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1、第16章气相色谱法1 1本讲稿第一页，共七十五页一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器 gas chromatographic instruments2本讲稿第二页，共七十五页3本讲稿第三页，共七十五页4本讲稿第四页，共七十五页 气相色谱仪由气路系统、进样系统、分气相色谱仪由气路系统、进样系统、分离系统（色谱柱）、控温系统、检测和记录离系统（色谱柱）、控温系统、检测和记录系统五个部分组成系统五个部分组成16.1 气相色谱仪气相色谱仪5 5本讲稿第五页，共七十五页气相色谱结构流程气相色谱结构流程1-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；7-进样口；8-色谱柱;9-热
2、导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪；6本讲稿第六页，共七十五页一、气路系统一、气路系统气路系统由高压气瓶、减压阀、气流调节阀和有关连接管气路系统由高压气瓶、减压阀、气流调节阀和有关连接管气路系统由高压气瓶、减压阀、气流调节阀和有关连接管气路系统由高压气瓶、减压阀、气流调节阀和有关连接管道组成它提供载气和气体通路，所用的载气由高压气瓶道组成它提供载气和气体通路，所用的载气由高压气瓶道组成它提供载气和气体通路，所用的载气由高压气瓶道组成它提供载气和气体通路，所用的载气由高压气瓶经减压提供载气常用氢气、氮气、氦气或氩气，一般使经减压提供载气常用氢气、氮气、氦气或氩气，一般使经减压
3、提供载气常用氢气、氮气、氦气或氩气，一般使经减压提供载气常用氢气、氮气、氦气或氩气，一般使用氮气或氢气用氮气或氢气用氮气或氢气用氮气或氢气7 7本讲稿第七页，共七十五页二、进样系统二、进样系统1 1进样器进样器进样器进样器液体样品的进样器采用微量注射器进样，将样品吸入液体样品的进样器采用微量注射器进样，将样品吸入液体样品的进样器采用微量注射器进样，将样品吸入液体样品的进样器采用微量注射器进样，将样品吸入0.50.5至至至至5050 L L的注射器中，刺入进样口的硅橡胶垫，的注射器中，刺入进样口的硅橡胶垫，的注射器中，刺入进样口的硅橡胶垫，的注射器中，刺入进样口的硅橡胶垫，经汽化室汽化后，进入色
4、谱柱经汽化室汽化后，进入色谱柱经汽化室汽化后，进入色谱柱经汽化室汽化后，进入色谱柱气体样品的进样可以采用气体样品的进样可以采用气体样品的进样可以采用气体样品的进样可以采用0.55mL0.55mL的注射器，由进样的注射器，由进样的注射器，由进样的注射器，由进样口注入汽化室进入色谱柱；也可用旋转式六通阀进样，口注入汽化室进入色谱柱；也可用旋转式六通阀进样，口注入汽化室进入色谱柱；也可用旋转式六通阀进样，口注入汽化室进入色谱柱；也可用旋转式六通阀进样，其工作原理如图其工作原理如图其工作原理如图其工作原理如图16.216.2所示左图为取样，右图为进所示左图为取样，右图为进所示左图为取样，右图为进所示左
5、图为取样，右图为进样样样样8 8本讲稿第八页，共七十五页六通阀工作原理示意图六通阀工作原理示意图 9 9本讲稿第九页，共七十五页固体样品的进样一固体样品的进样一般是溶于液体溶剂般是溶于液体溶剂中，依液体样品进中，依液体样品进样法进样样法进样2汽化室汽化室 由电热由电热金属块构成，上面金属块构成，上面具有硅橡胶封闭的具有硅橡胶封闭的进样口，其作用是进样口，其作用是将液体样品或溶液将液体样品或溶液样品瞬间汽化为气样品瞬间汽化为气态态1010本讲稿第十页，共七十五页色谱柱是气相色谱仪的核心部件，柱子一般是用不锈钢或玻璃管制成色谱柱是气相色谱仪的核心部件，柱子一般是用不锈钢或玻璃管制成色谱柱是气相色谱
6、仪的核心部件，柱子一般是用不锈钢或玻璃管制成色谱柱是气相色谱仪的核心部件，柱子一般是用不锈钢或玻璃管制成U U型或型或型或型或螺旋形它分为填充柱和空心毛细管柱螺旋形它分为填充柱和空心毛细管柱螺旋形它分为填充柱和空心毛细管柱螺旋形它分为填充柱和空心毛细管柱增加柱长可提高分离效能，但延长分析时间；增加柱长可提高分离效能，但延长分析时间；增加柱长可提高分离效能，但延长分析时间；增加柱长可提高分离效能，但延长分析时间；加大柱内径可增大进样量，但会降低柱的分离效能加大柱内径可增大进样量，但会降低柱的分离效能加大柱内径可增大进样量，但会降低柱的分离效能加大柱内径可增大进样量，但会降低柱的分离效能分析时应根
