第二章气相色谱分析2PPT课件

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第2章 气相色谱分析法

第2章 气相色谱分析法

将两者混合起来进行色谱实验,如果发现有 新峰或在未知峰上有不规则的形状(例如峰略 有分叉等)出现,则表示两者并非同一物质; 如果混合后峰增高而半峰宽并不相应增加, 则表示两者很可能是同一物质. 3.多柱法:在一根色谱柱上用保留值鉴定组分有 时不一定可靠,因为不同物质有可能在同一色 谱柱上具有相同的保留值.所以应采用双柱或多 柱法进行定性分析.即采用两根或多根性质(极 性)不同的色谱柱进行分离,观察未知物和标 准试样的保留值是否始终重合.
§2.5 GC检测器 一、概述 1.作用:将经色谱柱分离后的各组分按其特性及含 量转换为相应的电讯号。 2.分类: 浓度型:测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化, 即检测器的响应值和组分的浓度成正比。 热导TCD ; 电子捕获ECD; 质量型:测量的是载气中某组分进入检测器的速 度变化。即检测器响应值和组分的质量成正比。 氢焰FID; 火焰光度FPD;
二、根据色谱保留值进行定性 定性方法的可靠性与色谱柱的分离效率有密切的 关系,为了提高可靠性,应该采用重现性较好 和较少受到操作条件影响的保留值. 由于保留时间(或保留体积)受柱长、固定液 含量、载气流速等操作条件的影响比较大,因 此一般适宜采用仅与柱温有关,而不受操作条 件影响的相对保留值r21作为定性指标. 1.对于比较简单的多组分混合物,如果其中所有 待测组分均为已知,它们的色谱峰也能一一分 离,那么为了确定各个色谱峰所代表的物质, 可将各个保留值与各相应的标准试样在同一条 件下所测得的保留值进行对照比较,确定各个 组分.
§2.6 气相色谱定性方法
一、概述:各种物质在一定色谱条件下都有确定不 变的保留值,因此保留值可作为一种定性指标 . 现状:GC定性分析还存在一定问题.其应用仅限 于当未知物通过其它方面的考虑(如来源,其它 定性方法的结果等)后,已被确定可能为某几个 化合物或属于某种类型时作最后的确证;其可靠 性不足以鉴定完全未知的物质。 近年,GC/MS、GC/光谱联用技术的开发,计算机 的应用,打开了广阔的应用前景。

第二章 气相色谱法(2)

第二章  气相色谱法(2)

二、塔板理论
最早由Martin等人提出塔板理 论,把色谱柱比作一个精馏塔, 沿用精馏塔中塔板的概念来描述 组分在两相间的分配行为,同时
引入理论塔板数作为衡量柱效率
的指标。
该理论假定:
(i)在柱内一小段长度H内,组分可以在两相间迅速达到平
衡。这一小段柱长称为理论塔板高度H。 (ii)以气相色谱为例,载气进入色谱柱不是连续进行的, 而是脉动式,每次进气为一个塔板体积(ΔVm)。 (iii)所有组分开始时存在于第0号塔板上,而且试样沿轴 (纵)向扩散可忽略。
m为组分质量,Vr为保留体积,n为理论塔板数。 当V=Vr 时,C值最大,即
Cmax
n m 2 Vr
由流出曲线方程可推出:
tr 2 tr 2 n 5.54( ) 16( ) W1/2 W
而理论塔板高度(H)即:
L H n
从上两式可以看出,色谱峰W越小,n就越大,而H就越
小,柱效能越高。因此,n和H是描述柱效能的指标。
分加到第0号塔板上,分配平衡后,由于k=1,即ns=nm故
nm=ns=0.5。当一个板体积(lΔV)的载气以脉动形式进入0 号板时,就将气相中含有nm部分组分的载气顶到1号板上, 此时0号板液相(或固相)中ns部分组分及1号板气相中的nm 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(或气固)两相各为0.25而1号板上所 含总量同样为0.5.气液(或气固)相亦各为0.25。以后每
三、速率理论
1956年荷兰学者van Deemter等在研究气液色谱时,提出
了色谱过程动力学理论——速率理论。他们吸收了塔板理 论中板高的概念,并充分考虑了组分在两相间的扩散和传 质过程,从而在动力学基础上较好地解释了影响板高的 各种因素。该理论模型对气相、液相色谱都适用。 van Deemter方程的数学简化式为

