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1、（气相）色谱基本概念,1、 色谱 2、 固定相 3、 流动相 4、 进样口 5、 色谱柱 6、 检测器,色谱过程示意图,待分离组分 ， 和,载气,A,B,C,D,分离的过程示意图,气相色谱各功能块,色谱柱类型,柱长（米）,内径（毫米）,.5-10,2-4,5-100,.530,5-100,.1-.25,填充柱,530系列柱,细孔径柱,填充柱,开管柱（毛细管柱）,壁涂,开管柱,色谱法,气相色谱（GC）,液相色谱（LC）,气固色谱（GSC）,气液色谱（GLC）,色谱法分类,、按两相所处的状态分类,超临界流体色谱（SFC）,毛细管电泳,检测器响应值,2、 色谱峰,基线： 峰高（h）： 峰宽（）： 半
2、峰宽（W1/2）： 峰面积（A）：,色谱峰参数,1、 保留时间 tR： 2、 保留体积 VR = FC x tR： 3、 死时间 t0： 4、 死体积 V0 = FC x t0： 5、 调整保留时间 tR=tR - t0： 6、 调整保留体积 VR=VR - V0 = FC (tR - t0)： 7、 相对保留值 ：,常用的保留参数,1、 分配系数 K： 2、 分配比 k：又称容量因子 3、 相比 ： 4、 分配等温线：,分配平衡中的基本概念,K=,Cs,Cm,k=,固定相中溶质的重量百分数,载气中溶质的重量百分数,=,KVs,Vm,=,tR,t0,1、 高效能 2、 高选择性 3、 高灵敏度
3、 4、 分析速度快 5、 样品用量少 6、 定性重复性好，定量精度高 7、 简单性 8、 应用范围广,气相色谱法优点,气 相 色 谱 基 本 理 论,1. 塔 板 理 论,2. 速 率 理 论,塔板理论假想模型 1) 流动相按前进方向脉冲式的通过柱子，其最小单位为一个塔板体积。 2) 分配系数是恒定的，与组分在塔板中的浓度无关。 3) 样品组分在两相间的平衡能瞬时建立。 4) 所有组分开始时全部进入零号塔板中。 5) 塔板与塔板之间没有纵向扩散。,塔板号 ,载气的塔板体积数(N),离开柱子的微克分子数(x),0 1 2 3 4,0 100 0 0 0 0 0 1 50 50 0 0 0 0 2
4、 25 50 25 0 0 0 3 12.5 37.5 37.5 12.5 0 0 4 6.3 25 37.5 25 6.3 0 5 3.2 15.7 31.5 31.3 15.7 3.2 6 1.6 9.5 23.5 31.3 23.5 7.9 7 0.8 5.6 16.5 27.4 27.4 11.8 8 0.4 3.2 11.1 22.2 27.4 13.7 9 0.2 1.8 7.2 16.6 24.7 13.7 10 0.1 1.0 4.5 11.9 20.4 12.4 11 0 0.6 2.8 8.2 17.3 10.4 12 0 0.3 1.7 5.5 12.8 8.7 13 0
5、 0.2 1.0 3.6 9.2 6.4 14 0 0.1 0.6 2.3 6.4 4.6 15 0 0 0.3 1.5 4.4 3.2 16 0 0 0.2 1.0 3.0 2.2 17 0 0 0.1 0.6 2.0 1.5 18 0 0 0 0.4 1.3 1.0,以上表中离开柱子物质组分的微克分子数从纵坐标， 进柱子的载气塔板体积数为横坐标作图：,塔板理论方程式,理论塔板数 (n) 的计算,n,=,2,速率理论范氏方程式：,h = A + + C u,B,u,HETP,B,u,C,.,u,A,Linear Velocity,A = Eddy Diffusion (Multi-Path
6、Effect),B = Random Molecular Diffusion,C = Mass Transfer Between Phases,The Van Deemter Equation,=,H,8,2,k,2,(1+k),d,2,f,D,L,2dp+ 2Dg/+,气 路 系 统,典型的气相色谱,气 源,气源与载气种类,对载气的要求如下： 1、 惰性（不与样品或固定相反应） 2、 气体扩散小，以提高柱效率 3、 容易得到并易纯化 4、 价格便宜 5、 满足检测器要求 常用载气：N2 H2 He Ar 辅助气：氧气或空气,1、气体不纯的不良影响 2、气体的净化方法 3、常用的净化物质的使用
7、与老化,1) 样品失真或消失 2) 柱失效 3) 对固定液保留特性的影响 4) 对检测器的影响,气体的净化,氧气捕集器,微量的氧气会破坏色谱柱，特别是对毛细管柱。氧气也会降低ECD检测器的功能。 氧气捕集器 (P/N 3150-0414) 应连接在分子筛干燥器和仪器安装设备的进样口 之间。 管路:使用GC专用铜管, 使用前先用溶剂冲洗，载气吹干。,分子筛干燥器,进样系统与进样技术,样品引入,作用：引导样品以蒸汽状态进入色谱柱。,阀进样,气体进样,液体进样阀,取样状态 进样状态,样品上方取样进样法（顶空分析）,顶空的概念,1. 样品放置在一个恒温箱中（或炉中），从而可以达温度平衡。 2. 利用一
