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1、精选优质文档-倾情为你奉上气相色谱暨气体分析培训资料上海华爱色谱分析技术有限公司2010年5月目录第一章：气相色谱理论基础一、气相色谱概论1、气相色谱方法和仪器的发展2、气相色谱的基本原理3、气相色谱法的特点和应用4、气相色谱的基本术语5、色谱基本理论二、气相色谱仪系统1、气相色谱仪结构2、气路系统3、气体的净化4、气路控制系统5、进样系统6、分离系统7、检测系统8、电路控制系统9、数据处理系统三、色谱定性与定量1、定性分析2、定量分析3、定量分析误差及表示方法四、基本故障分析1、故障分析的思路：2、GC故障的种类和判断3、故障的判别4、具体故障分析第二章：气体分析一、气体分析概述：1、气体浓
2、度的表示方法2、气体浓度换算3、气体纯度的表示方式4、气体分析的特点5、气体的采样方式6、气体分析进样量7、气体分析进样方式二、气体分析中常用色谱柱和阀技术1、色谱柱2、阀三、常量气体分析1、高温高压气体分析2、氟气分析3、天然气、液化气、煤气分析四：痕量气体（高纯气、超纯气、电子气中杂质含量）分析：1、痕量分析的概念和特征2、分析痕量气体所需解决问题3、痕量组分分析的气相色谱所需配置4、痕量分析满足国标5、痕量分析常用气相色谱检测器及比较6、PDD检测器在痕量气体检测中的应用7、变温浓缩装置在痕量气体检测中的应用8、吸附浓缩装置在食品级二氧化碳检测中的应用第三章：附录（国家标准）1、纯氦、高
3、纯氦和超纯氦2、GBT 14599-2008 纯氧、高纯氧和超纯氧3、GB-T 4842-2006 氩4、GB-T 8979-2008氮5、气体分析 氦离子化气相色谱法6、氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢 报批稿第一章：气相色谱理论基础一、气相色谱概论1、气相色谱方法和仪器的发展色谱法的创始人是俄国植物学家茨维特。1903年，他将从植物色素中提取的石油醚提取液倒入一根装有碳酸钙的玻璃管顶端，然后用石油醚淋洗，结果使不同色素得到分离，在玻璃管内显示出不同的色带，这就是最初的色谱法，“色谱”一词也由此得来。马丁1941年在分配色谱基础上提出塔板理论的概念。1951年，詹姆斯和马丁研制了第一台气相
4、色谱仪，并以气体为流动相分析了脂肪酸同系物，1952年，世界上出现第一台商品化的气相色谱仪。1956年，范德华提出了反应载气流速和柱效关系的速率方程，奠定了气相色谱法的理论基础，同年，格雷发明了气相色谱柱，以后又相继发明了各种气相色谱检测器，色谱技术更加完善。经过近一个世纪的发展，气相色谱法已经成为世界上应用最广泛的分析技术2、气相色谱的基本原理气相色谱法是利用气体作为流动相的一种色谱法。在此法中，载气(是不与被测物作用，用来载送试样的惰性气体，如氢、氮等)载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分分离，然后分别检测。其简单流程如图2-1所示。2.1气固色谱分析：固定相是一种具有多孔
5、及较大表面积的吸附剂颗粒。试样由载气携带进入柱子时，立即被吸附剂所吸附。载气不断流过吸附剂时，吸附着的被测组分又被洗脱下来。这种洗脱下来的现象称为脱附。脱附的组分随着载气继续前进时，又可被前面的吸附剂所吸附。随着载气的流动，被测组分在吸附剂表面进行反复的物理吸附、脱附过程。由于被测物质中各个组分的性质不同，它们在吸附剂上的吸附能力就不一样，较难被吸附的组分就容易被脱附，较快地移向前面。容易被吸附的组分就不易被脱附，向前移动得慢些。经过一定时间，即通过一定量的载气后，试样中的各个组分就彼此分离而先后流出色谱柱。2.2气液色谱分析：固定相是在化学惰性的固体微粒(此固体是用来支持固定液的，称为担体)
6、表面，涂上一层高沸点有机化合物的液膜。这种高沸点有机化合物称为固定液。在气液色谱柱内，被测物质中各组分的分离是基于各组分在固定液中溶解度的不同。当载气携带被测物质进入色谱柱，和固定液接触时，气相中的被测组分就溶解到固定液中去。载气连续进入色谱柱，溶解在固定液中的被测组分会从固定液中挥发到气相中去。随着载气的流动，挥发到气相中的被测组分分子又会溶解在前面的固定液中。这样反复多次溶解、挥发、再溶解、再挥发。由于各组分在固定液中溶解能力不同。溶解度大的组分就较难挥发，停留3、气相色谱法的特点和应用气相色谱法的主要分析对象是低分子化合物及热不稳定易挥发性的化合物，在石油化工、环境样品等领域具有不可替代
7、的优势。气相色谱与其他分析方法相比，具有的优点是：分离效率高、分析速度快、分析成本低、可采用多种高灵敏度、高选择性的检测器，易于和其它方法连用，可实现在一次进样中多种组分的定性和定量等。4、气相色谱的基本术语4.1基线当色谱柱后没有组分进入检测器时，在实验操作条件下，反映检测器系统噪声随时间变化的线称为基线，稳定的基线是一条直线。如图2-2中所示的直线图2-2 色谱流出曲线图基线漂移 指基线随时间定向的缓慢变化。基线噪声指由各种因素所引起的基线起伏。4.2色谱峰色谱柱流出组分通过检测器系统时所产生的响应信号的微分曲线。当样品随载气进入检测器时，检测器输出的信号随样品浓度而改变，此时所得到的信号
