第三节 气相色谱柱色谱柱组成一,气液分配色谱柱二,气固吸附色谱柱柱管填充剂填充柱,2~4米柱长,2~6mm内径毛细管柱：几十米 ~几百米柱长
0.1~0.5mm内径固体吸附剂 —— 气 -固吸附色谱柱载体 +固定液 —— 气 -液分配色谱柱一、气 -液分配色谱柱
固定相：载体 +固定液
（ 一 ） 载体
（ 二 ） 固定液
（一）载体
1,作用,承载固定液的作用
2,要求：
比表面积大 （ 多涂渍固定液 ）
无吸附性 （ 不吸附被测组分 ）
化学惰性 （ 不与固定液发生化学反应 ）
热稳定性好一定的机械强度续前 3,分类：
（ 1） 硅藻土类：具有一定粒度的多孔性固体微粒红色：吸附力强,与非极性物质配伍白色：吸附力弱,与极性物质配伍
（ 2） 非硅藻土类：玻璃微球,石英微球,
氟塑载体,含氟化合物
4,载体的处理方法 —— 钝化,减弱吸附性酸洗：用于分析酸类和酯类碱洗：用于分析胺类等碱性化合物硅烷化：用于具有形成氢键能力的较强的化合物表面釉化图示
（二）固定液
1,要求：
（ 1） 操作柱温下固定液呈液态 （ 易于形成均匀液膜 ）
（ 2） 操作条件下固定液热稳定性和化学稳定性好
（ 3） 固定液的蒸气压要低 （ 柱寿命长,检测本底低 ）
（ 4） 固定液对样品应有较好的溶解度及选择性
2,分类：
化学分类法
极性分类法续前? 化学分类法
A,烃类：烷烃,芳烃
例 角鲨烷 —— 标准的非极性固定液
B,硅氧烷类：
（ a） 甲基硅氧烷,弱极性甲基硅油 （ n﹤ 400 ） 甲基硅油 Ⅰ —— 2300C
甲基硅橡胶 （ n﹥ 400） SE30,OV1 —— 3500C
（ b） 苯基硅氧烷,极性稍强 （ 随苯基 ↑,极性 ↑）
甲基苯基硅油 （ n﹤ 400 ）
甲基苯基硅橡胶 （ n﹥ 400）,按苯基含量不同分低苯基硅橡胶 SE52 —— 含苯基 5%,3500C
中苯基硅橡胶 OV17 —— 含苯基 50%,3500C
高苯基硅橡胶 OV25 —— 含苯基 75%,3500C
（ c） 氟烷基硅氧烷：中等极性
（ d） 氰基硅氧烷：强极性续前
C,醇类 （ 氢键形固定液 ）
非聚合醇聚合醇 聚乙二醇 （ PEG-20M—— 2500C）
D,酯类：中强极性固定液非聚酯类聚酯类 丁二酸二乙二醇聚酯 （ PDEGS或 DEGS）
图示
极性分类法：
a,相对极性法
b,固定液常数法 （ 罗氏特征常数法和麦氏常数法 ）
续前
3,固定液的选择：
（ 1） 按相似相溶原则选择
（ 2） 按组分性质的主要差别选择
（ 1）按相似相溶原则选择
a,按极性相似原则选择：
固定液与被测组分极性,相似相溶,,K大,选择性好非极性组分 —— 选非极性固定液,
按沸点顺序出柱,低沸点的先出柱中等极性组分 —— 选中等极性固定液,
基本按沸点顺序出柱强极性组分 —— 选极性固定液按极性顺序出柱,极性强的后出柱注：对于中等极性组分,若沸点相同,
则按极性顺序出柱,极性较强的后出柱续前
b,按化学官能团相似选择：
固定液与被测组分化学官能团相似,作用力强,
选择性高酯类 —— 选酯或聚酯固定液醇类 —— 选醇类或聚乙二醇固定液
（ 2）按组分性质的主要差别选择组分的沸点差别为主 —— 选非极性固定液按沸点顺序出柱沸点低的先出柱组分的极性差别为主 —— 选极性固定液按极性强弱出柱极性弱的先出柱例：苯 （ 80.10C）,环己烷 （ 80.70C）
选非极性柱 —— 分不开；
选中强极性柱 —— 较好分离,环己烷先出柱二、气 -固吸附色谱柱固定相：
1） 吸附剂 —— 硅胶,AL2O3（ 极性,吸附力强 ）
活性炭 （ 非极性 ）
2） 分子筛：吸附 +分子筛
