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1、气相色谱分析气相色谱分析 讲义讲义沈阳华光精密仪器有限公司沈阳华光精密仪器有限公司 第一章第一章 色谱分析导论色谱分析导论1.1 概述 色谱法也叫层析法，它是一种高效能的色谱法也叫层析法，它是一种高效能的物理分离技术，将它用于分析化学并配合物理分离技术，将它用于分析化学并配合适当的检测手段，就成为色谱分析法。由适当的检测手段，就成为色谱分析法。由俄国植物学家茨维特（俄国植物学家茨维特（TsweettTsweett）创立）创立.色谱法的最早应用是用于分离植物色谱法的最早应用是用于分离植物色素色素.1903年，茨维特做了一个植物色年，茨维特做了一个植物色素分离实验：素分离实验：在一玻璃管中放入碳酸
2、在一玻璃管中放入碳酸钙，将含有植物色素（植物叶的提取钙，将含有植物色素（植物叶的提取液）的石油醚倒入管中。液）的石油醚倒入管中。此时，玻璃此时，玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱管的上端立即出现几种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚冲洗，随着石油带。然后用纯石油醚冲洗，随着石油醚的加入，谱带不断地向下移动，并醚的加入，谱带不断地向下移动，并逐渐分开成几个不同颜色的谱带，继逐渐分开成几个不同颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得各种颜色的色素，续冲洗就可分别接得各种颜色的色素，并可分别进行鉴定。色谱法也由此而并可分别进行鉴定。色谱法也由此而得名。得名。在茨维特提出色谱概念后的在茨维特提出色谱概念后的20
3、20多年里没有人关注这一伟大的发明，直到多年里没有人关注这一伟大的发明，直到19311931年德年德国的国的KuhnKuhn和和LedererLederer才重复了茨维特的某些实验，用氧化铝和碳酸钙分离了才重复了茨维特的某些实验，用氧化铝和碳酸钙分离了-，-，和和-，胡萝卜素，此后用这种方法分离了，胡萝卜素，此后用这种方法分离了6060多种这类色素。多种这类色素。MartinMartin和和SyngeSynge在在19401940年年提出液液分配色谱法提出液液分配色谱法(Lipuid-Lipuid Partition Chromatography),(Lipuid-Lipuid Partiti
4、on Chromatography),即固定相是吸附即固定相是吸附在硅胶上的水，流动相是某种有机溶剂，在硅胶上的水，流动相是某种有机溶剂，19411941年年MartinMartin和和SyngeSynge提出用气体代替液体作提出用气体代替液体作流动相的可能性，流动相的可能性，1111年之后年之后JamesJames和和MartinMartin发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法（法（GesLipuid ChromatographyGesLipuid Chromatography）因而获得了）因而获得了19521952年的诺贝尔化学奖。年的诺贝尔化学奖
5、。在此基础上在此基础上19571957年年GolayGolay开创了开管柱气相色谱法（开创了开管柱气相色谱法（Open-Tubular Column ChromatographyOpen-Tubular Column Chromatography）习惯）习惯上称为毛细管柱气相色谱法上称为毛细管柱气相色谱法(Capillary Column Chromatography)(Capillary Column Chromatography)。19561956年年 Van Van DeemterDeemter等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理
6、论，19651965年年GiddingsGiddings总结总结和扩展了前人的色谱理论，为色谱的发展奠定了理论基础，另一方面早在和扩展了前人的色谱理论，为色谱的发展奠定了理论基础，另一方面早在1944 1944 ConsdenConsden等就发展了纸色谱，等就发展了纸色谱，19491949年年MeclleanMecllean等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板使薄层色谱法，（使薄层色谱法，（TLCTLC）得以实际应用，而在）得以实际应用，而在19561956年年StahlStahl开发出薄层色谱板涂布器之开发出薄层色谱板涂布器之后，才使后，才使TLCTLC
