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1、 第三章 气相色谱法GasChromatography本章要求本章要求掌握气相色谱法的基本原理；掌握气相色谱法的基本原理；了解气相色谱仪主要组成部件的功能；了解气相色谱仪主要组成部件的功能；了解固定相及其选择；了解固定相及其选择；了解常用检测器性能了解常用检测器性能、原理及适用范围；原理及适用范围；掌握常用定性方法及定量方法。掌握常用定性方法及定量方法。气气相相色色谱谱法法是是以以气气体体作作为为流流动动相相的的一一种种色色谱谱法法。根根据据所所用用的的固固定定相相状状态态不不同同，又又可可分分为为气气-固固色色谱谱（GSC）和和气气-液色谱（液色谱（GLC）。）。特点：特点：分离效率高分离效
2、率高分析速度快分析速度快灵敏度高灵敏度高应用范围广：食品、农业、环保、医药、生命、石化应用范围广：食品、农业、环保、医药、生命、石化3.1气相色谱仪气相色谱仪减减压压阀阀净净化化稳稳压压阀阀稳稳流流阀阀流流量量计计进进样样色色谱谱柱柱检检测测器器纪纪录录仪仪压压力力表表 气路系统气路系统 进样系统进样系统 分离系统分离系统 检测系统检测系统钢瓶钢瓶（气源）（气源）3.2气路和进样系统气路和进样系统一、气路系统一、气路系统气路组成：气路组成：载气载气：常用：常用H2、N2、Ar；净化器净化器：有机物用活性炭、分子筛除去；：有机物用活性炭、分子筛除去；H2中的中的O2用钯催化剂除去；用钯催化剂除去
3、；N2中的中的O2用铜除去；用铜除去；H2O用硅胶、分子筛除去。用硅胶、分子筛除去。稳压恒流装置稳压恒流装置气路结构气路结构：单柱单气路，双柱双气路。单柱单气路，双柱双气路。二、进样系统二、进样系统进样器进样器微量注射器规格（微量注射器规格（1510、25uL、100uL5mL）液体进样器：液体进样器：微量注射器。微量注射器。气气体体进进样样器器（六六通通阀阀）：试试样样先先充充满满定定量量管管，切切入入后后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱。载气携带定量管中的试样气体进入分离柱。汽汽化化室室：由由绕绕有有加加热热丝丝的的金金属属块块制制成成，温温控控范范围围在在室室温温500。进进样样时
4、时用用微微量量注注射射器器针针头头刺刺穿穿密密封封垫垫，然然后后将将样样品品迅迅速速注注入入汽汽化化室室，形形成成浓浓度度集集中中的的“样样品品塞塞”，汽汽化化后后被被载气带入色谱柱内。载气带入色谱柱内。汽汽化化室室温温度度应应使使试试样样瞬瞬间间汽汽化化而而不不分分解解，通通常常选选在在试试样样沸沸点点或或稍稍高高于于沸沸点点。一一般般汽汽化化室室温温度度比比柱柱温温高高1050。2 2、载体、载体材料：不锈钢，铜，玻璃，聚四氟乙烯材料：不锈钢，铜，玻璃，聚四氟乙烯材料：不锈钢，铜，玻璃，聚四氟乙烯材料：不锈钢，铜，玻璃，聚四氟乙烯 /石英玻璃石英玻璃石英玻璃石英玻璃大小：内径大小：内径大小
5、：内径大小：内径2-6mm2-6mm，长，长，长，长1-6m/0.1-0.5mm1-6m/0.1-0.5mm，长，长，长，长10-100m10-100m形状：形状：形状：形状：U U U U型型型型 /螺旋型螺旋型螺旋型螺旋型1 1、色谱柱、色谱柱作作作作用用用用：提提提提供供供供一一一一个个个个大大大大的的的的惰惰惰惰性性性性表表表表面面面面，以以以以承承承承担担担担固固固固定定定定液液液液，使使使使其其其其以薄膜状态分布在担体表面上，构成固定相。以薄膜状态分布在担体表面上，构成固定相。以薄膜状态分布在担体表面上，构成固定相。以薄膜状态分布在担体表面上，构成固定相。种类：填充柱种类：填充柱种
6、类：填充柱种类：填充柱 /毛细管柱毛细管柱毛细管柱毛细管柱3.3分离系统分离系统a a、多孔、比表面积大，孔径分布均匀。、多孔、比表面积大，孔径分布均匀。b b、化学惰性。、化学惰性。c c、热稳定性好。、热稳定性好。d d、有一定的机械性能。、有一定的机械性能。e e、粒度细小，均匀。、粒度细小，均匀。气相色谱用的载体种类气相色谱用的载体种类硅藻土型：红色载体、白色载体硅藻土型：红色载体、白色载体非硅藻土型：氟载体非硅藻土型：氟载体玻璃微球载体玻璃微球载体高分子多空微球载体高分子多空微球载体对载体的要求对载体的要求红色载体（天然硅藻土木屑在红色载体（天然硅藻土木屑在900oC下烧）下烧）机机