7、据具体情况选择合适的色谱柱分析时应根据具体情况选择合适的色谱柱分析时应根据具体情况选择合适的色谱柱分析时应根据具体情况选择合适的色谱柱三、分离系统（色谱柱）三、分离系统（色谱柱）1111本讲稿第十一页，共七十五页四、控制温度系统四、控制温度系统在气相色谱测定中，温度是重要的指标，直接影响色谱柱的选择分在气相色谱测定中，温度是重要的指标，直接影响色谱柱的选择分在气相色谱测定中，温度是重要的指标，直接影响色谱柱的选择分在气相色谱测定中，温度是重要的指标，直接影响色谱柱的选择分离、检测器的灵敏度和稳定性离、检测器的灵敏度和稳定性离、检测器的灵敏度和稳定性离、检测器的灵敏度和稳定性控制温度主要指对控制
8、温度主要指对控制温度主要指对控制温度主要指对色谱柱炉色谱柱炉色谱柱炉色谱柱炉，汽化室汽化室汽化室汽化室，检测器检测器检测器检测器三处的温度控制色谱三处的温度控制色谱三处的温度控制色谱三处的温度控制色谱柱的温度控制方式有柱的温度控制方式有柱的温度控制方式有柱的温度控制方式有恒温恒温恒温恒温和和和和程序升温程序升温程序升温程序升温二种二种二种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1212本讲稿第十二页，共七十五页五、检测器五、
9、检测器(检测和数据处理系统检测和数据处理系统)检测器也是色谱仪的重要部件，是把载气里检测器也是色谱仪的重要部件，是把载气里被分离的各组分的浓度或质量转换成电信号被分离的各组分的浓度或质量转换成电信号的装置的装置 根据检测原理的不同，可将其分为根据检测原理的不同，可将其分为浓度浓度型检测器和质量型检测器型检测器和质量型检测器两种两种1313本讲稿第十三页，共七十五页一、固体固定相一、固体固定相一、固体固定相一、固体固定相固体固定相一般是指活性吸附剂，这种色谱叫做气固色谱或固体固定相一般是指活性吸附剂，这种色谱叫做气固色谱或固体固定相一般是指活性吸附剂，这种色谱叫做气固色谱或固体固定相一般是指活性
10、吸附剂，这种色谱叫做气固色谱或吸附色谱它一般用于分析永久性气体（吸附色谱它一般用于分析永久性气体（吸附色谱它一般用于分析永久性气体（吸附色谱它一般用于分析永久性气体（H H2 2，OO2 2，COCO，CHCH4 4等）和等）和等）和等）和C C1 1C C4 4烃类气体等这些气体在固定液中溶解烃类气体等这些气体在固定液中溶解烃类气体等这些气体在固定液中溶解烃类气体等这些气体在固定液中溶解度都很小，不易分离而在固体吸附剂上，它们的吸附能度都很小，不易分离而在固体吸附剂上，它们的吸附能度都很小，不易分离而在固体吸附剂上，它们的吸附能度都很小，不易分离而在固体吸附剂上，它们的吸附能力却各有差别，可
11、获得较好的分离力却各有差别，可获得较好的分离力却各有差别，可获得较好的分离力却各有差别，可获得较好的分离16.2 16.2 气相色谱固定相气相色谱固定相1414本讲稿第十四页，共七十五页 1常用的固体吸附剂常用的固体吸附剂 常用的固体吸附剂主要有强极性的硅胶，常用的固体吸附剂主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝，非极性的活性炭和特殊弱极性的氧化铝，非极性的活性炭和特殊作用的分子筛等使用时，可根据它们对作用的分子筛等使用时，可根据它们对各种气体的吸附能力不同，选择最合适的各种气体的吸附能力不同，选择最合适的吸附剂吸附剂.1515本讲稿第十五页，共七十五页2人工合成的固定相人工合成的固定相 作作作作
12、为为为为有有有有机机机机固固固固定定定定相相相相的的的的高高高高分分分分子子子子多多多多孔孔孔孔微微微微球球球球是是是是一一一一类类类类人人人人工工工工合合合合成成成成的的的的多多多多孔孔孔孔共共共共聚聚聚聚物物物物它它它它既既既既是是是是载载载载体体体体又又又又起起起起固固固固定定定定液液液液作作作作用用用用，可可可可在在在在活活活活化化化化后后后后直直直直接接接接用用用用于于于于分分分分离离离离，也也也也可可可可作作作作为为为为载载载载体体体体在在在在其其其其表表表表面面面面涂涂涂涂渍渍渍渍固固固固定定定定液液液液后后后后再再再再用用用用由由由由于于于于是是是是人人人人工工工工合合合合成成
13、成成的的的的，可可可可控控控控制制制制其其其其孔孔孔孔径径径径大大大大小小小小及及及及表表表表面性质面性质面性质面性质1616本讲稿第十六页，共七十五页二、液体固定相二、液体固定相固定液固定液在气液色谱中，固定相是液体，称为固定在气液色谱中，固定相是液体，称为固定液它是一种高沸点有机物，很薄地均匀液它是一种高沸点有机物，很薄地均匀涂在惰性固体支持物涂在惰性固体支持物担体上面担体上面载体载体(担体担体)和固定液组成气液色谱固定相和固定液组成气液色谱固定相1717本讲稿第十七页，共七十五页1.载体载体(担体担体)（l l）对载体的要求）对载体的要求）对载体的要求）对载体的要求 具有足够大的表面积和