7、得到广泛地应用，得到广泛地应用，在在6060年代末把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱，年代末把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱，出现了高效液相色谱，（出现了高效液相色谱，（HPLCHPLC），），8080年代初毛细管超临界流体色谱（年代初毛细管超临界流体色谱（SFCSFC）得到发展，）得到发展，但在但在9090年代后才得到较广泛的应用，而在年代后才得到较广泛的应用，而在8080年代初由年代初由JorgensonJorgenson等集前人经验而发展起等集前人经验而发展起来的毛细管电泳，（来的毛细管电泳，（CZECZE），在），在9090年代得到广泛的发展和应用，同时集年代得到广泛的发展和应用
8、，同时集HPLCHPLC和和CZECZE优点优点的毛细管电色谱在的毛细管电色谱在9090年代后期受到重视，到年代后期受到重视，到2121世纪色谱科学已经在生命科学等前沿科世纪色谱科学已经在生命科学等前沿科学领域发挥它不可代替的重要作用。学领域发挥它不可代替的重要作用。一、色谱分离基本原理：一、色谱分离基本原理：在色谱法中存在两相，一相是固定不动的，我们把它叫做固定相；另一相在色谱法中存在两相，一相是固定不动的，我们把它叫做固定相；另一相则不断流过固定相，我们把它叫做流动相。则不断流过固定相，我们把它叫做流动相。色谱法的分离原理就是利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附色谱法的分离原理就是
9、利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。能力等亲和能力的不同来进行分离的。使用外力使含有样品的流动相（气体、液体）通过一固定于柱中或平板上、使用外力使含有样品的流动相（气体、液体）通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的混合物流经固定相时，与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的混合物流经固定相时，混合物中的各组分与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结混合物中的各组分与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的构上的差异，与固定相之间产
10、生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中先后流出。与适当的柱后检测方法的时间不同，从而按一定次序由固定相中先后流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。结合，实现混合物中各组分的分离与检测。二、色谱分类方法：二、色谱分类方法：色色谱谱分分析析法法有有很很多多种种类类，从从不不同同的的角角度度出出发发可可以以有有不同的分类方法。不同的分类方法。（一）从两相的状态分类：（一）从两相的状态分类：色谱法中，流动相可
11、以是气体，也可以是液体，由此可分为色谱法中，流动相可以是气体，也可以是液体，由此可分为气相气相色谱法（色谱法（GC）和液相色谱法（和液相色谱法（LC）。固定相既可以是固体，也可固定相既可以是固体，也可以是涂在固体上的液体，由此又可将气相色谱法和液相色谱法分为以是涂在固体上的液体，由此又可将气相色谱法和液相色谱法分为气气-液色谱、气液色谱、气-固色谱、液固色谱、液-液色谱、液液色谱、液-固色谱。固色谱。(二二)按固定相的形式分类：按固定相的形式分类：按固定相的形式可分为：按固定相的形式可分为：柱柱 色色 谱谱：固定相装在色谱柱中；：固定相装在色谱柱中；纸纸 色色 谱谱：利用滤纸作载体，吸附在纸上
12、的水作固定相；：利用滤纸作载体，吸附在纸上的水作固定相；薄层色谱薄层色谱：将固体吸附剂在玻璃板或塑料板上制成薄层作固定相：将固体吸附剂在玻璃板或塑料板上制成薄层作固定相（三）按分离原理分类：（三）按分离原理分类：可分为：可分为：吸附色谱法吸附色谱法：利用吸附剂（固定相一般是固体）表面对不：利用吸附剂（固定相一般是固体）表面对不同组分吸附能力的差别进行分离的方法；同组分吸附能力的差别进行分离的方法；分配色谱法分配色谱法：利用不同组分在两相间的分配系数的差别进：利用不同组分在两相间的分配系数的差别进行分离的方法。行分离的方法。离子交换色谱离子交换色谱：利用溶液中不同离子与离子交换剂间的交：利用溶液