7、械械强强度度高高，表表面面积积大大，孔孔径径较较小小(约约2m)，能能涂涂较较多多的的固固定定液液，色色谱谱分分离离效效率率高高。但但表表面面存存在在吸吸附附中中心心，分分析极性物质时有拖尾现象。析极性物质时有拖尾现象。白色载体（天然硅藻土白色载体（天然硅藻土Na2CO3，大于，大于900oC烧）烧）与与红红色色载载体体相相比比，表表面面孔孔较较粗粗(约约89m)，表表面面积积较较小小，机机械械强强度度差差，柱柱效效低低。但但表表面面活活性性中中心心显显著著减减少少，对极性物质的吸附性小，一般用于分析极性物质。对极性物质的吸附性小，一般用于分析极性物质。硅藻土：硅藻土：硅藻土：硅藻土：单细胞海
8、藻（植物）骨架，无定形单细胞海藻（植物）骨架，无定形单细胞海藻（植物）骨架，无定形单细胞海藻（植物）骨架，无定形SiOSiOSiOSiO2 2 2 2与与与与 少量无机盐组成。少量无机盐组成。少量无机盐组成。少量无机盐组成。硅藻土型载体硅藻土型载体目的：改进孔隙结构，屏蔽活性中心，提高柱效。目的：改进孔隙结构，屏蔽活性中心，提高柱效。硅藻土型载体处理硅藻土型载体处理 酸酸酸酸洗洗洗洗法法法法：用用HCL溶溶液液浸浸煮煮载载体体，过过滤滤后后用用去去离离子子水水洗洗至至中中性性，烘烘干干。载载体体经经酸酸洗洗后后能能除除去去Fe2O3等等金金属属氧氧化化物物，减少一些活性中心。减少一些活性中心。
9、碱碱碱碱洗洗洗洗法法法法：酸酸洗洗之之后后，用用NaOH-甲甲醇醇溶溶液液回回流流或或浸浸泡泡，甲甲醇醇和和水水洗洗至至中中性性，干干燥燥。碱碱洗洗的的目目的的是是除除去去表表面面的的AL2O3等酸性作用点。等酸性作用点。硅硅硅硅烷烷烷烷化化化化：用用硅硅氧氧化化试试剂剂和和载载体体表表面面的的硅硅醇醇、硅硅醚醚基基团团反反应应，以以消消除除载载体体表表面面的的氢氢键键结结合合能能力力。常常用用的的硅硅烷烷化化试试剂有二甲基二氯硅烷和二剂有二甲基二氯硅烷和二(三甲基硅烷三甲基硅烷)胺。胺。氟氟载载体体：聚聚四四氟氟乙乙烯烯制制成成的的多多孔孔性性载载体体，优优点点是是吸吸附附性性小小、耐耐腐腐
10、蚀蚀性性强强，用用于于分分析析极极性性物物质质和和强强腐腐蚀蚀性性气气体体。缺点是湿润性差，表面积较小，强度低，柱效不高。缺点是湿润性差，表面积较小，强度低，柱效不高。玻玻璃璃微微球球载载体体：有有规规则则的的颗颗粒粒小小球球，优优点点是是能能在在低低柱柱温温下下分分析析高高沸沸点点样样品品，分分析析速速度度快快。但但表表面面积积小小，只只能能用于低含量固定液且表面有吸附性，柱效不高。用于低含量固定液且表面有吸附性，柱效不高。高高分分子子多多孔孔微微球球载载体体：苯苯乙乙烯烯与与二二乙乙烯烯苯苯的的共共聚聚物物，既既能能直直接接作作为为气气相相色色谱谱的的固固定定相相，又又可可作作为为载载体体
11、涂涂上上固固定液后再使用。定液后再使用。非硅藻土型载体非硅藻土型载体非硅藻土型载体非硅藻土型载体选择载体的大致原则选择载体的大致原则 a.a.当固定液的含量大于当固定液的含量大于5%5%时，可选用硅藻土型时，可选用硅藻土型 (白色或红色白色或红色)载体载体.b.b.当固定液含量小于当固定液含量小于6%6%时，应选用处理过的载时，应选用处理过的载 体体,如仍拖尾可加减尾剂如仍拖尾可加减尾剂.c.c.对于高沸点组分，可选用玻璃微球载体对于高沸点组分，可选用玻璃微球载体 d.d.对于强腐蚀性组分，可选用氟载体对于强腐蚀性组分，可选用氟载体 气气相相色色谱谱固固定定液液主主要要是是由由高高沸沸点点有有
12、机机物物组组成成，在在操操作作温温度度下下呈呈液液态态，有有特特定定的的使使用用温温度度范范围围(最最高高使使用用温温度度极极限限)。对固定液的要求对固定液的要求对固定液的要求对固定液的要求 3 3、固定液、固定液a.a.蒸气压低，不流失蒸气压低，不流失b.b.热稳定性好，在操作柱温下呈液态，不分解，不聚热稳定性好，在操作柱温下呈液态，不分解，不聚 合，规定了最高使用温度。合，规定了最高使用温度。c.c.化学稳定性好，不与待测组分起化学反应化学稳定性好，不与待测组分起化学反应d.d.溶解度大，对待测物质各组分有适当的溶解能力。溶解度大，对待测物质各组分有适当的溶解能力。e.e.选择性好，对两个