14、良好的孔穴结构，使固定液与试样的接具有足够大的表面积和良好的孔穴结构，使固定液与试样的接具有足够大的表面积和良好的孔穴结构，使固定液与试样的接具有足够大的表面积和良好的孔穴结构，使固定液与试样的接触面较大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积不宜太大，否触面较大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积不宜太大，否触面较大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积不宜太大，否触面较大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾；表面呈化学惰性，没有吸附性或则犹如吸附剂，易造成峰拖尾；表面呈化学惰性，没有吸附性或则犹如吸附剂，易造成峰拖尾；表面呈化学惰性，没有吸附性或则犹如吸附剂
15、，易造成峰拖尾；表面呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物起反应；热稳定性好；形状规则，吸附性很弱，更不能与被测物起反应；热稳定性好；形状规则，吸附性很弱，更不能与被测物起反应；热稳定性好；形状规则，吸附性很弱，更不能与被测物起反应；热稳定性好；形状规则，粒度均匀，具有一定机械强度粒度均匀，具有一定机械强度粒度均匀，具有一定机械强度粒度均匀，具有一定机械强度1818本讲稿第十八页，共七十五页（2 2）载体类型载体类型载体类型载体类型 大致可分为硅藻土和非硅藻土两类硅藻土载体是目前气相大致可分为硅藻土和非硅藻土两类硅藻土载体是目前气相大致可分为硅藻土和非硅藻土两类硅藻土载体是目前气相
16、大致可分为硅藻土和非硅藻土两类硅藻土载体是目前气相色谱中常用的一种载体，它是由称为硅藻的单细胞海藻骨架组色谱中常用的一种载体，它是由称为硅藻的单细胞海藻骨架组色谱中常用的一种载体，它是由称为硅藻的单细胞海藻骨架组色谱中常用的一种载体，它是由称为硅藻的单细胞海藻骨架组成，主要成分是二氧化硅和少量无机盐。成，主要成分是二氧化硅和少量无机盐。成，主要成分是二氧化硅和少量无机盐。成，主要成分是二氧化硅和少量无机盐。根据制造方法不同，又分为：根据制造方法不同，又分为：根据制造方法不同，又分为：根据制造方法不同，又分为：红色载体和白色载体红色载体和白色载体红色载体和白色载体红色载体和白色载体1919本讲稿
17、第十九页，共七十五页红色载体含氧化铁呈红色，故称红色载体。红色载体含氧化铁呈红色，故称红色载体。红色载体含氧化铁呈红色，故称红色载体。红色载体含氧化铁呈红色，故称红色载体。其特点是表面孔穴密集、孔径较小、比表面积较大其特点是表面孔穴密集、孔径较小、比表面积较大其特点是表面孔穴密集、孔径较小、比表面积较大其特点是表面孔穴密集、孔径较小、比表面积较大适宜于分析非极性或弱极性物质适宜于分析非极性或弱极性物质适宜于分析非极性或弱极性物质适宜于分析非极性或弱极性物质 白色载体适宜于白色载体适宜于白色载体适宜于白色载体适宜于分析各种极性化合物分析各种极性化合物分析各种极性化合物分析各种极性化合物 2020
18、本讲稿第二十页，共七十五页（3）载体的表面处理载体的表面处理 l l硅藻土载体表面不是完全惰性的，具有活性中心硅藻土载体表面不是完全惰性的，具有活性中心l l使用前要进行化学处理，以改进孔隙结构，屏蔽活性使用前要进行化学处理，以改进孔隙结构，屏蔽活性中心中心l l处理方法有酸洗、碱洗、硅烷化及添加减尾剂等处理方法有酸洗、碱洗、硅烷化及添加减尾剂等2121本讲稿第二十一页，共七十五页2 2固定液固定液（l l）对固定液要求）对固定液要求）对固定液要求）对固定液要求 首先是选择性好固定液的选择性可用相对保留值首先是选择性好固定液的选择性可用相对保留值首先是选择性好固定液的选择性可用相对保留值首先是
19、选择性好固定液的选择性可用相对保留值 2.1 2.1 来来来来衡量对于填充柱一般要求衡量对于填充柱一般要求衡量对于填充柱一般要求衡量对于填充柱一般要求 2.12.11.151.15；对于毛细管柱，；对于毛细管柱，；对于毛细管柱，；对于毛细管柱，2.12.11.081.08另外还要求固定液有良好的热稳定性和化学另外还要求固定液有良好的热稳定性和化学另外还要求固定液有良好的热稳定性和化学另外还要求固定液有良好的热稳定性和化学稳定性；对试样各组分有适当的溶解能力；在操作温度下稳定性；对试样各组分有适当的溶解能力；在操作温度下稳定性；对试样各组分有适当的溶解能力；在操作温度下稳定性；对试样各组分有适当
