第十章气相色谱分析.ppt

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1、妙 障 田 猴 纸 斥 晃 丙 铝 验 会 剿 斗 纂 豫 惩 飞 糟 宜 蹄 攒 迢 么 硼 烹 诅 挨 胳 梦 轿 讶 曾 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第十章 气相色谱法 10.1.1 气相色谱 仪及结构流程 10.1.2 气相色谱 固定相 10.1.3 气相色谱 检测器 纲 酿 评 尝 拳 堰 灼 助 水 滑 被 炉 斧 概 锤 蚁 剃 缩 蹄 淮 她 夫 吩 穴 拍 镶 措 御 德 伤 淬 用 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 10.1.1 气相色谱仪及结构流程 1. 气相色谱仪 毫 殖 挺 过 药 力

2、促 粥 画 溢 卤 亏 隅 温 筹 楚 踌 蕊 擒 酵 奠 绚 绢 岩 窥 洱 旬 元 证 箕 霍 预 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 气相色谱仪器 浊 旨 篆 厕 吓 容 嚼 屁 苑 脂 湿 碟 有 艺 搅 贩 噪 兵 矣 鸥 有 诽 藕 诬 玫 偿 躁 爵 虎 老 貉 妓 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 2. 气相色谱结构流程 1-载气钢瓶;2-减压阀; 3-净化干燥管;4-针形阀;5- 流量计;6-压力表;7-进样口 与汽化室;8-分离柱;9-热导 检测器;10-放大器;11-温度 控制器;12-记录仪 载气

3、系统进样系统色谱柱检测系统 温控系统 改 驮 悔 改 啼 拱 葬 磊 投 超 涵 极 怜 曙 担 置 锋 寒 诺 津 般 匠 糯 仲 请 违 脸 阀 曹 串 帜 贯 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 结构流程 (动画)(毛细管气相色谱仪毛细管气相色谱仪) 腕 直 粱 骋 拥 粗 蝎 贫 乏 估 瑚 铡 票 初 闯 盂 螺 锣 轨 犊 潭 洞 弛 胡 掺 嘱 钓 李 整 裙 覆 菱 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 3. 气相色谱仪主要部件 (1) 载气系统 包括气源、净化干燥管和 载气流速控制。 常用的载气有:氢气、氮

4、气、氦气。 净化干燥管:去除载气中的水、有机物等杂质(依次 通过分子筛、活性炭等)。 载气流速控制:压力表、流量计、针形稳压阀,控制 载气流速恒定。 嘉 疮 术 茁 喻 嗓 五 扎 袁 训 过 迷 管 突 孵 匆 型 迂 默 化 迂 暗 幻 泊 边 鲸 酱 吕 滓 裕 躲 服 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 (2) 进样装置 进样装置:进样器+汽化室。 气体进样器(六通阀): 推拉式和旋转式两种。 试样首先充满定量管,切入后 ,载气携带定量管中的试样气体进入分离柱。 蝎 辜 芽 岭 嗅 架 趾 候 埔 挂 皮 坟 罢 曲 负 妆 溃 腊 甸 俱 刚 恨

5、宇 惧 互 萝 逻 凌 暂 换 臀 窃 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 六通阀结构和原理 爽 郭 要 挽 兑 件 嫌 吮 夫 石 新 替 禽 何 陋 宙 帚 珠 乔 冶 嫁 螟 舅 酌 宅 瞅 惺 屠 老 镜 腋 溅 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 浦 哀 区 顷 拔 寻 译 慨 黍 怕 蔼 杂 棕 惊 曹 涧 缴 侩 瘤 孝 沤 依 戎 纶 吹 讫 厅 彼 晌 雏 莆 湍 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 色谱柱 泵 2 色谱柱 泵 1 进 样 取样进样 堕 咽 镭 嚏 惭

6、袖 鹤 涨 剁 纂 怖 铰 亏 爹 叙 娄 仆 讹 廷 芬 捻 猿 毒 抚 漆 享 聂 碱 牢 毕 灵 盏 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 液体进样器: 不同规格的专用注射器,填充柱色谱常用 10L;毛细管色谱常用1L;新型仪器带有全自 动液体进样器,清洗、润冲、取样、进样、换样 等过程自动完成,一次可放置数十个试样。 汽化室:将液体试样瞬间汽化的 装置(可控制温度为20400)。 无催化作用。 茶 甸 扩 水 扑 几 喇 法 台 凯 陛 凄 读 婪 帚 虫 逾 灯 度 商 稗 亥 痞 篮 稽 温 侩 度 柑 权 噬 娥 第 十 章 气 相 色 谱 分

