7气相色谱分析
色谱分析-第七章 程序升温气相色谱法
第七章程序升温气相色谱法第一节方法概述对于沸点范围宽的多组分混合物可以采用程序升温方法。
即在一个分析周期内，柱温随时间不断升高，在程序开始时，柱温较低，低沸点的组分得到分离，中等沸点的组分移动很慢，高沸点的组分还停留在柱口附近；随着柱温的不断升高，组分由低沸点到高沸点依次得到分离。
一、方法特点恒温时最佳柱温的选择：组分沸点范围不宽时用恒温分析。
填充柱选择组分的平均沸点左右；毛细管柱选择比组分的平均沸点低30℃左右。
如果样品是宽沸程、多组分混合物（例如香料、酒类等），常采用程序升温毛细管柱气相色谱法。
图7-1是恒温分析（IGC）和程序升温（PTGC）的色谱图比较，（a）（b）是恒温分析，（a）柱温较低，恒温45℃时低沸点的组分得到分离，高沸点组分的峰出不来。
（b）柱温较高，恒温120℃时，低沸点的组分分离不好。
（C）采用了程序升温方法（30-180）℃，所有组分得到很好分离。
图7-1恒温分析和程序升温比较二、升温方式升温方式有单阶程序升温（恒温--线性--恒温）和多阶程序升温。
如图7-2所示，单阶程序升温在低温时分离低沸点的组分，再升温，高温时分离高沸点的组分。
图7-2单阶程序升温和多阶程序升温三、程序升温与恒温气相色谱法的比较：表7-1和图7-3、图7-4是恒温分析和程序升温的比较。
参数LGC PTGC样品与沸点范围不十分复杂，沸点范围窄样品复杂，沸点范围宽进样量＜1－5μl ≤10μl进样速度对第一个色谱峰，进样时间应小于0.05W h/2(半峰宽)进样方式直接进样分流进样柱上进样直接进样，分流－不分流进样，柱上进样，多维柱切换进样，顶空和裂解器进样载气纯度无严格要求需高纯载气峰容量≤10个组分＞10个组分固定相选择可广泛选用固定相只能选用耐高温、低流失固定相对色谱峰的检测对保留时间长的组分检测较不灵敏随温度速率增加,可改进对保留时间长的高沸点组分的检测灵敏度载气流速控制方式恒压恒流(使用稳流阀) 分析速度慢快分析结果重现性好重现性差图7-3正构烷烃的恒温分析和程序升温的比较图7-4 醇类的恒温分析和程序升温的比较第二节基本原理一、保留温度在程序升温中，组分极大点浓度流出色谱柱时的柱温叫保留温度，其重要性相当于恒温中的t R,V R。
气相色谱质谱分析样品制备方法和技术
气相色谱质谱分析样品制备方法和技术气相色谱-质谱（GC-MS）是一种常用的分析技术，广泛应用于化学、生物学、环境科学等领域。
它通过将样品中的化合物分离，然后对这些化合物进行质谱分析，以确定它们的化学结构。
以下将详细介绍气相色谱-质谱分析样品的制备方法和技术。
一、样品制备在进行气相色谱-质谱分析之前，需要对样品进行适当的制备。
通常包括以下步骤：1.样品收集：根据分析的需要，选择合适的容器和收集方法，确保样品的代表性和无污染。
2.样品处理：根据样品的性质和目标化合物，选择适当的处理方法，如萃取、浓缩、净化等，以提取和分析目标化合物。
3.样品衍生化：对于一些不易挥发或不易电离的化合物，需要进行衍生化处理，以提高其挥发性和电离能力。
4.样品注入：将处理后的样品注入到气相色谱-质谱系统中进行分析。
二、色谱条件优化气相色谱是GC-MS分析中的关键部分，需要通过优化色谱条件以提高分析的分离效果和灵敏度。
以下是一些常用的优化方法：1.选择合适的色谱柱：根据目标化合物的性质和类型，选择适合的色谱柱，以提高分离效果。
2.调整柱温：通过调整柱温，可以改善样品的分离效果和色谱峰的形状。
3.调整载气流速：通过调整载气流速，可以控制样品的分离速度和灵敏度。
4.调整分流比：通过调整分流比，可以控制样品的进样量，从而影响色谱峰的形状和灵敏度。
三、质谱条件优化质谱是GC-MS分析中的另一个关键部分，需要通过优化质谱条件以提高分析的准确性和灵敏度。
以下是一些常用的优化方法：1.选择合适的离子源：根据目标化合物的性质和类型，选择适合的离子源，以提高电离效率和灵敏度。