仪器分析(第四版)第二章

仪器分析(第四版)第二章
一个板体积 3.试样开始都加在0号板上,且试样沿色谱方向的扩 散(纵向扩散)忽略不计 4.分配系数在各塔板上是常数


3
塔板高度
H
2 1 A 0
L
L H n
P12例
n>50,对称的峰形曲线 气相色谱中,n约为103-106,呈趋于正态分布曲线
理论塔板数(n)可根据色谱图上所测得的保留
时间(tR)和峰底宽(Y)或半峰宽( Y1/2 )按下
4)k与保留时间的关系
若流动相在柱内线速度为u(一定时间内载气在柱内
流动的距离,若固定相对组分有保留作用,组分在
柱内的线速度us小于u,两者比值为滞留因子
R S uS / u
也可用质量分数表示:
mM RS w mS m M
1 1 mS 1 k 1 mM

推导:
组分和流动相通过长度为L的色谱柱,所需时间为:

理论上可以推导出:
VS 1 kK K VM
相比,: VM / VS, 反映各种色谱柱柱型及其结构特征 填充柱(Packing column): 6~35 毛细管柱(Capillary column): 50~1500

结论:
分在两相中质量比,均与组分及固定相的热力学性
1)分配系数是组分在两相中的浓度之比,分配比是组
试样中各组分经色谱柱分离后,按先后次序经过检测 器时,检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相 应的电信号,由记录仪所记录下的信号——时间曲线 或信号——流动相体积曲线,称为色谱流出曲线,
常用术语:
基线: 在操作条件下,仅有纯流动相进入检 测器时的流出曲线。 稳定的基线为一直线
基线漂移:基线随时间定向缓慢变化

气相色谱分析法ppt课件

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色谱过程动画
四、气相色谱图及常用术语
流出曲线(色谱图):电信号强度随时间变化曲线
色谱图
No Image
(一)色谱流出曲线和色谱峰
chromatogram and chromatography peak
1、色谱图
混合物样品(A+B)→色谱柱中分离 →检测器→记录下来。
组分从色谱柱流出时,各个组分在检 测器上所产生的信号随时间变化,所形 成的曲线叫色谱图。记录了各个组分流 出色谱柱的情况,又叫色谱流出曲线。
缺点:对于难挥发和热不稳定的物质难以分析;定性 能力较弱,不能直接给出定性结果,一般要求有已知纯 物质作对照。
二、气相色谱的一般流程 Classification and characteristic
气相色谱流程
载气系统
进样系统
色谱柱
检测系统
温控系统
1、载气系统:包括气源、气体净化、气体流速的控制和测量; 2、进样系统:包括进样器、气化室; 3、色谱柱系统:柱体、固定相; 4、检测系统:包括检测器、控温装置 5、记录系统:放大器、记录仪、数据处理装置。
Sanitary Chemistry
第一节 气相色谱法概述 第二节 气相色谱基本理论 第三节 气相色谱柱 第四节 分离操作条件的选择 第五节 气相色谱检测器 第六节 定性定量分析
气相色谱法 Gas chromatography
岛津毛细管气相色谱仪GC-2010型
岛津气相色谱14C系列
第一节 气相色谱法概述
➢流出曲线(色谱图):电信号强度随时间变化曲线。 ➢色谱峰:流出曲线上突起部分。
2、基线—在实验操作条
件下,色谱柱后没有组 分流出的曲线叫基线。
稳定情况下,一条直 线。

第二章气相色谱分析法

第二章气相色谱分析法

9-热导检测器;10-放 大器;11-温度控制器; 12-记录仪;
载气系统
进样系统
色谱柱
检测系统
2020/12/31
温控系统
三、气相色谱仪主要部件
main assembly of gas chromatograph
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。
2020/12/31
4. 检测系统
色谱仪的眼睛, 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。
2020/12/31
5. 温度控制系统
温度是色谱分离条件的重要选择参数; 气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制 温度; 气化室:保证液体试样瞬间气化; 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;
9-热导检测器;10-放 大器;11-温度控制器; 12-记录仪;
载气系统
进样系统
色谱柱
检测系统
2020/12/31
温控系统
结构流程
2020/12/31
二、气相色谱结构流程
process of gas chromatograph