3） 高分子多孔微球 —— GDX
有机合成高分子聚合物吸附 +分配机制装柱过程：
1） 空柱管 →酸洗,碱洗,乙醚洗
2） 固定液 （ <20%） →溶解在有机溶剂 →载体
3） 静态老化
4） 动态老化第四节 检测器检测器：是将流出色谱柱的被测组分的浓度转变为电信号的装置一,气相色谱检测器分类二,常用检测器的特点和检测原理三,检测器的性能指标一、气相色谱检测器分类,按检测原理分浓度型检测器：测量组分浓度的变化响应值与组分的浓度成正比 （ TCD）
质量型检测器：测量组分质量流速的变化响应值与单位时间进入检测器的组分质量成正比 （ FID）
CR?
dt
dwR?
二、常用检测器的特点和检测原理
（ 一 ） 热导检测器 （ TCD）
（ 二 ） 氢焰检测器 （ FID）
（一）热导检测器（ TCD）
1,特点
2．结构
3．检测原理
4．影响因素及注意事项
1．特点：浓度型检测器优点：
1） 通用型,应用广泛
2） 结构简单
3） 稳定性好
4） 线性范围宽
5） 不破坏组分,可重新收集制备缺点,与其他检测器比灵敏度稍低
（ 因大多数组分与载气热导率差别不大 ）
2．结构测量臂 —— 接在色谱柱后通样品气体 +载气,电阻为 R1
惠斯通电桥 参比臂 —— 接在色谱柱前只通载气,电阻 R2
两个等阻值电阻 R3=R4
3．检测原理：
依据组分与载气的热导率差别进行检测
1）进样前：两臂均通载气时
2） 进样后：测量臂通样品气体 +载气参比臂通载气时基线，
，，，
00
43212121
GAB IV
RRRRRR
色谱峰，
，，，
00
43212121
GAB IV
RRRRRR
4．影响因素及注意事项
（ 1） 桥流 ↑,灵敏度 ↑
灵敏度足够时,桥流应尽可能小 （ 100~200mA）
先通载气,再给桥流
（ 2） ⊿ λ↑,灵敏度 ↑,选 λ大的做载气
λ 载 > λ 组,出正峰
λ 载 = λ 组,不出峰
λ 载 < λ 组,出倒峰
λH2 > λHe > λN2—— 选氢气做载气
（ 3） T池 ↓,池体与热丝 温差 ↑,灵敏度 ↑
保证 T检 > T柱,以免造成检测器污染
（ 4） 浓度型检测器,A ∝ 1/u，
以 A定量,应保持 u一定 （ 峰面积定量依据 ）
（二）氢焰检测器（ FID）
1,特点
2,结构
3,检测原理和离子化机理
4,操作条件选择和注意事项
1．特点：质量型检测器优点,专属型检测器 （ 只能测含 C有机物 ）
灵敏度高 （ > TCD）
响应快线性范围宽缺点,燃烧会破坏离子原形,无法回收
（ 制备纯物质,不采用 ）
2．结构
3．检测原理和离子化机理
检测原理：利用组分在氢焰中产生离子流进行检测有机化合物 →离子对 →离子流 →流向阴,阳极 →放大 →记录
离子化机理：化学电离理论氢焰 →自由基 →正离子
4．操作条件选择和注意事项
1） 载气的选择：
载气 —— N2气燃气 —— H2气助燃气 —— 空气
2） 使用温度：高于柱温 50~1000C
3） 注意问题：
质量型检测器,h ∝ u，
以 h定量,应保持 u恒定 （ 峰高定量依据 ）
三、检测器的性能指标
（一）噪声与漂移
（ 二 ） 灵敏度
（ 三 ） 检测限
（一）噪声与漂移
1,噪声：无样品通过时,由仪器本身和工作条件等偶然因素引起基线的起伏称为 ~（ 以噪声带衡量 ）
2,漂移：基线随时间向一个方向的缓慢变化称为 ~
（ 以一小时内的基线水平变化来表示 ） back
（二）灵敏度 （响应值，应答值）
1,浓度型检测器的灵敏度 （ Sc）
灵敏度越高，噪音越大
w
CCCAS
C
321 ]/[ mgmLmV?