13、中不同离子与离子交换剂间的交换能力的不同而进行分离的方法。换能力的不同而进行分离的方法。空间排斥（阻）色谱法空间排斥（阻）色谱法：利用多孔性物质对不同大小的分：利用多孔性物质对不同大小的分子的排阻作用进行分离的方法。子的排阻作用进行分离的方法。从载气带着组分进入色谱柱起就用检测器检从载气带着组分进入色谱柱起就用检测器检测流出柱后的气体，并用记录器记录信号随时间测流出柱后的气体，并用记录器记录信号随时间变化的曲线，此曲线就叫色谱流出曲线，当待测变化的曲线，此曲线就叫色谱流出曲线，当待测组分流出色谱柱时，检测器就可检测到其组分的组分流出色谱柱时，检测器就可检测到其组分的浓度，在流出曲线上表现为峰状
14、，叫色谱峰。浓度，在流出曲线上表现为峰状，叫色谱峰。色谱图色谱图:试样中各组分经色谱柱分离后试样中各组分经色谱柱分离后,在柱在柱的末端收集各组分的末端收集各组分,经检测器转换为电信号经检测器转换为电信号,用纪用纪录仪将各组分浓度记录下来录仪将各组分浓度记录下来,得到色谱图。得到色谱图。1.2 1.2 色谱流出曲线（色谱图）及有关术语色谱流出曲线（色谱图）及有关术语如图所示为一色谱流出曲线：如图所示为一色谱流出曲线：色谱流出曲线的意义：色谱流出曲线的意义：色谱峰数色谱峰数-样品中单组份的最样品中单组份的最少个数；少个数；色谱保留值色谱保留值定性依据；定性依据；色谱峰高或面积色谱峰高或面积定量依据
15、；定量依据；色谱保留值或区域宽度色谱保留值或区域宽度色谱色谱柱分离效能评价指标；柱分离效能评价指标；色谱峰间距色谱峰间距固定相或流动相固定相或流动相选择是否合适的依据选择是否合适的依据色谱术语色谱术语1 1）基线：）基线：在实验条件下，色谱柱后仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线称为在实验条件下，色谱柱后仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线称为基线。基线在稳定的条件下应是一条水平的直线。它的平直与否可反应出实基线。基线在稳定的条件下应是一条水平的直线。它的平直与否可反应出实验条件的稳定情况。验条件的稳定情况。2 2）峰峰高高（h h）和和峰峰面面积积 ：色色谱谱峰峰顶顶点点与与基基线线的的距距离离
16、叫叫峰峰高高。色色谱谱峰峰与与峰峰底底基基线线所围成区域的面积叫峰面积。所围成区域的面积叫峰面积。3 3）保留值）保留值 a.a.死死时时间间(t(t0 0)：不不与与固固定定相相作作用用的的物物质质从从进进样样到到出出现现峰峰极极大大值值时时的的时时间间，它它与与色色谱谱柱柱的的空空隙隙体体积积成成正正比比。由由于于该该物物质质不不与与固固定定相相作作用用，因因此此，其其流流速速与与流动相的流速相近。据流动相的流速相近。据 t t0 0 可求出流动相平均流速可求出流动相平均流速b.b.保留时间保留时间trtr：试样从进样到出现峰极大值时的时间。试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组份随流
17、动相通过柱子的时间它包括组份随流动相通过柱子的时间t0t0和组份在固定相中和组份在固定相中滞留的时间。滞留的时间。c.c.调整保留时间调整保留时间tr tr：某组份的保留时间扣除死时间后某组份的保留时间扣除死时间后的保留时间，它是组份在固定相中的滞留时间。即的保留时间，它是组份在固定相中的滞留时间。即 由于保留时间为色谱定性依据。但同一组份的保留时间与由于保留时间为色谱定性依据。但同一组份的保留时间与流速有关，因此有时需用保留体积来表示保留值。流速有关，因此有时需用保留体积来表示保留值。j.j.分配度分配度R R与拖尾因子与拖尾因子r r1.1.分离度：表示相邻两个峰分离程度的优劣，是色谱柱分
18、离效能的指标，分离度：表示相邻两个峰分离程度的优劣，是色谱柱分离效能的指标，用用“R”“R”表示。表示。定义：相邻两组分色谱峰保留值只差与两组分色谱峰底宽度总和定义：相邻两组分色谱峰保留值只差与两组分色谱峰底宽度总和 之半的比值：之半的比值：R=1.5 R=1.5时，分离程度可达到时，分离程度可达到99.7%99.7%，达到基线分离。，达到基线分离。2.2.拖尾因子：拖尾因子：r=b/ar=b/ar=1,r=1,峰形为对称的高斯曲线；峰形为对称的高斯曲线；r r1,1,峰形拖尾；峰形拖尾；r r11，峰形前伸。，峰形前伸。其他色谱分析方法其他色谱分析方法 液相色谱液相色谱(LC)(LC)包括包
