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1、第2节气相色谱仪第1页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9气相色谱仪气相色谱仪1第2页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9气相色谱仪气相色谱仪2第3页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9气相色谱仪气相色谱仪3第4页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9一、气相色谱流程一、气相色谱流程1-1-载气钢瓶；载气钢瓶；2-2-减压阀；减压阀；3-3-净化干燥管；净化干燥管；4-4-针形阀；针形阀；5-5-流量流量计计;6-;6-压力表；压力表；7-7-进样器；进样器；8-8-色谱色谱柱；柱；9-9-热导检测器；热导检测器；10-10-放大放大器；器；11-
2、11-温度控制器；温度控制器；12-12-记录记录仪；仪；1.1.载气系统载气系统载气系统载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制：包括气源、净化干燥管和载气流速控制;2.2.进样系统进样系统进样系统进样系统：进样器及气化室；：进样器及气化室；3.3.色谱柱：色谱柱：色谱柱：色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；4.4.检测器检测器检测器检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；5.5.记录系统：记录系统：记录系统：记录系统：放大器、记录仪或数据
3、处理仪；放大器、记录仪或数据处理仪；6.6.温度控制系统温度控制系统温度控制系统温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。：柱室、气化室的温度控制。第5页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9二、二、气相色谱固定相气相色谱固定相1 1 1 1气固色谱固定相气固色谱固定相气固色谱固定相气固色谱固定相 种类：种类：种类：种类：活性炭：活性炭：活性炭：活性炭：有较大的比表面积，吸附性较强。有较大的比表面积，吸附性较强。活活活活性性性性氧氧氧氧化化化化铝铝铝铝：有有较较大大的的极极性性。适适用用于于常常温温下下O O2 2、N N2 2、COCO、CHCH4 4、C C2 2H H6 6、C C
4、2 2H H4 4等等气气体体的的相相互互分分离离。COCO2 2能能被被活活性性氧氧化化铝铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。硅硅硅硅胶胶胶胶：与与活活性性氧氧化化铝铝大大致致相相同同的的分分离离性性能能，除除能能分分析析上上述述物物质质外外，还还能能分分析析COCO2 2、N N2 2O O、NONO、NONO2 2等等，且且能能够够分分离离臭臭氧。氧。第6页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9气固色谱固定相气固色谱固定相 分子筛分子筛分子筛分子筛：碱碱碱碱及及及及碱碱碱碱土土土土金金金金属属属属的的的的硅硅硅硅铝铝铝铝酸酸酸酸盐盐盐盐（沸
5、沸沸沸石石石石），多多多多孔孔孔孔性性性性。如如如如3 3A A、4A4A、5A5A、10X10X及及及及1313X X分分分分子子子子筛筛筛筛等等等等（孔孔孔孔径径径径：埃埃埃埃）。常常常常用用用用5 5A A和和和和1313X X（常常常常温温温温下下下下分分分分离离离离OO2 2 2 2与与与与N N2 2 2 2）。除除除除了了了了广广广广泛泛泛泛用用用用于于于于HH2 2 2 2、OO2 2 2 2、N N2 2 2 2、CHCH4 4 4 4、COCO等等等等的分离外，还能够测定的分离外，还能够测定的分离外，还能够测定的分离外，还能够测定HeHe、NeNe、ArAr、NONO、N
6、N2 2 2 2OO等。等。等。等。高分子多孔微球（高分子多孔微球（高分子多孔微球（高分子多孔微球（GDXGDX系列）：系列）：系列）：系列）：新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。型型型型号号号号：GDX-01GDX-01、-02-02、-03-03等等等等。适适适适用用用用于于于于水水水水、气气气气体体体体及及及及低低低低级级级级醇醇醇醇的分析。的分析。的分析。的分析。第7页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9气固色谱固定相的特点气固
7、色谱固定相的特点（1 1）性能与制备和活化条件有很大关系；）性能与制备和活化条件有很大关系；）性能与制备和活化条件有很大关系；）性能与制备和活化条件有很大关系；（2 2）同同同同一一一一种种种种固固固固定定定定相相相相，不不不不同同同同厂厂厂厂家家家家或或或或不不不不同同同同活活活活化化化化条条条条件件件件，分分分分离离离离效效效效果差异较大；果差异较大；果差异较大；果差异较大；（3 3）种类有限，能分离的对象不多；）种类有限，能分离的对象不多；）种类有限，能分离的对象不多；）种类有限，能分离的对象不多；（4 4）使用方便。）使用方便。）使用方便。）使用方便。第8页，本讲稿共31页2023/2