2.调整离子源温度：通过调整离子源温度，可以控制样品的电离效率和质谱峰的形状。
3.调整传输线温度：通过调整传输线温度，可以改善样品的离解效果和质谱峰的形状。
4.调整碰撞能量：通过调整碰撞能量，可以控制样品的离解方式和灵敏度。
5.调整扫描方式：通过调整扫描方式，可以控制质谱图的分辨率和质量范围。
气相色谱实验报告(一)2024
气相色谱实验报告（一）引言概述：本实验旨在通过气相色谱技术对样品中的化合物进行分离和定量分析。
气相色谱是一种重要的分离技术，基于化合物在气相和固定相之间的相互作用，通过样品成分的不同挥发性和化学性质来实现分离和定量分析。
本报告将从样品制备、色谱柱选取、进样方式、色谱条件的选择以及结果分析五个方面进行详细讨论。
正文：1. 样品制备1.1 确定样品种类和分析目的1.2 提取样品中的化合物1.3 样品的预处理：如溶解、稀释等1.4 确保样品的稳定性和一致性2. 色谱柱选取2.1 确定需要分离的化合物性质2.2 选择合适的固定相2.3 确定色谱柱的尺寸和长度2.4 检查色谱柱的状态和性能3. 进样方式3.1 确定进样方式：如气相进样、液相进样等3.2 确定进样量和进样方式3.3 优化进样条件以提高分离效果3.4 考虑进样的精确性和重复性4. 色谱条件的选择4.1 确定色谱柱的温度范围4.2 选择适当的载气和流速4.3 确定检测器的类型和工作条件4.4 优化色谱条件以达到最佳分离效果5. 结果分析5.1 通过色谱图进行定性分析5.2 通过峰面积计算化合物的含量5.3 进行峰识别和峰数据库的比对5.4 分析化合物的峰形和保留时间的变化5.5 根据结果得出结论并提出进一步的改进措施总结：通过本次实验，我们成功地利用气相色谱技术对样品进行了分离和定量分析。
本文从样品制备、色谱柱选取、进样方式、色谱条件的选择以及结果分析五个方面探讨了气相色谱实验的关键要点。
在今后的实验中，我们将进一步改进实验条件和方法，提高分离效果和分析的准确性。
色谱课讲义(7)-气相色谱定性与定量
气相色谱定量
（2）不对称峰面积的测量一峰高乘平均峰 宽法 对于不对称峰的测量如仍用峰高乘 半峰宽，误差就较大，因此采用峰高乘 平均峰宽法。 A=1/2h（W0.15＋W0.85） 式中W0.15和 W0.85分别为峰高0．15倍和 0．85倍处的峰宽。
气相色谱定性
lg tr' A1n C1
式中A1和C1是常数，n为分子中的碳原子数 （n≥3）。该式说明，如果知道某一同系 物中两个或更多组分的调整保留值，则 可根据上式推知同系物中其它组分的调 整保留值。
气相色谱定性
沸点规律 同族具有相同碳数碳链的异构体 化合物，其调整保留时间的对数和它们
气相色谱定量
相对定量校正因子 由于物质量wi不易准确测量，要准确
测定定量校正因子fi′不易达到。在实际工 作中，以相对定量校正因子fi代替定量校 正因子fi′。
相对定量校正因子fi定义为：样品中各 组分的定量校正因子与标准物的定量校 正因子之比。用下式表示
气相色谱定量
fi (m)
fi' (m)
气相色谱定量
气相色谱定量
气相色谱定量分析的基础是根据检测器 对溶质产生的响应信号与溶质的量成正 比的原理，通过色谱图上的面积或峰高， 计算样品中溶质的含量。
气相色谱定量
峰面积测量方法 峰面积是色谱图提供的基本定量数据， 峰面积测量的准确与否直接影响定量结 果。对于不同峰形的
100[n
lg tr' (x) lg tr' (Cn ) ]
lg
t
' r
(Cn1
)
气相色谱法 第六、七章(94)
5) 数据处理系统
化学
将检测器输出的模拟信号随时间的变化曲线， 即色谱图绘制。 记录仪 自动积分仪 色谱工作站
6) 数据处理系统
柱箱
汽化室
检测器
分离效能
灵敏度
稳定性
（二） 微量注射器的使用
化学
1.进样量
进样量过大