19、括制备液相色谱制备液相色谱 离子色谱离子色谱(IC)(IC)毛细管电泳毛细管电泳(CE)(CE)薄层色谱薄层色谱(TLC)(TLC)亲和色谱亲和色谱(AC)(AC)凝胶渗透色谱又称排阻色谱凝胶渗透色谱又称排阻色谱(GPC)(GPC)高速逆流色谱高速逆流色谱 超临界流体色谱超临界流体色谱(SFC(SFC）全二维气相色谱全二维气相色谱 多维气相色谱多维气相色谱色谱法主要是用来分析自然界中各种有机物的方法色谱法主要是用来分析自然界中各种有机物的方法1.3 物质的分类以及有机物知识简述自然界中的物质分为有机物和无机物两种，其中有机物占自然界中的物质分为有机物和无机物两种，其中有机物占80%80%。有机
20、物一般都含有碳、氢、氧、氮几种化合物，包括：烷烃和环烷有机物一般都含有碳、氢、氧、氮几种化合物，包括：烷烃和环烷烃、卤代烷和有机金属化合物、烯烃、炔烃、苯和芳香族化合物、烃、卤代烷和有机金属化合物、烯烃、炔烃、苯和芳香族化合物、醇类、醚类、醛类、酮类、羧酸及其衍生物、胺类、酚类、醌类、醇类、醚类、醛类、酮类、羧酸及其衍生物、胺类、酚类、醌类、杂环化合物、单糖和多糖、氨基酸、多肽、蛋白质、酶、核酸、杂环化合物、单糖和多糖、氨基酸、多肽、蛋白质、酶、核酸、萜类化合物、甾类化合物（胆固醇和激素）、生物碱、有机硫、萜类化合物、甾类化合物（胆固醇和激素）、生物碱、有机硫、有机磷、有机硅、有机硼等。有机磷
21、、有机硅、有机硼等。这么多种类的有机物（大约这么多种类的有机物（大约300300万种），其中有万种），其中有80%80%属于大分子、难属于大分子、难挥发物质，要用液相色谱或其他色谱方法来分析；挥发物质，要用液相色谱或其他色谱方法来分析；20%20%属于小分属于小分子、挥发性物质可用气相色谱分析。子、挥发性物质可用气相色谱分析。思考题：思考题：简述色谱分析法有哪几种分类方法？每简述色谱分析法有哪几种分类方法？每种分类方法中有哪些具体方法？种分类方法中有哪些具体方法？第二章第二章 气相色谱分析气相色谱分析 定义：定义：气相色谱法是以惰性气体（载气）为流动相，以固定液或固体吸附气相色谱法是以惰性气体
22、（载气）为流动相，以固定液或固体吸附 剂作为固定相的色谱法。剂作为固定相的色谱法。按固定相分类按固定相分类:气气-固色谱固色谱 气气-液色谱液色谱 按分离原理分按分离原理分:吸附色谱吸附色谱 分配色谱分配色谱 按柱子粗细分按柱子粗细分:填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱 气相色谱过程气相色谱过程：待测物样品被蒸发为气体并注入到色谱：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。
23、离。载气载气减压减压净化净化稳压稳压进样进样分离分离检测检测处理处理记录记录 其其分离原理分离原理是基于待测物在气相和固定相之间的吸附是基于待测物在气相和固定相之间的吸附-脱脱附（气固色谱）和分配（气液色谱）来实现的。因此可将气相附（气固色谱）和分配（气液色谱）来实现的。因此可将气相色谱分为气固色谱和气液色谱。色谱分为气固色谱和气液色谱。2.1 概述气气固固色色谱谱：在在气气固固色色谱谱中中的的固固定定相相是是一一种种具具有有多多孔孔性性及及比比表表面面积积较较大大的的吸吸附附剂剂。样样品品由由载载气气携携带带进进入入色色谱谱柱柱时时，立立即即被被吸吸附附剂剂所所吸吸附附。载载气气不不断断通通
24、过过吸吸附附剂剂，吸吸附附的的被被测测组组分分被被洗洗脱脱下下来来，洗洗脱脱下下来来的的组组分分又又随随载载气气流流动动，又又被被后后面面的的吸吸附附剂剂所所吸吸附附。随随着着载载气气的的流流动动，被被测测组组分分在在气气固固吸吸附附剂剂表表面面进进行行反反复复的的吸吸附附、解吸、再吸附、再解吸。解吸、再吸附、再解吸。由由于于各各组组分分在在气气固固吸吸附附剂剂表表面面吸吸附附能能力力不不同同，吸吸附附能能力力强强的的组组分分在在色色谱谱柱柱中中停停留留的的时时间间就就长长些些，而而吸吸附附能能力力弱弱的的组组分分在在色色谱谱柱柱中中停停留留的的时时间间就就短短些些，经过一段时间后，各组分就彼
