1、School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院第八章第八章 气相色谱法气相色谱法School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院第一节第一节 概述概述 气相色谱法气相色谱法：以气体为流动相的柱色谱分离技术。以气体为流动相的柱色谱分离技术。一、一、GC分类分类 1.按固定相分：气固色谱、气液色谱按固定相分：气固色谱、气液色谱 2.按分离原理分：吸附色谱、分配色谱按分离原理分：吸附色谱、分配色谱 3.按柱子粗细分：填充柱色谱、毛细管柱色谱按柱子粗细分：填充柱色谱、毛
2、细管柱色谱School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院二、气相色谱仪的组成二、气相色谱仪的组成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记录系统记录系统School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院三、气相色谱法的特点和应用三、气相色谱法的特点和应用占有机物占有机物20%适于分析气体、易挥发的液体及固体适于分析气体、易挥发的液体及固体 不适合分析不易气化或不稳定性物质不适合分析不易气化或不稳定性物质 样品的衍生化使应用范围进一步扩大样品
3、的衍生化使应用范围进一步扩大School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院第二节第二节 气相色谱法的基本原理气相色谱法的基本原理一、基本概念一、基本概念二、塔板理论（平衡理论）二、塔板理论（平衡理论）三、速率理论三、速率理论热力学理论：塔板理论热力学理论：塔板理论平衡理论平衡理论 基础基础动力学理论：速率理论动力学理论：速率理论Vander方程方程 理论基础理论基础School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院1色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数色谱峰的区域宽度：
4、色谱柱效参数峰宽峰宽W：正态分布色谱曲线两拐点切线与基线相交正态分布色谱曲线两拐点切线与基线相交 的截距的截距标准差标准差：正态分布色谱曲线两拐点距离的一半：正态分布色谱曲线两拐点距离的一半 对应对应0.607h处峰宽的一半处峰宽的一半注：注：小，峰小，峰窄，柱效窄，柱效高高半峰宽半峰宽W1/2：峰高一半处所对应的峰宽峰高一半处所对应的峰宽355.221W4W21699.1WW 注：除了用于衡量柱效，还可以计算峰面积注：除了用于衡量柱效，还可以计算峰面积School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院School of Chem
5、ical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院2 2流出曲线图流出曲线图School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院二、塔板理论二、塔板理论色谱柱每个色谱柱每个H高度内有一块塔板高度内有一块塔板,共有若干块塔板共有若干块塔板 组分组分,在每块塔板两相间分配达平衡，在每块塔板两相间分配达平衡，K小的先出柱小的先出柱多次分配平衡，多次分配平衡，K有微小差异组分仍可获较好分离有微小差异组分仍可获较好分离（一）塔板理论四个基本假设（一）塔板理论四个基本假设（二）色谱峰的二项式分布（二）色谱峰的
6、二项式分布 （三）色谱峰的正态分布（三）色谱峰的正态分布 （四）理论板数和理论塔板高度的计算（四）理论板数和理论塔板高度的计算假想：假想：School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（一）塔板理论的四个基本假设（一）塔板理论的四个基本假设1在柱内一小段高度内组分分配瞬间达平衡在柱内一小段高度内组分分配瞬间达平衡 （H理论塔板高度）理论塔板高度）2载气非连续而是间歇式（脉动式）进入色谱柱，载气非连续而是间歇式（脉动式）进入色谱柱，每次进气一个塔板体积每次进气一个塔板体积3样品和载气均加在第样品和载气均加在第0号塔板上，且忽略样
7、品号塔板上，且忽略样品 沿柱方向的纵向扩散沿柱方向的纵向扩散4分配系数在各塔板上是常数分配系数在各塔板上是常数School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（二）色谱峰的二项式分布（二）色谱峰的二项式分布（N 较少）较少）逆流分布逆流分布萃取法萃取法利用物质在互不相溶两相中溶解度的不同利用物质在互不相溶两相中溶解度的不同式分布溶质含量分布服从二项pq为，固定相中的溶质含量设载气中溶质含量为1)(Nqp的含量号塔板上组分在载气中分别代表次转移后，展开式各项注：NN03223333)(qpqqppqp1037.0222.0444.