7、析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 汽化室结构1 赚 水 十 最 本 大 焉 令 澳 肘 腑 句 菇 移 栏 韩 汲 仑 钒 术 中 锋 羔 伺 讥 酸 总 民 吸 月 回 玛 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 汽化室结构2 并 栖 逐 神 抬 豌 遮 糜 忍 衬 浦 窜 腾 卸 壕 让 踩 舜 触 镣 李 主 臻 园 履 晚 抹 肝 峪 粤 鼻 惹 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 履 恃 约 乐 壁 宙 瘸 贴 宿 误 齐 尹 烦 疾 穿 痢 拐 略 雌 贡 职 硝 次 俞 裹 誓 叔 堰 泥 煎 侄 六 第

8、十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 色谱柱放在恒温箱中。柱恒温箱控温范围一般为15至 350。 色谱柱分为:填充柱、空心毛细管柱 填充柱: 制备简单,可供使用的单体,固定液,吸附剂繁多,可 解决各种分离分析问题。 填充柱外形有U型、W型和螺旋型三种,内径均为2 6mm,长度在110m之间,通常24m。 空心毛细管柱(又称开管柱): 分析速度快,内径为0.10.5mm,长为50300m,其 外形多为螺旋型。材料:石英、尼龙、不锈钢。 (3) 色谱柱(分离柱) 坠 桂 荒 塘 碱 抠 烽 拼 挝 燃 猖 疡 喜 突 耙 斌 冯 嚼 沮 应 搂 确 鲜 级 嗜 销 陌

9、 羹 聊 搏 缮 诫 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 填充柱与开管柱的比较较 参数 内径 /mm 常用 长长度 /m 每米柱 效n 柱材料柱容量程序 升温 应应用 固定相 填充 柱 2-50.5-3 1500 玻璃、不 锈钢锈钢 mg级级较较差载载体固 定液 WCO T 0.1- 0.53 10-60 3000 熔融石英100 ng 较较好固定液 PLOT0.05- 0.35 10- 100 2500熔融石英ng-mg尚可固体吸附 剂剂 不同色谱柱的截面示意图 A-填充柱;B-壁涂开管柱(WCOT);C-多孔层开管柱(PLOT) 舷 琅 炼 询 仍 妖

10、控 擦 右 茸 通 劲 屏 育 盆 沥 晚 粱 蚌 鲜 擒 禁 蕉 丘 煎 公 需 蹭 灯 楔 津 瑞 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 壁涂开管柱(WCOT):广泛应用; 载体涂渍开管柱(SCOT):应用不太普遍; 多孔层开管柱(PLOT):主要用于永久气体和低分 子量有机化合物的气固色谱分离 。 WCOT柱的尺寸分类类 柱类类型 内径/mm常用柱长长/m每米理论论塔板数主要用途 微径柱不大于0.111040008000快速GC 常规规柱0.20.32106030005000常规规分析 大口径柱0.530.75105010002000定量分析 WCOT柱

11、常用的固定液有OV-1、SE-30、OV-101、SE-54、OV-17、 OV-1701,FFAP及PEG-20M等 挫 鹤 蛾 键 捅 蔼 颓 肆 挺 薯 啪 更 武 囤 炽 淬 拔 岩 症 艘 拦 寇 晰 揍 掏 胶 缝 检 苹 惺 茹 尧 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 Packed GC columnCapillary GC column 布 掣 漂 垮 井 篮 肇 疙 褪 咱 撅 牡 叮 肘 犯 遭 柯 铺 义 嫡 弛 豫 郡 引 病 瞬 懈 煞 向 吃 羔 努 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 毛细管柱

12、 广 幼 辩 闸 涣 盆 仗 循 饵 刹 其 赢 炭 塔 少 厩 搽 嗅 导 站 侧 犹 挑 季 冰 康 擦 蒲 戌 毅 产 锯 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 (4) 检测系统 通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成; 被色谱柱分离后的组分依次进入检测器,按其浓度或质 量随时间的变化,转化成相应电信号,经放大后记录和显 示,给出色谱图。 检测器:广普型对所有物质均有响应; 专属型对特定物质有高灵敏响应。 常用的检测器:热导检测器、氢火焰离子化检测器; 有关检测器原理、结构见第三节。 矩 句 办 越 瘤 磁 啃 传 债 筑 斟 姜 配 枫 兄 现 们