8、/92023/2/92气液色谱固定相气液色谱固定相 气液色谱固定相气液色谱固定相气液色谱固定相气液色谱固定相 固定液固定液+担体（支持体）担体（支持体）：固固固固定定定定液液液液在在在在常常常常温温温温下下下下不不不不一一一一定定定定为为为为液液液液体体体体，但但但但在在在在使使使使用用用用温温温温度度度度下下下下一一一一定定定定呈呈呈呈液液液液体状态。体状态。体状态。体状态。固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。担体：化学惰性的多孔性固体颗
9、粒，具有较大的比表面积。担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。可以作为担体使用的物质应满足以下条件：可以作为担体使用的物质应满足以下条件：可以作为担体使用的物质应满足以下条件：可以作为担体使用的物质应满足以下条件：比表面积大，孔径分布均匀；比表面积大，孔径分布均匀；比表面积大，孔径分布均匀；比表面积大，孔径分布均匀；化化化化学学学学惰惰惰惰性性性性，表表表表面面面面无无无无吸吸吸吸附附附附性性性性或或或或吸吸吸吸附附附附性性性性很很很很弱弱弱弱，与与与与被被被被分分分分离离离离
10、组组组组份份份份不起反应；不起反应；不起反应；不起反应；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；颗粒大小均匀、适度。一般常用颗粒大小均匀、适度。一般常用颗粒大小均匀、适度。一般常用颗粒大小均匀、适度。一般常用60806080目、目、目、目、8010080100目。目。目。目。第9页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9担体（硅藻土）担体（硅藻土）红色担体红色担体红色担体红色担体：孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强度好。适宜分孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机
11、械强度好。适宜分孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强度好。适宜分孔径较小，表孔密集，比表面积较大，机械强度好。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。离非极性或弱极性组分的试样。离非极性或弱极性组分的试样。离非极性或弱极性组分的试样。缺点是表面存有活性吸附中心点。缺点是表面存有活性吸附中心点。缺点是表面存有活性吸附中心点。缺点是表面存有活性吸附中心点。白色担体白色担体白色担体白色担体：煅烧前原料中加入了少量助溶剂煅烧前原料中加入了少量助溶剂煅烧前原料中加入了少量助溶剂煅烧前原料中加入了少量助溶剂(碳酸钠碳酸钠碳酸钠碳酸钠)。颗颗颗颗 粒疏松，孔径较大。表面积较小，机械强度粒疏松，孔径较大。表面积
12、较小，机械强度粒疏松，孔径较大。表面积较小，机械强度粒疏松，孔径较大。表面积较小，机械强度 较差。但吸较差。但吸较差。但吸较差。但吸附性显著减小，适宜分离极性组分的试样。附性显著减小，适宜分离极性组分的试样。附性显著减小，适宜分离极性组分的试样。附性显著减小，适宜分离极性组分的试样。第10页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9表表5-15-1填充柱气液色谱担体一览表填充柱气液色谱担体一览表第11页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9固定液固定液 固定液：高沸点难挥发有机化合物，种类繁多。固定液：高沸点难挥发有机化合物，种类繁多。固定液：高沸点难挥发有机化合物，种类繁多。
13、固定液：高沸点难挥发有机化合物，种类繁多。(1)(1)对对对对固定液的固定液的固定液的固定液的要求要求要求要求 应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。(2)(2)选择的基本原则选择的基本原则选择的基本原则选择的基本原则 “相似相溶相似相溶
14、相似相溶相似相溶”，选择与试样性质相近的固定相。，选择与试样性质相近的固定相。，选择与试样性质相近的固定相。，选择与试样性质相近的固定相。第12页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9(3)固定液分类方法固定液分类方法 如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在各种色谱手如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在各种色谱手如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在各种色谱手如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在各种色谱手册中，一般将固定液按有机化合物的分类方法分为：脂肪烃、册中，一般将固定液按有机化合物的分类方法分为：脂肪烃、册中，一般将固定液按有机化合物的分类方法分为：脂肪烃、册中，一