8、0297.0)333.0667.0(3School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（三）色谱峰的正态分布（三）色谱峰的正态分布（N50次）次）近似对称分布近似对称分布 讨论：讨论：222)(02RtteCCRtt hCC20max355.221W又AhWC210605.1222)(maxRtteCC流
9、出曲线方程峰越尖锐或maxmaxCCttttCCttRRRSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（四）理论板数和理论塔板高度的计算（四）理论板数和理论塔板高度的计算理论塔板高度理论塔板高度H为使组分在柱内两相间达到为使组分在柱内两相间达到 一次分配平衡所需要的柱长。一次分配平衡所需要的柱长。理论塔板数理论塔板数N组分流过色谱柱时，在两相间组分流过色谱柱时，在两相间 进行平衡分配的总次数。进行平衡分配的总次数。理理HLn理理或nLH/22212)(16)(54.5)(WtWttnRRR理School of Chemica
10、l Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院，但柱压和分析时间一定，；，分离能力，柱效一定，讨论：理理理理理理理nLHnHLHnLn1不同；组分不同则与所用组分有关，选用注：计算理理nn一致无量纲，上下单位必须理nSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院2212)(54.5)(16WtWtnRReffeffeffnLH/0ttkR2)1(kknneff理理，实的反映柱效扣除了死时间，更能真和讨论：nnkHneffeffeffSchool of Chemical Engineering,
11、HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院小结小结1塔板理论的贡献：从热力学角度解释了色谱流出曲塔板理论的贡献：从热力学角度解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大点的位置，阐明了保留值与线的形状和浓度极大点的位置，阐明了保留值与K的的关系，提出了评价柱效高低的关系，提出了评价柱效高低的n和和H的计算式。的计算式。在比较相似柱的柱效时有用；在比较相似柱的柱效时有用；须在给定条件，指定组分测定时才有意义。须在给定条件，指定组分测定时才有意义。（人为定义），nWtR212 School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院例例:在
12、柱长为在柱长为2m的的5%的阿皮松柱、柱温为的阿皮松柱、柱温为1000C，记录纸速，记录纸速度为度为2.0cm/min的色谱条件下，测定苯的保留时间为的色谱条件下，测定苯的保留时间为1.5min，半峰宽为，半峰宽为0.20cm，求理论塔板数。，求理论塔板数。解：解：32102.1)0.220.05.1(54.5nmmH7.1102.120003School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院三、速率理论三、速率理论（一）塔板理论优缺点（一）塔板理论优缺点（二）（二）Van Deemteer 方程式方程式School of Che
13、mical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（一）塔板理论优缺点（一）塔板理论优缺点成功处：成功处：解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大值对应的解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大值对应的tR 阐明了保留值与阐明了保留值与K的关系的关系评价柱效（评价柱效（n，）存在问题存在问题:1）做出了四个与实际不相符的假设）做出了四个与实际不相符的假设 忽略了组分在两相中传质和扩散的动力学过程忽略了组分在两相中传质和扩散的动力学过程2）只定性给出塔板高度的概念，却无法解释板高的）只定性给出塔板高度的概念，却无法解释板高的 影响因素影响因素3）排除了一个重要参数）排除
14、了一个重要参数流动相的线速度流动相的线速度u，因而无法解释柱效与流速关系因而无法解释柱效与流速关系 更无法提出降低板高的途径更无法提出降低板高的途径School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（二）（二）Van Deemteer 方程式方程式吸收了塔板理论的有效成果吸收了塔板理论的有效成果H，并从动力学角度较好地解释了影响柱效的因素并从动力学角度较好地解释了影响柱效的因素uCuBAH/涡流扩散项涡流扩散项纵向扩散项纵向扩散项传质阻抗项传质阻抗项School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大