8、时间曲线称“色谱峰”。理想的色谱峰为正态分布函数（高斯曲线），峰形对称4.3保留值表示试样中各组分在色谱柱中的滞留时间的数值。通常用时间或用将组分带出色谱柱所需载气的体积来表示。在一定的固定相和操作条件下，任何一种物质都有一确定的保留值，这样就可用作定性参数。4.4死时间tM 指不被固定相吸附或溶解的气体(如空气、甲烷)从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间。显然，死时间正比于色谱柱的空隙体积。4.5保留时间tR指被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间。4.6调整保留时间tR 指扣除死时间后的保留时间，即tR=tRtM 4.7死体积VM指色谱柱在填充后固定相颗粒间所留的空间、色
9、谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和。 VM=tMFO 4.8保留体积VR 指从进样开始到柱后被测组分出现浓度最大值时所通过 的载气体积，即VR=tRFO 4.9调整保留体积VR 指扣除死体积后的保留 体积，即VR=tR.FO 或 VR=VRVM 同样，VR与载气流速无关 。死体积反映了柱和仪器系统的几何特性，它与被测物的性质无关 ，故保留体积值中扣除死体积后将更合理地反映被测组分的保留特性。4.10相对保留值r21指某组分2的调整保留值与另一组分1的调整保留值之比：r21= r21亦可用来表示固定相(色谱柱)的选择性。r21值越大，相邻两组分的tR相差越大，分离得越好，r21=1
10、时，两组分不能被分离。4.11区域宽度色谱峰区域宽度是色谱流出曲线中一个重要的参数。从色谱分离角度着眼，希望区域宽度越窄越好。通常度量色谱峰区域宽度有三种方法：（1）标准偏差 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽度Y1/2 又称半宽度或区域宽度，即峰高为一半处的宽度，它与标准偏差的关系为： Y1/2=2=2.35 （3）峰底宽度Y 自色谱峰两侧的转折点所作切线在基线上的截距，如图14-2中的IJ所示。它与标准偏差的关系为： Y=4 4.12峰高h色谱峰的峰高时指色谱柱顶点与基线之间的垂直距离。4.13峰面积 色谱峰与基线之间所包围的面积， A = 1.065hW1/2 h: 峰的
11、最高点至峰底的垂直距离，峰高1/2处称半峰高，以h1/2表示。5、色谱基本理论气相色谱分析过程中各组分要达到彼此分离，两峰之间必须达到足够远，两峰之间的距离有组分在气液两相间的分配系数决定，即热力学因素有关；但仅有两峰之间的距离是不够的，如每个峰都很宽，组分也不能达到完全的分离。峰的宽与窄是由组分在色谱柱中的传质与扩散行为决定的，即与动力学因素有关。5.1热力学理论5.1.1 分配系数：在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度比称为分配系数K。K= 一定温度下，各物质在两相之间的分配系数是不同的。气相色谱分析的分离原理是基于不同物质在两相间具有不同的分配系数两相作相对运动时，试样中的各组
12、分就在两相中进行反复多次的分配，使原来分配系数只有微小差异的各组分产生很大的分离效果，从而各组分彼此分离开来。5.1.2 分配比（容量因子）： 以表示，是指在一定温度、压力下，在两相间达到分配平衡时，组分在两相中的质量比：=5.1.3 分配比与分配系数K的关系：K=.由式可见：（1）分配系数是组分在两相中浓度之比，分配比则是组分在两相中分配总量之比。它们都与组分及固定相的热力学性质有关，并随柱温、柱压的变化而变化。（2）分配系数只决定于组分和两相性质，与两相体积无关。分配比不仅决定于组分和两相性质，且与相比有关，亦即组分的分配比随固定相的量而改变。（3）对于一给定色谱体系(分配体系)，组分的分
13、离最终决定于组分在每相中的相对量，而不是相对浓度，因此分配比是衡量色谱柱对组分保留能力的参数。（4）组分在柱内的线速度uS将小于u，则两速度之比称为滞留因子RS：RS=uS/u5.2 塔板理论塔板理论假定：（1）在一小段间隔内，气相组成与液相组成很快达到分配平衡。用塔板高度H表示；(2) 载气进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，每次进气为一个板体积；(3) 试样开始时都因在第0号塔板上，且试样沿柱方向的扩散可略而不计；(4) 分配系数在各塔板上是常数。为简单起见，设色谱柱由5块塔板n=5，n为柱子的理论塔板数，并以r表示塔板编号，r等于0，1，2，-，n-1，某组分的分配比 k=1，则根据上述
14、假定， 在色谱分离过程中该组分的分布可计算如下：开始时，若有单位质量，即m=1(1mg或1ug)的该组分加到第0号塔板上，分配达平衡后，由于K =1，即 ms = mm ,故ms = mm = 0.5。当一个板体积(1V) 的载气以脉动形式进入0号板时，就将气相中含 有 部分组分的载气顶到1号板上，此时0号板液相中ms 部分组分及1号板气相中的mm部分组分，将各自在两相间重新分配，故0号板上所含组分总量为0.5，其中气液两相各为0.25；而1号板上所含 总量同样为0.5，气液两相亦各为0.25。以后每当一个新的板体积载气以脉动式进入色谱柱时，上述过程就重复一次，如下所示：表2-1 组分在n=5，k=1，m=1柱内任一板上分配表r载气板体积数n01234柱出口n=01234567891011121314151600.50.250.1250.0630.0320.0160.0080.0040.0020.00100000000.50.50.3750.250.1270.0950.0560.0320.0180.0100.0050.0020.001
