1、概述概述1.3 气相色谱仪1.4 气相色谱图及常用术语气相色谱图及常用术语基线基线保留值保留值峰面积和峰高峰面积和峰高区域宽度区域宽度分配系数分配系数分配比分配比色谱峰的个数、位置、大小和形状？色谱峰的个数、位置、大小和形状？（1）基线（）基线（baseline）：）：仅有载气通过检测器系仅有载气通过检测器系统时所产生响应信号的曲线。反映检测系统噪声大统时所产生响应信号的曲线。反映检测系统噪声大小。小。（2）保留值）保留值(retention time)：色谱峰位置色谱峰位置t、VtR：（：（retention time）组分从进样到出现峰最）组分从进样到出现峰最 大值所需要的时间。大值所需要
2、的时间。tM：（：（dead time）不被固定相滞留的组分，）不被固定相滞留的组分，从进样到峰最大值所需要的时间。从进样到峰最大值所需要的时间。tR ：（：（adjusted retention time）tR tR tMRsRiRsRiVVtt is r i.s值越大，两组分的色谱峰相距越远，分离得越好值越大，两组分的色谱峰相距越远，分离得越好VM：（：（dead volume）：）：VM=tMF0VR：（：（retention volume）：）：VR=tRF0VR：（：（adjusted retention volume）VR VR VM r is：（：（relative retent
3、ion value）12-1 分析流程及常用术语分析流程及常用术语12-1 分析流程及常用术语分析流程及常用术语（4）区域宽度（）区域宽度（zone width）：）：W（peak width）W1/2（peak width at half height）标准偏差标准偏差 ：衡量色谱柱分离效能的指标衡量色谱柱分离效能的指标 W0.607h=2 Wh/2=2.354 W=4 越小，柱效越高。越小，柱效越高。区域宽度区域宽度msCCK 意义：意义：K由热力学性质决定，随柱温和柱压变化；由热力学性质决定，随柱温和柱压变化；组分的特征值；组分的特征值；K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；选择适宜的固定相
4、可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；K=0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。（5）分配系数（）分配系数（distribution coefficient）在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相间分配达到平衡时的间分配达到平衡时的浓度浓度（g/mL）之比称为）之比称为分配系数分配系数K。12-1 分析流程及常用术语分析流程及常用术语MMRMMRmsVVVtttqpk MRMRVVttk 分配系数分配系数、分配比与保留值的关系、分配比与保留值的关系比与保留值的关系比与保留值的关系当试样由载气携带进入色谱当试样由载气
5、携带进入色谱柱，被柱，被固定相溶解或吸附固定相溶解或吸附。载气将被溶解或吸附的组分载气将被溶解或吸附的组分又从固定相中又从固定相中挥发或脱附挥发或脱附，挥发或脱附的组分随载气前挥发或脱附的组分随载气前移时又被移时又被固定相溶解或吸附固定相溶解或吸附。随着载气的流动，溶解、挥随着载气的流动，溶解、挥发，或发，或吸附、脱附的过程反复吸附、脱附的过程反复地进行。地进行。组分在固定相和流动相间发组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。发的过程叫做分配过程。柱出口质量分数载气板体积数柱出口质量分数载气板体积数分配系数：分配系数：在一定温度下，组分
6、在两相间分配达到平衡在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（时的浓度（g/mL）比，称为分配系数。）比，称为分配系数。一定温度下，分配系数一定温度下，分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；不同组份，在不同固定相上的分配系数不同组份，在不同固定相上的分配系数K不同不同选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；某组分的某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。组分在流动相中的浓度组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度组分在固定相中的浓度 K3 3、气相色谱柱、气相色谱柱3.1 固定相的类型及要求固定相的类型及要求3.2 固定相