峰形不对称 峰形变宽 分离度变小 保留值发生变化 峰高和峰面积与进样量 不呈线性关系
Title 检测限
响应时间
响应时间越小，检测性能越好。
（4）影响氢火焰检测器灵敏度的因素
化学
①各种气体流速和配比：载气流速影响检测限，
一般载气流速以低些为妥。 痕量分析：氮氢比在1:1响应值最大 常量分析：增大氢气流速，氮氢比降至 0.43～0.72范围内。
空气作为助燃气，流速过小，供氧量不足，响应值低。流 速过大，火焰不稳，易出现噪声峰。300-500ml ／min
第七章 气相色谱法
化学
第七章
气相色谱法
化学
7.1 色谱法及其分类、特点 7.2 气相色谱分析流程 7.3 色谱图及相关术语 7.4 气固色谱及分离原理 7.5 氢火焰离子化检测器 7.6 气相色谱仪的结构与使用 7.7 气液色谱及分离原理 7.8 踏板理论及柱效能指标 7.9 速率理论 7.10 热导池检测器 7.11 色谱操作条件的选择
3) 分离系统
化学
分离系统
柱箱 精密恒温箱 参数：柱箱尺寸 和柱箱控温参数 色谱柱（核心） 组成：柱管和固定相 分类：填充柱和毛细 管柱
4) 检测系统
化学
作用：将分离后样品组分的信息转变为易于测量的电信号， 然后对被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量。
热导池检测器
气相色谱
在一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡时 的浓度（g· mL-1）比称为分配系数，以K表示。 待测组分在固定相和流动相之间发生的吸附，脱附 或溶解，挥发的过程叫做分配过程。
组分在固定相中的浓度 组分在流动相中浓度 Cs K Cm K
（分配系数是色谱分析的依据）
分配系数K是由组分及固定液的热力学性质决定的， 随柱温，柱压变化，与柱中气相、液相的体积无关。 当K=1时，组分在固定相和流动相中浓度相等； 当K>1时，组分在固定相中的浓度大于在流动相中的浓 度； 当K<1时，组分在固定相中的浓度小于在流动相中的浓 度。
（2-11）
1 1 m 1 k 1 S mM
组分和流动相通过长度为L的色谱柱所需时间分别
L tR us
(2 13)
tM
L u
(2 14 )
推导：t R t M (1 k )
' tR tM tR k tM tM
(2 15) (2 16 )
k可由实验测得。
死时间（dead time） tm 指不被固定相吸附或溶解的气体（如空气、甲烷）从 进样开始到柱后出现浓度最大值时所需时间。 保留时间（retention time）tR 指被测样品从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时 间O’B。 调整保留时间（adjusted retention time）tR’ tR’=tR-tm 某组分由于溶解或吸附与固定相，比不溶解或不被吸 附的组分在色谱柱中多滞留的时间。
图12.2 色谱流出曲线
（1）基线（base line）
当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实验操 作条件下，反应检测器系统噪声随时间变化的线称 为基线。 （2）保留值（retention value）
实验七 毛细管气相色谱法测定苯系物
实验七 毛细管气相色谱法测定苯系物一、目的1、学习气相色谱法的基本知识。
2、了解气相色谱仪的基本结构、分析流程，初步掌握气相色谱仪的使用。
3、练习用微量注射器手动进样技术，掌握气相色谱保留值定性及归一化法定量的方法。
二、原理苯系物系指苯、甲苯、乙苯、二甲苯（包括对位、间位和邻位异构体）乃至异丙苯、三甲苯等，可用气相色谱法进行分离分析。
本实验苯系物组成为苯、甲苯、乙苯、间二甲苯。