的电信号样品进入检测器所产生载气携带指 mgmLS C 11
)( 2cmA —峰面积—
）—记录器灵敏度（— cmmVC /1
）—记录纸纸速倒数（— cmC m in /2
）—柱出口载气流速（— m in/3 mLC
）—进样量（— mgw
续前
2．质量型检测器的灵敏度 （ Sm）
w
CCAS
m
6021 ]/[ gsmV?
的信号强度样品进入检测器所产生秒钟携带指 gS m 11
)( 2cmA —峰面积—
）—记录器灵敏度（— cmmVC /1
）—记录纸纸速倒数（— cmC m in /2
）—进样量（— gw
（三）检测限（敏感度）：
组分峰高为噪音二倍时的灵敏度检测限 ↓小，仪器性能 ↑好 back
质量型检测器
浓度型检测器
m
m S
ND 2? ]/[ sg
检测器中物质的质量指单位时间内载气引入mD
C
C S
ND 2? ]/[]/[ mLgmLmg 或检测器中物质的质量指单位体积的载气引入CD
比较灵敏度与敏感度优劣：
灵敏度 —— 未考虑噪音因素,衡量检测器好坏不全面
敏感度 —— 考虑了噪音影响
小结：
固定液分类,固定液选择,分离条件选择两种类型检测器特点,检测原理,使用注意灵敏度与检测限优劣衡量
0.1~0.5mm内径固体吸附剂 —— 气 -固吸附色谱柱载体 +固定液 —— 气 -液分配色谱柱一、气 -液分配色谱柱
固定相：载体 +固定液
（ 一 ） 载体
（ 二 ） 固定液
（一）载体
1,作用,承载固定液的作用
2,要求：
比表面积大 （ 多涂渍固定液 ）
无吸附性 （ 不吸附被测组分 ）
化学惰性 （ 不与固定液发生化学反应 ）
热稳定性好一定的机械强度续前 3,分类：
（ 1） 硅藻土类：具有一定粒度的多孔性固体微粒红色：吸附力强,与非极性物质配伍白色：吸附力弱,与极性物质配伍
（ 2） 非硅藻土类：玻璃微球,石英微球,
氟塑载体,含氟化合物
4,载体的处理方法 —— 钝化,减弱吸附性酸洗：用于分析酸类和酯类碱洗：用于分析胺类等碱性化合物硅烷化：用于具有形成氢键能力的较强的化合物表面釉化图示
（二）固定液
1,要求：
（ 1） 操作柱温下固定液呈液态 （ 易于形成均匀液膜 ）
（ 2） 操作条件下固定液热稳定性和化学稳定性好
（ 3） 固定液的蒸气压要低 （ 柱寿命长,检测本底低 ）
（ 4） 固定液对样品应有较好的溶解度及选择性
2,分类：
化学分类法
极性分类法续前? 化学分类法
A,烃类：烷烃,芳烃
例 角鲨烷 —— 标准的非极性固定液
B,硅氧烷类：
（ a） 甲基硅氧烷,弱极性甲基硅油 （ n﹤ 400 ） 甲基硅油 Ⅰ —— 2300C
甲基硅橡胶 （ n﹥ 400） SE30,OV1 —— 3500C