7、的选择固定相的选择3.3填充柱的制备填充柱的制备3 3、气相色谱柱、气相色谱柱色谱柱主要有两类：色谱柱主要有两类：填充柱填充柱和和毛细管柱毛细管柱。1）填充柱填充柱 填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内装固定相，一般内径为内径为26 mm，长，长14m。填。填充柱的形状有充柱的形状有U型和型和螺旋螺旋型二种。型二种。2）毛细管柱毛细管柱 又叫空心柱，又叫空心柱，类型：类型：涂壁、多孔层和涂载体涂壁、多孔层和涂载体空心柱空心柱。涂壁空心柱涂壁空心柱是将固定液均匀地涂在是将固定液均匀地涂在内径内径0.l0.5mm，10100m的毛细管内壁而成，不锈钢，的毛
8、细管内壁而成，不锈钢，玻璃或石英。玻璃或石英。DB-5MS毛细管色谱柱毛细管色谱柱(30m0.25mm0.25m)特点：特点：毛细管色谱柱渗透性好，传质阻力小。毛细管色谱柱渗透性好，传质阻力小。分离效率高（分离效率高（n=106）、分析速度块、样品用量）、分析速度块、样品用量小，但柱容量低、要求检测器的灵敏度高，并且小，但柱容量低、要求检测器的灵敏度高，并且制备较难。制备较难。吸附剂吸附剂 主要成份主要成份 Tmax/oC 性质性质 活化方法简述活化方法简述 分离对象分离对象 活性炭活性炭 C 500 非极性非极性 同上同上 同上同上+高沸点有高沸点有机机物物 硅胶硅胶 SiO2 xH2O 4
9、00 氢键型氢键型 HCl 浸浸+水洗水洗+180oC 烘烘干干+200oC 活化活化(使用前使用前)永久气体、非极性烃永久气体、非极性烃 氧化铝氧化铝 Al2O3 400 弱极性弱极性 2001000oC 活化活化 烃烃+有有机机异异构构物物+H 同同位位素素 分子筛分子筛 XMO yAl2O3 zSiO2 nH2O 400 极性极性 350550oC 活化活化 永久气体永久气体+惰惰性性气体气体 GDX 多多孔孔聚聚合合物物 200 不同极不同极性性 170oC 除水、通气活化除水、通气活化 水水+气气 体体 氧氧 化化 物物+CH4+低低级级醇醇 embrace 氟单体氟单体玻璃微球玻璃
10、微球高分子多孔微球高分子多孔微球红色单体：分离非极性组分红色单体：分离非极性组分白色单体：分离极性组分白色单体：分离极性组分载体表面处理：载体表面处理：酸碱处理；酸碱处理；硅烷化；硅烷化；釉化；釉化；物理覆盖物理覆盖其处理过程如下：其处理过程如下：方法方法 处理过程处理过程 说明说明 酸洗酸洗 3-6M HCl 浸煮过滤，水、浸煮过滤，水、甲醇淋洗、烘干甲醇淋洗、烘干 除除去去 Al 和和 Fe 铁等的氧化物。铁等的氧化物。用于分析有机酯和用于分析有机酯和酸。酸。一些拖尾，可加一些拖尾，可加 H3PO4或或 KOH 添加剂添加剂解决解决。碱洗碱洗 5-10%NaOH 甲醇液回流，甲醇液回流，水
11、、甲醇淋洗、烘干水、甲醇淋洗、烘干 除除 Al2O3酸性作用点。酸性作用点。用于胺用于胺类类等碱性物质。等碱性物质。硅烷化硅烷化 加入加入 DMCS 或或 HMDS 等硅等硅烷化试剂，使与烷化试剂，使与-SiOH 反应反应 除去表面氢键活性中心。适于分析易生成氢键的组除去表面氢键活性中心。适于分析易生成氢键的组分，如水、醇和胺。分，如水、醇和胺。釉化釉化 2%Na2CO3浸泡担体，过滤浸泡担体，过滤得滤液再水稀得滤液再水稀 3 倍，用稀滤倍，用稀滤液淋洗担体，烘干后再高温液淋洗担体，烘干后再高温处理处理 表面形成釉层：屏蔽、惰化表表面形成釉层：屏蔽、惰化表面活性中心，并堵塞面活性中心，并堵塞一
12、些微孔，其孔隙更均匀，可减小峰形拖尾，提高一些微孔，其孔隙更均匀，可减小峰形拖尾，提高柱效。柱效。操作温度下是液态；操作温度下是液态；热稳定性好；适合宽沸程分析热稳定性好；适合宽沸程分析选择性好；有足够的分离能力；选择性好；有足够的分离能力；粘度小，利于快速分析。粘度小，利于快速分析。挥发性小，不易流失挥发性小，不易流失非极性固定液；非极性固定液；中等极性固定液；中等极性固定液；强极性固定液；强极性固定液；烃类烃类硅氧烷类硅氧烷类醇类和醚类醇类和醚类酯类和聚酯类酯类和聚酯类腈和腈醚腈和腈醚3.1.3合成固定相：合成固定相：高分子多孔微球；高分子多孔微球；球形多孔硅胶球形多孔硅胶 化学键合固定相