13、沸点相同或相近但属于不同类型选择性好，对两个沸点相同或相近但属于不同类型 的组分有尽可能高的分离能力。的组分有尽可能高的分离能力。组分与固定液分子间的作用组分与固定液分子间的作用a静静电电力力（极极性性极极性性）：在在极极性性固固定定液液上上分分离离极极性性组组分时，静电力起主要作用。分时，静电力起主要作用。b诱诱导导力力（极极性性非非极极性性）：分分离离非非极极性性和和可可极极化化物物质质的混合物时，诱导力起作用。的混合物时，诱导力起作用。c 色色散散力力（非非极极性性非非极极性性）：当当用用非非极极性性固固定定液液分分离离非极性组分时，色散力起主要作用非极性组分时，色散力起主要作用 d d
14、 氢氢键键力力（XHY）：用用含含有有-OH，COOH，-NH2等等官官能能团团的的分分子子作作固固定定液液，分分析析含含氟氟、含含氧氧、含含氮氮化化合物时，此种力起主要作用合物时，此种力起主要作用规定规定:角鲨烷的相对极性为角鲨烷的相对极性为0,-氧二丙腈的相对极性为氧二丙腈的相对极性为100以以苯苯和和环环己己烷烷为为试试样样，在在这这两两根根柱柱上上以以及及被被测测固固定定液液柱柱上上，分分别别测测出出其其相相对对保保留留体体积积（或或时时间间），然然后后取取对对数数，则：则：被测固定液的相对极性被测固定液的相对极性x=100-100（q1-qx）/(q1-q2)固定液的极性分类固定液的
15、极性分类q1：环己烷和苯在环己烷和苯在,-氧二丙腈上的相对保留体积的对数氧二丙腈上的相对保留体积的对数q2：环己烷和苯在角鲨烷上的相对保留体积的对数环己烷和苯在角鲨烷上的相对保留体积的对数qx：环己烷和苯在待测固定液上的相对保留体积的对数环己烷和苯在待测固定液上的相对保留体积的对数x x x x1-201-201-201-2021-4021-4021-4021-4041-6041-6041-6041-6061-8061-8061-8061-8081-10081-10081-10081-1000 0 0 0极性极性极性极性+1+1+1+1+2+2+2+2+3+3+3+3+4+4+4+4+5+5+
16、5+5非极性非极性非极性非极性固定液选择固定液选择“相相似似互互溶溶”原原则则：即即固固定定液液的的性性质质和和待待测测组组分分的的性性质质有有某些相似时某些相似时,其溶解度大其溶解度大,分配系数也大分配系数也大,选择性就高。选择性就高。选择固定液的依据：选择固定液的依据：分离物分离物-固定液固定液/先流出先流出-后流出后流出a，分分离离非非极极性性物物质质，选选用用非非极极性性固固定定液液，组组分分按按沸沸点点顺序流出色谱柱，沸点低的先流出，沸点高的后流出顺序流出色谱柱，沸点低的先流出，沸点高的后流出b，分分离离极极性性物物质质，选选用用极极性性固固定定液液，试试样样中中各各组组分分主主要按
17、极性顺序分离，极性小的先流出，极性大的后流出。要按极性顺序分离，极性小的先流出，极性大的后流出。c，分分离离非非极极性性和和极极性性混混合合物物时时，选选用用极极性性固固定定液液，非非极性组分先流出，极性组分后流出。极性组分先流出，极性组分后流出。d，对对于于能能形形成成氢氢键键的的试试样样，选选极极性性的的或或氢氢键键型型的的固固定定液，不易形成氧键的先流出，易形成氢键的后流出。液，不易形成氧键的先流出，易形成氢键的后流出。e，对于复杂的难分离的物质，用两种以上混合固定液。对于复杂的难分离的物质，用两种以上混合固定液。4 4、色谱柱老化色谱柱老化载气载气5-10mL/min，不接检测器，放空
18、，不接检测器，放空高于操作温度高于操作温度10-20oC低于低于固定液最高使用固定液最高使用温度温度老化老化4-8小时小时目的：除去残有溶剂、挥发杂质等。目的：除去残有溶剂、挥发杂质等。通用型通用型选择型选择型3.4气相色谱检测器气相色谱检测器一、分类一、分类浓度型检测器：浓度型检测器：测量的是载气中某组分浓度的瞬间变化，测量的是载气中某组分浓度的瞬间变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比即检测器的响应值和组分的浓度成正比.如热导池检测器和电子捕获检测器。如热导池检测器和电子捕获检测器。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 度变化度
19、变化,即检测器的响应值和单位时间即检测器的响应值和单位时间 内进入检测器的某组分的量成正比内进入检测器的某组分的量成正比.如如 氢火焰离子化检测器和火焰光度检测器氢火焰离子化检测器和火焰光度检测器 RCRCRCRCRdRdRdRdm m m m/d/d/d/dt t t t二、检测器的性能指标二、检测器的性能指标检测器应具备几点要求：检测器应具备几点要求：1.灵敏度高灵敏度高，稳定性好，便于进行微量和痕量分析；，稳定性好，便于进行微量和痕量分析；2.死体积小死体积小，响应快，便于进行快速分析；，响应快，便于进行快速分析；3.线性范围宽线性范围宽，便于进行定量分析；，便于进行定量分析；4.对操作