20、的溶解能力；在操作温度下有较低蒸气压，以免流失太快有较低蒸气压，以免流失太快有较低蒸气压，以免流失太快有较低蒸气压，以免流失太快2222本讲稿第二十二页，共七十五页是分子间作用力：较弱，包括是分子间作用力：较弱，包括定向力、诱定向力、诱导力、色散力和氢键作用力导力、色散力和氢键作用力4种种此外，固定液与被分离组分间还可能存在此外，固定液与被分离组分间还可能存在形成化合物或配合物等的键合力形成化合物或配合物等的键合力（2）组分分子与固定液间的作用力）组分分子与固定液间的作用力2323本讲稿第二十三页，共七十五页（3）固定液的特性）固定液的特性固定液的特性主要是指它的极性或选择性，固定液的特性主要
21、是指它的极性或选择性，用它可描述和区别固定液的分离特征用它可描述和区别固定液的分离特征目前大都采用相对极性和固定液特征常数目前大都采用相对极性和固定液特征常数（罗氏常数或麦氏常数）表示（罗氏常数或麦氏常数）表示 2424本讲稿第二十四页，共七十五页按按固定液极性固定液极性分类：分类：用固定液的极性和特征常数（罗氏常数和麦用固定液的极性和特征常数（罗氏常数和麦氏常数）表示氏常数）表示按按化学类型化学类型分类，即按官能团的类型分类：分类，即按官能团的类型分类：如烃类、酯类、醇类等，极性有差异，分离如烃类、酯类、醇类等，极性有差异，分离的对象也就不同。的对象也就不同。（4）固定液的分类固定液的分类2
22、525本讲稿第二十五页，共七十五页(5)固定液选择的一般原则和方法固定液选择的一般原则和方法 对固定液的选择并没有规律性可循一般可按对固定液的选择并没有规律性可循一般可按对固定液的选择并没有规律性可循一般可按对固定液的选择并没有规律性可循一般可按“相似相溶相似相溶相似相溶相似相溶”原则来选择在应用时，应按实际情况而定原则来选择在应用时，应按实际情况而定原则来选择在应用时，应按实际情况而定原则来选择在应用时，应按实际情况而定(i)(i)分离非极性物质：一般选用非极性固定液，这时试样分离非极性物质：一般选用非极性固定液，这时试样分离非极性物质：一般选用非极性固定液，这时试样分离非极性物质：一般选用
23、非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的后流出后流出后流出后流出(ii)(ii)分离极性物质：选用极性固定液，试样中各组分按极分离极性物质：选用极性固定液，试样中各组分按极分离极性物质：选用极性固定液，试样中各组分按极分离极性物质：选用极性固定液，试样中各组分按极性次序分离，极性小的先流出，极性大的后流出性次序分离，极性小的先流出，极性大的后流出性次序分离，极性小的先流出，极性大的后流出性次序分离，极性小的先流出，极性大的
24、后流出2626本讲稿第二十六页，共七十五页（iiiiii）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液，）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液，）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液，）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液，这时非极性组分先流出，极性组分后流出这时非极性组分先流出，极性组分后流出这时非极性组分先流出，极性组分后流出这时非极性组分先流出，极性组分后流出（vivi）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定液试样中各组分
25、按与固定液分子间形成氢键能力大小先后液试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小先后液试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小先后液试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出2727本讲稿第二十七页，共七十五页（v）分离复杂的难分离物质：可选用两）分离复杂的难分离物质：可选用两种或两种以上混合固定液种或两种以上混合固定液 对于样品极性情况未知的，一般用最对于样品极性情况未知的，一般用最
26、常用的几种固定液做试验常用的几种固定液做试验2828本讲稿第二十八页，共七十五页2929本讲稿第二十九页，共七十五页（6 6 6 6）固定液的涂布）固定液的涂布）固定液的涂布）固定液的涂布通常是将固定液溶于适当溶剂中，然后倒入担体，使二者混匀，通常是将固定液溶于适当溶剂中，然后倒入担体，使二者混匀，通常是将固定液溶于适当溶剂中，然后倒入担体，使二者混匀，通常是将固定液溶于适当溶剂中，然后倒入担体，使二者混匀，在适当温度下，蒸发掉溶剂而制得固定相在适当温度下，蒸发掉溶剂而制得固定相在适当温度下，蒸发掉溶剂而制得固定相在适当温度下，蒸发掉溶剂而制得固定相但用这种方法制得的固定相往往存在表面不均匀性