13、，化学键合固定相，3.2 固定相的选择固定相的选择：根据：根据“相似相溶相似相溶”原则选择。原则选择。3.3填充柱的制备填充柱的制备：1)1)选及清洗柱；选及清洗柱；2)2)选固定相；选固定相；3)3)制备柱填料；制备柱填料；4)4)填充色谱柱；填充色谱柱；5)5)老化。老化。检测器（检测器（detector）：）：将色谱柱后流出物各组将色谱柱后流出物各组分随时间改变的浓度（或质量）转化成相应分随时间改变的浓度（或质量）转化成相应的电信号（电流或电压）的一种装置。的电信号（电流或电压）的一种装置。concentration sensitive detector（mVml/mg）TCD、ECDm
14、ass sensitive detector（mV s/g）FID、FPD信号响信号响应特性应特性4.1 检测的响应原理不同检测的响应原理不同检测器要求检测器要求灵敏度高、检测限低、噪声小、漂移小，灵敏度高、检测限低、噪声小、漂移小，线性范围宽、性能稳定、线性范围宽、性能稳定、响应时间快，安全及应用范围广响应时间快，安全及应用范围广对温度和载液流速的变化不敏感。对温度和载液流速的变化不敏感。4.2 常用的几种检测器：常用的几种检测器：（1）热导检测器）热导检测器(Thermal conductivity detector,TCD);（2）氢火焰离子化检测器）氢火焰离子化检测器(Flame io
15、nization detector,FID);（3）电子捕获检测器）电子捕获检测器(Electron capture detector,ECD);（4）火焰光度检测器）火焰光度检测器(Flame photometric detector,FPD);（5）氮磷检测器（）氮磷检测器（Nitrogen-phosphorus detector,NPD）也称热离子检测器也称热离子检测器(Thermionic detector,TID);1、火焰离子化检测器（、火焰离子化检测器（FID）检测可在检测可在H2-Air火焰中燃烧的有机化合物火焰中燃烧的有机化合物(烃类）。烃类）。原理：原理：含碳有机物在含碳有
16、机物在H2-Air火焰中燃烧产生火焰中燃烧产生化学电化学电离离碎片离子碎片离子，在电场作用下，正离子被收集到负极，在电场作用下，正离子被收集到负极，产生电流。产生电流。根据离子流强度，检测被色谱柱分离的根据离子流强度，检测被色谱柱分离的组分。组分。发生反应：发生反应：CH+O-CHO+e CHO+H2O-H3O+CO OH6CO6e6CHO6CH6HC3OH6O36622结构：结构：离子室，石英喷嘴、离子室，石英喷嘴、发射极和收集极。发射极和收集极。工作过程：工作过程：有机物与有机物与H2-Air混合并燃烧，产生电子和混合并燃烧，产生电子和离子碎片，带电粒子在火离子碎片，带电粒子在火焰和收集极
17、间的电场作用焰和收集极间的电场作用下（几百伏）形成电流，下（几百伏）形成电流，经 放 大 后 测 量 电 流 信 号经 放 大 后 测 量 电 流 信 号（10-12 A）。）。影响影响FID灵敏度的因素：灵敏度的因素：1）载气和氢气流速：以）载气和氢气流速：以N2为载气，为载气，一般一般N2:H2=1:11:1.5；当以当以He为载气时，则氢气流速为载气时，则氢气流速=1/3H2+10mL。2）空气流速：流速越大。灵敏度越大，一定值影响不大。）空气流速：流速越大。灵敏度越大，一定值影响不大。H2:Air=1:10。（。（N2:H2：Air=1:11.5:10）3）极化电压：）极化电压：50V
18、以下时，电压越高，灵敏度越高。通常选以下时，电压越高，灵敏度越高。通常选 择择100300V电压。电压。4）操作温度：比柱的最高允许使用温度低约）操作温度：比柱的最高允许使用温度低约 50oC(防止固定防止固定 液流失及基液流失及基 线漂移线漂移)FID优优点：点：1）灵敏度高）灵敏度高(10-13g/s)；2）线性范围宽）线性范围宽(107数量级数量级)；3）噪声低；）噪声低；检出限低，可达检出限低，可达10-12gS-1；4）响应快；稳定性好，应控制流速恒定！）响应快；稳定性好，应控制流速恒定！适于适于痕量有机物分析，痕量有机物分析，烃类或苯系物类烃类或苯系物类 受水、受水、N和和S的氧化
19、物污染的有机物的氧化物污染的有机物缺点：缺点：1）样品受到破坏。）样品受到破坏。2）不能检测永久性气体（不能检测永久性气体（CO、CO2、NOx、H2S无响应，无响应，3）对含羰基、羟基、卤代基和胺基的有机物灵敏度很低）对含羰基、羟基、卤代基和胺基的有机物灵敏度很低（2）电子捕获检测器电子捕获检测器(ECD)优点优点：u选择性高，选择性高，对对如含如含X、S、P、N、羰基等，、羰基等，u高灵敏度，检出限约高灵敏度，检出限约10-14g/ml。适合：痕量药物适合：痕量药物、农药及电负性基团污染物的农药及电负性基团污染物的 分析。分析。如有机氯农药如有机氯农药缺点：缺点：线性范围窄，只有线性范围窄
