下，老 化柱子。 一般推荐的老化温度为： Tcond = Tmax/2 - Tapp/2 + Tapp 这里: Tcond = 老化温度 Tmax = 色谱柱推荐采用的最高温度 Tapp = 应用中使用的最高温度 在老化柱子时，一定不要将
10、毛细管接在检测器上。应将那一端放空，同 时将检测器用闷头堵上。如果是FID,容许接在上面，但应该将检测器温 度提高一些。 色谱柱老化 温度限制 恒温最高允许温度 :恒温操作的最高允许温度 程序升温最高允许温度：短期允许的最高温度，一般比恒温允许 的最高温度高20C。 当柱子遭受热破坏，可以看到严重的峰拖尾和柱流失。 固态固定相 气固色谱（GSC）最常用于气体样品的分析 采用的固定相可以是分子筛和氧化铝 固态吸附点少，不会导致拖尾 无液态固定相导致的柱拖尾 液体固定相 固定相决定了色谱柱的选择性。 有数百种固定相，尤其是填充柱. 许多固定相有多种商品名。 毛细管柱的固定相选择较简单。 “相似相溶原理” - 用极性固定相分析极性物质。 - 用非极性固定相分析非极性物质. 极性表明了分子中电荷的分配情况。