气相色谱法是以气体（载气）为流动相的色谱分析法，当载气携带气化后的组分进入色谱柱，混合物中不同组分与柱中固定相作用力不同，在柱中移动速度不同而分离，分离后的组分先后流出色谱柱进入检测器，产生的信号记录即为色谱图。
根据色谱图中各峰的位置可定性，根据峰面积或峰高可定量。
毛细管气相色谱法是用毛细管柱作为气相色谱柱的一种高效、高速、高灵敏度的分离分析方法，毛细管柱的应用大大提高了气相色谱法对复杂物质的分离能力。
由于毛细管柱的柱容量很小，常采用分流方式将极少量的试样引入色谱柱；同时为了减小组分的柱后扩散及提高氢火焰离子化检测器的灵敏度，柱后还增加了尾吹气。
各种物质在一定的色谱条件下有各自确定的保留值，因此保留值（通常用保留时间）可作为一种定性指标。
对于较简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为已知且它们的色谱峰均能分开，则可将各个色谱峰的保留值与各相应的纯物质在同一条件下所得的保留值进行对照比较，就能确定各色谱峰所代表的物质。
当相邻两组分的保留值接近，且操作条件不易控制稳定时，可以将纯物质加到试样中，如果某一组分的峰高增加，则表示该组分可能与加入的纯物质相同。
由于同一种检测器对不同物质具有不同的响应值，这样就不能用峰面积来直接计算物质的含量，需要对响应值（峰面积A 或峰高h ）进行校正。
为了消除色谱条件对响应值的影响，在色谱定量分析中通常采用相对质量校正因子f i ，即被测物质i 与标准物质s 的绝对质量校正因子之比值： //i i i s i i s s s i sf m A A m f f m A A m '==='g g测定f i 时，先准确称量被测物i 和标准物s 的质量m i 和m s ，混合后在一定条件下进行色谱测定，然后根据相应的峰面积A i 和A s ，按上式计算f i 值。
气相色谱分析的常规步骤
气相色谱分析的常规步骤气相色谱（Gas Chromatography，GC）是一种分离和定性分析挥发性有机物的常用技术。
下面是气相色谱分析的常规步骤：1.样品的准备：首先，需要选择适宜的样品进行分析。
样品可以是固体、液体或气体。
必要时，需要进行样品前处理，如样品的溶解、提取、浓缩等步骤。
2.样品的注入：将样品注入气相色谱仪中。
常用的样品注入方式包括进样器注射、固相微萃取等。
在进样器注射过程中，要保证样品量准确、进样均匀。
3.柱的选择：根据需要分离的物质性质选择合适的色谱柱。
气相色谱常用的柱材有硅胶、聚酯、聚醚、聚酰胺等。
柱的内径和长度也需要根据实验要求选择。
4.柱的条件设置：设置适宜的柱温、载气流速和柱头压力等条件。
柱温主要影响样品的分离效果和分析时间，载气流速和柱头压力则会影响分离效果和峰形。
5.柱温程序：通过设置温度程序来控制样品在柱中的保留时间。
常见的温度程序包括等温、线性升温、程序升温等。
6.检测器的选择与设置：根据分析要求选择适宜的检测器。
常见的气相色谱检测器有火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（TCD）、质谱检测器（MS）等。
根据检测器的不同，需要进行相应的参数设置。
7. 数据采集和处理：通过连接计算机或数据采集仪器，记录样品的峰面积或峰高等数据。
常见的数据处理软件有Chromeleon、ChemStation 等，可以进行峰面积计算、色谱图解析、峰识别和峰定性等操作。
8.结果的分析和报告：根据实验目的，对分析结果进行解释和分析。
可以使用标准品比对或质谱库查询来进行物质的鉴定。
根据需要，可以撰写实验报告或生成分析结果的报告。
9.仪器的维护与清洁：使用完毕后，及时清洁色谱柱和进样器，保持仪器的干净和良好的性能。
同时，定期进行仪器的校验和维护，确保仪器的准确性和精度。
总结：气相色谱分析常规步骤包括样品准备、样品注入、柱的选择和条件设置、柱温程序设置、检测器选择与设置、数据采集和处理、结果分析和报告、仪器维护与清洁等方面。