15、学合肥工业大学 化工学院化工学院流速与柱效的关系流速与柱效的关系uBAHCuu/项可忽略，最佳uCAHBuu项可忽略，最佳CBuCuBdudHop2BCAHscmtLum2)/(min（测定）前提下和较短在保证足够大最佳utRR高，峰越尖锐，柱效，一定，三个常数注：nHuSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院第三节第三节 气相色谱柱气相色谱柱色谱柱组成色谱柱组成 一、气液分配色谱柱一、气液分配色谱柱二、气固吸附色谱柱二、气固吸附色谱柱柱管柱管 填充剂填充剂填充柱：填充柱：24米柱长，米柱长，26mm内径内径毛细管柱：几
16、十米毛细管柱：几十米几百米柱长几百米柱长 0.10.5mm内径内径固体吸附剂固体吸附剂气气-固吸附色谱柱固吸附色谱柱载体载体+固定液固定液气气-液分配色谱柱液分配色谱柱School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院一、气一、气-液分配色谱柱液分配色谱柱固定相：载体固定相：载体+固定液固定液（一）载体（一）载体（二）固定液（二）固定液School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（一）载体（一）载体1 1作用：承载固定液的作用作用：承载固定液的作用2 2要求：要
17、求：比表面积大（多涂渍固定液）比表面积大（多涂渍固定液）无吸附性（不吸附被测组分）无吸附性（不吸附被测组分）化学惰性（不与固定液发生化学反应）化学惰性（不与固定液发生化学反应）热稳定性好热稳定性好 一定的机械强度一定的机械强度School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院3分类：分类：（1）硅藻土类：具有一定粒度的多孔性固体微粒）硅藻土类：具有一定粒度的多孔性固体微粒 红色：吸附力强，与非极性物质配伍红色：吸附力强，与非极性物质配伍 白色：吸附力弱，与极性物质配伍白色：吸附力弱，与极性物质配伍（2）非硅藻土类：玻璃微球，石英微
18、球，）非硅藻土类：玻璃微球，石英微球，氟塑载体，含氟化合物氟塑载体，含氟化合物4 4载体的处理方法载体的处理方法钝化，减弱吸附性钝化，减弱吸附性 酸洗：用于分析酸类和酯类酸洗：用于分析酸类和酯类 碱洗：用于分析胺类等碱性化合物碱洗：用于分析胺类等碱性化合物 硅烷化：用于具有形成氢键能力的较强的化合物硅烷化：用于具有形成氢键能力的较强的化合物 表面釉化表面釉化School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（二）固定液（二）固定液1要求：要求：（1）操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜）操作柱温下固定液呈液态（易于形成均匀液膜
19、）（2）操作条件下固定液热稳定性和化学稳定性好）操作条件下固定液热稳定性和化学稳定性好（3）固定液的蒸气压要低（柱寿命长，检测本底低）固定液的蒸气压要低（柱寿命长，检测本底低）（4）固定液对样品应有较好的溶解度及选择性）固定液对样品应有较好的溶解度及选择性2分类：分类：化学分类法化学分类法 极性分类法极性分类法School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院一、化学分类法一、化学分类法A烃类：烷烃，芳烃烃类：烷烃，芳烃例例 角鲨烷角鲨烷标准的非极性固定液标准的非极性固定液B硅氧烷类：硅氧烷类：（a）甲基硅氧烷：）甲基硅氧烷：弱极
20、性弱极性 甲基硅油甲基硅油（n400）甲基硅油甲基硅油2300C 甲基硅橡胶（甲基硅橡胶（n400）SE30，OV1 3500C（b）苯基硅氧烷）苯基硅氧烷：极性稍强（随苯基极性稍强（随苯基，极性，极性）甲基苯基硅油甲基苯基硅油（n400）甲基苯基硅橡胶（甲基苯基硅橡胶（n400）：按苯基含量不同分：按苯基含量不同分 低苯基硅橡胶低苯基硅橡胶 SE52 含苯基含苯基5%，3500C 中苯基硅橡胶中苯基硅橡胶 OV17 含苯基含苯基50%，3500C 高苯基硅橡胶高苯基硅橡胶 OV25 含苯基含苯基75%，3500C（c）氟烷基硅氧烷：）氟烷基硅氧烷：中等极性中等极性（d）氰基硅氧烷：）氰基硅氧
21、烷：强极性强极性School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院C醇类醇类（氢键形固定液）（氢键形固定液）非聚合醇非聚合醇 聚合醇聚合醇 聚乙二醇（聚乙二醇（PEG-20M2500C）D酯类：酯类：中强极性固定液中强极性固定液 非聚酯类非聚酯类 聚酯类聚酯类 丁二酸二乙二醇聚酯丁二酸二乙二醇聚酯（PDEGS或或DEGS）School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院二、极性分类法二、极性分类法a相对极性法相对极性法b固定液常数法（罗氏特征常数法和麦氏常数法）固定