20、变化不敏感对操作变化不敏感，便于应用程序技术；，便于应用程序技术；5.牢固耐用，安全性好牢固耐用，安全性好，且结构简单，价格便宜。，且结构简单，价格便宜。因此，检测器灵敏度，响应时间、稳定性、线性因此，检测器灵敏度，响应时间、稳定性、线性范围等可以作为衡量检测器性能的指标。范围等可以作为衡量检测器性能的指标。（1 1）灵敏度灵敏度S斜率：斜率：S=R/Q是是是是评评评评价价价价一一一一个个个个检检检检测测测测器器器器的的的的好好好好坏坏坏坏及及及及与与与与其其其其它它它它类类类类型型型型检检检检测测测测器器器器相相相相比比比比较的重要指标之一较的重要指标之一较的重要指标之一较的重要指标之一一一
21、定定浓浓度度或或一一定定重重量量的的物物质质通通过过检检测测器器时时所给出信号的大小，用符号所给出信号的大小，用符号S表示表示灵敏度的计算：灵敏度的计算：浓度型检测器浓度型检测器 浓度型检测器响应信号与载气中组分的浓度浓度型检测器响应信号与载气中组分的浓度c c成正比成正比 R R R R C R=ScC R=ScC R=ScC R=Sc C Sc=R/CC Sc=R/CC Sc=R/CC Sc=R/C Sc Sc 即检测器的灵敏度，下标即检测器的灵敏度，下标 c c 表示浓度型。表示浓度型。Sc单位：单位：进进进进样样样样为为为为液液液液体体体体：单单单单位位位位为为为为mVmL/mgmVm
22、L/mg，表表表表示示示示每每每每毫毫毫毫升升升升载载载载气气气气中中中中有有有有1mg1mg试试试试样通过检测器时所能产生的信号样通过检测器时所能产生的信号样通过检测器时所能产生的信号样通过检测器时所能产生的信号mVmV值。值。值。值。进进进进样样样样为为为为气气气气体体体体：单单单单位位位位为为为为mVmL/mLmVmL/mL，表表表表示示示示每每每每毫毫毫毫升升升升载载载载气气气气中中中中有有有有1mL1mL试试试试样通过检测器时所能产生的信号样通过检测器时所能产生的信号样通过检测器时所能产生的信号样通过检测器时所能产生的信号mVmV值值值值 质量型检测器质量型检测器灵敏度与单位时间内进
23、入检测器的某组分的量有关灵敏度与单位时间内进入检测器的某组分的量有关 Rdm/dt R=SRdm/dt R=Sm mdm/dt dm/dt S Sm m为比例常数，即检测器的灵敏度为比例常数，即检测器的灵敏度 下标下标 m 表示质量型。表示质量型。S Sm m=R/(dm/dt)=R/(dm/dt)单位：单位：mVs/g,每秒钟有每秒钟有1g物质进入检测器时能产生的信号物质进入检测器时能产生的信号mV值。值。灵灵敏敏度度只只能能表表示示检检测测器器对对某某物物质质产产生生信信号号的的大大小小,由由于于响响应应值值大大时时基基线线波波动动也也会会随随着着成成比比例例增增大大.所所以以只只用用灵敏
24、度灵敏度S S不能很好地评价一个检测器的质量不能很好地评价一个检测器的质量.检测限检测限D D定义：产生二倍噪音信号时单位体积载气中被定义：产生二倍噪音信号时单位体积载气中被测物的量测物的量(Dc,mg/ml)(Dc,mg/ml)或单位时间进入检测或单位时间进入检测器器的的量量(Dm,g/s)(Dm,g/s)（2 2）检测限检测限DD=2RN/SR R R RN N N N：检测器的噪声，指基线在短时间内上下偏差：检测器的噪声，指基线在短时间内上下偏差：检测器的噪声，指基线在短时间内上下偏差：检测器的噪声，指基线在短时间内上下偏差 的数值的数值的数值的数值(单位为单位为单位为单位为mV)mV)
25、mV)mV)D D D D值越小，则说明仪器越敏感。值越小，则说明仪器越敏感。值越小，则说明仪器越敏感。值越小，则说明仪器越敏感。D=2RN/S 指指信信号号与与被被测测物物质质浓浓度度或或绝绝对对量量的的关关系系成成线线性性的的范范围围,表表示示检检测测器器对对样样品品中中不不同同浓浓度度的的适适应应性性,此此范围越宽越好范围越宽越好.（3 3）线性范围线性范围三、典型的气相色谱检测器三、典型的气相色谱检测器1.热导池检测器热导池检测器(TCD)热热导导检检测测器器是是根根据据不不同同物物质质具具有有不不同同的的热热导导系系数数的原理制成的，采用热敏元件进行检测的。的原理制成的，采用热敏元件