8、个气密型的进样器或其它合适的手段取出样品上方的相同的顶空气体。 3. 再使用一般的GC仪器来分析样品的顶空气体。,顶空相关问题,适于分析这样的挥发物：,- 不纯样品。 - 固体样品。 含有某些不做分析的高沸点组 分样品。 - 含水量较高的样品。,应用,柱：HP-1 (Cross-Linked Methyl Silicone),30 m x 0.53 mm x 2.65,(HP Part No. 19095Z-123),载气：Helium, 5.2 psi,炉温：40 C,进样口：1cc, 不分流,检测器：FID,柱：HP-1 (Cross-Linked Methyl Silicone),30
9、m x 0.53 mm x 2.65,(HP Part No. 19095Z-123),载气： Helium, 5.2 psi,炉温： 60 C,进样口： 1 cc, 分流比 5:1,检测器： FID,水中氯化烃,顶空分析,水中芳烃,顶空分析,药品中溶剂残留: USP 467,2,4,6,8,10,1,2,3,4,5,1 二氯甲烷(25 ppm),2 氯仿(12 ppm),3 苯(25 ppm),4 三氯乙烯 (25 ppm),5 二噁环 (25 ppm),进样垫固定螺母,进样垫,石墨垫,柱,载气,玻璃填充物,齿形螺母,衬管,填充柱进样口示意图,毛细管柱进样口,分流方式是特为毛细管柱GC设计的
10、样品引入方式,可与熔融石英，玻璃，金属柱相接,脉冲不分流 允许更大进样量,分流方式用于,含量较高组分分析,不分流方式用于,痕量组分分析,分流/不分流流路系统,不分流流路示意图,进样过程中分流放空阀关闭（没有分流出口流量） 在进样后的某指定时间，分流阀打开，将剩下的蒸汽清除出进样口。,2、 操作条件的选择 1) 汽化室温度的选择 2) 进样垫的材料与处理 3) 进样量,进样口操作 1、 进样口常见问题,气 相 色 谱 柱,基本概念 填充柱 毛细管柱 柱容量 柱老化 固定相 柱填料 载体 固定液流失 ,色谱柱,填充柱,毛细管柱,色谱柱分类,色谱柱类型,填充柱,开管柱（毛细管柱）,常规型,小球填 充
11、柱,多孔层小 球填充柱 ,常规填充柱 及微填充柱,多孔层 开管柱,壁涂 开管柱,长度 (meters),内径 (mm),流量 (ml/min),压力梯度 (psi),样品负荷量,.5-10,2-4,10-60,10-90,100 ng/ 峰,5-100,.530,4-30,1-20,5-100,.3-.75,1-30,1-40,100 ng/ 峰,5-100,.1-.25,0.3-1.0,5-90,50 ng/ 峰,PACKED,SERIES 530,WCOT (wide),WCOT (narrow),气固色谱 (GSC),吸附型,填充柱,吸附填充 (GSC),多孔具有大的表面积,毛细管柱-,
12、P,orous,L,ayer,O,pen,T,ubular (PLOT),气液色谱 (GLC),分配型,填充柱,毛细管柱,Wall Coated Open Tubular (WCOT),液体相,固体支撑物,非常多的孔具有极大的表面积,液体相,气液色谱(GLC),通过样品在固定相中不同的溶解度来实现分离,根据极性的不同分离组分,通常情况下,“ 相似相溶“,或,同极性互相作用,例如：醇类是极性化合物,聚乙二醇(Carbowax)是极性化合物,3、分离度R：,柱将两个峰彼此分开的能力。,1、柱效：,柱生成尖锐峰的能力。,2、选择性：,柱将两个具有相似的化学和/或物理性质的 物质进行选择性分离的能力。
13、,优,差,优,差,分离指标,4、柱效，选择因子和分离度之间的关系。,选择因子：,分离度,分离度,柱效,柱效,毛 细 管 柱 色 谱 法,毛 细 管 柱 色 谱 条 件 的 选 择,1、 柱 效,2、 液 膜 厚 度（d ）,f,3、 柱 内 径,4、 载 气 线 速 及 载 气 种 类,5、 柱 温 的 选 择,6、 进 样 量 及 进 样 技 术,柱 选 择,常用的柱选择方法：,首先试用手边现有的柱子,向同事请教,从文献中查到相近应用的方法,如不是太清楚，先使用一个非极性柱如 HP1或 HP5,担体的选择（对填充柱而言）,1、担体粒度,2、担体均一性,3、担体密度,4、担体表面性质,5、几种
14、常用担体的选用,固 定 液 的 选 用 气 相 色 谱 固 定 相,Same,Same,100% Methyl,Silicone Gum,100% Methyl,Silicone Gum,99% Methyl,1% Vinyl Gum,100% Methyl,Silicone Fluid,100% Methyl,Silicone Fluid,100% Methyl,Silicone Fluid,5% Phenyl,Carborane,Methyl Silicone,50% Phenyl,Methyl Silicone,75% Phenyl,Methyl Silicone,Same,50%,3,3,3-Trifluropropyl,25% 2-