20、，只有103左右，且响应易左右，且响应易受操作条件的影响，重现性较差。受操作条件的影响，重现性较差。63Ni或或3HABNEABeNNNAB 2222 原理及工作过程：原理及工作过程：从色谱柱从色谱柱流出的载气流出的载气(N2)被被ECD内腔中内腔中的的 放射源放射源电离，形成次级离电离，形成次级离子和电子子和电子，在电场作用下，在电场作用下，离子和电子迁移形成基流。离子和电子迁移形成基流。含较大电负性有机物进入含较大电负性有机物进入ECD时，将捕获已形成的低时，将捕获已形成的低速自由电子，生成负离子并速自由电子，生成负离子并与载气正离子复合成中性分与载气正离子复合成中性分子，基流下降形成子，
21、基流下降形成“倒峰倒峰”。（3）火焰光度检测器）火焰光度检测器(FPD)定义：定义：利用利用含磷、硫化合物含磷、硫化合物在富氢火焰中燃烧产生在富氢火焰中燃烧产生化学发光物质，产生特征波长的光，经光电倍增管化学发光物质，产生特征波长的光，经光电倍增管将光信号转化成电信号。将光信号转化成电信号。特点：特点：对含磷、硫化合物有高选择性和高灵敏度的对含磷、硫化合物有高选择性和高灵敏度的质量型检测器，质量型检测器，检出限：检出限：P：10-12g/S，S：210-12g/S。应用：应用：用于痕量用于痕量S、P的环境污染物测定。的环境污染物测定。如如啤酒中痕量硫化物啤酒中痕量硫化物 FPD 特点：特点：1
22、）对含）对含S、P化合物有较高灵敏度和一定的选择性；化合物有较高灵敏度和一定的选择性；2）对卤素气）对卤素气X2、N2、Sn、Cr、Se和和Ge等也有响应；等也有响应；3）相对其它检测器如）相对其它检测器如ECD和和FID，FPD价格较贵。价格较贵。4）对测）对测S的灵敏度比硫荧光检测器的灵敏度比硫荧光检测器*(SCD)低；低；*硫荧光检测器硫荧光检测器（SCD）：FPD检测器中含硫化合物燃烧产检测器中含硫化合物燃烧产物可与物可与O3反应并产生与反应并产生与S含量成正比的荧光，通过测定荧含量成正比的荧光，通过测定荧光强度来分析含光强度来分析含S化合物。化合物。SCD的灵敏度极高。的灵敏度极高。
23、常用常用气气相相色色谱谱检检测测器器的的性性能能 TCD FID ECD FPD 类型类型 浓度浓度 质量质量 浓度浓度 质量质量 适用范围适用范围 各类气相物质各类气相物质 含碳有机物含碳有机物 含含电负性物质电负性物质 含含 S、P 有机物有机物 通用性通用性选择性选择性 通用型通用型 通用型通用型 选择型选择型 选择型选择型 灵敏度灵敏度 S 10mVcm/g 10-2mVs/g 800AmL/g 400mVs/g 检测限检测限 DL 2 10-9g/mL 10-12g/s 10-14g/mL 10-11(S)10-12(P)最小检测浓度最小检测浓度 100ng/g 1ng/g 0.1n
24、g/g 10ng/g 线性范围线性范围 104 107 102104 102(S),102103(P)检测器的检测器的性能指标性能指标灵敏度（灵敏度（sensitivity，S）检测限（检测限（detectability，D）线性范围（线性范围（linearity range）基线漂移（基线漂移（baseline drift）响应时间响应时间(response time)4.3 4.3 检测器的性能指标检测器的性能指标汽油中的含汽油中的含O有机物有机物碳通道：碳通道：198nm峰太多，无法分辨峰太多，无法分辨氧通道：氧通道：777nm易于分辨易于分辨含含MTBE以及几种脂肪醇汽油样品的色谱图（
25、以以及几种脂肪醇汽油样品的色谱图（以AED为检测器）为检测器）（MTBE：methyl tertiary butyl ether-antiknock agent)6.原子发射检测器（原子发射检测器（AED）5.5.气相色谱分离操作条件的选择气相色谱分离操作条件的选择 5.1 分离效能指标分离效能指标5.2 分离操作条件的选择分离操作条件的选择 色谱柱的选择色谱柱的选择 载气种类和流速载气种类和流速 工作温度工作温度 载体的选择载体的选择5.5.气相色谱分离操作条件的选择气相色谱分离操作条件的选择5.1 分离效能指标分离效能指标5.1.1.分离度分离度(resolution,R)：相邻峰分离程度