27、、吸附效应及升温但用这种方法制得的固定相往往存在表面不均匀性、吸附效应及升温但用这种方法制得的固定相往往存在表面不均匀性、吸附效应及升温但用这种方法制得的固定相往往存在表面不均匀性、吸附效应及升温时固定液流失等缺点，可在装柱后进行适当的老化处理时固定液流失等缺点，可在装柱后进行适当的老化处理时固定液流失等缺点，可在装柱后进行适当的老化处理时固定液流失等缺点，可在装柱后进行适当的老化处理3030本讲稿第三十页，共七十五页三、新型合成固定相三、新型合成固定相近年来出现了新型合成固定相，它是一种较理想的固定近年来出现了新型合成固定相，它是一种较理想的固定近年来出现了新型合成固定相，它是一种较理想的固
28、定近年来出现了新型合成固定相，它是一种较理想的固定相，主要有相，主要有相，主要有相，主要有高分子聚合物小球及化学键合相高分子聚合物小球及化学键合相高分子聚合物小球及化学键合相高分子聚合物小球及化学键合相高分子聚合物小球是由苯乙烯与交联剂二乙烯苯共聚高分子聚合物小球是由苯乙烯与交联剂二乙烯苯共聚高分子聚合物小球是由苯乙烯与交联剂二乙烯苯共聚高分子聚合物小球是由苯乙烯与交联剂二乙烯苯共聚而得既可作为担体又可作为固定相而得既可作为担体又可作为固定相而得既可作为担体又可作为固定相而得既可作为担体又可作为固定相3131本讲稿第三十一页，共七十五页16.3 气相色谱检测器气相色谱检测器把由色谱柱分离的各组
29、分的浓度或质量转把由色谱柱分离的各组分的浓度或质量转换成电信号的装置。换成电信号的装置。3232本讲稿第三十二页，共七十五页1.1.检测器类型检测器类型浓度型检测器：浓度型检测器：测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测信号值与组分的浓度成正比。如热导检测器质量型检测器：质量型检测器：测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。如火焰离子化检测器通用型检测器：通用型检测器：对所有物质有响应，如热导检测器专属型检测器：专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，如电子俘获检测器3333本讲稿第三十三页，共七十五页 热导检测器是根据热导检测器是根
30、据不同的物质具有不同的热导系数原理不同的物质具有不同的热导系数原理不同的物质具有不同的热导系数原理不同的物质具有不同的热导系数原理制成的热导制成的热导检测器由于结构简单，性能稳定，检测器由于结构简单，性能稳定，几乎对所有物质都有响应，通用性几乎对所有物质都有响应，通用性几乎对所有物质都有响应，通用性几乎对所有物质都有响应，通用性好，好，好，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其主要缺点是灵敏度较低灵敏度较低一、热导检测器一、热导检测器 TCD thermal conductivity detec
31、tor3434本讲稿第三十四页，共七十五页1.1.热导检测器的结构热导检测器的结构 池体池体（一般用不锈钢制成）热敏元件热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。参考臂：参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。测量臂测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。3535本讲稿第三十五页，共七十五页2.2.检测原理检测原理 平衡电桥，右图。不同的气体有不同的热导系数。钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：R参参=R测测 ;R1=R2 则：则：R参参R2=R测测R1 无电压信号输出；记录仪走直线（基线）3636本讲稿第三十六页，共七十五页进样后
32、进样后:载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，值不等，产生电阻差，则：则：R参参R2R测测R1 这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，a、b两端存两端存在着电位差，有电压信号输出。信在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。组分浓度随时间变化的峰状图形。本讲稿第三十七页，共七十五页二、氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检