13、 她 蒜 何 蔡 胀 赎 便 鞠 狄 帽 攒 构 芳 却 抿 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 (5) 温度控制系统 温度是色谱分离条件的重要选择参数。 汽化室、分离室、检测器在操作时均需控制温度。 汽化室:保证液体试样瞬间汽化。 检测器:保证被分离后的组分通过时不在此冷凝。 分离室:准确控制分离需 要的温度。当试样复杂时, 分离室温度需要按一定程序 控制温度变化,各组分在最 佳温度下分离。 丛 渣 协 婪 油 胀 畜 羚 宋 骄 凉 辰 忙 蜕 狞 荫 爪 粳 姚 佣 初 伞 故 崖 咽 拳 野 榴 沦 描 魁 亡 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第

14、 十 章 气 相 色 谱 分 析 10.1.2 气相色谱固定相 一、气固色谱固定相 1. 种类 (1) 活性炭(非极性) 有较大的比表面积,吸附性较强。 (2) 活性氧化铝(弱极性) 有较大的极性。适用于常温下O2,N2,CO,CH4, C2H6,C2H4等气体的相互分离。CO2能被活性氧化铝强烈 吸附而不能用这种固定相进行分析。 (3) 硅胶(强极性) 与活性氧化铝大致相同的分离性能,除能分析上述物 质外,还能分析CO2,N2O,NO,NO2等,且能够分离臭 氧。 权 面 慕 盂 乾 挂 权 拨 古 千 惧 绊 上 使 乾 血 舵 蜡 吱 岩 泣 沛 睁 鼓 湃 毗 苦 膨 赤 矗 哨 碧

15、第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 气固色谱固定相 (4) 分子筛(强极性) 碱及碱土金属的硅铝酸盐(沸石),多孔性。如3A,4A ,5A,10X及13X分子筛等(孔径:埃)。常用5A和13X(常温 下分离O2与N2)。除了广泛用于H2、O2、N2、CH4、CO等的 分离外,还能够测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。 (5) 高分子多孔微球(GDX系列) 新型的有机合成固定相(苯乙烯与二乙烯苯共聚)。 型号:GDX-01,GDX-02,GDX-03等。适用于水,气 体及低级醇的分析。 滑 倔 琐 串 脓 呐 饭 忆 夯 桶 丘 滔 酚 澈 猪 愈 炸 马

16、怕 僳 寂 戮 动 隧 衅 蚊 芋 疑 荔 谁 扬 跺 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 2. 气固色谱固定相的特点 (1)性能与制备和活化条件有很大关系。 (2)同一种固定相,不同厂家或不同活化条件,分离 效果差异较大。 (3)种类有限,能分离的对象不多。 (4)使用方便。 吩 芦 夕 孵 仟 页 科 激 液 弥 毖 拨 福 肋 收 贤 稿 帝 苏 扮 阁 祥 班 炳 戚 徽 举 诉 闷 蚤 裳 福 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 二、 气液色谱固定相 气液色谱固定相固定液+担体(支持体): 小颗粒表面涂渍上一薄层

17、固定液。 固定液特点: 固定液在常温下不一定为液体,但在使用温度下一 定呈液体状态。 固定液的种类繁多,选择余地大,应用范围不断扩 大。 担体:又称为载体,是化学惰性的多孔性固体颗粒 ,具有较大的比表面积。 寂 总 恒 郊 瑰 景 图 币 灼 矗 环 蹿 蓖 导 矢 粹 淑 萝 四 宛 稽 架 挂 圆 九 系 啦 通 好 呻 痞 绳 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 1. 作为担体使用的物质应满足的条件 比表面积大,孔径分布均匀; 化学惰性,表面无吸附性或吸附性很弱,与被分离 组分不起反应; 具有较高的热稳定性和机械强度,不易破碎; 颗粒大小均匀、适度。一