26、的指标：相邻峰分离程度的指标 R=2（tR（2）-tR（1）/（w1+w2）常以常以R=1.5为相邻峰完全分离标志。为相邻峰完全分离标志。12)(212bbRRWWttR R=0.8：两峰的分离程度可达：两峰的分离程度可达89%；R=1：分离程度：分离程度98%；R=1.5：达：达99.7%（相邻两峰完全（相邻两峰完全 分离的标准）分离的标准）影响分离度的因素影响分离度的因素Van Deemter方程：方程：H=A+B/u+CuA，B，C与载气与载气u无关。无关。保证保证R足够大，足够大，tR足够小，足够小，载气的最佳流速：载气的最佳流速：CBU （3）柱温的选择柱温的选择柱温改变时，柱效率、
27、分离度柱温改变时，柱效率、分离度R R、选择性及色谱、选择性及色谱柱的稳定性都将产生相应的改变。柱的稳定性都将产生相应的改变。选择可分离的较低温度选择可分离的较低温度控温方式控温方式 组分少恒温，组分复杂用程序升温组分少恒温，组分复杂用程序升温6 6 气相色谱定性定量分析气相色谱定性定量分析6.1 6.1 定性分析定性分析 样品预处理；定性方法样品预处理；定性方法6.2 6.2 定量分析方法定量分析方法（1 1）归一化法）归一化法（2 2）外标法）外标法（3 3）内标法）内标法6 6 气相色谱定性定量分析气相色谱定性定量分析6.1 6.1 定性分析定性分析6.1.1 样品预处理样品预处理 1）
28、水、乙醇和可能被柱强烈吸附的极性物质）水、乙醇和可能被柱强烈吸附的极性物质柱效下降，需除去。柱效下降，需除去。2）非挥发份）非挥发份会产生噪声，同时慢慢分解会产生噪声，同时慢慢分解产生杂峰。产生杂峰。3）稳定性差的组分）稳定性差的组分生成新物质生成新物质杂峰。杂峰。定量分析定量分析必须准确测定峰高必须准确测定峰高h或峰面积或峰面积A。1.峰面积峰面积A的测量：的测量：对称峰：峰高对称峰：峰高h与半峰宽的积：与半峰宽的积：A=1.065 h W1/2不对称峰：峰高与平均峰宽的积：不对称峰：峰高与平均峰宽的积：A=1/2 h (W0.15+W0.85)2.定量校正因子定量校正因子为使检测器的响应信
29、号能真实地反映物质的含量，为使检测器的响应信号能真实地反映物质的含量，1）绝对校正因子：）绝对校正因子：wi=fiAi 或或 fi=wi/Ai待测物单位峰面积对应的该物质的量。待测物单位峰面积对应的该物质的量。2）相对校正因子）相对校正因子fi某物质与基准物质某物质与基准物质s的绝对校正因子之比。常用的绝对校正因子之比。常用 fi，s=fi/f s=(mi/Ai)/(ms/As)6.2 定量分析方法定量分析方法（1）归一化法）归一化法（normalization method）：优点优点：简单、准确，操作条件简单、准确，操作条件对结果对结果影响小。影响小。结果与结果与进样量无关。进样量无关。不
30、足：不足：必需所有组分都出峰。必需所有组分都出峰。不适于微量杂质分析不适于微量杂质分析nniiiAfAfAfAfx .2211标标样样标标样样）（）（X%X%)/()/(sisiAAAA6.3 6.3 色谱法的应用色谱法的应用 (1)在卫生检验中的应用在卫生检验中的应用 空气、水中污染物如挥发性有机物、多环芳烃；农作物中空气、水中污染物如挥发性有机物、多环芳烃；农作物中残留有机氯、有机磷农药等；食品添加剂苯甲酸等。残留有机氯、有机磷农药等；食品添加剂苯甲酸等。(2)在医学检验中的应用在医学检验中的应用 体液和组织等生物材料的分析：如脂肪酸、甘油三酯、体液和组织等生物材料的分析：如脂肪酸、甘油三
31、酯、Vit、糖类等。、糖类等。(3)在药物分析中的应用在药物分析中的应用 抗癫痫药、中成药中挥发性成分、生物碱类药品的测定等。抗癫痫药、中成药中挥发性成分、生物碱类药品的测定等。(4)商品检验商品检验 应用应用7、毛细管柱气相色谱、毛细管柱气相色谱(Capillary gas chromatography；CGC)7.1 毛细管柱色谱的发展毛细管柱色谱的发展7.2 毛细管柱毛细管柱7.3 毛细管气相色谱仪器毛细管气相色谱仪器7.3 毛细管气相色谱法应用毛细管气相色谱法应用7.1 毛细管柱色谱的发展毛细管柱色谱的发展50 年代后期，制成毛细管柱，理论塔板数可达到年代后期，制成毛细管柱，理论塔板数