25、此分离开并依次流出色谱柱。经过一段时间后，各组分就彼此分离开并依次流出色谱柱。气气液液色色谱谱：在在气气液液色色谱谱中中，当当载载气气携携带带样样品品进进入入色色谱谱柱柱时时，气气相相中中的的被被测测组组分分就就溶溶解解到到固固定定液液中中。载载气气连连续续流流经经色色谱谱柱柱，溶溶解解在在固固定定液液中中的的组组分分会会从从固固定定液液中中挥挥发发到到气气相相中中，随随着着载载气气的的流流动动，挥挥发发到到气气相相中中的的组组分分又又会会重重新新溶溶解解在在后后面的固定液中。这样反复多次溶解、挥发、再溶解、再挥发。面的固定液中。这样反复多次溶解、挥发、再溶解、再挥发。由由于于各各组组分分在在
26、固固定定液液中中的的溶溶解解度度不不同同，溶溶解解度度大大的的组组分分较较难难挥挥发发，停停留留在在色色谱谱柱柱中中的的时时间间就就长长些些，溶溶解解度度小小的的组组分分容容易易挥挥发发，停停留留在在色色谱谱柱柱中中的的时时间就短些，经过一定的时间，各组分就彼此分离并依次流出色谱柱。间就短些，经过一定的时间，各组分就彼此分离并依次流出色谱柱。气相色谱法的特点和应用“三高三高”“一快一快”“一广一广”1.1.高高效效能能：一一般般填填充充柱柱的的理理论论塔塔板板数数可可达达数数千千，毛毛细细管管柱柱可可达达一一百百多万。多万。2.2.高高选选择择性性：可可以以使使一一些些分分配配系系数数很很接接
27、近近的的以以及及极极为为复复杂杂、难难以以分分离的物质，获得满意的分离。离的物质，获得满意的分离。3.3.高高灵敏度灵敏度：可以检测：可以检测10101010 1111111110101010 13131313g g g g物质，适合于痕量分析物质，适合于痕量分析4.4.分析速度分析速度快快：一个试样的分析可在几分钟到几十分钟内完成。：一个试样的分析可在几分钟到几十分钟内完成。5.5.应用应用广广泛泛：可以分析气体试样，也可分析易挥发或可衍生转化为：可以分析气体试样，也可分析易挥发或可衍生转化为易挥发的液体和固体。易挥发的液体和固体。分析的有机物，约占全部有机物分析的有机物，约占全部有机物(约
28、约300300万种万种)的的20%20%。6.6.不足之处不足之处：对被分离组分的定性能力较差。：对被分离组分的定性能力较差。气相色谱仪的应用领域气相色谱仪的应用领域1 1、石油和石油化工分析（炼油厂、研究所）、石油和石油化工分析（炼油厂、研究所）油气田勘探中的化学分析、原油分析、炼气厂气体分析、油气田勘探中的化学分析、原油分析、炼气厂气体分析、模拟蒸馏、油料分析、单质烃分析、含硫模拟蒸馏、油料分析、单质烃分析、含硫/含氮含氮/含氧化合物含氧化合物分析、汽油添加剂分析、脂肪烃分析、芳烃分析。分析、汽油添加剂分析、脂肪烃分析、芳烃分析。举例如下：天然气常量分析（举例如下：天然气常量分析（O O2
29、 2、N N2 2、CHCH4 4、COCO2 2、C C2 2H H6 6、C C3 3H H8 8、i-C40i-C40、n-C40n-C40、i-C50i-C50、n-C50n-C50等组分的常量分析）；液等组分的常量分析）；液化石油气分析（液化石油气中化石油气分析（液化石油气中C2-C4C2-C4及总及总C5C5烃类组成的分析）；烃类组成的分析）；炼厂气分析（快速分析炼厂气分析（快速分析H2H2、O2O2、N2N2、CO2CO2、COCO、C10-C60C10-C60、C2C2二二-C4-C4二及二及C6C6以上烃等组分）；以上烃等组分）；3 3、环境分析（环保监测站）、环境分析（环保
30、监测站）大气污染物分析、水分析、土壤分析、固体废弃物分析大气污染物分析、水分析、土壤分析、固体废弃物分析 举例如下：室内空气检测分析（按国标举例如下：室内空气检测分析（按国标GB50325-2001GB50325-2001选用专用的色谱柱选用专用的色谱柱可完成对室内空气中苯、甲苯、二甲苯及总挥发性有机合物（可完成对室内空气中苯、甲苯、二甲苯及总挥发性有机合物（TVOCTVOC）的检测；）的检测；采用衍生气相色谱法，经采用衍生气相色谱法，经2.4-2.4-二硝基苯肼衍生，用环已烷萃取，以二硝基苯肼衍生，用环已烷萃取，以OV-17OV-17和和QF-1QF-1混涂色谱柱分离；用电子俘获检测器（混涂
31、色谱柱分离；用电子俘获检测器（ECDECD）测定室内空气中的甲醛）；）测定室内空气中的甲醛）；土壤中有害物质的分析；汽车尾气分析等土壤中有害物质的分析；汽车尾气分析等2 2、造气厂（煤气成分分析、水煤气成分分析、气体厂：、造气厂（煤气成分分析、水煤气成分分析、气体厂：H2H2、O2O2、N2N2、COCO、CO2CO2、C2H2C2H2、HeHe、ArAr等）等）人工煤气分析人工煤气分析 气体纯度分析及杂质含量分析气体纯度分析及杂质含量分析 举例如下：选用热导检测器、双阀多柱系统、手动或自动进样。分析人举例如下：选用热导检测器、双阀多柱系统、手动或自动进样。分析人工煤气中工煤气中H H2 2、