26、进行检测的。特特点点：结结构构简简单单、稳稳定定性性好好、线线形形范范围围宽宽、操操作作方方便便、灵灵敏敏度度适适宜宜，对对无无机机、有有机机可可挥挥发发物物质质均均有有响响应，而且不破坏样品，是一种通用型检测器。应，而且不破坏样品，是一种通用型检测器。参比参比热导池的结构热导池的结构 池体：池体：参考池：参考池：纯载气通过；纯载气通过；测测量量池池：让让载载气气和和分分离离后的试样通过。后的试样通过。测测量量线线路路：两两池池通通道道中中均均置置一一热热敏敏电电阻阻，与与两两个个阻阻值值相相等等的的电电阻阻构构成成一个一个惠斯顿电桥惠斯顿电桥。工作原理工作原理开始时，仅有纯载气通过时，电流流
27、过热丝产生的热量与开始时，仅有纯载气通过时，电流流过热丝产生的热量与载气带走的热量建立热动平衡，这时参比臂和测量臂热丝的载气带走的热量建立热动平衡，这时参比臂和测量臂热丝的温度相同，温度相同，R=f(T)T1=T4R1=R4T2=T3R2=R3A、B点电位相同，点电位相同，EAB=0无信号输出，记录仪记录的是无信号输出，记录仪记录的是一条直线。一条直线。当样品组分随载气通过测量臂时，组分与载气组当样品组分随载气通过测量臂时，组分与载气组成的二元体系的热导系数与纯载气的热导系数不同，成的二元体系的热导系数与纯载气的热导系数不同，由于热传导带走测量臂的热量，引起热丝温度的变化由于热传导带走测量臂的
28、热量，引起热丝温度的变化，使电阻值，使电阻值改变改变，而参比臂，而参比臂电阻值保持不便电阻值保持不便。这时。这时R1、R4导热系数不同导热系数不同散热不同散热不同温度不同温度不同电电阻不同阻不同A、B点电位不同点电位不同EAB0。输出峰。输出峰信号，信号大小与组分含量成比例。信号，信号大小与组分含量成比例。热导池操作条件的选择热导池操作条件的选择桥桥桥桥电电电电流流流流:桥桥桥桥电电电电流流流流增增增增加加加加，热热热热丝丝丝丝温温温温度度度度升升升升高高高高，热热热热丝丝丝丝和和和和热热热热导导导导池池池池池池池池体体体体温温温温差差差差加加加加大大大大，气气气气体体体体容容容容易易易易将将
29、将将热热热热量量量量传传传传递递递递出出出出去去去去，灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度提提提提高高高高。桥桥桥桥电电电电流流流流控制在控制在控制在控制在100200mA100200mA左右。左右。左右。左右。载载载载气气气气种种种种类类类类:载载载载气气气气与与与与组组组组分分分分的的的的导导导导热热热热系系系系数数数数相相相相差差差差越越越越大大大大，灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度越越越越高高高高。故选择导系数大的气体，如故选择导系数大的气体，如故选择导系数大的气体，如故选择导系数大的气体，如H H2 2或或或或HeHe作载气，作载气，作载气，作载气，灵敏度比较高灵敏度比较高灵敏度比较高灵敏度比较高。热敏
30、元件的电阻：热敏元件的电阻：热敏元件的电阻：热敏元件的电阻：选择阻值高选择阻值高选择阻值高选择阻值高，电阻温度系数较大的热敏元，电阻温度系数较大的热敏元，电阻温度系数较大的热敏元，电阻温度系数较大的热敏元件，当温度有变化时，能引起电阻明显变化，件，当温度有变化时，能引起电阻明显变化，件，当温度有变化时，能引起电阻明显变化，件，当温度有变化时，能引起电阻明显变化，灵敏度就高灵敏度就高灵敏度就高灵敏度就高。热导池池体温度：当桥电流一定时，热丝温度一定。如果池热导池池体温度：当桥电流一定时，热丝温度一定。如果池热导池池体温度：当桥电流一定时，热丝温度一定。如果池热导池池体温度：当桥电流一定时，热丝温
31、度一定。如果池体温度低，体温度低，体温度低，体温度低，池体和热丝的温差就大池体和热丝的温差就大池体和热丝的温差就大池体和热丝的温差就大，能使，能使，能使，能使灵敏度提高灵敏度提高灵敏度提高灵敏度提高。但池。但池。但池。但池体温度不能太低，否则待测组分将在检测器内冷凝。一般池体温度不能太低，否则待测组分将在检测器内冷凝。一般池体温度不能太低，否则待测组分将在检测器内冷凝。一般池体温度不能太低，否则待测组分将在检测器内冷凝。一般池体温度应体温度应体温度应体温度应不低于柱温不低于柱温不低于柱温不低于柱温。2.2.2.2.氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器（FID
