7.气相色谱仪的基本原理与使用方法.

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1 7.气相色谱仪的基本原理与使用方法

2 一、实验目的 1.掌握气相色谱仪的基本组成部件，熟悉其功能。
2.练习HP6890工作站的进入；参数的设定；应用分流、不分流毛细管柱进样口、FID检测器分析一个FID标准样品。

3 二、实验原理 色谱法是一种分离技术。它以其具有高分离效能、高检测性能、分析时间快速而成为现代仪器分析方法中应用最广泛的一种方法。它的分离原理是，使混合物中各组分在两相间进行分配，其中一相是不动的，称为固定相 ， 另一相是携带混合物流过此固定相的流体，称为流动相。按固定相的物态，又可分为气固色谱法 ( 固定相为固体吸附剂 ) 、气液色谱法 ( 固定相为涂在固体上或毛细管壁上的液体 )。  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。

4 三、气相色谱流程图 Detector W Carrier gas Flow or pressure controller Column
Injection port or valve Data station (Recorder) W Carrier gas

5 四、气相色谱分析的基本原理：  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 ) 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，停留在柱中的时间长些，往前移动得就慢些。而溶解度小的组分，往前移动得快些，停留在柱中的时间就短些。经过一定时间后，各组分就彼此分离。

6 Developing of Chromatographic Technique
1958, 22 hours separation for 19 of amino acids

7 Developing of Chromatographic Technique
1982, less than 30 minutes separation for 18 of amino acids

8 五、色谱法的流出曲线及有关术语

9 五、色谱法的流出曲线及有关术语 L = u t 1）基线 当色谱柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值 稳定的基线应该是一条水平直线
2）峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离 h 3) 保留值 a 死时间tM 不在固定相中分配的物质进入色谱柱时，从进样到出 现峰极大值所需的时间为死时间 流动相平均线速度 M t L u =

10 五、色谱法的流出曲线及有关术语 t - = ; F t V = · ; F t V = · V - = b 保留时间tR
试样（某一组分）从进样开始到柱后出现峰极大点时 所经历的时间为试样中某一组分的保留时间 c 调整保留时间 M R t - = ' 对应于组分在固定相中停留的总时间 d 死体积、保留体积、调整保留体积 ; F t V M = ; F t V R = M R V - = '

11 五、色谱法的流出曲线及有关术语 t a = t t V g = = t V e 相对保留值---定性分析
' V ' g = R = R 2 2 2 , 1 t ' V ' R R 1 1 它与流动相的流速和色谱柱的物理指标无关；仅与柱温和 固定相的性质有关 t ' a = R 选择因子 2 t ' R 1

12 五、色谱法的流出曲线及有关术语 V t n k = A V K k = k K g = = k K V K k = f 分配比（容量因子）k
M R m s V t n k ' = A m s V K k = m s V K k = k K g = 2 = 2  , 2 , 1 k K 1 1

13 五、色谱法的流出曲线及有关术语 s 4 Y = s 354 . 2 Y = s Y 4) 色谱峰的区域宽度
组分在色谱柱中谱带扩展的函数，反映了色谱操作 条件的动力学因素 a 标准偏差 s 0.607倍峰高处色谱峰的宽的一半 b 半峰宽 Y 峰高一半处对应的色谱峰的宽度 1 2 s 354 . 2 Y 1 = c 基线宽度 Y 色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距 s 4 Y =

14 六、色谱峰所能提供的重要信息 1 样品中所含组分的最少个数 2 保留值---定性分析 3 色谱峰面积（或峰高）---定量分析
4 色谱峰的保留值和区域宽度---评价色谱柱的分离效能 5 根据相邻色谱峰之间的距离来选择合适的色谱分离条件

15 七、色谱定性和定量分析方法 f m = f m = 1 定性分析
保留值 / 相对保留值 / 联用技术 (Hyphenated Technique) 2 定量分析 i A f m = i h f m =

16 七、色谱定性和定量分析方法 3 定量分析方法 3.1 外标法 Sample A Ai mi m

17 七、色谱定性和定量分析方法 A m m % = f  100 % A m f m = m = f 3.2 内标法 s i
Standard A ss s is i f m = Sample A ss s is i f m = A m m % = i s f A  100 % i is A m s

18 七、色谱定性和定量分析方法  A f m % =  100 % A f 3.3 归一化法 [前提：样品中所有组分都有响应（出峰）] i
is  100 % i n  A f A i is i = 1 i

19 八、实验步骤 1.开启仪器。依次打开氢气瓶、压缩空气瓶、高纯氮气瓶，调节减压阀，使出口压力分别为0.2MPa、0.5MPa、0.5MPa。打开GC开关，置Detector为100℃，约0.5h。 2.启动电脑，进入WINNT，双击online，联机成功。 在编辑方法菜单下，编辑一个完整的方法。注样，运行一个样品。 3.出图，做分析处理。 4.将炉温，进样口和检测器温度设置为常温，待温度降下来后，关闭online，关闭电脑，再关闭GC主机，最后关闭气源。

20 九、思考题 1.气相色谱和液相色谱在分析样品的类型中有什么区别？ 2.在气相色谱分离系统中，色谱柱是否越长越好？为什么？