22、液常数法（罗氏特征常数法和麦氏常数法）School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院3固定液的选择：固定液的选择：（1）按相似相溶原则选择）按相似相溶原则选择（2）按组分性质的主要差别选择）按组分性质的主要差别选择School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（1）按相似相溶原则选择）按相似相溶原则选择a按极性相似原则选择：按极性相似原则选择：固定液与被测组分极性固定液与被测组分极性“相似相溶相似相溶”，K大，选择性好大，选择性好 非极性组分非极性组分选非极性
23、固定液，选非极性固定液，按沸点顺序出柱，低沸点的先出柱按沸点顺序出柱，低沸点的先出柱 中等极性组分中等极性组分选中等极性固定液，选中等极性固定液，基本按沸点顺序出柱基本按沸点顺序出柱 强极性组分强极性组分选极性固定液选极性固定液 按极性顺序出柱，极性强的后出柱按极性顺序出柱，极性强的后出柱注：注：对于中等极性组分，若沸点相同，对于中等极性组分，若沸点相同，则按极性顺序出柱，极性较强的后出柱则按极性顺序出柱，极性较强的后出柱School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院b按化学官能团相似选择：按化学官能团相似选择：固定液与被测组
24、分化学官能团相似，作用力强，固定液与被测组分化学官能团相似，作用力强，选择性高选择性高 酯类酯类选酯或聚酯固定液选酯或聚酯固定液 醇类醇类选醇类或聚乙二醇固定液选醇类或聚乙二醇固定液School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（2）按组分性质的主要差别选择）按组分性质的主要差别选择 组分的沸点差别为主组分的沸点差别为主 选非极性固定液选非极性固定液 按沸点顺序出柱按沸点顺序出柱 沸点低的先出柱沸点低的先出柱 组分的极性差别为主组分的极性差别为主 选极性固定液选极性固定液 按极性强弱出柱按极性强弱出柱 极性弱的先出柱极性弱的先
25、出柱例：苯（例：苯（80.10C），环己烷（），环己烷（80.70C）选非极性柱选非极性柱 分不开；分不开；选中强极性柱选中强极性柱 较好分离，环己烷先出柱较好分离，环己烷先出柱School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院二、气二、气-固吸附色谱柱固吸附色谱柱固定相：固定相：1）吸附剂）吸附剂硅胶，硅胶，AL2O3（极性，吸附力强）（极性，吸附力强）活性炭（非极性）活性炭（非极性）2）分子筛：吸附）分子筛：吸附+分子筛分子筛3）高分子多孔微球）高分子多孔微球GDX 有机合成高分子聚合物有机合成高分子聚合物 吸附吸附+分配机制
26、分配机制装柱过程装柱过程：1）空柱管）空柱管酸洗，碱洗，乙醚洗酸洗，碱洗，乙醚洗2）固定液（）固定液（组，出正峰组，出正峰 载载=组，不出峰组，不出峰 载载 He N2选氢气做载气选氢气做载气（3）T池池，池体与热丝温差，池体与热丝温差，灵敏度，灵敏度 保证保证T检检 T柱，以免造成检测器污染柱，以免造成检测器污染（4）浓度型检测器，）浓度型检测器，A 1/u，以以A定量，应保持定量，应保持u一定一定 （峰面积定量依据）（峰面积定量依据）School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（二）氢焰检测器（二）氢焰检测器（FID）1
27、特点特点2结构结构3检测原理和离子化机理检测原理和离子化机理4操作条件选择和注意事项操作条件选择和注意事项School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院1特点：质量型检测器特点：质量型检测器优点：优点：专属型检测器（只能测含专属型检测器（只能测含C有机物）有机物）灵敏度高（灵敏度高（TCD）响应快响应快 线性范围宽线性范围宽缺点：缺点：燃烧会破坏离子原形，无法回收燃烧会破坏离子原形，无法回收 （制备纯物质，不采用（制备纯物质，不采用）School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大
28、学 化工学院化工学院2结构结构School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院3检测原理和离子化机理检测原理和离子化机理 检测原理：利用组分在氢焰中产生离子流进行检测检测原理：利用组分在氢焰中产生离子流进行检测 有机化合物有机化合物离子对离子对离子流离子流流向阴、阳极流向阴、阳极放大放大记录记录 离子化机理：化学电离理论离子化机理：化学电离理论 氢焰氢焰自由基自由基正离子正离子School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院4操作条件选择和注意事项操作条件选择和注
29、意事项1）载气的选择：）载气的选择：载气载气N2气气 燃气燃气H2气气 助燃气助燃气空气空气2）使用温度：高于柱温）使用温度：高于柱温501000C3）注意问题：）注意问题：质量型检测器，质量型检测器，h u，以以h定量，应保持定量，应保持u恒定（峰高定量依据）恒定（峰高定量依据）School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院三、检测器的性能指标三、检测器的性能指标（一）噪声与漂移（一）噪声与漂移（二）灵敏度（二）灵敏度（三）检测限（三）检测限School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学