32、可达到300,000不足：不足：1）柱容量小；）柱容量小；2）柱强度小；）柱强度小；3）样品引入及管与检测器的连结问题）样品引入及管与检测器的连结问题 4）固定液涂渍的重现性不好；）固定液涂渍的重现性不好；5）寿命短；）寿命短；6）柱易堵塞；）柱易堵塞；70 年代后期，毛细管柱的应用越来越多。年代后期，毛细管柱的应用越来越多。1987 年，荷兰年，荷兰Coporation制成了世界最长、理论塔板数最制成了世界最长、理论塔板数最多的熔融石英毛细管柱多的熔融石英毛细管柱(2100m长，内径长，内径0.32mm，内壁固定，内壁固定液厚度液厚度0.1 m，理论塔板数超过，理论塔板数超过3,000,00
33、0)并被载入吉并被载入吉力斯世力斯世界记录。界记录。7.2 毛细管柱毛细管柱7.2.1 7.2.1 分类分类毛细管柱内径一般小于1mm，分为填充型和开管型填充型填充型：在玻璃管内填充疏松载体，再拉制成毛细管，最后在玻璃管内填充疏松载体，再拉制成毛细管，最后 再涂渍固定液。再涂渍固定液。目前填充柱毛细管已使用不多。目前填充柱毛细管已使用不多。开管型开管型：按固定液涂渍方法不同，可分为：按固定液涂渍方法不同，可分为涂壁开管柱涂壁开管柱(Wall-coated open tubular,WCOT):(ii)载体涂渍开载体涂渍开管柱管柱(SCOT)：为了增大开柱管内固定液的涂渍为了增大开柱管内固定液的
34、涂渍(iii)多孔层开管柱多孔层开管柱(Porous layer coated open tubular,PLOT)涂涂一层多孔性吸附剂固体微粒，不再涂固定液。一层多孔性吸附剂固体微粒，不再涂固定液。7.2.2.毛细管柱特点毛细管柱特点(i)渗透性好渗透性好：可使用较长的色谱柱；：可使用较长的色谱柱；(ii)相比率大相比率大：柱效高；保留因子小，渗透性好，：柱效高；保留因子小，渗透性好，有利有利于提高柱效并实现快速分析。于提高柱效并实现快速分析。(iii)柱容量小柱容量小：因而进样量小。需采用分流技术并使用：因而进样量小。需采用分流技术并使用更高灵敏度的检测器；更高灵敏度的检测器；毛细管柱涂渍
35、的固定液仅几十毫毛细管柱涂渍的固定液仅几十毫克，液膜厚度为克，液膜厚度为0.35 1.5 m，柱容量小。，柱容量小。(iv)总柱效高：总柱效高：毛细管柱效与填充柱处于同一数量级。毛细管柱效与填充柱处于同一数量级。但毛细管柱长很大，因而总柱效高。但毛细管柱长很大，因而总柱效高。7.3 毛细管气相色谱仪器毛细管气相色谱仪器 毛细管气相色谱仪器与填充柱色谱仪类似。毛细管气相色谱仪器与填充柱色谱仪类似。1.分流进样系统分流进样系统：分流应满足的条件：分流应满足的条件：分流与未分流峰值一致；分流与未分流峰值一致；操作条件改变时峰面积大小恒定；操作条件改变时峰面积大小恒定；分流后峰面积与浓度成正比。分流后
36、峰面积与浓度成正比。2.检测器：检测器：灵敏度高、响应快，死体积小的离子化灵敏度高、响应快，死体积小的离子化检测器。检测器。加尾吹载气。加尾吹载气。毛细管气相色谱图毛细管气相色谱图(分别涂渍不同的固定相分别涂渍不同的固定相,温度为最高使用温度）温度为最高使用温度）聚乙烯醇聚乙烯醇(Carbonwax 20M,250oC)50%聚氰丙基聚氰丙基-二甲基硅氧烷二甲基硅氧烷(OV-275,240oC)聚二甲基硅烷聚二甲基硅烷(OV-1,SE-30,350oC)5%苯甲基二甲基硅氧烷苯甲基二甲基硅氧烷(OV-3,SE-52,350oC)50%聚苯甲基二甲基硅氧烷聚苯甲基二甲基硅氧烷,OV-17,250
37、oC)50%聚聚(三氟丙基三氟丙基-甲基甲基)硅氧烷硅氧烷(OV210,200oC)葡萄籽油葡萄籽油血液中酒精血液中酒精氯代芳烃氯代芳烃醇类醇类有机碱有机碱胆固醇胆固醇空气空气水水HCN乙醇乙醇乙醛乙醛未知未知乙腈乙腈丙酮丙酮未知未知CS2未知未知未知未知苯苯甲苯甲苯苯的质谱图苯的质谱图M/z=78色谱总离子流图，色谱总离子流图，TIC化学灭火器扑灭燃烧化学灭火器扑灭燃烧的布料后的气体样品的布料后的气体样品顶空气相色谱法顶空气相色谱法分离方式分离方式理论依据理论依据应用应用8.18.1顶空气相色谱法顶空气相色谱法：是根据相间平衡原理，由气体是根据相间平衡原理，由气体样品的测定间接分析液体或固体
38、样品中挥发性组分的方样品的测定间接分析液体或固体样品中挥发性组分的方法试样置于密闭的恒温系统中，气法试样置于密闭的恒温系统中，气-液（气液（气-固）两相达固）两相达到热力学平衡时，测定气相组成。到热力学平衡时，测定气相组成。8.2 8.2 两种方式：两种方式：静态法：恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成；静态法：恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成；动态法：吹扫动态法：吹扫-捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸。捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸。8.3 8.3 理论依据理论依据：当顶空瓶中样品上面的蒸气压相当低时，当顶空瓶中样品上面的蒸气压相当低时，峰面积峰面积Ai的大小与样品上面的气相中挥发性组分的