气相色谱分析简介PPT课件

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载气系统
进样系统
色谱柱
检测系统
温控系统
气相色谱仪分析基本流程
❖样品由载气吹动 ——> 样 品经色谱柱分离——> 检测器检测成分——>工 作站打印分析结果
9
GC的基本原理
❖ GC是以惰性气体作为流动相,利用式样 中个组分在色谱柱中的气相和固定相间的 分配系数不同,当汽化后的试样被载气带 入色谱柱中运行时,组分就在其中的两相 间进行反复多次(103-106)的分配(吸 附-脱附-放出)由于固定相对各种组分 的吸附能力不同(即保存作用不同),因 此各组份在色谱柱中的运行速度就不同, 经过一定的柱长后,便彼此分离,顺序离 开色谱柱进入检测器,产生的离子流信号 经放大后,在记录器上描绘出各组分的色 谱峰 。
气相色谱分析
Gas Chromatography
色谱法
❖ 色谱法又称“色谱分 析”、“色谱分析法”、 “层析法”,是一种分 离和分析方法,在分 析化学、有机化学、 生物化学等领域有着 非常广泛的应用。
❖ 层析法
2
❖ 相:一个体系中的某一均匀部分称 为相;
❖ 固定相:在色谱法中存在两相,固 定不动的一相称为固定相;
❖ 流动相:通过或沿着固定相移动的 流体称为流动相。
3
纸层析法
纸层析法依据极性相 似相溶原理,以纸为 载体是,以滤纸纤维 的结合水为固定相, 而以有机溶剂作为流 动相。由于样品中各 物质分配系数不同, 因而扩散速度不同, 从而达到分离的目的。
气相色谱分析法
色谱法 (chromatography): 一种分离技术 使混合物中各组分在两相间进行分配,其 中一相是不动的(固定相),另一相(流动相) 携带混合物流过此固定相,与固定相发生 作用,在同一推动力下,不同组分在固定相 中滞留的时间不同,依次从固定相中流出, 又称色层法,层析法。