18、般常用6080目、80100 目。 冗 宁 哑 掩 斯 途 晕 垦 弃 蘸 麦 惶 芭 揪 矽 环 骄 爸 傍 钧 虐 女 氯 蛾 撰 观 的 逆 骏 质 币 溢 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 2.担体(硅藻土) 红色担体: 孔径较小,表孔密集,比表面积较大,机械强度好。 适宜分离非极性或弱极性组分的试样。缺点是表面存有活 性吸附中心点。 白色担体: 煅烧前原料中加入了少量助溶剂(碳酸钠)。 颗 粒 疏松,孔径较大。比表面积较小,机械强度较差。但吸附 性显著减小,适宜分离极性组分的试样。 滋 鬃 庙 嫩 躯 徒 疆 柏 棺 捷 诉 代 瞎 符 主 闸

19、茧 饵 猎 急 熔 北 实 慷 蹦 诽 返 簿 荆 械 扔 蔬 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 气液色谱担体 便 籽 驻 碘 函 抱 声 恢 寅 兆 掏 些 宛 侨 泰 僻 致 碟 葛 哈 剐 筏 俘 松 透 洁 颧 照 吁 挟 铃 直 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 3.固定液 固定液:高沸点难挥发的有机化合物,种类繁多。 (1) 对固定液的要求 应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力,较 好的热稳定性,并且不与被分离组分发生不可逆的化学反 应。 (2) 选择的基本原则 “相似相溶”,选择与试样性质相近的固定

20、相。 (3) 固定液分类方法 如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在 手册中,一般将固定液按有机化合物的分类方法分为脂肪 烃、芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等。 躯 郴 狭 舰 跳 镜 魂 早 栋 宋 腕 迈 镭 部 豹 菩 拧 炼 悠 赡 涌 粥 体 邯 爪 缀 毕 龄 么 掖 唬 鬃 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 (4) 固定液的最高最低使用温度 高于最高使用温度易分解,温度低呈固体。 (5) 混合固定相 对于复杂的难分离组分通常采用特殊固定液或将两种 甚至两种以上配合使用。 (6) 固定液的相对极性 规定:角鲨烷(异三十烷)的相对极性为零,-

21、氧 二丙腈的相对极性为100。方法见书P83。 筐 撕 洁 诣 啪 侨 噪 丰 见 箭 春 陇 卿 歪 派 瞅 铰 简 炳 慰 范 武 寓 秀 辈 涌 獭 莫 哭 僳 毡 躬 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 优选固定液 麦氏常数:x,y,z, u, s表示,分别代表 了极性分子间存在的静 电力(偶极定向力);极 性与非极性分子间存在 着的诱导力;非极性分 子间的色散力;氢键等 。也可以用五个数的总 和来表示固定相的极性 大小,如:,-氧二 丙腈五个常数的总和为 4427,是强极性固定相 。 搞 仓 镁 煽 羹 象 溺 嫡 裕 柿 砰 读 殉 媚 辑 竣

22、稗 贸 辗 镐 胖 淬 杠 芹 怒 迢 朋 扑 佩 碳 泄 哀 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 10.1.3 气相色谱检测器 一、气相色谱检测器特性 1.检测器类型 浓度型检测器:测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间 的变化,检测 信号值与组分的浓度成正比。热导检测器。 质量型检测器:测量的是载气中某组分进入检测器的速度 变化,即检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量 成正比。FID。 广谱型检测器:对所有物质有响应,热导检测器。 专属型检测器:对特定物质有高灵敏响应,电子俘获检测 器。 乳 因 壶 柔 续 悬 仕 档 闰 野 廖 铆 偿 实 镍 院

23、 扭 此 武 举 蘑 池 藏 溪 刃 塌 鲤 涩 绘 未 黄 扼 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 2.检测器性能评价指标 响应值(或灵敏度)S : 在一定范围内,信号E与进样量Q呈线性关系: E = S Q S=E/ Q 单位: mV/ (mg/mL);浓度型检测器 mV/ (mg/s); 质量型检测器 S 表示单位质量的物质通过检测器时,产生的响应信 号的大小。S 值越大,检测器(也即色谱仪)的灵敏度也 就越高。检测信号通常显示为色谱峰,则响应值也可以由 色谱峰面积(A)除以试样质量求得: S = A / m 庇 磊 洁 迈 酶 嗜 旷 残 赫 娶 葫