（ b） 苯基硅氧烷,极性稍强 （ 随苯基 ↑,极性 ↑）
甲基苯基硅油 （ n﹤ 400 ）
甲基苯基硅橡胶 （ n﹥ 400）,按苯基含量不同分低苯基硅橡胶 SE52 —— 含苯基 5%,3500C
中苯基硅橡胶 OV17 —— 含苯基 50%,3500C
高苯基硅橡胶 OV25 —— 含苯基 75%,3500C
（ c） 氟烷基硅氧烷：中等极性
（ d） 氰基硅氧烷：强极性续前
C,醇类 （ 氢键形固定液 ）
非聚合醇聚合醇 聚乙二醇 （ PEG-20M—— 2500C）
D,酯类：中强极性固定液非聚酯类聚酯类 丁二酸二乙二醇聚酯 （ PDEGS或 DEGS）
图示
极性分类法：
a,相对极性法
b,固定液常数法 （ 罗氏特征常数法和麦氏常数法 ）
续前
3,固定液的选择：
（ 1） 按相似相溶原则选择
（ 2） 按组分性质的主要差别选择
（ 1）按相似相溶原则选择
a,按极性相似原则选择：
固定液与被测组分极性,相似相溶,,K大,选择性好非极性组分 —— 选非极性固定液,
按沸点顺序出柱,低沸点的先出柱中等极性组分 —— 选中等极性固定液,
基本按沸点顺序出柱强极性组分 —— 选极性固定液按极性顺序出柱,极性强的后出柱注：对于中等极性组分,若沸点相同,
则按极性顺序出柱,极性较强的后出柱续前
b,按化学官能团相似选择：
固定液与被测组分化学官能团相似,作用力强,
选择性高酯类 —— 选酯或聚酯固定液醇类 —— 选醇类或聚乙二醇固定液
（ 2）按组分性质的主要差别选择组分的沸点差别为主 —— 选非极性固定液按沸点顺序出柱沸点低的先出柱组分的极性差别为主 —— 选极性固定液按极性强弱出柱极性弱的先出柱例：苯 （ 80.10C）,环己烷 （ 80.70C）
选非极性柱 —— 分不开；
选中强极性柱 —— 较好分离,环己烷先出柱二、气 -固吸附色谱柱固定相：
1） 吸附剂 —— 硅胶,AL2O3（ 极性,吸附力强 ）
活性炭 （ 非极性 ）
2） 分子筛：吸附 +分子筛
3） 高分子多孔微球 —— GDX
有机合成高分子聚合物吸附 +分配机制装柱过程：
1） 空柱管 →酸洗,碱洗,乙醚洗
2） 固定液 （ <20%） →溶解在有机溶剂 →载体
3） 静态老化
4） 动态老化第四节 检测器检测器：是将流出色谱柱的被测组分的浓度转变为电信号的装置一,气相色谱检测器分类二,常用检测器的特点和检测原理三,检测器的性能指标一、气相色谱检测器分类,按检测原理分浓度型检测器：测量组分浓度的变化响应值与组分的浓度成正比 （ TCD）
质量型检测器：测量组分质量流速的变化响应值与单位时间进入检测器的组分质量成正比 （ FID）
CR?
dt
dwR?