39、大小与样品上面的气相中挥发性组分 i 的蒸气压的蒸气压pi成正比：成正比：Ai=fi pifi为校正因子，在真实体系中，蒸气分压通常用下式表示：为校正因子，在真实体系中，蒸气分压通常用下式表示：pi=poiixi poi为气相中组分为气相中组分i 的摩尔分数；的摩尔分数；xi为样品中组分为样品中组分i 的摩尔分数的摩尔分数；i为组分为组分i 的活度系数。的活度系数。Ai=fi pi=fiixi poi当系统平衡时：当系统平衡时：Ai=fi pi=ki xi 通过顶空分析，可确定试样中的含量。通过顶空分析，可确定试样中的含量。在职业病和法庭分析中，测定在职业病和法庭分析中，测定体液等中的苯、甲苯
40、、二甲苯等有毒成分，采用顶空分析体液等中的苯、甲苯、二甲苯等有毒成分，采用顶空分析是一种有效、方便、快速的方法。是一种有效、方便、快速的方法。方法：方法：5mL青霉素小瓶青霉素小瓶，取，取1mL试样（水、尿、血），加入试样（水、尿、血），加入0.4内标物和约内标物和约1g硫酸硫酸铵至饱和，加盖密封，置于铵至饱和，加盖密封，置于80 C C的恒温器中的恒温器中30min30min，取，取0.6mL0.6mL顶空的气样色谱分析。固定液顶空的气样色谱分析。固定液 PEG 20MPEG 20M血样中的酒精血样中的酒精：顶空气相色谱应用最广泛的方法，：顶空气相色谱应用最广泛的方法，可检查汽车司机是否酒后
41、驾车。可检查汽车司机是否酒后驾车。方法：方法：样品平衡温度样品平衡温度 5050 C C；平衡时间；平衡时间 30min30min；色谱柱：色谱柱：30m 30m 0.53mm 0.53mm；石英毛细管柱；石英毛细管柱；固定液：聚二甲苯硅氧烷；固定液：聚二甲苯硅氧烷；固体固体样品（塑料、食品等）的顶空分析。样品（塑料、食品等）的顶空分析。塑料食品包装袋中的甲苯残留量的测定。塑料食品包装袋中的甲苯残留量的测定。方法：方法：将将塑料食品包装袋剪成塑料食品包装袋剪成30mm10mm装入装入100mL玻璃注射器玻璃注射器，在，在80 C预热预热20min，用空气稀释为，用空气稀释为100mL，恒温，恒
42、温10min后后进样分析。进样分析。色谱柱：色谱柱：500mm 3mm，填充柱，填充柱，80-100目；目；固定液：固定液：20%的的 PEG 20M；柱柱 温：温：80 C；最小检测浓度为最小检测浓度为0.031 mg/m2.1.高压钢瓶高压钢瓶 2.减压阀减压阀 3.载气净化器载气净化器 4.空气针形阀空气针形阀 5.稳稳压阀压阀 6.缓冲管缓冲管 7.转子流量计转子流量计8.柱前压力表柱前压力表 9.氢焰离子化氢焰离子化器器 10.六通阀六通阀 11.气化器气化器 12.色谱柱色谱柱 13.热导池热导池 14.预热管预热管 15.放空口放空口图图3-1 Autosystem XL型气相色
43、谱仪气路系统示意图型气相色谱仪气路系统示意图超临界流体色谱法超临界流体色谱法9.1.1 概述概述 超临界流体：在高于临界压力与临界温度时，超临界流体：在高于临界压力与临界温度时，物质的一种状态。性质介于液体和气体之间。物质的一种状态。性质介于液体和气体之间。超临界流体色谱超临界流体色谱(SFC)，8080年代快速发展，具年代快速发展，具有液相、气相色谱不具有的优点有液相、气相色谱不具有的优点:（1 1）可处理高沸点、不挥发试样；）可处理高沸点、不挥发试样；（2 2）比）比LCLC有更高的柱效和分离效率。有更高的柱效和分离效率。9.1 超临界流体色谱的特点与原理超临界流体色谱的特点与原理feat
44、ure and principle of SFC超临界流体色谱法超临界流体色谱法（1 1）性质介于液体和气体之间）性质介于液体和气体之间;超临界流体既不是气体也不是液体的流体，超临界流体既不是气体也不是液体的流体，密密 度、溶解度度、溶解度比气体比气体 大得多，在这种流动相中的分配比气体流动相好，能分析大得多，在这种流动相中的分配比气体流动相好，能分析GS不不 能或难于分析的许多沸点较高、热稳定性差的物质。能或难于分析的许多沸点较高、热稳定性差的物质。超临界流体的超临界流体的扩散系数比液体大，其粘度小扩散系数比液体大，其粘度小，传质阻力，传质阻力 较小。比较小。比 HPLC容易达到更高的柱效率