24、 意 例 盯 寨 将 训 朴 侗 硒 标 掳 返 湍 撕 咒 席 嫂 叔 该 氖 至 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 检出限和最小检出量 噪声水平决定着能被检测到的浓度(或质量)。 从图中可以看出:如果要把信号从本底噪声中识别出 来,则组分的响应值就一定要高于N。 检测器响应值为3倍噪声水平时单位时间或单位体积 内进入检测器的最小物质量,被定义为检出限。 杂 瓢 窖 建 嗅 痔 免 貌 闺 洁 焚 尖 峭 沂 峙 蕾 勋 惯 勺 卑 阵 元 钒 屈 梗 典 椿 稻 阁 球 甚 辞 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 线

25、性度与线性范围 检测器的线性度定义: 检测器响应值的对数值与试样量对数值之间成比 例的状况。 检测器的线性范围定义: 检测器在线性工作时,被测物质的最大浓度(或质 量)与最低浓度(或质量)之比。 最小检出量则是指3倍噪声峰高时,色谱仪所需 的进样量。 好 赡 嘛 呸 桶 涂 说 娜 阴 根 衡 恼 主 灵 氨 膜 涡 杨 诺 呐 猛 柱 蓬 绳 警 足 吮 吨 舀 涝 块 芍 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 二、热导检测器 Thermal conductivity detector, TCD 1. 热导检测器的结构 池体: 一般用不锈钢制成。 热敏元件:

26、电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加 工的铼钨丝制成。 参考臂:仅允许纯载气通过,通常连接在进样装置之 前。 测量臂:仅载气 携带被分离组分的 流过,连接在紧靠 近分离柱出口处。 赦 票 库 愚 宽 玛 驼 爱 凰 鲤 烽 阶 竞 炙 宣 般 哑 火 核 揉 毫 倔 堂 呀 埠 壶 眷 框 烬 勋 褪 焉 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 2.检测原理 平衡电桥,见图。 不同的气体有不同的热导系数。 钨丝通电,加热与散热达到平衡后,两臂电阻值: R参=R测 ; R1=R2 则: R参R2=R测R1 无电压信号输出; 记录仪走直线(基线)。 墟 挚 函 宇

27、焰 秋 劳 引 赁 坑 抬 剑 吧 暮 尚 疹 明 昌 姥 宾 可 耻 刚 馏 叼 拴 簿 替 盔 碱 授 妨 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 进样后: 载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的 仍是纯载气,使测量臂的温度改变,引起电阻的变化, 测量臂和参考臂的电阻值不等,产生电阻差,即 R参R测 则: R参R2R测R1 这时电桥失去平衡,a、b两端存在 着电位差,有电压信号输出。信号与组 分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随 时间变化的峰状图形。故热导检测器属 于浓度型检测器。 需 较 莉 器 韧 祷 揍 惺 棕 店 佯 尾 妇 峭 返 洪 圭 烟

28、跟 鹿 鸿 秘 端 梧 打 眩 们 您 桩 哗 哗 膛 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 3. 影响热导检测器灵敏度的因素 桥路电流I : I,钨丝的温度 ,钨丝与池体之间 的温差,有利于热传导,检测器灵敏度提高。检测器的 响应值S I3,但稳定性下降,基线不稳。桥路电流太高 时,还可能造成钨丝烧坏。一般为100200mA。 池体温度:池体温度与钨丝温度相差越大,越有利 于热传导,检测器的灵敏度也就越高,但池体温度不能低 于分离柱温度,以防止试样组分在检测器中冷凝。 改 倍 勇 福 扼 魔 颈 扮 砌 究 径 豁 贵 搂 拭 装 暴 侩 涝 祥 暑 屹 允

29、 庆 涤 拍 团 褒 扯 注 盈 倦 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 载气种类:载气与试样的热导系数相差越大,在检 测器两臂中产生的温差和电阻差也就越大,检测灵敏度 越高。载气的热导系数大,传热好,通过的桥路电流也 可适当加大,则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较 大的热导系数,但价格较高。 某些气体与蒸气的热导系数,单位:10-5J / cms 永 焙 械 尽 底 嗽 锯 噪 贿 斋 奄 凛 才 瘫 崎 酉 搂 讨 谰 镑 酚 拱 掏 赡 疾 偷 垢 旨 优 盖 谋 侣 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 三、氢火焰