32、O O2 2、N N2 2、COCO、COCO2 2、CHCH4 4、C C2 2H H6 6、C C2 2H H4 4、C C2 2H H2 2等主要成分的分析等等主要成分的分析等4 4、食品分析（食品厂、产品质量技术监督检验所、粮油监测站、食品分析（食品厂、产品质量技术监督检验所、粮油监测站、卫生防疫、海产品检测）卫生防疫、海产品检测）农药残留分析、香精香料分析、添加剂分析、脂肪酸甲酯分析、食品包农药残留分析、香精香料分析、添加剂分析、脂肪酸甲酯分析、食品包装材料分析、水产检测装材料分析、水产检测 举例如下：蒸馏酒及配制酒卫生标准的气相色谱分析（氢焰离子化检测举例如下：蒸馏酒及配制酒卫生标
33、准的气相色谱分析（氢焰离子化检测器，器，GDX-102GDX-102填充柱或填充柱或FFAPFFAP大口径毛细管柱，外标法（峰面积）定量，分析白大口径毛细管柱，外标法（峰面积）定量，分析白酒中的甲醇和杂醇油）；白酒中有关醛、醇、酯的分析；植物油中残留溶剂酒中的甲醇和杂醇油）；白酒中有关醛、醇、酯的分析；植物油中残留溶剂的检测（按照国标的检测（按照国标GB/T5009.37-2003GB/T5009.37-2003顶空气相色谱法对浸出油中顶空气相色谱法对浸出油中6 6号溶剂残留号溶剂残留量进行测定）；食品添加剂（防腐剂、增白剂、抗氧化剂、着色剂等）及食量进行测定）；食品添加剂（防腐剂、增白剂、抗
34、氧化剂、着色剂等）及食品中农药残留分析（食品中山梨酸、苯甲酸（品中农药残留分析（食品中山梨酸、苯甲酸（GB/T5009.29-2003GB/T5009.29-2003）、食品中）、食品中有机磷农药残留（有机磷农药残留（GB/T5009.20-2003GB/T5009.20-2003）、食品中六六六、滴滴涕残留）、食品中六六六、滴滴涕残留（GB/T5009.19-2003GB/T5009.19-2003）、食品中氨基甲酸酯农药残留（）、食品中氨基甲酸酯农药残留（GB/T5009.145-2003GB/T5009.145-2003和和GB/T5009.104-2003GB/T5009.104-20
35、03）、食品中拟除虫菊酯农药残留、海产品中多氯联苯的气）、食品中拟除虫菊酯农药残留、海产品中多氯联苯的气相色谱法（相色谱法（GB/T5009.190-2003GB/T5009.190-2003）、水产品中的硫丹检测、多宝鱼中的药残检）、水产品中的硫丹检测、多宝鱼中的药残检测。食品中氯丙醇的检验）测。食品中氯丙醇的检验）5 5、生物、药物和临床分析（制药厂、药物检验所、药物研究所）、生物、药物和临床分析（制药厂、药物检验所、药物研究所）雌三醇分析、儿茶酚胺代谢产物分析、尿中孕二醇雌三醇分析、儿茶酚胺代谢产物分析、尿中孕二醇和孕三醇分析、血浆中睾丸激素分析、血液中乙醇和孕三醇分析、血浆中睾丸激素分
36、析、血液中乙醇/麻麻醉剂及氨基酸衍生物分析醉剂及氨基酸衍生物分析 6、农药残留物分析（米厂、面厂、产品检验所）、农药残留物分析（米厂、面厂、产品检验所）有机氯农药残留分析（有机氯农药残留分析（666、DDT）、有机磷）、有机磷农药残留分析、杀虫剂残留分析、除草剂残留分析农药残留分析、杀虫剂残留分析、除草剂残留分析等等 7 7、精细化工分析（有机化工厂、染料，涂料、有机中间、精细化工分析（有机化工厂、染料，涂料、有机中间体、有机材料研究所、质量监督部门）体、有机材料研究所、质量监督部门）添加剂分析、催化剂分析、原材料分析、产品质量控制添加剂分析、催化剂分析、原材料分析、产品质量控制 8、聚合物分
37、析与合成工业、聚合物分析与合成工业 单体分析、添加剂分析、共聚物组成分析、聚合物结单体分析、添加剂分析、共聚物组成分析、聚合物结构表征构表征/聚合物中的杂质分析、热稳定性研究聚合物中的杂质分析、热稳定性研究 方法研究、质量监控、过程分析方法研究、质量监控、过程分析 9、饮料、饮品工业（产品检验所、饮料厂）、饮料、饮品工业（产品检验所、饮料厂）白酒、啤酒、红酒成分分析；各种饮料、果汁成分分析；酱油、醋等调料成分分析 10、烟草、烟草制品工业（卷烟厂、烟草研究所）、烟草、烟草制品工业（卷烟厂、烟草研究所）选用TCD、FID，配以专用色谱柱，可完成对烟气中水分分析；烟草中尼古丁含量的分析；选用ECD