二、常用检测器的特点和检测原理
（ 一 ） 热导检测器 （ TCD）
（ 二 ） 氢焰检测器 （ FID）
（一）热导检测器（ TCD）
1,特点
2．结构
3．检测原理
4．影响因素及注意事项
1．特点：浓度型检测器优点：
1） 通用型,应用广泛
2） 结构简单
3） 稳定性好
4） 线性范围宽
5） 不破坏组分,可重新收集制备缺点,与其他检测器比灵敏度稍低
（ 因大多数组分与载气热导率差别不大 ）
2．结构测量臂 —— 接在色谱柱后通样品气体 +载气,电阻为 R1
惠斯通电桥 参比臂 —— 接在色谱柱前只通载气,电阻 R2
两个等阻值电阻 R3=R4
3．检测原理：
依据组分与载气的热导率差别进行检测
1）进样前：两臂均通载气时
2） 进样后：测量臂通样品气体 +载气参比臂通载气时基线，
，，，
00
43212121
GAB IV
RRRRRR
色谱峰，
，，，
00
43212121
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4．影响因素及注意事项
（ 1） 桥流 ↑,灵敏度 ↑
灵敏度足够时,桥流应尽可能小 （ 100~200mA）
先通载气,再给桥流
（ 2） ⊿ λ↑,灵敏度 ↑,选 λ大的做载气
λ 载 > λ 组,出正峰
λ 载 = λ 组,不出峰
λ 载 < λ 组,出倒峰
λH2 > λHe > λN2—— 选氢气做载气
（ 3） T池 ↓,池体与热丝 温差 ↑,灵敏度 ↑
保证 T检 > T柱,以免造成检测器污染
（ 4） 浓度型检测器,A ∝ 1/u，
以 A定量,应保持 u一定 （ 峰面积定量依据 ）
（二）氢焰检测器（ FID）
1,特点
2,结构
3,检测原理和离子化机理
4,操作条件选择和注意事项
1．特点：质量型检测器优点,专属型检测器 （ 只能测含 C有机物 ）
灵敏度高 （ > TCD）
响应快线性范围宽缺点,燃烧会破坏离子原形,无法回收
（ 制备纯物质,不采用 ）
2．结构
3．检测原理和离子化机理
检测原理：利用组分在氢焰中产生离子流进行检测有机化合物 →离子对 →离子流 →流向阴,阳极 →放大 →记录
离子化机理：化学电离理论氢焰 →自由基 →正离子
4．操作条件选择和注意事项
1） 载气的选择：
载气 —— N2气燃气 —— H2气助燃气 —— 空气
2） 使用温度：高于柱温 50~1000C
3） 注意问题：
质量型检测器,h ∝ u，
以 h定量,应保持 u恒定 （ 峰高定量依据 ）
三、检测器的性能指标
（一）噪声与漂移
（ 二 ） 灵敏度
（ 三 ） 检测限
（一）噪声与漂移
1,噪声：无样品通过时,由仪器本身和工作条件等偶然因素引起基线的起伏称为 ~（ 以噪声带衡量 ）
2,漂移：基线随时间向一个方向的缓慢变化称为 ~
（ 以一小时内的基线水平变化来表示 ） back
（二）灵敏度 （响应值，应答值）
1,浓度型检测器的灵敏度 （ Sc）
灵敏度越高，噪音越大
w
CCCAS
C
321 ]/[ mgmLmV?
的电信号样品进入检测器所产生载气携带指 mgmLS C 11
)( 2cmA —峰面积—
）—记录器灵敏度（— cmmVC /1
）—记录纸纸速倒数（— cmC m in /2
）—柱出口载气流速（— m in/3 mLC
）—进样量（— mgw
续前
2．质量型检测器的灵敏度 （ Sm）
w
CCAS
m
6021 ]/[ gsmV?
的信号强度样品进入检测器所产生秒钟携带指 gS m 11
)( 2cmA —峰面积—
）—记录器灵敏度（— cmmVC /1
）—记录纸纸速倒数（— cmC m in /2
）—进样量（— gw
（三）检测限（敏感度）：
组分峰高为噪音二倍时的灵敏度检测限 ↓小，仪器性能 ↑好 back
质量型检测器
浓度型检测器
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检测器中物质的质量指单位时间内载气引入mD
C
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比较灵敏度与敏感度优劣：
灵敏度 —— 未考虑噪音因素,衡量检测器好坏不全面
敏感度 —— 考虑了噪音影响
小结：
固定液分类,固定液选择,分离条件选择两种类型检测器特点,检测原理,使用注意灵敏度与检测限优劣衡量