30、离子化检测器 Flame ionization detector, FID 1. 特点 (1) 典型的质量型检测器。 (2) 对有机化合物具有很高的灵敏度。 (3) 无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物 质灵敏度低或不响应。 (4) 氢火焰离子化检测器具有结构简单,稳定性好, 灵敏度高,响应迅速等特点。 (5) 比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级,检出限 可达10-12gs-1。 (动画) 吮 郴 卓 奎 省 占 竞 肇 卫 颐 边 捍 慈 剩 簇 愧 臭 掠 坷 葵 戌 频 洁 折 纶 砂 缉 饥 贼 分 嗣 姚 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析

31、 2. 氢焰检测器的结构 (1) 在发射极和收集极之间加有一定 的直流电压(100300V)构成一个外加 电场。 (2) 氢焰检测器需要用到三种气体: N2 :载气携带试样组分; H2 :为燃气; 空气:助燃气。 使用时需要调整三者的比例关 系,检测器灵敏度达到最佳。 泅 柑 掀 溉 挣 苹 触 由 氓 葡 崭 塔 扑 认 额 皇 有 汕 峦 啸 赖 谷 扭 择 版 驰 夏 蠢 复 粤 香 韩 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 3. 氢火焰离子化检测器的原理 (1)当含有机物 CnHm的载气由喷嘴喷入火焰 时,在C层发生裂解反应产生自由基 : CnHm C

32、H (2)产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进 来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应: CH + O CHO+ + e (3)生成的正离子CHO+ 与火焰中大量水分子 碰撞而发生分子离子反应: CHO+ + H2O H3O+ + CO A区:预热区 B层:点燃火焰 C层:热裂解区: 温度最高 D层:反应区 痊 抠 捞 症 寡 充 焙 乱 盆 萌 瓦 裳 拷 犯 仆 衡 肢 星 删 猎 围 亢 黄 贱 湍 孝 葛 均 卖 斧 轰 羚 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 氢火焰离子化检测器的原理 (4) 化学电离产生的正离子和电子在外加恒 定直流电场的作用下分别

33、向两极定向运动而 产生微电流(约10-610-14A)。 (5) 一定范围内,微电流的大小与进入离子 室的被测组分质量成正比,质量型检测器。 (6) 组分在氢焰中的电离效率很低,大约五 十万分之一的碳原子被电离。 (7) 离子电流信号输出到记录仪,得到峰面 积与组分质量成正比的色谱流出曲线。 A区:预热区 B层:点燃火焰 C层:热裂解区: 温度最高 D层:反应区 蛊 析 搂 佣 践 蛇 耗 过 锥 牟 使 芦 腕 砧 晨 沪 绍 斌 善 绵 米 嘶 糕 湿 识 矗 父 除 赞 蹲 惮 叠 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 4. 影响氢火焰离子化检测器灵敏度

34、的因素 各种气体流速和配比的选择 N2流速的选择主要考虑分离效能, N2 H2 = 1 11 1.5 氢气 空气=1 10 极化电压 正常极化电压选择 在100300 V范围内。 守 避 搅 矩 物 拴 瞥 豫 革 打 腹 涯 匹 贮 棍 琶 菱 融 剩 谓 右 好 讫 厘 潍 窘 昂 锨 瓦 臣 磕 撅 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 四、 电子捕获检测器 Electron capture detector, ECD 高选择性,(放射源 63Ni,产生射线;N2载气,产生电子 (基流)。含杂原子试样吸收电子产生负峰)。 仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的

35、化合物有很高的灵 敏度,检出限10-14 gmL-1。 对大多数烃类没有响应。 较多应用于农副产品、食 品及环境中农药残留量的测 定。 豢 审 萍 勘 畴 纵 姿 兄 啥 宫 欧 奖 缘 隐 痔 孕 渡 捕 接 短 滩 付 猾 拦 研 拾 抖 沪 资 致 琅 观 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 ECD 游 脑 镭 躬 茶 烂 艾 与 馅 妒 乡 靳 耽 候 旗 笨 仲 诫 闰 腋 赫 撑 绪 瘪 票 旗 龟 鞋 嫡 琅 矫 藕 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 五、 其他检测器 1.火焰光度检测器(flame pho

36、tometric detector,FPD) 化合物中硫、磷在富氢火焰中被还原,激发后,辐射 出394 nm和526 nm 左右的光谱,可被检测。 该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器。 2.热离子检测器(thermionic detector, TID) 氮、磷检测器;对氮、磷有高灵敏度。 在FID检测器的喷嘴与收集极之间加一个含硅酸铷的 玻璃球,含氮、磷化合物在受热分解时,受硅酸铷作用产 生大量电子,信号强。 3.定性检测器(联用仪器) 色-质联用仪 (通过分子分离器连接)。 台 狼 为 辐 亡 贩 墅 炊 制 荒 狗 潮 系 师 峦 怎 绊 舒 能 惩 败 部 茸 卤 帘 励 舶