15、般将固定液按有机化合物的分类方法分为：脂肪烃、芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等，芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等，芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等，芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等，(4)(4)最高最低使用温度最高最低使用温度最高最低使用温度最高最低使用温度 高于最高使用温度易分解，温度低呈固体；高于最高使用温度易分解，温度低呈固体；高于最高使用温度易分解，温度低呈固体；高于最高使用温度易分解，温度低呈固体；(5)(5)混合固定相混合固定相混合固定相混合固定相 对于复杂的难分离组分通常采用特殊固定液或将两种甚至对于复杂的难分离组分通常采用特殊固定液或将两种甚至对于复杂的难分离组分通常采
16、用特殊固定液或将两种甚至对于复杂的难分离组分通常采用特殊固定液或将两种甚至两种以上配合使用；两种以上配合使用；两种以上配合使用；两种以上配合使用；第13页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9(6)固定液的相对极性固定液的相对极性 规定：角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，规定：角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，规定：角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，规定：角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，氧二丙睛的相对极性为氧二丙睛的相对极性为氧二丙睛的相对极性为氧二丙睛的相对极性为100.100.第14页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9表表表表8-2 8-2 优选固定液优选固定液优
17、选固定液优选固定液麦麦麦麦氏氏氏氏常常常常数数数数：xx、yy、zz、uu、s s表表表表示示示示，分分分分别别别别代代代代表表表表了了了了极极极极性性性性分分分分子子子子间间间间存存存存在在在在着着着着的的的的静静静静电电电电力力力力（偶偶偶偶极极极极定定定定向向向向力力力力）；极极极极性性性性与与与与非非非非极极极极性性性性分分分分子子子子间间间间存存存存在在在在着着着着的的的的诱诱诱诱导导导导力力力力；非非非非极极极极性性性性分分分分子子子子间间间间的的的的色色色色散散散散力力力力；氢氢氢氢键键键键等等等等。也也也也可可可可以以以以用用用用五五五五个个个个数数数数的的的的总总总总和和和和
18、来来来来表表表表示示示示固固固固定定定定相相相相的的的的极极极极性性性性大大大大小小小小，如如如如：，氧氧氧氧二二二二丙丙丙丙睛睛睛睛五五五五个个个个常常常常数数数数的的的的总总总总和和和和为为为为44274427，是是是是强强强强极极极极性固定相性固定相性固定相性固定相。第15页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9三、气相色谱检测装置三、气相色谱检测装置 色色色色谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的关关关关键键键键部部部部件件件件之之之之一一一一，种种种种类类类类较较较较多多多多，原原原原理理理理和和和和结结结结构构构构各各各各异异异异。有有有有的的的的具具具具有有有有广广广广普普普普性性性
19、性，如如如如热热热热导导导导检检检检测测测测器器器器；有有有有的的的的具具具具有有有有高高高高选选选选择择择择性性性性，仅仅仅仅对对对对某类物质有高响应。某类物质有高响应。某类物质有高响应。某类物质有高响应。1 1 1 1检测器特性检测器特性检测器特性检测器特性 浓度型检测器：浓度型检测器：浓度型检测器：浓度型检测器：测测测测量量量量的的的的是是是是载载载载气气气气中中中中通通通通过过过过检检检检测测测测器器器器组组组组分分分分浓浓浓浓度度度度瞬瞬瞬瞬间间间间的的的的变变变变化化化化，检检检检测测测测 信号值与组分的浓度成正比。信号值与组分的浓度成正比。信号值与组分的浓度成正比。信号值与组分的
20、浓度成正比。质量型检测器：质量型检测器：质量型检测器：质量型检测器：测测测测量量量量的的的的是是是是载载载载气气气气中中中中某某某某组组组组分分分分进进进进入入入入检检检检测测测测器器器器的的的的速速速速度度度度变变变变化化化化，即即即即检检检检测测测测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。第16页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9检测器性能评价指标检测器性能评价指标响应值（或灵敏度）响应值（或灵敏度）S:在在在在一一一一定定定定范范范
21、范围围围围内内内内，信信信信号号号号E E与与与与进进进进入入入入检检检检测测测测器器器器的的的的物物物物质质质质质质质质量量量量mm呈呈呈呈线线线线性关系：性关系：性关系：性关系：E=S m E=S m S=E/m S=E/m 单位：单位：单位：单位：mV/mV/（mg/cmmg/cm-3-3）；（浓度型检测器）；（浓度型检测器）；（浓度型检测器）；（浓度型检测器）mV/mV/（mg/smg/s）；（质量型检测器）；（质量型检测器）；（质量型检测器）；（质量型检测器）S S 表表表表示示示示单单单单位位位位质质质质量量量量的的的的物物物物质质质质通通通通过过过过检检检检测测测测器器器器时时时