38、、FPD、NPD检测器，可对烟草和香烟中有机氯、有机磷、菊酯类农药残留进行分析 汽油中某些醇类和醚类分析（氢焰离子化检测汽油中某些醇类和醚类分析（氢焰离子化检测器，多柱系统，十通阀自动切换和反吹，一次直接器，多柱系统，十通阀自动切换和反吹，一次直接进样分析汽油中某些醇类和醚类）；汽油中苯系物进样分析汽油中某些醇类和醚类）；汽油中苯系物分析分析11、汽油工业（车用汽油、航空汽油）、汽油工业（车用汽油、航空汽油）1212、电力系统、电力系统 变压器油裂解产物气相色谱分析变压器油裂解产物气相色谱分析 （采用氢焰离子化检测（采用氢焰离子化检测器和热导检测器，器和热导检测器，NiNi触媒转换器触媒转换器
39、(甲烷转化炉甲烷转化炉)、六通阀自动切换，、六通阀自动切换，无二次分流系统，使之对变压器油裂解产物（无二次分流系统，使之对变压器油裂解产物（8 8种组分气体）一种组分气体）一次进样全自动分析，定量准确、灵敏度高次进样全自动分析，定量准确、灵敏度高 ）13、公安系统和法庭分析、公安系统和法庭分析人体血液中的乙醇分析、毒品分析；鉴定各种物证人体血液中的乙醇分析、毒品分析；鉴定各种物证15、大专院校实验室、大专院校实验室教学和科研用教学和科研用14、空间分析和军工分析、空间分析和军工分析分析飞船、航母中的气体质量；炸药分析分析飞船、航母中的气体质量；炸药分析思考题：思考题：1.1.简述气相色谱法的定
40、义、分类方法及细节？简述气相色谱法的定义、分类方法及细节？2.2.简述气相色谱法的工作过程以及分离原理？简述气相色谱法的工作过程以及分离原理？3.3.简述气简述气-固色谱和气固色谱和气-液色谱的分离原理？液色谱的分离原理？4.4.气相色谱法的特点是什么？气相色谱法的特点是什么？5.5.简述气相色谱的应用领域？简述气相色谱的应用领域？2.2 气相色谱仪 现在，有近百厂家、提供数百种型号的气相色谱仪。过去几十年内，色谱仪器得到了极大的发展，这主要归于：1970s电子积分仪及计算机数据处理装置的发展；1980s计算机技术对仪器各类参数的自动控制。如柱温、气体流速、自动进样等。随着这些技术的发展，仪器
41、性价比大幅提高。其中，GC最重要的发展是开管柱（毛细管）的引入，使含有数百种混合物样品得以分离！气相色谱结构流程图气相色谱结构流程图 process of gas chromatograph1-载气钢瓶；载气钢瓶；2-减压阀；减压阀；3-净化干燥管；净化干燥管；4-针形阀；针形阀；5-流量计流量计;6-压力表；压力表；4-针形阀；针形阀；5-流量计流量计;6-压力表；压力表；9-热导检测器；热导检测器；10-放大器；放大器；11-温度控温度控制器；制器；12-记录仪；记录仪；载气系统载气系统进样系统进样系统分离系统分离系统检测系统检测系统温控系统温控系统记录系统记录系统进行气相色谱法分析时，载
42、气（一般用氮气或氢气）由高压钢瓶供给，经减压阀减压后，载气进入净化管干燥净化，然后由稳压阀控制载气的流量和压力，并由流量计显示载气进入柱之前的流量后，以稳定的压力进入气化室、色谱柱、检测器后放空。当气化室中注入样品时，样品瞬间气化并被载气带入色谱柱进行分离。分离后的各组分，先后流出色谱柱进入检测器，检测器将其浓度信号转变成电信号，再经放大器放大后在记录器上显示出来，就得到了色谱的流出曲线。利用色谱流出曲线上的色谱峰就可以进行定性、定量分析。这就是气相色谱法分析的过程。一、气路系统气路系统：获得纯净、流速稳定的载气。包括气气源源、净净化化干干燥燥管管和和载载气气流速控制流速控制及气体化装置。填充
43、柱（填充柱（FID双柱双气路）气路流程图双柱双气路）气路流程图 填充柱（填充柱（TCD双柱双气路）气路流程图双柱双气路）气路流程图 专用毛细管柱气路流程图专用毛细管柱气路流程图 常见气路系统常见气路系统常见的有单柱单气路、多（双）柱单气路、双柱双气路。常见的有单柱单气路、多（双）柱单气路、双柱双气路。1 1、单柱单气路、单柱单气路 一个柱子、一条气路，最简单、多用。一个柱子、一条气路，最简单、多用。2 2、多（双）柱单气路：、多（双）柱单气路：将两根装有不同固定相柱子串联起来，解决单柱不易解将两根装有不同固定相柱子串联起来，解决单柱不易解决的问题。决的问题。3 3、双柱双气路、双柱双气路 将载
44、气分成两路，分别进入两个装填完全相同的柱子，将载气分成两路，分别进入两个装填完全相同的柱子，分别进入两个装填完全相同的柱子，再分别进入检测器的两分别进入两个装填完全相同的柱子，再分别进入检测器的两臂或进入两个检测器，其中一路作为分析用，一路供补偿用，臂或进入两个检测器，其中一路作为分析用，一路供补偿用，消除条件误差。消除条件误差。载气载气：常用氢气、氮气、氦气、氩气，纯度要求：常用氢气、氮气、氦气、氩气，纯度要求99.999%99.999%以上。以上。要要求求化化学学惰惰性性好好，不不与与有有关关物物质质反反应应。载载气气的的选选择择除除了了要要求求考虑对柱效的影响外，还要与分析对象和所用的检