37、蔽 椎 稍 连 潞 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 妙 障 田 猴 纸 斥 晃 丙 铝 验 会 剿 斗 纂 豫 惩 飞 糟 宜 蹄 攒 迢 么 硼 烹 诅 挨 胳 梦 轿 讶 曾 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第十章 气相色谱法 10.2.1 色谱柱及使 用条件的选择 10.2.2 载气种类和 流速的选择 10.2.3 其他操作条 件的选择 10.2.4 毛细管气相 色谱分析 耳 磨 童 鸭 乐 郧 包 忆 架 之 璃 拘 挽 笔 逞 告 甜 桶 诛 支 睹 吱 腥 视 匈 懒 航 末 取 践 磁 铬 第 十 章

38、 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 10.2.1 色谱柱及使用条件的选择 1. 固定相的选择 气-液色谱,应根据“相似相溶”的原则。 分离非极性组分时,通常选用非极性固定相。各组 分按沸点顺序出峰,低沸点组分先出峰。 分离极性组分时,一般选用极性固定液。各组分按 极性大小顺序流出色谱柱,极性小的先出峰。 颈 税 光 臀 属 拽 春 私 迪 韧 打 虑 捷 汽 蘑 珠 鼎 誊 托 棘 吟 拭 忌 掷 肌 汹 捂 舷 袒 胸 店 诌 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 分离非极性和极性的(或易被极化的)混合物,一般 选用极性固定液。此时

39、,非极性组分先出峰,极性的(或 易被极化的)组分后出峰。 醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离, 通常选择极性或氢键性的固定液。 组成复杂、较难分离的试样,通常使用特殊固定液, 或混合固定相。 斩 豫 痞 擒 废 炔 藩 出 识 裳 噶 扒 坏 帐 算 拽 帧 俩 镊 喂 涟 篮 促 假 扶 增 邓 伦 感 卫 淡 治 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 2. 固定液配比(涂渍量)的选择 配比:固定液在担体上的涂渍量,一般指的是固定 液与担体的百分比,配比通常在5%25%之间。 配比越低,担体上形成的液膜越薄,传质阻力越小, 柱效越高,分析速度也越快

40、。 配比较低时,固定相的负载量低,允许的进样量较 小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。 脑 共 省 跨 履 偿 真 秽 钥 鸿 烯 匝 岂 摇 凳 导 给 沃 精 毡 谋 妈 厩 饰 俯 理 映 巳 射 伸 蹬 洽 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 3.柱长和柱内径的选择 增加柱长对提高分离度有利(分离度R正比于柱长L2), 但组分的保留时间 tR ,且柱阻力,不便操作。 柱长选用原则:在能满足分离目的的前提下,尽可能 选用较短的柱,有利于缩短分析时间。 填充色谱柱的柱长通常为13 m。 可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长或实验 确定。 柱内径一

41、般为34 mm。 弘 瑶 皱 检 咖 观 砂 弹 改 夕 熬 愧 沽 辙 庐 杯 粕 闹 妻 奈 馅 另 炸 咸 莆 情 窃 谤 款 污 线 椒 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 4.柱温的确定 控制在固定液的最高使用温度(超过该温度固定液易流 失)和最低使用温度(低于此温度固定液以固体形式存在 )范围之内。 柱温升高,分离度下降,色谱峰变窄变高。柱温,被 测组分的挥发度,即被测组分在气相中的浓度,K,tR ,低沸点组份峰易产生重叠。 柱温,分析时间。两组分的相对保留值增大的同时, 两组分的峰宽也在增加,当后者的增加速度大于前者时, 两峰的交叠更为严重。

42、柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。 组分复杂,沸程宽的试样,采用程序升温。 鲍 贝 首 钦 医 黄 迂 舶 仆 楚 殴 牛 琳 风 郁 双 徊 巷 弊 玄 预 约 嘿 搽 呜 簿 橇 碎 洽 为 匡 庶 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 程序升温 劝 粹 卸 谍 施 承 靖 晤 呐 谆 雅 霹 谩 孩 秀 圈 盔 双 妹 紫 搂 上 撼 览 葫 渠 崖 刀 杀 疙 肢 符 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 10.2.2 载气种类和流速的选择 1. 载气种类的选择 三个方面:载气对柱效的影响、检测器要求及载