22、时，产产产产生生生生的的的的响响响响应应应应信信信信号号号号的的的的大大大大小小小小。S S值值值值越越越越大大大大，检检检检测测测测器器器器（也也也也即即即即色色色色谱谱谱谱仪仪仪仪）的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度也也也也就就就就越越越越高高高高。检检检检测测测测信信信信号号号号通通通通常常常常显显显显示示示示为为为为色色色色谱谱谱谱峰峰峰峰，则则则则响响响响应应应应值值值值也也也也可可可可以以以以由由由由色色色色谱峰面积（谱峰面积（谱峰面积（谱峰面积（A A）除以试样质量求得：）除以试样质量求得：）除以试样质量求得：）除以试样质量求得：S S=A A/mm第17页，本讲稿共31页2023
23、/2/92023/2/9最低检测限（最小检测量）：最低检测限（最小检测量）：噪声水平决定着能被检测到的浓度（或质量）。噪声水平决定着能被检测到的浓度（或质量）。噪声水平决定着能被检测到的浓度（或质量）。噪声水平决定着能被检测到的浓度（或质量）。从从从从图图图图中中中中可可可可以以以以看看看看出出出出：如如如如果果果果要要要要把把把把信信信信号号号号从从从从本本本本底底底底噪噪噪噪声声声声中中中中识识识识别别别别出出出出来来来来，则则则则组组组组分分分分的的的的响响响响应应应应值值值值就就就就一一一一定定定定要要要要高高高高于于于于N N。检检检检测测测测器器器器响响响响应应应应值值值值为为为为
24、2 2倍倍倍倍噪噪噪噪声声声声水水水水平平平平时时时时的的的的试试试试样样样样浓浓浓浓度度度度（或或或或质质质质量量量量），被被被被定定定定义义义义为为为为最低检测限（或该物质的最小检测量）。最低检测限（或该物质的最小检测量）。最低检测限（或该物质的最小检测量）。最低检测限（或该物质的最小检测量）。线性度与线性范围线性度与线性范围线性度与线性范围线性度与线性范围 ：检检检检测测测测器器器器的的的的线线线线性性性性度度度度定定定定义义义义为为为为：检检检检测测测测器器器器响响响响应应应应值值值值的的的的对对对对数数数数值值值值与与与与试试试试样样样样量量量量对对对对数数数数值值值值之之之之间间间
25、间呈呈呈呈比比比比例例例例的的的的状状状状况况况况。而而而而检检检检测测测测器器器器的的的的线线线线性性性性范范范范围围围围定定定定义义义义为为为为：检检检检测测测测器器器器在在在在线线线线性性性性工工工工作作作作时时时时，被被被被测测测测物物物物质质质质的的的的最最最最大大大大浓浓浓浓度度度度（或或或或质质质质量量量量）与与与与最低浓度（或质量）之比。最低浓度（或质量）之比。最低浓度（或质量）之比。最低浓度（或质量）之比。第18页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/92 2热导检测器热导检测器 （1 1）热导检测器的结构热导检测器的结构热导检测器的结构热导检测器的结构 池体池体池体
26、池体：一般用不锈钢制成。一般用不锈钢制成。一般用不锈钢制成。一般用不锈钢制成。热敏元件热敏元件热敏元件热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。的钨丝制成。的钨丝制成。的钨丝制成。参考臂：参考臂：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。仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。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，则连接在紧需要携带被分离组分的载
27、气流过，则连接在紧需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧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。靠近分离柱出口处。靠近分离柱出口处。靠近分离柱出口处。第19页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9（2）检测原理）检测原理 平衡电桥，右图。平衡电桥，右图。不同的气体有不同的热导系数。不同的气体有不同的热导系数。不同的气体有不同的热导系数。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：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：R R参参参参=R R测测测
28、测 ;R R1 1=R=R2 2 则：则：则：则：R R参参参参 R R2 2=R R测测测测 R R1 1 无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。进样后，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流进样后，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流进样后，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流进样后，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，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电
