气相色谱分析PPT课件.ppt

1、2022/11/5第第二二章章气相色谱分析气相色谱分析Gaschromatographicanalysis,GC教学目标及要求教学目标及要求1.掌握气相色谱仪的组成和分析流程；掌握气相色谱仪的组成和分析流程；2.掌握色谱分离原理及分离基本方程式；掌握色谱分离原理及分离基本方程式；3.掌握下列基本概念：色谱峰、基线、保留值、分离度、掌握下列基本概念：色谱峰、基线、保留值、分离度、分配系数和分配比；分配系数和分配比；4.掌握气相色谱法定性和定量的依据及分析方法；掌握气相色谱法定性和定量的依据及分析方法；5.掌握用相对极性法选择固定液；掌握用相对极性法选择固定液；6.了解四个常见检测器的构造及特性；

2、了解四个常见检测器的构造及特性；7.理解塔板理论和速率理论；理解塔板理论和速率理论；8.了解常用的气相色谱担体、固定相、固定液的种类及选了解常用的气相色谱担体、固定相、固定液的种类及选择原则；择原则；9.了解气相色谱分析操作条件的选择；了解气相色谱分析操作条件的选择；10.了解气相色谱法的应用。了解气相色谱法的应用。重点：重点：1、色谱流出曲线和有关术语，相关计算。、色谱流出曲线和有关术语，相关计算。2、气相色谱法的基本原理及分离基本方程式。、气相色谱法的基本原理及分离基本方程式。3、气相色谱定性分析方法。、气相色谱定性分析方法。4、定量分析方法中校正因子、归一化法及内标、定量分析方法中校正因

3、子、归一化法及内标法的计算。法的计算。难点：难点：色谱流出曲线和有关术语，气相色谱定性、色谱流出曲线和有关术语，气相色谱定性、定量分析方法。定量分析方法。2022/11/5一、概述（一、概述（由来、分类和作用由来、分类和作用）Generalization二、气相色谱仪二、气相色谱仪Gaschromatographicinstruments三、气相色谱仪流程三、气相色谱仪流程Processofgaschromatograph四、气相色谱主要部件四、气相色谱主要部件Mainassemblyofgaschromatograph五、基本概念五、基本概念Basicconception第一节第一节气相色谱

4、法概述气相色谱法概述Generalizationofgaschromatographicinstruments2022/11/5一、一、色谱法的由来、分类和作用色谱法的由来、分类和作用 1.由来由来色谱法是混合物最有效的分离、分析方法。色谱法是混合物最有效的分离、分析方法。1906年由俄国植物学家年由俄国植物学家茨维特（茨维特（Tswett）创立的，他创立的，他在在研究植物叶子的色素成分时，研究植物叶子的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入填有将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形

5、成各种不同颜色的谱带。当时果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。当时Tswett把这种色带叫做把这种色带叫做“色谱色谱”（Chromatography）这种方法这种方法因此得名为色谱法（当时因此得名为色谱法（当时使用的色谱原型装置如下图）。使用的色谱原型装置如下图）。以以后此法逐渐应用于无色物质的分离，后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱色谱”二字虽已失去二字虽已失去原来的含义，但仍被人们沿用至今。原来的含义，但仍被人们沿用至今。2022/11/5tR2tR1tR32022/11/5在色谱法中：在色谱法中：（1）将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相称为）将填入玻璃管或不锈钢管内静止

6、不动的一相称为固定相固定相。（2）自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为）自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相流动相。（3）装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为）装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱色谱柱。当当含有含有混合物混合物样品样品的流动相（气体、液体或超临界流体）的流动相（气体、液体或超临界流体）经过固定相时，就会经过固定相时，就会与固定相发生作用与固定相发生作用，由于各组分在性质和，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间

7、长短不此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。各个单组份物质各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。可分别进行定性、定量分析。20世纪世纪50年代，色谱发展最快（原因：年代，色谱发展最快（原因：1.一些新型色谱技一些新型色谱技术的发展；术的发展；2.复杂组分分析发展的要求。）复杂组分分析发展的要求。）1937-1972年中有年中有12个个Nobel奖是有关色谱研究的！奖是有关色谱研究的！在在Tswett提出色谱概念后的提出色谱概念后的20多年里没有人关注多年里没有人关注这一伟大的发明。直到这一伟大的发

8、明。直到1931年德国的年德国的Kuhn和和Lederer才重复了才重复了Tswett的某些实验，用氧化铝和碳酸钙分离的某些实验，用氧化铝和碳酸钙分离了了-，-，和，和-胡萝卜素，此后用这种方法分离了胡萝卜素，此后用这种方法分离了60多种这类色素。多种这类色素。Martin和和Synge在在1940年提出液液分配色谱法年提出液液分配色谱法（LiquidLiquidPartitionChromatography），即固），即固定相是吸附在硅胶上的水，流动相是某种有机溶剂。定相是吸附在硅胶上的水，流动相是某种有机溶剂。1941年年马丁马丁Martin和辛吉和辛吉Syngee提出用气体代替液体提出用

9、气体代替液体作流动相的可能性，作流动相的可能性，11年之后年之后James和和Martin发表了发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法（从理论到实践比较完整的气液色谱方法（GasLiquidChromatography），因而获得了），因而获得了1952年的诺年的诺贝尔化学奖。贝尔化学奖。在此基础上，在此基础上，1957年年Golay开创了开创了开管柱气相色谱法开管柱气相色谱法（OpenTubularColumnChromatography），习惯上称为毛细管柱气相色），习惯上称为毛细管柱气相色谱法（谱法（CapillaryColumnChromatography）。）。1956年年VanD