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2019/2/26
气固(液固)色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。 气液(液液)色谱的固定相: 由 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。
气相色谱分离原理:P9 气固色谱的分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程 气液色谱的分离机理: 气液(液液)两相间的反复多次分配过程。
2019/2/26
tR2 tR3 tR1
2019/2/26
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固定相。 (2)自上而下运动的一相(一般是气体或液体)称为流动相 。 (3)装有固定相的管子(玻璃管或不锈钢管)称为色谱柱 。 当含有混合物样品的流动相(气体、液体或超临界流体) 经过固定相时,就会与固定相发生作用,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 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。各个单组份物质 可分别进行定性、定量分析。 20世纪50年代,色谱发展最快(原因:1. 一些新型色谱技 术的发展;2. 复杂组分分析发展的要求。) 1937-1972年中有12 个Nobel奖是有关色谱研究的!
2019/2/26
4. 检测系统
色谱仪的眼睛 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; 浓度型: 检测的是载气中组分浓度的瞬间变化,即响应值与 浓度成正比。 质量型: 检测的是载气中组分进入检测器中速度变化,即响 应值与单位时间进入检测器的量成正比。
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2
2-6 固定相及其选择
一. 气-固色谱固定相
• 活性炭:有较大的比表面积,吸附性较强。适
合分离永久性气体及低沸点烃类。
• 活性氧化铝:弱极性。适用于常温下O2、N2、
CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的相互分离及异构体 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。
固定液
5
(二)气-液色谱固定相
1. 载体
红色硅藻土载体
优点:孔径小,比表面积大、机械强度好
缺点:表面活性中心较多、吸附性较大
6021、201、301
适合涂布非极性固定液分析非极性或弱极性 化合物
白色硅藻土载体
101、102
氧化铁 硅酸钠铁络合物
(无色) 缺点:孔径大、比表面积小、机械强度低
优点:表面活性中心减小、吸附性小 适合涂布极性固定液分析极性化合物
聚乙二醇-2000(PEG-20)
12
3、固定液的分类
( 1)五级分类法(粗分)
规定:
ββ′—氧二丙腈的相对极性 P = 100 角鲨烷(异30烷)相对极性 P = 0 其它固定液的计算:
PX
10010(0q1qx) (q1q2)
角鲨烷
ββ′—氧二丙腈
q
lg
tR/
tR/ (苯) (环己烷)
13
( 1)五级分类法(粗分)
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、-02、-03等。耐腐蚀性好, 适用于HCL、NH3 CL2 SO2、水、及低级醇的 分析。
4
二 气-液色谱固定相
固定相
担体(载体) 化学惰性、无催化作用、无表面吸附、孔穴 均匀、比表面积大、有一定机械强度。
10
c.色散力
非极性分子间没有静电力与诱导力,由于分子电 中心瞬间位移产生瞬间偶极矩,能使周围分子极化, 被极化的分子又反过来加剧瞬间偶极矩变化幅度产生 所谓色散力。 例:用非极性角鲨烷固定液,分离非极性C1~C4正构烷烃 ∵色散力与沸点成正比 ∴按沸点顺序出峰。
环己烷 苯
苯 环己烷
环己烷 苯
非极性石蜡作固定液
1
150
非极性化合物
1
300
弱极性化合物
1
350
弱极性化合物
2
160
中等极性化合物
4
120
中强极性化合物
100
强极性化合物
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(2)按罗氏常数与麦氏常数分类
保留指数:
10[n0Z(llgg ttRR (n( XZ))llgg ttRR (n(n )))]
苯、丁醇、2-戊酮、硝基丙烷、吡啶 以角沙烷固定液为基准
起。
9
B.诱导力
极性分子的永久偶极使非极性分子极化而产生诱导偶极,两 分子间相互吸引而产生诱导力。 苯的沸点:80.10℃ 环己烷的沸点:80.81℃
环己烷 苯
苯 环己烷
环己烷 苯
非极性石蜡作固定液
非极性石蜡作固定液
强强极极性性ββββ’-’氧-氧二二丙丙腈腈做做固固定定液液
中等极性DNP作固定液
X
/
I
苯 p
I
苯 s
Y
/
I
丁醇 p
I
丁醇 s
Z
/
I
戊酮 p
I
戊酮 s
ULeabharlann /I 硝基丙烷 p
I 硝基丙烷 s
S
/
I
吡啶 p
I
吡啶 s
16
(3)、按固定液的化学类型分类
① 烃类: 角鲨烷;石蜡油、聚乙烯等 属于非极性固定液
17
(3)、按固定液的化学类型分类
② 硅氧烷类-通用型固定液
a、甲基硅氧烷: SE-30 、 OV-1 、 OV-101 极性很弱 b、苯基硅氧烷 SE-52, DC-701; OV-17; OV-25,DC-705 c、氟烷基硅氧烷 QF-1,OV-210 (中等极性固定液) d、氰烷基硅氧烷 XF-1150,XF-1125,XE-60,OV-225
6
2. 固定液
要求:
1、高沸点有机化合物,其蒸汽压低,热稳 定好。 2、有足够的化学稳定性、高温下不发生 化学变化 3、在操作温度下粘度低 4、选择性好
7
2. 固定液
分子间作用力
组分
挥发性
固定液
分子间作用力
定向力、诱导力、色散力、氢键作用力
8
a.静电力(定向力)
——由极性分子永久偶极矩使分子间产生静电作用引
所有固定液相对极性都在0-100之间即分成:
每20为一级
强极性,极性,中等极性,弱极性,非极性 五类。
+5
+4
+3
+2-- +1 +1---0
14
固定液 角鲨烷 阿皮松N SE—30 DNP PEG600 ββ′氧二丙腈
相对极性 0 5 13 25 74
100 5
级别 最高使用温度℃ 分析对象
• 硅胶: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。
3
分子筛: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。
2-6 固定相及其选择
色谱柱组成
柱管
填充柱:2~4米柱长,2~6mm内径
:几十米~几百米柱长 0.1~0.5mm内径
填充剂
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、气固吸附色谱柱 二、气液分配色谱柱
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
丁二酸二乙二醇聚酯 (DEGS) 己二酸丙二醇聚酯 Reoplex-400
20
(3)、按固定液的化学类型分类
⑤ 腈和腈醚(强极性固定液)
苯乙腈,氧二丙腈
C ( C 2 H O C 2 H C 2 H C )4N
腈醚
21
4. 固定液的选择
气-液色谱,根据“相似相溶”的原
(强极性固定液)
18
(3)、按固定液的化学类型分类
③ 醇类和醚类固定液
聚乙二醇, 聚丙二醇
H[ C O2 H C2 H O ]nH
聚乙二醇 分子量分布:300-20000
PEG-300; PEG-600;
19
(3)、按固定液的化学类型分类
④ 酯类
(中强极性固定液)
苯二甲酸二壬酯
己二酸二乙二醇聚酯 ( DEGA)
强极性ββ’-氧二丙腈做固定液
中等极性DNP作固定液
11
d.氢键力
H原子与电负性强的原子形成氢键,叫氢键力。 假如固定液分子中含 -OH ,-COOH ,-NH2官能团 分析组分中含F、O、N化合物时,常有显著氢键作用,
使保留值增大。 氢键强弱顺序为:
F-H..F>O-H…O>O-H…N>N-H…N>N≡CH…N
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