32、FID）通用型通用型通用型通用型(有机物有机物有机物有机物)、质量型。、质量型。、质量型。、质量型。特点特点特点特点灵敏度很高：比热导检测器的灵敏度高约灵敏度很高：比热导检测器的灵敏度高约灵敏度很高：比热导检测器的灵敏度高约灵敏度很高：比热导检测器的灵敏度高约10102 2倍；检出限低，倍；检出限低，倍；检出限低，倍；检出限低，可达可达可达可达1010-13-13g/sg/s；可检测化合物种类多：氢火焰离子化检测器能检测大多数可检测化合物种类多：氢火焰离子化检测器能检测大多数可检测化合物种类多：氢火焰离子化检测器能检测大多数可检测化合物种类多：氢火焰离子化检测器能检测大多数含碳有机化合物含碳有
33、机化合物含碳有机化合物含碳有机化合物；死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达10107 7以上；以上；以上；以上；仪器结构不复杂，操作简单。仪器结构不复杂，操作简单。仪器结构不复杂，操作简单。仪器结构不复杂，操作简单。是目前应用最广泛的色谱检测器之一是目前应用最广泛的色谱检测器之一缺点缺点:不能检测不能检测永久性气体永久性气体、如水、如水、CO、CO2、氮氧化物、氮氧化物、H2S等等核心部分核心部分:离子化室离子化室(不锈钢不锈钢)；气体入口；气体入口；火焰喷嘴火焰喷嘴；一
34、对电极及外罩一对电极及外罩 氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构氢焰离子化机理氢焰离子化机理氢焰离子化机理氢焰离子化机理火焰中电离不是火焰中电离不是火焰中电离不是火焰中电离不是热电离热电离热电离热电离，是化学电离，即有机物在，是化学电离，即有机物在，是化学电离，即有机物在，是化学电离，即有机物在火焰中发生自由基反应而被电离。火焰中发生自由基反应而被电离。火焰中发生自由基反应而被电离。火焰中发生自由基反应而被电离。A:预热区预热区B:点燃火焰点燃火焰C:温度最高温度最高热裂解区热裂解区D:反应区反应区有机物有机物有机物有机物C Cn nH Hmm在氢焰中的化学电离：在
35、氢焰中的化学电离：在氢焰中的化学电离：在氢焰中的化学电离：有机物有机物有机物有机物C Cn nH Hmm火焰中发生裂解产生自由基火焰中发生裂解产生自由基火焰中发生裂解产生自由基火焰中发生裂解产生自由基CHCH；C Cn nH Hmm CHCH（自由基）（自由基）（自由基）（自由基）然后然后然后然后CHCH与外面扩散进来的激发态原子或分子氧发生反应，与外面扩散进来的激发态原子或分子氧发生反应，与外面扩散进来的激发态原子或分子氧发生反应，与外面扩散进来的激发态原子或分子氧发生反应，生成生成生成生成 CHOCHO+及及及及e e-。2CH+O2CH+O2 22CHO2CHO+2e+2e-形成的形成的
36、形成的形成的CHOCHO+与火焰中大量水蒸气碰撞发生离子反应产生与火焰中大量水蒸气碰撞发生离子反应产生与火焰中大量水蒸气碰撞发生离子反应产生与火焰中大量水蒸气碰撞发生离子反应产生H H3 3OO+离子。离子。离子。离子。CHOCHO+H+H2 2OOH H3 3OO+CO+CO形成电离产生的正离子（形成电离产生的正离子（形成电离产生的正离子（形成电离产生的正离子（CHOCHO+，H H3 3OO+）和电子（）和电子（）和电子（）和电子（e e-）在）在）在）在外加恒定直流电场作用下向两极移动而产生微电流；此外加恒定直流电场作用下向两极移动而产生微电流；此外加恒定直流电场作用下向两极移动而产生微
37、电流；此外加恒定直流电场作用下向两极移动而产生微电流；此微微微微电流即基流电流即基流电流即基流电流即基流，经放大后，记录色谱图。氢焰检测器对大多，经放大后，记录色谱图。氢焰检测器对大多，经放大后，记录色谱图。氢焰检测器对大多，经放大后，记录色谱图。氢焰检测器对大多数有机化合物有很高的灵敏度；在氢焰中数有机化合物有很高的灵敏度；在氢焰中数有机化合物有很高的灵敏度；在氢焰中数有机化合物有很高的灵敏度；在氢焰中不电离的无机化不电离的无机化不电离的无机化不电离的无机化合物合物合物合物，例如，例如，例如，例如COCO、COCO2 2、SOSO2 2、N N2 2、NHNH3 3等则不响应。等则不响应。等
38、则不响应。等则不响应。操作条件操作条件:一般用一般用一般用一般用N N2 2作载气，作载气，作载气，作载气，H H2 2流量低，温度低，易熄灭，灵敏度低。流量低，温度低，易熄灭，灵敏度低。流量低，温度低，易熄灭，灵敏度低。流量低，温度低，易熄灭，灵敏度低。H H2 2流量太高，噪声大。流量太高，噪声大。流量太高，噪声大。流量太高，噪声大。N N2 2:H:H2 2=1:11:1.5=1:11:1.5。空气：提供空气：提供空气：提供空气：提供OO2 2，H H2 2:空气空气空气空气=1:10=1:10。使用温度：使用温度：使用温度：使用温度：8020080200以上，以上，以上，以上，8080