29、阻的变化，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值不等，产生电阻差，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R R参参参参 R R测测测测 则：则：则：则：R R参参参参 R R2 2 R R测测测测 R R1 1 这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，a a、b b两端存在着电位差，有电压信两端存在着电位差，有电压信两端存在着电位差，有电压信两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随号输出。信号与组分浓度相关。记
30、录仪记录下组分浓度随号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。时间变化的峰状图形。时间变化的峰状图形。时间变化的峰状图形。第20页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9（3 3）影响）影响热导检测器灵敏度的因素热导检测器灵敏度的因素桥桥桥桥路路路路电电电电流流流流I I ：I I ，钨钨钨钨丝丝丝丝的的的的温温温温度度度度 ，钨钨钨钨丝丝丝丝与与与与池池池池体体体体之之之之间间间间的的的的温温温温差差差差 ，有有有有利利利利于于于于热热热热传传传传导导导导，检检检检测测测测器器器器灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度提
31、提提提高高高高。检检检检测测测测器器器器的的的的响响响响应应应应值值值值S S I I3 3，但但但但稳稳稳稳定定定定性性性性下下下下降降降降，基基基基线线线线不不不不稳稳稳稳。桥桥桥桥路路路路电电电电流流流流太太太太高高高高时时时时，还还还还可可可可能能能能造成钨丝烧坏。造成钨丝烧坏。造成钨丝烧坏。造成钨丝烧坏。池池池池体体体体温温温温度度度度：池池池池体体体体温温温温度度度度与与与与钨钨钨钨丝丝丝丝温温温温度度度度相相相相差差差差越越越越大大大大，越越越越有有有有利利利利于于于于热热热热传传传传导导导导，检检检检测测测测器器器器的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度也也也也就就就就越越越越高高高
32、高，但但但但池池池池体体体体温温温温度度度度不不不不能能能能低低低低于于于于分分分分离离离离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。第21页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9表表表表7-3 7-3 某些气体与蒸气的热导系数某些气体与蒸气的热导系数某些气体与蒸气的热导系数某些气体与蒸气的热导系数()，单位：，单位：，单位：，单位：J/cmJ/cms s载气种类载气种类载气种类载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，在检测器载气与试样的热导系数相差越大，在检测器载气与试样的
33、热导系数相差越大，在检测器载气与试样的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大，气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大，气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大，气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但则检测灵敏度进一
34、步提高。氦气也具有较大的热导系数，但则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但价格较高。价格较高。价格较高。价格较高。第22页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9 3 3 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器 （1 1）特点）特点）特点）特点（FIDFID：hydrogen hydrogen f flamelamei ionization onization d detectoretector）a.a.典型的质量型检测器，典型的质量型检测器，典型的质量型检测器，典型的质量型检测器，b.b.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，对有机化合物具有很高的灵
35、敏度，对有机化合物具有很高的灵敏度，c.c.无无无无机机机机气气气气体体体体、水水水水、四四四四氯氯氯氯化化化化碳碳碳碳等等等等含含含含氢氢氢氢少少少少或或或或不不不不含含含含氢氢氢氢的的的的物物物物质质质质灵灵灵灵敏敏敏敏度低或不响应。度低或不响应。度低或不响应。度低或不响应。d.d.氢氢氢氢焰焰焰焰检检检检测测测测器器器器结结结结构构构构简简简简单单单单、稳稳稳稳定定定定性性性性好好好好、灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度高高高高、响响响响应应应应迅迅迅迅速速速速等特点。等特点。等特点。等特点。e.e.比比比比热热热热导导导导检检检检测测测测器器器器的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度高高高高出出出出近