45、。容易达到更高的柱效率。（2 2）可通过改变超临界流体的密度（程序改变）调节组分）可通过改变超临界流体的密度（程序改变）调节组分分离（类似于气相色谱的程序升温，液相色谱中的梯度淋分离（类似于气相色谱的程序升温，液相色谱中的梯度淋洗）。洗）。超临界流体的密度与压力有关。超临界流体的密度与压力有关。超临界流体色谱法超临界流体色谱法SFC的流动相的流动相：超临界流体；：超临界流体；CO2、N2O、NH3 CO2是最常用的超临界流体，加入少量改性剂（如是最常用的超临界流体，加入少量改性剂（如1%-5%的甲醇）的甲醇）能增加它对极性化合物的溶解和洗脱能力。能增加它对极性化合物的溶解和洗脱能力。C5H12
46、、SF6、Xe、甲醇、乙醇、乙醚的。、甲醇、乙醇、乙醚的。SFCSFC的固定相的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或毛细管：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或毛细管 壁）上的高聚物；可使用液相色谱的柱填料。壁）上的高聚物；可使用液相色谱的柱填料。填充柱填充柱SFCSFC和毛细管柱和毛细管柱SFCSFC；分离机理分离机理：吸附与脱附。组分在两相间的分配系数不同而被：吸附与脱附。组分在两相间的分配系数不同而被 分离；通过调节流动相的压力（调节流动相的密分离；通过调节流动相的压力（调节流动相的密 度），调整组分保留值；度），调整组分保留值；超临界流体色谱法超临界流体色谱法 SFC SFC的柱压
47、大（比毛细管色谱大的柱压大（比毛细管色谱大3030倍），对分离有影响倍），对分离有影响（柱前端与柱尾端分配系数相差很大，产生压力效应）；（柱前端与柱尾端分配系数相差很大，产生压力效应）；超临界流体的密度受压力在临界压力处最大，超过该点超临界流体的密度受压力在临界压力处最大，超过该点，影响小，超过临界压力，影响小，超过临界压力20%20%，柱压降对分离的影响小；，柱压降对分离的影响小；压力效应压力效应：在：在SFCSFC中，压力变化对容量因子产生显著影中，压力变化对容量因子产生显著影响，超流体的密度随压力增加而增加，密度增加提高溶剂效响，超流体的密度随压力增加而增加，密度增加提高溶剂效率，淋洗时
48、间缩短。率，淋洗时间缩短。CO2流动相，当压力改变：流动相，当压力改变：7.09.0106 Pa，则：，则：C16H34的保留时间的保留时间 25min 5min。超临界流体色谱法超临界流体色谱法超临界流体色谱法超临界流体色谱法超临界流体色谱法超临界流体色谱法9.2.1 结构流程结构流程 超临界流体色谱法超临界流体色谱法（1 1）SFCSFC的高压泵的高压泵 无脉冲的注射泵；通过电子压力传感器和流量检测器，无脉冲的注射泵；通过电子压力传感器和流量检测器，计算机控制流动相的密度和流量；计算机控制流动相的密度和流量；（2 2）SFCSFC的色谱柱和固定相的色谱柱和固定相可以采用液相色谱柱和交联毛细
49、管柱；可以采用液相色谱柱和交联毛细管柱；采用微孔径（采用微孔径（25-100微米）石英或玻璃的交联健合型毛细管柱，微米）石英或玻璃的交联健合型毛细管柱，配以精密控制的输液和控温系统。配以精密控制的输液和控温系统。SFC SFC的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或毛细管壁）上的高聚物；专用的毛细管柱毛细管壁）上的高聚物；专用的毛细管柱SFCSFC；超临界流体色谱法超临界流体色谱法（3 3）流动相流动相 SFC的流动相：超临界流体；的流动相：超临界流体；CO2、N2O、NH3 CO2应用最广泛；无色、无味、无毒、易得、对各类有机应用最广泛；无色、
50、无味、无毒、易得、对各类有机物溶解性好，在紫外光区无吸收；物溶解性好，在紫外光区无吸收；缺点：极性太弱；加少量甲醇等改性；缺点：极性太弱；加少量甲醇等改性；（4 4）检测器）检测器 可采用液相色谱检测器，也可采用气相色谱的可采用液相色谱检测器，也可采用气相色谱的FID检测器检测器超临界流体色谱法超临界流体色谱法9.3.1 9.3.1 聚苯醚低聚物的分析聚苯醚低聚物的分析色谱柱：色谱柱：10m10m 63m i.d.63m i.d.毛细管柱，毛细管柱，固定相：键合二甲基聚硅氧烷；固定相：键合二甲基聚硅氧烷；流动相：流动相：CO2 ；柱温：；柱温：120 120 C C；程序升压；程序升压；超临界