33、测器 flame ionization detector,FID1.1.氢焰检测器的特点氢焰检测器的特点(1)典型的质量型检测器典型的质量型检测器;(2)对有机化合物具有很高的灵敏度对有机化合物具有很高的灵敏度;(3)其其主主要要缺缺点点是是不不能能检检测测永永久久性性气气体体、水水、一一氧氧化化碳碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氢等物质二氧化碳、氮的氧化物、硫化氢等物质;(4)氢氢焰焰检检测测器器具具有有结结构构简简单单、稳稳定定性性好好、灵灵敏敏度度高高、响响应迅速等特点应迅速等特点;(5)比比热热导导检检测测器器的的灵灵敏敏度度高高出出近近3个个数数量量级级，检检测测下下限限可可达达10-
34、12gs-1。3838本讲稿第三十八页，共七十五页2.2.氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构 (1)在发射极和收集极之在发射极和收集极之间加有一定的直流电压间加有一定的直流电压（100300V），构成一），构成一个外加电场。个外加电场。(2)氢焰检测器需要用到氢焰检测器需要用到三种气体：三种气体：N2：携带试样组分；：携带试样组分；H2：为燃气；：为燃气；空气：助燃气。空气：助燃气。3939本讲稿第三十九页，共七十五页3.3.氢焰检测器的原理氢焰检测器的原理 火焰离子化检测器是以氢火焰离子化检测器是以氢气和空气燃烧的火焰作为能气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰源，利用含碳有机物在火
35、焰中燃烧产生离子，在外加电中燃烧产生离子，在外加电场的作用下，使离子形成场的作用下，使离子形成离子离子流流，根据离子流产生的电信号强，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分度，检测被色谱柱分离出的组分本讲稿第四十页，共七十五页三、电子捕获检测器三、电子捕获检测器 electron capture detector,ECD 高选择性检测器，仅对高选择性检测器，仅对具有电负性的物质具有电负性的物质（如（如卤素、磷、硫、氰）有很高的灵敏度，检测下限卤素、磷、硫、氰）有很高的灵敏度，检测下限1010-14 14 g/mLg/mL。是目前分析痕量电负性有机物最有效是目前分析痕量电负性有机物
36、最有效的检测器。的检测器。对大多数烃类没有响应。对大多数烃类没有响应。较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。的测定。4141本讲稿第四十一页，共七十五页四四.火焰光度检测器火焰光度检测器(flame photometric detector,(flame photometric detector,FPD)FPD)火焰光度检测器，又称火焰光度检测器，又称硫、磷检测器硫、磷检测器硫、磷检测器硫、磷检测器，它是一种对含硫、磷有机化，它是一种对含硫、磷有机化合物具有高选择性和高灵敏度的质量型检测器，检出限可达合物具有高选择性和高灵敏度的质量型检测器
37、，检出限可达10-12gS-1（对（对P）或）或10-11gS-11（对（对S）这种检测器可用于大气中痕量硫化物以及农副产品，水中的纳克级这种检测器可用于大气中痕量硫化物以及农副产品，水中的纳克级有机磷和有机硫农药残留量的测定有机磷和有机硫农药残留量的测定4242本讲稿第四十二页，共七十五页检测器的性能指标检测器的性能指标一个优良的检测器应具以下几个性能指标：一个优良的检测器应具以下几个性能指标：一个优良的检测器应具以下几个性能指标：一个优良的检测器应具以下几个性能指标：灵敏度高，噪声小，检灵敏度高，噪声小，检灵敏度高，噪声小，检灵敏度高，噪声小，检出限低，死体积小，响应迅速，线性范围宽，稳定
38、性好出限低，死体积小，响应迅速，线性范围宽，稳定性好出限低，死体积小，响应迅速，线性范围宽，稳定性好出限低，死体积小，响应迅速，线性范围宽，稳定性好通用性检测器要求适用范围广；选择性检测器要求选择性好通用性检测器要求适用范围广；选择性检测器要求选择性好通用性检测器要求适用范围广；选择性检测器要求选择性好通用性检测器要求适用范围广；选择性检测器要求选择性好其衡量指标主要有其衡量指标主要有其衡量指标主要有其衡量指标主要有 灵敏度和检出限（敏感度灵敏度和检出限（敏感度灵敏度和检出限（敏感度灵敏度和检出限（敏感度）与）与）与）与AASAAS定义类似定义类似定义类似定义类似4343本讲稿第四十三页，共七