36、近近近3 3个个个个数数数数量量量量级级级级，检检检检测测测测下下下下限限限限可可可可达达达达 1010-12-12gggg-1-1。第23页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9(2)氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构 a.a.在发射极和收集极之间加在发射极和收集极之间加在发射极和收集极之间加在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（有一定的直流电压（有一定的直流电压（有一定的直流电压（100100300300V V）构成一个外加电场。）构成一个外加电场。）构成一个外加电场。）构成一个外加电场。b.b.氢焰检测器需要用到三种氢焰检测器需要用到三种氢焰检测器需要用到三种氢焰检测器需要用到
37、三种气体：气体：气体：气体：N N2 2：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；：载气携带试样组分；HH2 2 ：为燃气；：为燃气；：为燃气；：为燃气；空气：助燃气。空气：助燃气。空气：助燃气。空气：助燃气。使用时需要调整三者的比例使用时需要调整三者的比例使用时需要调整三者的比例使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳。关系，检测器灵敏度达到最佳。关系，检测器灵敏度达到最佳。关系，检测器灵敏度达到最佳。第24页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9(3)氢焰检测器的原理氢焰检测器的原理 a.a.当当当当含含含含有有有有机机机机物物物物 CnHmCnHm的
38、的的的载载载载气气气气由由由由喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴喷喷喷喷出出出出进进进进入入入入火焰时，在火焰时，在火焰时，在火焰时，在C C层发生裂解反应产生自由基层发生裂解反应产生自由基层发生裂解反应产生自由基层发生裂解反应产生自由基 ：CnHm CHCnHm CHb.b.产产产产生生生生的的的的自自自自由由由由基基基基在在在在D D层层层层火火火火焰焰焰焰中中中中与与与与外外外外面面面面扩扩扩扩散散散散进进进进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：CH+O CHOCH+O CHO+e+ec.c
39、.生生生生成成成成的的的的正正正正离离离离子子子子CHOCHO+与与与与火火火火焰焰焰焰中中中中大大大大量量量量水水水水分分分分子子子子碰撞而发生分子离子反应：碰撞而发生分子离子反应：碰撞而发生分子离子反应：碰撞而发生分子离子反应：CHOCHO+H +H2 2O HO H3 3OO+CO +COA A A A区：预热区区：预热区区：预热区区：预热区B B B B层：点燃火焰层：点燃火焰层：点燃火焰层：点燃火焰C C C C层：热裂解区：层：热裂解区：层：热裂解区：层：热裂解区：温度最高温度最高温度最高温度最高D D D D层：反应区层：反应区层：反应区层：反应区第25页，本讲稿共31页2023
40、/2/92023/2/9氢焰检测器的原理氢焰检测器的原理 d.d.d.d.化化化化学学学学电电电电离离离离产产产产生生生生的的的的正正正正离离离离子子子子和和和和电电电电子子子子在在在在外外外外加加加加恒恒恒恒定定定定直直直直流流流流电电电电场场场场的的的的作作作作用用用用下下下下分分分分别别别别向向向向两两两两极极极极定定定定向向向向运运运运动动动动而而而而产生微电流产生微电流产生微电流产生微电流（约（约（约（约1010-6-61010-14-14A A）；）；）；）；e.e.在在在在一一一一定定定定范范范范围围围围内内内内，微微微微电电电电流流流流的的的的大大大大小小小小与与与与进进进进入
41、入入入离离离离子子子子室室室室的的的的被被被被测测测测组组组组分分分分质质质质量量量量成成成成正正正正比比比比，所所所所以以以以氢氢氢氢焰焰焰焰检检检检测测测测器是质量型检测器；器是质量型检测器；器是质量型检测器；器是质量型检测器；f.f.组分在氢焰中的电离效率很低，大约五组分在氢焰中的电离效率很低，大约五组分在氢焰中的电离效率很低，大约五组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离；十万分之一的碳原子被电离；十万分之一的碳原子被电离；十万分之一的碳原子被电离；g.g.g.g.离子电流信号输出到记录仪，得到峰面离子电流信号输出到记录仪，得到峰面离子电流信号输出到记录仪，得到峰面离
42、子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线。积与组分质量成正比的色谱流出曲线。积与组分质量成正比的色谱流出曲线。积与组分质量成正比的色谱流出曲线。A A区：预热区区：预热区B B层：点燃火焰层：点燃火焰C C层：热裂解区：层：热裂解区：温度最高温度最高D D层：反应区层：反应区第26页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9（4 4）影响氢焰检测器灵敏度的因素）影响氢焰检测器灵敏度的因素 各种气体流速和配比的选择：各种气体流速和配比的选择：各种气体流速和配比的选择：各种气体流速和配比的选择：N N2 2流速的选择主要考虑分离效能，流速的选择主要考虑分离效能，流速的