30、合肥工业大学 化工学院化工学院（一）噪声与漂移（一）噪声与漂移1噪声：无样品通过时，由仪器本身和工作条件等噪声：无样品通过时，由仪器本身和工作条件等 偶然因素引起基线的起伏称为偶然因素引起基线的起伏称为（以噪声带衡量）（以噪声带衡量）2漂移：基线随时间向一个方向的缓慢变化称为漂移：基线随时间向一个方向的缓慢变化称为 （以一小时内的基线水平变化来表示）（以一小时内的基线水平变化来表示）School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（二）灵敏度（二）灵敏度（响应值，应答值）（响应值，应答值）1浓度型检测器的灵敏度（浓度型检测器的灵
31、敏度（Sc）灵敏度越高，噪音越大灵敏度越高，噪音越大wCCCASC321/mgmLmV 的电信号样品进入检测器所产生载气携带指mgmLSC11)(2cmA峰面积）记录器灵敏度（cmmVC/1）记录纸纸速倒数（cmCmin/2）柱出口载气流速（min/3mLC）进样量（mgwSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院2质量型检测器的灵敏度（质量型检测器的灵敏度（Sm）wCCASm6021/gsmV 的信号强度样品进入检测器所产生秒钟携带指gSm11)(2cmA峰面积）记录器灵敏度（cmmVC/1）记录纸纸速倒数（cmCmin
32、/2）进样量（gwSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（三）检测限（三）检测限组分峰高为噪音二倍时的灵敏度组分峰高为噪音二倍时的灵敏度 检测限检测限小，仪器性能小，仪器性能好好 质量型检测器质量型检测器 浓度型检测器浓度型检测器mmSND2/sg检测器中物质的质量指单位时间内载气引入mDCCSND2/mLgmLmg或检测器中物质的质量指单位体积的载气引入CDSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院第五节第五节 分离条件的选择分离条件的选择一、分
33、离度（分辨率）及影响因素一、分离度（分辨率）及影响因素二、实验条件的选择二、实验条件的选择School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院一、分离度（分辨率）及影响因素一、分离度（分辨率）及影响因素1分离度定义式分离度定义式 2影响分离的因素（分离方程，分离度计算式）影响分离的因素（分离方程，分离度计算式）School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院1 1分离度定义式分离度定义式 分离度：相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍分离度：相临两组分间峰顶间距离
34、是峰底宽平均值的几倍 （衡量色谱分离条件优劣的参数）（衡量色谱分离条件优劣的参数）讨论：讨论：22112WWttRRR峰宽和之半）保留值之差（峰顶间距)2(21)1(21122112)(177.1)(2WWttWWttRRRRR完全未分开完全分离基本分离0.165.140.1RtRtRRRSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院2影响分离的因素（计算式）影响分离的因素（计算式）前提前提:定义式基础上，相邻两组分的定义式基础上，相邻两组分的n一致（假设）一致（假设）22114kknR柱选择项柱选择项柱容量项柱容量项柱效项柱
35、效项理理HLnuCuBAH/121212RRttkkKKSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院a柱效项及其影响因素柱效项及其影响因素影响色谱峰的宽窄主要取决于色谱柱性能及载气流速影响色谱峰的宽窄主要取决于色谱柱性能及载气流速nR 因为 Rn所以HnLn1或已知RnHL，或所以nRHRLR1或School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院讨论：讨论：增加柱效是提高分离度的一个直接有效手段增加柱效是提高分离度的一个直接有效手段 提高柱效、改善分离的途径：增
36、加柱长；降低板高提高柱效、改善分离的途径：增加柱长；降低板高 根据速率理论，降低板高、提高柱效的方法是：根据速率理论，降低板高、提高柱效的方法是：1）采用粒度较小、均匀填充的固定相（）采用粒度较小、均匀填充的固定相（A项项）2）分配色谱应控制固定液液膜厚度（）分配色谱应控制固定液液膜厚度（C项项）3）适宜的操作条件：）适宜的操作条件：流动相的性质和流速，柱温等等（流动相的性质和流速，柱温等等（B项项）选用分子量较大、线速度较小的载气选用分子量较大、线速度较小的载气N2气，气，控制较低的柱温控制较低的柱温School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业