10、eemter等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论，等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论，1965年年Giddings总结和扩展了前人的色谱理论，为色谱的发展奠定了理论总结和扩展了前人的色谱理论，为色谱的发展奠定了理论基础基础。另一方面早在。另一方面早在1944年年Consden等就发展了等就发展了纸色谱纸色谱(PC)，1949年年Macllean等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板使等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板使薄层色谱法薄层色谱法（TLC）得以实际应用，而在得以实际应用，而在1956年年Stahl开发出薄层色谱板涂布器开发出薄层色谱板涂布器之后，才使之后，才使

11、TLC得到广泛地应用。在得到广泛地应用。在60年代末把高压泵和化学键年代末把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱，出现了合固定相用于液相色谱，出现了高效液相色谱（高效液相色谱（HPLC）。80年代初年代初毛细管毛细管超临界流体色谱（超临界流体色谱（SFC）得到发展，但在得到发展，但在90年代后未得到较年代后未得到较广泛的应用。而在广泛的应用。而在80年代初由年代初由Jorgenson等集前人经验而发展起来等集前人经验而发展起来的的毛细管电泳毛细管电泳(CE)，在，在90年代得到广泛的发展和应用。同时集年代得到广泛的发展和应用。同时集HPLC和和CZE优点的优点的毛细管电色谱毛细管电色谱在在90年

12、代后期受到重视。到年代后期受到重视。到21世世纪色谱科学将在生命科学等前沿科学领域发挥不可代替的重要作纪色谱科学将在生命科学等前沿科学领域发挥不可代替的重要作用。用。2022/11/52.色谱法分类色谱法分类：1.按流动相和固定相的状态分类按流动相和固定相的状态分类2.按使用领域不同对色谱仪的分类按使用领域不同对色谱仪的分类2022/11/52.气相色谱法分类气相色谱法分类：气气-固色谱固色谱1.按固定相分按固定相分气气-液色谱液色谱吸附色谱吸附色谱2.按分离原理分按分离原理分分配色谱分配色谱填充柱色谱填充柱色谱3.按柱子粗细分按柱子粗细分毛细管柱色谱毛细管柱色谱2022/11/53.3.色谱

13、分离过程色谱分离过程混合组分的分离过程及混合组分的分离过程及检测器对各组份在不同检测器对各组份在不同阶段的响应阶段的响应t0t2t12022/11/5混合组分的分离过程混合组分的分离过程及检测器对各组份在及检测器对各组份在不同阶段的响应不同阶段的响应2022/11/53.作用作用色谱分离过程色谱分离过程色谱分离过程是在色谱柱内完成的。色谱分离过程是在色谱柱内完成的。填填充充柱柱色色谱谱:气气固固(液液固固)色色谱谱和和气气液液(液液液液)色色谱谱，两两者者的的分离机理不同。分离机理不同。在色谱分离中，如果将样品注入色谱柱头，样品本身很在色谱分离中，如果将样品注入色谱柱头，样品本身很快就会在固定

14、相和流动相之间达到分配平衡。当流动相流过快就会在固定相和流动相之间达到分配平衡。当流动相流过时，样品将在流动相和新的固定相上又达到分配平衡。时，样品将在流动相和新的固定相上又达到分配平衡。同时，原来仍在固定相中的样品与新的流动相之间也会同时，原来仍在固定相中的样品与新的流动相之间也会形成新的分配平衡。随着流动相不断的流过，形成新的分配平衡。随着流动相不断的流过，它们就会携带发生分配平衡后而存在于它们就会携带发生分配平衡后而存在于流动相的样品沿着柱子向前移动。流动相的样品沿着柱子向前移动。气固气固(液固液固)色谱的固定相色谱的固定相:多孔性的固体吸附剂颗粒。多孔性的固体吸附剂颗粒。固体吸附剂对试

15、样中各组分的吸附能力的不同。固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。气液气液(液液液液)色谱的固定相色谱的固定相:由由担体和固定液所组成。担体和固定液所组成。固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。气相色谱分离原理：气相色谱分离原理：P9气固色谱的分离机理气固色谱的分离机理:吸附与脱附的不断重复过程吸附与脱附的不断重复过程气液色谱的分离机理：气液色谱的分离机理：气液气液(液液液液)两相间的反复多次分配过程。两相间的反复多次分配过程。2022/11/5色谱法的特点色谱法的特点（1）分离效率高）分离效率高复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。复杂混合物，

16、有机同系物、异构体。手性异构体。（2）灵敏度高灵敏度高可以检测出可以检测出g.g-1(10-6)级甚至级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。级的物质量。（3）分析速度快分析速度快一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4）应用范围广应用范围广气相色谱：沸点低于气相色谱：沸点低于400的各种有机或无机试样的分析。的各种有机或无机试样的分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。不足之处：不足之处：被分离组分的定性较为困难。被分离组分的定性较为困难。2022/11/5二二.气相色谱仪气相色谱仪v现在，有近百厂家、提供数百种型号的气相色谱仪，价格在现在，有近百厂家、提供数百种型号的气相色谱仪，价格在几万到几十万。几万到几十万。v过去几十年内，色谱仪器得到了极大的发展，这主要归于：过去几十年内，色谱仪器得到了极大的发展，这主要归于：v1970s电子积分仪及计算机数据处理装置的发展；电子积分仪及计算机数据处理装置的发展；v1980s计算机技术对仪器各类参数的自动控制。如柱温、计