39、十五页线性范围线性范围线性范围线性范围 检测器的线性范围定义为检测器的线性范围定义为检测器的线性范围定义为检测器的线性范围定义为在检测器呈线性时最大和最在检测器呈线性时最大和最在检测器呈线性时最大和最在检测器呈线性时最大和最小进样量之比，或叫最大允小进样量之比，或叫最大允小进样量之比，或叫最大允小进样量之比，或叫最大允许进样量（浓度）与最小检许进样量（浓度）与最小检许进样量（浓度）与最小检许进样量（浓度）与最小检测量（浓度）之比测量（浓度）之比测量（浓度）之比测量（浓度）之比4444本讲稿第四十四页，共七十五页 不同类型检测器的线性范围差别也很大不同类型检测器的线性范围差别也很大如氢焰检测器的
40、线性范围可达如氢焰检测器的线性范围可达107，热，热导检测器则在导检测器则在105左右左右由于线性范围很宽，在实际检测时一般采由于线性范围很宽，在实际检测时一般采用用双对数坐标纸双对数坐标纸4545本讲稿第四十五页，共七十五页 常用检测器的性能常用检测器的性能4646本讲稿第四十六页，共七十五页操作条件的选择操作条件的选择根据基本色谱分离方程式及范氏理论，可指导选择色谱分根据基本色谱分离方程式及范氏理论，可指导选择色谱分根据基本色谱分离方程式及范氏理论，可指导选择色谱分根据基本色谱分离方程式及范氏理论，可指导选择色谱分离的操作条件离的操作条件离的操作条件离的操作条件 1.1.柱长的选择柱长的选
41、择柱长的选择柱长的选择 虽然增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽虽然增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽虽然增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽虽然增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽加大，分析时间延长加大，分析时间延长加大，分析时间延长加大，分析时间延长 4747本讲稿第四十七页，共七十五页填充柱的柱长要选择适当填充柱的柱长要选择适当填充柱的柱长要选择适当填充柱的柱长要选择适当l l过长的柱子，总分离效能也不一定高一般情况下，柱长选择过长的柱子，总分离效能也不一定高一般情况下，柱长选择过长的柱子，总分离效能也不一定高一般情况下，柱长选择过长的柱子，总分离效能也不一定高一般情况
42、下，柱长选择以使组分能完全分离，分离度达到所期望的值为准以使组分能完全分离，分离度达到所期望的值为准以使组分能完全分离，分离度达到所期望的值为准以使组分能完全分离，分离度达到所期望的值为准l l具体方法是选择一根极性适宜，任意长度的色谱柱，测定两组分的具体方法是选择一根极性适宜，任意长度的色谱柱，测定两组分的具体方法是选择一根极性适宜，任意长度的色谱柱，测定两组分的具体方法是选择一根极性适宜，任意长度的色谱柱，测定两组分的分离度，然后根据基本色谱分离方程式，确定柱长是否适宜分离度，然后根据基本色谱分离方程式，确定柱长是否适宜分离度，然后根据基本色谱分离方程式，确定柱长是否适宜分离度，然后根据基
43、本色谱分离方程式，确定柱长是否适宜 4848本讲稿第四十八页，共七十五页2.载气及其流速的选择载气及其流速的选择 流速对柱效的影响流速对柱效的影响流速对柱效的影响流速对柱效的影响4949本讲稿第四十九页，共七十五页3 3柱温的选择柱温的选择 柱温是一个重要的操作参数，直接影响分离效能和分析柱温是一个重要的操作参数，直接影响分离效能和分析柱温是一个重要的操作参数，直接影响分离效能和分析柱温是一个重要的操作参数，直接影响分离效能和分析速度速度速度速度l l 提高柱温可使气相、液相传质速率加快，有利于降低塔板高度，改提高柱温可使气相、液相传质速率加快，有利于降低塔板高度，改提高柱温可使气相、液相传质
44、速率加快，有利于降低塔板高度，改提高柱温可使气相、液相传质速率加快，有利于降低塔板高度，改善柱效；善柱效；善柱效；善柱效；l l 但增加柱温同时又加剧纵向扩散，从而导致柱效下降但增加柱温同时又加剧纵向扩散，从而导致柱效下降但增加柱温同时又加剧纵向扩散，从而导致柱效下降但增加柱温同时又加剧纵向扩散，从而导致柱效下降 5050本讲稿第五十页，共七十五页选择柱温要兼顾几方面的因素选择柱温要兼顾几方面的因素选择柱温要兼顾几方面的因素选择柱温要兼顾几方面的因素一般原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当一般原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当一般原则是：在使最难分