37、大学 化工学院化工学院b柱选择项及其影响因素柱选择项及其影响因素影响峰的间距主要受固定相性质，以及柱温影响影响峰的间距主要受固定相性质，以及柱温影响1R因为R，所以1，无法分离01R的影响都很大微小变化对R一倍R2.11.1School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院讨论：讨论：增大柱选择性是改善分离度的最有力手段增大柱选择性是改善分离度的最有力手段 气相色谱中，柱选择性取决于固定相性质和柱温气相色谱中，柱选择性取决于固定相性质和柱温 选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别 才能
38、实现分离才能实现分离 一般说，降低柱温可以增大柱的选择性一般说，降低柱温可以增大柱的选择性School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院c c柱容量项及其影响因素柱容量项及其影响因素影响峰位主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响影响峰位主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响kkR100RkRkkk，1，峰扩张，的影响对时RtRk变慢时，Rkk5RtRkk很少，时，10School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院讨论：讨论：综合考虑分离度、分离时间和峰检测几项
39、因素综合考虑分离度、分离时间和峰检测几项因素 控制控制k的最佳范围的最佳范围 25 GC中，增加固定液用量和降低柱温可以增加中，增加固定液用量和降低柱温可以增加 kSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院k 影响峰位影响峰位n 影响峰宽窄影响峰宽窄影响两峰间距影响两峰间距School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院如何根据具体情况改进分离度？如何根据具体情况改进分离度？太小，两组分未分开太小，两组分未分开应改变固定相极性，降低柱温应改变固定相极性，降低
40、柱温k 太小，太小，n 也太小，也太小，应增大固定液用量，降低柱温应增大固定液用量，降低柱温n 太小，许多组分未分开太小，许多组分未分开应设法降低板高，提高柱效应设法降低板高，提高柱效School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院二、实验条件的选择二、实验条件的选择 色谱条件包括分离条件和操作条件色谱条件包括分离条件和操作条件 分离条件是指色谱柱分离条件是指色谱柱 操作条件是指载气流速、进样条件及检测器操作条件是指载气流速、进样条件及检测器1色谱柱的选择色谱柱的选择2柱温的选择柱温的选择3载气与流速的选择载气与流速的选择4进样
41、条件的选择进样条件的选择School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院1 1色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（1）固定相的选择）固定相的选择（2）柱长的选择）柱长的选择School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（1）固定相的选择）固定相的选择 固定液的选择固定液的选择:1）按）按“相似相溶相似相溶”原则：极性相似或官能团相似原则：极性相似或官能团相似 2）按组分性质主要差别：）按组分性质主要差别：沸点相差大的选非极性固定
42、液沸点相差大的选非极性固定液 沸点相差小的选极性固定液沸点相差小的选极性固定液 3）柱温）柱温 1.5选择选择L，一般较短，一般较短(0.66m)不可以无限延长柱子不可以无限延长柱子，柱压，峰宽，RnLLnHk不变不变不变，21221)(LLRRSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院例：两组分在例：两组分在1 m长柱子上的分离度为长柱子上的分离度为0.75，问使用，问使用 多长柱子可以使它们完全分离？多长柱子可以使它们完全分离？解：解：LRnR2121LLRR215.175.0LmL42School of Chemic
43、al Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院2柱温的选择柱温的选择原则：原则：1）在能保证）在能保证R的前提下，尽量使用低柱温，的前提下，尽量使用低柱温，但应保证适宜的但应保证适宜的tR及峰不拖尾，减小检测本底及峰不拖尾，减小检测本底 2）根据样品沸点情况选择合适柱温）根据样品沸点情况选择合适柱温 柱温应低于组分沸点柱温应低于组分沸点501000C 宽沸程样品应采用程序升温宽沸程样品应采用程序升温T固定相检测本底KDCDBLg12School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院 程序升温好处