45、测器相配。考虑对柱效的影响外，还要与分析对象和所用的检测器相配。净化器净化器：多为分子筛和活性碳管的串联，去除载气中的水、有机物：多为分子筛和活性碳管的串联，去除载气中的水、有机物等杂质。等杂质。载气流速控制载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。压力表：多为两级压力指示：第一级，钢瓶压力（总是高于常压）。对填充柱：0.4MPa左右；对开口毛细管柱：0.2MPa左右；第二级，柱头压力指示；对填充柱：0.1MPa左右；对开口毛细管柱：0.06MPa左右；流量计：在柱头前使用转子流量计，但不太准确。通常在柱后，以皂膜流量计测流速。
46、许多现代仪器装置有电子流量计，并以计算机控制其流速保持不变。气路系统气路系统作用：作用：供给色谱分析所需要的载气、燃气、助燃气。供给色谱分析所需要的载气、燃气、助燃气。包括：包括：气体钢瓶（气体发生器）、减压阀、净化管（脱氧管、脱气体钢瓶（气体发生器）、减压阀、净化管（脱氧管、脱水管）、稳压阀和稳流阀、气体管路等组件。水管）、稳压阀和稳流阀、气体管路等组件。1 1、载气：最常用的有、载气：最常用的有N2N2，H2H2等。所走的路线为：等。所走的路线为：钢瓶（或气体发生器）钢瓶（或气体发生器）-压力表压力表-减压阀减压阀-净化管净化管-仪器仪器进气孔进气孔-稳压表稳压表-稳流表稳流表-汽化室汽化
47、室-柱柱-检测器。检测器。2 2、燃气、助燃气：、燃气、助燃气：H H2 2和空气。所走的路线为：和空气。所走的路线为：钢瓶（或气体发生器）钢瓶（或气体发生器）-压力表压力表-减压阀减压阀-净化管净化管-稳流稳流表表-检测器。检测器。进样系统的作用进样系统的作用就是把各种形态的样品转化为气态，以便进样分析。就是把各种形态的样品转化为气态，以便进样分析。进样系统分为进样系统分为气体进样器、液体进样器和固体进样器等气体进样器、液体进样器和固体进样器等组成部分：进样器（气体球胆、六通气体进样阀、液体进样针、固体裂解进样器）、汽化室、加热系统。进样要求：进样量或体积适宜；“塞子”式进样。一般柱分离进样
48、体积在十分之几至20L，对毛细管柱分离，体积约为0.2-5 L，此时应采用分流进样装置来实现。体积过大或进样过慢，将导致分离变差(拖尾)。二、进样系统二、进样系统气体进样器（六通阀）气体进样器（六通阀）推拉式和旋转式两种，由气体取样袋、六通阀、定量管组成推拉式和旋转式两种，由气体取样袋、六通阀、定量管组成 试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱。入分离柱。液体进样器液体进样器由液体进样针（自动进样器）、汽化室、加热系统组成由液体进样针（自动进样器）、汽化室、加热系统组成 分为：填充柱进样口和毛细管柱进样口分为：填
49、充柱进样口和毛细管柱进样口 不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10L10L；毛细管；毛细管色谱常用色谱常用1L1L；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。试样。气化室气化室：将液体试样瞬间气化的装：将液体试样瞬间气化的装置。无催化作用。置。无催化作用。固体进样器固体进样器由热裂解器、加热系统、汽化室组成由热裂解器、加热系统、汽化室组成填充柱进样系统填充柱进样系统 毛细管进样系统毛细管进样系统 柱柱分分离离系系
50、统统是是色色谱谱分分析析的的心心脏脏部部分分。其其作作用用就就是是把把样样品品中中的的各各个个组组分分分分离离开开来来。分分离离柱柱包包括括填填充充柱柱和和开开管管柱柱(毛毛细细管管柱柱)。柱材料包括金属、玻璃、融熔石英、聚四氟等。柱材料包括金属、玻璃、融熔石英、聚四氟等。三、柱分离系统三、柱分离系统 组成部分：柱室（后开门、风扇）、色谱柱、温控部件。组成部分：柱室（后开门、风扇）、色谱柱、温控部件。色谱柱：色谱仪的核心部件。色谱柱：色谱仪的核心部件。柱材质：不锈钢管或石英玻璃管，内径柱材质：不锈钢管或石英玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据毫米。长度可根据需要确定。一般填充柱需要确定。一般填充