45、离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当一般原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度具体操作条件的选择低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度具体操作条件的选择低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度具体操作条件的选择低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度具体操作条件的选择应根据实际情况而定应根据实际情况而定应根据实际情况而定应根据实际情况而定柱温的选择还应考虑固定液的使用温度，柱温的选择还应考虑固定液的使用温度，柱温的选择还应考虑固定液的使用温度，柱温的选择还应考虑固定液的使用温度，柱温不能高于固定液的柱温不能高于固定液的柱
46、温不能高于固定液的柱温不能高于固定液的最高使用温度最高使用温度最高使用温度最高使用温度，否则固定派挥发流失，对分离不利，否则固定派挥发流失，对分离不利，否则固定派挥发流失，对分离不利，否则固定派挥发流失，对分离不利 5151本讲稿第五十一页，共七十五页对于宽沸程的多组分混合物，可采用程序升对于宽沸程的多组分混合物，可采用程序升温法，即在分析过程中按一定速度提高柱温温法，即在分析过程中按一定速度提高柱温正构烷烃恒温和程序升温色谱图比较：正构烷烃恒温和程序升温色谱图比较：5252本讲稿第五十二页，共七十五页采用程序升温后不仅改善分离，而且可以缩短分析时间，采用程序升温后不仅改善分离，而且可以缩短分
47、析时间，采用程序升温后不仅改善分离，而且可以缩短分析时间，采用程序升温后不仅改善分离，而且可以缩短分析时间，得到的峰形也很理想得到的峰形也很理想得到的峰形也很理想得到的峰形也很理想 5353本讲稿第五十三页，共七十五页4 4载体粒度及筛分范围的选择载体粒度及筛分范围的选择 载体的粒度愈小，填装愈均匀，柱效就愈载体的粒度愈小，填装愈均匀，柱效就愈高但粒度也不能太小否则，阻力压也高但粒度也不能太小否则，阻力压也急剧增大一般粒度直径为柱内径的急剧增大一般粒度直径为柱内径的1/201/25为宜在高压液相色谱中，可采为宜在高压液相色谱中，可采用极细粒度，直径在用极细粒度，直径在m数量级数量级5454本讲
48、稿第五十四页，共七十五页5 5进样量的选择进样量的选择最大允许进样量：使半峰宽基本不变，而峰高与进样量成线性关最大允许进样量：使半峰宽基本不变，而峰高与进样量成线性关最大允许进样量：使半峰宽基本不变，而峰高与进样量成线性关最大允许进样量：使半峰宽基本不变，而峰高与进样量成线性关系系系系一般说来，色谱柱越粗、越长，固定液含量越高，容许进样量越大一般说来，色谱柱越粗、越长，固定液含量越高，容许进样量越大一般说来，色谱柱越粗、越长，固定液含量越高，容许进样量越大一般说来，色谱柱越粗、越长，固定液含量越高，容许进样量越大一般说来，气体样品进样量为一般说来，气体样品进样量为一般说来，气体样品进样量为一般
49、说来，气体样品进样量为0.110 mL0.110 mL，液体样品进样量为，液体样品进样量为，液体样品进样量为，液体样品进样量为0.1100.110 L L5555本讲稿第五十五页，共七十五页16.5 16.5 色谱定性分析色谱定性分析色谱定性分析即确定各色谱峰所代表的化合物由于色谱分析色谱定性分析即确定各色谱峰所代表的化合物由于色谱分析色谱定性分析即确定各色谱峰所代表的化合物由于色谱分析色谱定性分析即确定各色谱峰所代表的化合物由于色谱分析的物质很多，不同组分在同一固定相上色谱峰的位置可能相同的物质很多，不同组分在同一固定相上色谱峰的位置可能相同的物质很多，不同组分在同一固定相上色谱峰的位置可能
50、相同的物质很多，不同组分在同一固定相上色谱峰的位置可能相同因此只凭色谱峰的位置来定性有一定困难，故对于一个未知样品，首先因此只凭色谱峰的位置来定性有一定困难，故对于一个未知样品，首先因此只凭色谱峰的位置来定性有一定困难，故对于一个未知样品，首先因此只凭色谱峰的位置来定性有一定困难，故对于一个未知样品，首先要了解它的来源、性质，作一初步估计，再结合下列方法确定各色谱峰要了解它的来源、性质，作一初步估计，再结合下列方法确定各色谱峰要了解它的来源、性质，作一初步估计，再结合下列方法确定各色谱峰要了解它的来源、性质，作一初步估计，再结合下列方法确定各色谱峰所代表的化合物所代表的化合物所代表的化合物所代