44、程序升温好处 改善分离效果改善分离效果 缩短分析周期缩短分析周期 改善峰形改善峰形 提高检测灵敏度提高检测灵敏度School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院3载气与流速的选择载气与流速的选择 选择载气应与检测器匹配选择载气应与检测器匹配 TCD选选H2，He（u 大，粘度小）大，粘度小）FID选选N2（u 小，粘度大）小，粘度大）minHuopCBuopBCAH2minopopuuuu分析时间是主要矛盾分离是主要矛盾 选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响uCHuuuBN
45、uuopop气选气选22School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院4进样条件的选择进样条件的选择 气化室温度气化室温度一般稍高于样品沸点一般稍高于样品沸点 检测室温度检测室温度应高于柱温应高于柱温30500C 进样量进样量不可过大，否则造成拖尾峰不可过大，否则造成拖尾峰 注：注：检测器灵敏度足够检测器灵敏度足够进样量尽量小进样量尽量小 最大允许进样量最大允许进样量使理论塔板数降低使理论塔板数降低10%的进样量的进样量School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化
46、工学院例：已知物质例：已知物质A和和B在一根在一根30.0cm长的柱上的保留时间分别为长的柱上的保留时间分别为 16.40和和17.63min，不被保留组分通过该柱的时间为，不被保留组分通过该柱的时间为.30min，峰底宽为峰底宽为1.11和和1.21min，试计算，试计算 （1）柱的分离度（）柱的分离度（2）柱的平均塔板数（）柱的平均塔板数（3）塔板高度）塔板高度 （4）达）达1.5分离所需柱长分离所需柱长解：解：06.121.111.1)40.1663.17(2)(22112WWttRRR2)(16WtnR3493)11.140.16(1621 n3397)21.163.17(1622n3
47、4452)33973493(221nnnSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院mmnLH3107.83445300LRnRcmL6022121LLRR2305.106.1LSchool of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院第六节第六节 定性定量分析定性定量分析一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院一、定性分析一、定性分析1利用保留值定
48、性利用保留值定性 1）已知对照物定性：定性专属性差）已知对照物定性：定性专属性差 注：注：不同组分如在某一色谱条件下保留值相同，应不同组分如在某一色谱条件下保留值相同，应 更改色谱柱再检测，粗步推算是否为一个纯物质峰更改色谱柱再检测，粗步推算是否为一个纯物质峰 2）相对保留值定性）相对保留值定性 3）利用保留指数定性：唯一可靠、）利用保留指数定性：唯一可靠、准确、重复性好准确、重复性好 2利用化学反应定性：收集柱后组分，官能团反应利用化学反应定性：收集柱后组分，官能团反应 定性鉴别（非在线）定性鉴别（非在线）3利用两谱联用定性：利用两谱联用定性：GC-MS，GC-FTIRSchool of C
49、hemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院二、定量分析二、定量分析 以峰高或峰面积定量（一）峰面积的测量（一）峰面积的测量（二）定量校正因子（二）定量校正因子 （三）定量方法（三）定量方法School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（一）峰面积的测量（一）峰面积的测量2非正常峰（不对称峰）非正常峰（不对称峰）1对于正常峰对于正常峰 iiiACm)(或定量依据21605.1WhA)(21605.185.015.0WWhA3自动求和（自动积分仪或色谱工作站）：自动求和（自动积分仪
50、或色谱工作站）：直接给出直接给出A，h，W1/2注：当色谱操作条件一定时，在一定进样量范围内注：当色谱操作条件一定时，在一定进样量范围内 （不超载），（不超载），W1/2与进样量无关与进样量无关School of Chemical Engineering,HFUT 合肥工业大学合肥工业大学 化工学院化工学院（二）定量校正因子（二）定量校正因子 1两种表示方法两种表示方法iiiiiiAmfAfm关）分性质、仪器灵敏度有绝对校正因子（与组if的量或质量进入检测器中的物质imsiisssiisimimAmAAmAmfffgiwimifff，相对重量校正因子相对摩尔校正因子作条件变化无关）相对校正因子