39、以下，灵敏度低，由于水蒸以下，灵敏度低，由于水蒸以下，灵敏度低，由于水蒸以下，灵敏度低，由于水蒸气冷凝。使用最高温度不能超过气冷凝。使用最高温度不能超过气冷凝。使用最高温度不能超过气冷凝。使用最高温度不能超过450450。极化电压：信号随极化电压而增加，一定值稳定。极化电压：信号随极化电压而增加，一定值稳定。极化电压：信号随极化电压而增加，一定值稳定。极化电压：信号随极化电压而增加，一定值稳定。3.3.电子捕获检测器电子捕获检测器(ECD)选选选选择择择择性性性性很很很很强强强强，对对对对具具具具有有有有电电电电负负负负性性性性物物物物质质质质（如如如如含含含含卤卤卤卤素素素素、硫硫硫硫、磷磷
40、磷磷、氮氮氮氮、氧氧氧氧等等等等物物物物质质质质）的的的的检检检检测测测测有有有有很很很很高高高高灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度（检检检检出出出出限限限限约约约约1010-14-14g/mLg/mL）。电负性越强，灵敏度越高电负性越强，灵敏度越高电负性越强，灵敏度越高电负性越强，灵敏度越高。是是是是目目目目前前前前分分分分析析析析痕痕痕痕量量量量电电电电负负负负性性性性有有有有机机机机物物物物最最最最有有有有效效效效的的的的检检检检测测测测器器器器，已已已已广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用于于于于农农农农药药药药残残残残留留留留量量量量、大大大大气气气气及及及及水水水水质质质质污污污污染染染染分分分
41、分析析析析以以以以及及及及生生生生物物物物化学、医学、药物学和环境监测化学、医学、药物学和环境监测化学、医学、药物学和环境监测化学、医学、药物学和环境监测等领域中。等领域中。等领域中。等领域中。缺缺缺缺点点点点：线线线线性性性性范范范范围围围围窄窄窄窄，只只只只有有有有10103 3左左左左右右右右，且且且且响响响响应应应应易易易易受受受受操操操操作作作作条条条条件的影响，重现性较差。件的影响，重现性较差。件的影响，重现性较差。件的影响，重现性较差。结构结构结构结构在检测器池体内有一圆筒状在检测器池体内有一圆筒状在检测器池体内有一圆筒状在检测器池体内有一圆筒状 放射源放射源放射源放射源(3 3
42、HH或或或或6363Ni)Ni)作为负作为负作为负作为负极，一个不锈钢棒作正极。在正负极间施加一直流或极，一个不锈钢棒作正极。在正负极间施加一直流或极，一个不锈钢棒作正极。在正负极间施加一直流或极，一个不锈钢棒作正极。在正负极间施加一直流或脉冲电压。当载气（通常采用高纯氮气）进入检测器脉冲电压。当载气（通常采用高纯氮气）进入检测器脉冲电压。当载气（通常采用高纯氮气）进入检测器脉冲电压。当载气（通常采用高纯氮气）进入检测器时，在放射源的时，在放射源的时，在放射源的时，在放射源的 射线作用下发生电离：射线作用下发生电离：射线作用下发生电离：射线作用下发生电离：产生大量正离子和自由电子。在恒定电场作
43、用下，大量产生大量正离子和自由电子。在恒定电场作用下，大量产生大量正离子和自由电子。在恒定电场作用下，大量产生大量正离子和自由电子。在恒定电场作用下，大量的的的的自由电子自由电子自由电子自由电子被加速向阳极方向运动。由于电子质量小，被加速向阳极方向运动。由于电子质量小，被加速向阳极方向运动。由于电子质量小，被加速向阳极方向运动。由于电子质量小，运动速度快，与正离子复合的几率很小，自由电子到运动速度快，与正离子复合的几率很小，自由电子到运动速度快，与正离子复合的几率很小，自由电子到运动速度快，与正离子复合的几率很小，自由电子到达阳极并被达阳极并被达阳极并被达阳极并被收集收集收集收集下来，形成了下
44、来，形成了下来，形成了下来，形成了检测器的基流检测器的基流检测器的基流检测器的基流I Ib b。工作原理工作原理当有电负性的组分进入检测器时，它当有电负性的组分进入检测器时，它当有电负性的组分进入检测器时，它当有电负性的组分进入检测器时，它捕获捕获捕获捕获了检测了检测了检测了检测器中的器中的器中的器中的电子而产生带负电荷的分子离子电子而产生带负电荷的分子离子电子而产生带负电荷的分子离子电子而产生带负电荷的分子离子并放出能量。并放出能量。并放出能量。并放出能量。这样电离室内的自由电子数目减少了这样电离室内的自由电子数目减少了这样电离室内的自由电子数目减少了这样电离室内的自由电子数目减少了，因而使