43、气性质 。 载气摩尔质量大,可抑制试样的纵向扩散,提高柱效。 载气流速较大时,传质阻力项起主要作用,采用较小摩尔 质量的载气(如H2,He),可减小传质阻力,提高柱效。 热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高检 测灵敏度。在氢焰检测器中,氮气是首选。 载气的安全性、经济性及来源是否广泛等因素。 茫 瓷 妻 疆 劳 宴 亭 思 区 务 促 涪 咸 媒 栋 怕 俞 岸 昌 钨 人 敲 牌 秘 闽 弗 娇 阳 歇 色 钉 追 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 2. 载气流速的选择 由图可见存在最佳流速(uopt)。实际流速通常稍大于 最佳流速,以缩短分析

44、时间。 瘴 姚 彼 纲 栋 哼 梆 门 罪 懈 障 罢 熏 傈 睫 林 美 隶 派 皮 僳 硬 脖 饮 裙 祷 稿 忌 陆 个 备 盒 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 10.2.3 其他操作条件的选择 1.进样方式和进样量的选择 液体试样采用色谱微量进样器进样,规格有 1L,5L,10L等。 进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性 检测范围之内。进样要求动作快,时间短。 气体试样应采气体进样阀进样。 袜 封 浪 以 缄 瓶 阮 眠 禾 鲸 女 剧 啊 堑 皋 笆 灸 缕 庄 漂 雷 质 洱 休 性 芍 硬 渍 绞 势 逸 竭 第 十 章 气 相 色 谱

45、 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 2.汽化温度的选择 色谱仪进样口下端有一汽化器,液体试样进样后, 在此瞬间气化; 汽化温度一般较柱温高3070 , 防止汽化温度太高造成试样分解。 犀 址 京 湿 源 戍 扶 扦 辐 肋 吧 虐 框 舱 茂 昏 菇 胜 爸 哄 釉 梳 模 廊 臆 辐 惯 柿 庆 研 鲍 如 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 * 10.2.4 毛细管气相色谱的特点 一、 毛细管色谱的特点 1. 提高色谱分离能力的途径 (1)塔板理论:增加柱长,减小柱径,即增加柱子塔 板数。 (2)速率理论:减小组分在柱中的涡流扩散和传质阻 力,

46、可降低塔板高度。 增 梭 乖 败 枢 咸 悟 擅 罗 恬 致 抛 删 碌 丸 惕 睁 乌 揭 督 戎 赫 硬 倾 锻 蹦 犁 现 楷 锅 畴 增 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 * 2. 毛细管色谱柱的结构特点 (1) 不装填料,阻力小,长度可达百米的毛细管柱, 管径0.2mm。 (2)气流单途径通过柱子,消除了涡流扩散。 (3)固定液直接涂在管壁上,总柱内壁面积较大,涂 层很薄,则气相和液相传质阻力大大降低。 (4)毛细管色谱柱柱效高达每米30004000块理论塔 板,一支长度100 m的毛细管柱,总的理论塔板数可达 104106。 郑 篷 搐 冰 闷

47、 古 雏 怂 顽 哺 炭 静 闯 傅 环 诡 拭 邱 叔 全 联 英 那 萌 狸 防 娃 忿 世 亡 蓄 煞 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 * 3. 毛细管色谱具有以下优点 (1)分离效率高:比填充柱高10100倍。 (2)分析速度快:比填充柱色谱速度快。 (3)色谱峰窄,峰形对称。较多采用程序升温方式。 (4)灵敏度高,一般采用氢火焰离子化检测器。 (5)涡流扩散为零。 肚 啼 匡 稀 碟 雄 亮 蒜 天 闲 滨 场 幅 防 走 慧 罗 血 髓 弊 妆 逢 艺 缚 圣 发 碑 泛 间 攀 仕 彼 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 第 十 章 气 相 色 谱 分 析 * 4. 毛细管色谱柱的制备方法 涂壁开管柱(wall coated opentubular,WCOT柱) :将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单,但柱 制备的重现性差,寿命短。 多孔层开管柱(porous layer open tubular,PLOT柱) :管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气 固色谱。 载体涂渍开管柱(s

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