43、选择主要考虑分离效能，流速的选择主要考虑分离效能，N N2 2 HH2 2 =1=1=1=1 1 1 1 11 1 1 1 1.5 1.5 1.5 1.5 氢气氢气氢气氢气 空气空气空气空气=1=1=1=1 10 10 10 10。极化电压极化电压极化电压极化电压 正常极化电压选择在正常极化电压选择在正常极化电压选择在正常极化电压选择在100100100100300300300300V V V V范围内。范围内。范围内。范围内。第27页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/94 4.电子捕获检测器电子捕获检测器 高选择性检测器，高选择性检测器，高选择性检测器，高选择性检测器，仅对含有卤
44、素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度，仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度，仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度，仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度，检测下限检测下限检测下限检测下限10101010-14-14-14-14 g/mLg/mLg/mLg/mL，对大多数烃类没有响应。对大多数烃类没有响应。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的测定。较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定
45、。第28页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/95.5.具有定性功能的检测器（联用技术）具有定性功能的检测器（联用技术）色谱色谱色谱色谱-质谱；色谱质谱；色谱质谱；色谱质谱；色谱-红外等。红外等。红外等。红外等。质谱作为色谱的检测器使用需要解决质谱作为色谱的检测器使用需要解决质谱作为色谱的检测器使用需要解决质谱作为色谱的检测器使用需要解决四个问题四个问题四个问题四个问题:(1)(1)(1)(1)色谱柱出口压力与质谱仪高真空之间的匹配；色谱柱出口压力与质谱仪高真空之间的匹配；色谱柱出口压力与质谱仪高真空之间的匹配；色谱柱出口压力与质谱仪高真空之间的匹配；(2)(2)(2)(2)试样组分
46、与载气的分离；试样组分与载气的分离；试样组分与载气的分离；试样组分与载气的分离；(3)(3)(3)(3)质谱对色谱流出峰的快速测定（电子计算机解决）；质谱对色谱流出峰的快速测定（电子计算机解决）；质谱对色谱流出峰的快速测定（电子计算机解决）；质谱对色谱流出峰的快速测定（电子计算机解决）；(4)(4)(4)(4)质谱仪的小型化（小型化的质量分析器）。质谱仪的小型化（小型化的质量分析器）。质谱仪的小型化（小型化的质量分析器）。质谱仪的小型化（小型化的质量分析器）。第29页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9质谱作为色谱检测器所存在质谱作为色谱检测器所存在问题问题的的解决：解决：第一和第
47、二个问题的解决：第一和第二个问题的解决：第一和第二个问题的解决：第一和第二个问题的解决：采用分子分离器；采用分子分离器；采用分子分离器；采用分子分离器；分子分离器类型：分子分离器类型：分子分离器类型：分子分离器类型：微孔玻璃式、半透膜式和喷射式三种。微孔玻璃式、半透膜式和喷射式三种。微孔玻璃式、半透膜式和喷射式三种。微孔玻璃式、半透膜式和喷射式三种。喷射式分子分离器：喷射式分子分离器：喷射式分子分离器：喷射式分子分离器：由一对同轴收缩型喷嘴构成，喷嘴被封在一真空室中，由一对同轴收缩型喷嘴构成，喷嘴被封在一真空室中，由一对同轴收缩型喷嘴构成，喷嘴被封在一真空室中，由一对同轴收缩型喷嘴构成，喷嘴被
48、封在一真空室中，如图所示。可做成多级。如图所示。可做成多级。如图所示。可做成多级。如图所示。可做成多级。第30页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9请选择内容：请选择内容：第一节第一节第一节第一节 色谱法概述色谱法概述色谱法概述色谱法概述第二节第二节第二节第二节 气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪第三节第三节第三节第三节 色谱理论基础色谱理论基础色谱理论基础色谱理论基础第四节第四节第四节第四节 气相色谱操作条件选择气相色谱操作条件选择气相色谱操作条件选择气相色谱操作条件选择第五节第五节第五节第五节 色谱定性、定量方法色谱定性、定量方法色谱定性、定量方法色谱定性、定量方法第六节第六节第六节第六节 毛细管色谱毛细管色谱毛细管色谱毛细管色谱第七节第七节第七节第七节 液相色谱法液相色谱法液相色谱法液相色谱法第八节第八节第八节第八节 离子色谱法离子色谱法离子色谱法离子色谱法第九节第九节第九节第九节 高效毛细管电泳高效毛细管电泳高效毛细管电泳高效毛细管电泳第十节第十节第十节第十节 薄层色谱与纸色谱法薄层色谱与纸色谱法薄层色谱与纸色谱法薄层色谱与纸色谱法结束结束结束结束第31页，本讲稿共31页2023/2/92023/2/9