45、得基流，因而使得基流，因而使得基流，因而使得基流下降，产生一个下降，产生一个下降，产生一个下降，产生一个信号信号信号信号I I。信号。信号。信号。信号I I 实际上实际上实际上实际上代表是代表是代表是代表是阳极收集阳极收集阳极收集阳极收集下来的剩余电子下来的剩余电子下来的剩余电子下来的剩余电子，因为被电负性物质捕获的自由电子，因为被电负性物质捕获的自由电子，因为被电负性物质捕获的自由电子，因为被电负性物质捕获的自由电子是无法收集的，只能测定基流的降低值。是无法收集的，只能测定基流的降低值。是无法收集的，只能测定基流的降低值。是无法收集的，只能测定基流的降低值。I I=I Ibb I I I I
46、 表示检测器对样品的响应，得到的样品流出曲线表示检测器对样品的响应，得到的样品流出曲线表示检测器对样品的响应，得到的样品流出曲线表示检测器对样品的响应，得到的样品流出曲线是是是是倒峰倒峰倒峰倒峰。因负离子的质量比电子的质量大几个数量级，在电场作用下其因负离子的质量比电子的质量大几个数量级，在电场作用下其因负离子的质量比电子的质量大几个数量级，在电场作用下其因负离子的质量比电子的质量大几个数量级，在电场作用下其运动速度比电子慢的多，它与正离子的复合速率是电子与正运动速度比电子慢的多，它与正离子的复合速率是电子与正运动速度比电子慢的多，它与正离子的复合速率是电子与正运动速度比电子慢的多，它与正离子
47、的复合速率是电子与正离子复合速率的离子复合速率的离子复合速率的离子复合速率的10105 510108 8倍，因此，倍，因此，倍，因此，倍，因此，带负电荷的分子离子和载带负电荷的分子离子和载带负电荷的分子离子和载带负电荷的分子离子和载气电离产生的正离子很容易复合形成中性化合物气电离产生的正离子很容易复合形成中性化合物气电离产生的正离子很容易复合形成中性化合物气电离产生的正离子很容易复合形成中性化合物，被载气携，被载气携，被载气携，被载气携带出检测器外。带出检测器外。带出检测器外。带出检测器外。由于由于由于由于被测组分捕获电子，其结果使基流降低，产生负信号而形被测组分捕获电子，其结果使基流降低，产
48、生负信号而形被测组分捕获电子，其结果使基流降低，产生负信号而形被测组分捕获电子，其结果使基流降低，产生负信号而形成倒峰成倒峰成倒峰成倒峰。组分浓度越大，倒峰越高。由于电子捕获检测器的。组分浓度越大，倒峰越高。由于电子捕获检测器的。组分浓度越大，倒峰越高。由于电子捕获检测器的。组分浓度越大，倒峰越高。由于电子捕获检测器的灵敏度高，选择性好，故其应用范围日益扩大。它常被用于灵敏度高，选择性好，故其应用范围日益扩大。它常被用于灵敏度高，选择性好，故其应用范围日益扩大。它常被用于灵敏度高，选择性好，故其应用范围日益扩大。它常被用于痕量具有特殊官能团组分的测定，如食品，农副产品中农药痕量具有特殊官能团组
49、分的测定，如食品，农副产品中农药痕量具有特殊官能团组分的测定，如食品，农副产品中农药痕量具有特殊官能团组分的测定，如食品，农副产品中农药残留量的测定；大气、水中痕量污染物的测定等。残留量的测定；大气、水中痕量污染物的测定等。残留量的测定；大气、水中痕量污染物的测定等。残留量的测定；大气、水中痕量污染物的测定等。操作条件：操作条件：操作条件：操作条件：载气纯度（载气纯度（载气纯度（载气纯度（99.99%99.99%）、载气流速、检测器稳定，这）、载气流速、检测器稳定，这）、载气流速、检测器稳定，这）、载气流速、检测器稳定，这些对信号有较大的影响。些对信号有较大的影响。些对信号有较大的影响。些对信
50、号有较大的影响。火焰光度检测器火焰光度检测器(FPD)(FPD)火焰光度检测器，又称硫、磷检测器，它是一种火焰光度检测器，又称硫、磷检测器，它是一种火焰光度检测器，又称硫、磷检测器，它是一种火焰光度检测器，又称硫、磷检测器，它是一种对含对含对含对含磷、硫磷、硫磷、硫磷、硫有机化合物具有高选择性和高灵敏度的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的质量型检测器，检出限可达质量型检测器，检出限可达质量型检测器，检出限可达质量型检测器，检出限可达1010-12-12g/s(g/s(对对对对P)P)或或或或 1010-1111g/sg/s（对