气相固定相的分类及选择方法
气相色谱色谱柱的选择及分类知识讲解
气相色谱色谱柱的选择及分类气相色谱色谱柱的选择及分类1.1 固定相的选择当面对一个未知物时，先试用现有GC柱，如果该柱分离不理想，根据你对样品的了解，基本原则是分析物与固定相有相似化学性质时才会相互作用。
这说明对样品越了解，越容易找到合适的固定相。
非极性分子——通常仅由C和H组成并且无偶极矩，直联（正烷）是常见的非极性化合物的例子。
极性分子——主要由C和H组成同时也有其他原子，如：N、O、P、S或卤素。
样品包括有醇类、胺类、硫醇类、酮类、有机卤化物等。
可极化物质——主要由C和H组成同时包含不饱和键。
通常有：炔和芳香族化合物。
如果你的样品是具有相似的化学性质的非极性组分的混合物，比如大多数石油馏分中的烃，你可以试用OV-1毛细管色谱柱，它按沸点顺序分离。
如果你怀疑有芳族化合物，试着用有苯基的SE-52或SE-54柱。
极性或可极化组分样品能够在中极性和/或可极化固定相色谱柱上进行分析，如有苯基或类似基团固定相，比如OV-17或OV-225柱。
如果需要更高极性，可以选用聚乙二醇（PEG）固定相，即通常所说的WAX固定相。
1.2膜厚选择薄膜比厚膜洗脱组分快、峰分离好、温度低。
一般而言，色谱柱的膜厚为0.25到0.5μm。
对于流出达300℃的大多数样品（包括蜡、甘油三脂、甾族化合物等）能够很好的分析。
对于更高的洗脱温度，可以用0. 1μm的液膜。
而厚液膜对于低沸点化合物有利，对于流出温度在100℃～200℃之间的物质，用1～1.5μm的液膜效果较好。
超厚膜（3～5μm）用于分析气体、溶剂和可吹扫出来的物质，以增加样品组分与固定相的相互作用。
另一个选择厚膜的原因是当用大口径柱时保持分离度和保留时间。
由于这个原因，大口径柱都只有厚膜。
厚膜的流失较大，温度极限必须随膜厚度增加而下降。
1.3长度选择一般情况，15m柱用于快速筛选简单混合物或分子量极高的化合物。
30m柱是最普遍的柱长。
超长柱（50、60或100m、150m）用于非常复杂的样品。
气相色谱固定相的选择原则
气相色谱固定相的选择原则
选择气相色谱固定相的原则包括以下几个方面：
1、选择与待分析化合物物理化学性质相互配合的固定相。
固定相应具有足够的极性或非极性，以使待分析化合物与固定相发生相互作用，实现有效的分离与保持分离性能。
2、选择在分析温度下具有稳定性的固定相。
固定相应能够在高温下保持其固定性能和分离能力，不发生脱落、裂解或析出现象。
3、选择具有良好热稳定性的固定相。
固定相应能够在高温下稳定存在，不因蒸发或分解而无法有效分离待分析化合物。
4、选择与常见的分析条件（例如分析温度范围、样品类型等）相适应的固定相。
固定相应能够在常见的实验条件下保持其分离性能，以使分析结果准确可靠。
5、选择与分析方法要求相匹配的固定相。
固定相应满足分析要求，如高分辨率、高选择性、低背景噪声等，以提高分析效果和结果的可信度。
气相色谱固定相
气液色谱法的原理
在气液色谱中，当载气携带被测样品进入色谱柱， 气相中的被测组分就溶解到固定液中。载气连续流 经色谱柱，溶解在固定液中的组分会从固定液中挥 发到气相中，随着载气的流动，挥发到气相中的组 分又会重新溶解到前面的固定液中。这样反复多次 溶解、挥发、再溶解、再挥发。由于各组分在固定 液中的溶解度不同，溶解度大的组分较难挥发停留 在色谱柱中的时间就长些；而溶解度小的组分易挥 发，停留在色谱柱中的时间就短些，经过一定时间 后，各组分就彼此分离并依次流出色谱柱。
气-固色谱固定相
气-固色谱固定相
气-固色谱固定相
3.气固色谱固定相
2．人工合成的固定相 作为有机固定相的高分子多孔微球是一 类人工合成的多孔共聚物。它既是载体又起 固定液作用，可在活化后直接用于分离，也 可作为载体在其表面涂渍固定液后再用。
气相色谱固定相
4.气液色谱固定相
气液色谱固定相是在多孔性的固体小颗粒 （担体或载体）表面涂渍上一薄层固定液。
气相色谱固定相
1.气相色谱法 2.气相色谱分类 3.气固色谱固定相 4.气液色谱固定相
1.气相色谱法
1. 定义
以惰性气体为流动相、以固定液或固体 吸附剂作为固定相的色谱法称为气相色 谱法（GC）。以固定液作为固定相的色 谱称为气液色谱，以固体吸附剂作为固 定相的色谱称为气固色谱。
§2 气相色谱分类
（1）要求：
选择性好。（填充柱r2.1＞1.15；毛细管 柱，2.1＞1.08）； 热稳定性和化学稳定性好，在操作温度下， 不聚合不分解； 挥发性小； 对各组分有适当的溶解能力。
4.气液色谱固定相 2、固定液
（2）类型：
气液色谱可选择的固定液有数百种，它 们具有不同的组成、性质、用途。可按固定 液的极性和化学类型分类。
气相色谱的定性分析方法
fm'
Ms Mi
(3)、相对响应值
相对响应值是物质 i 与标准物质 S 的响应值(灵敏度)
之比，单位相同时，与校正因子互为倒数，即
Si
1 fi
和只与试样、标准物质以及检测器类型有关，而与操
作条件和柱温、载气流速、固定液性质等无关，不受
操作条件的影响，因而具有一定的通用性，是一个能
二、气相色谱的定量分析方法
定量分析就是要确定样品中组分的准确含量。气相 色谱的定量分析与大多数的仪器分析方法一样，是一 种相对定量方法，而不是绝对定量方法。
气相色谱定量分析的依据是：在一定的条件下，被
测谱本组峰公分的式峰为i 通面：过积检A测i 成器正的比数。量因(或此浓气度相)色w谱i定与量该分组析分的色基 W i = fi Ai 析再必用式须适中测当的量的f 其 定i称峰量为面计组积算分方A的法i校和，正确将因定色子组谱。分峰由的面式校积可正换知因算，子为定f试量i ，样分
的组分的量 mi ，另一方面要准确测量出峰面积或峰高，
并要求严格控制色谱操作条件，这在实际工作中有一 定困难。因此，实际测量中通常不采用绝对校正因子， 而采用相对校正因子。
(2)、相对校正因子
相对校正因子是指组分 i 与另一标准物 S 的绝
对校正因子之比，用表示：
fi'
fi fs
mi / Ai ms / As
中组分的含量。
1、峰面积的测量
在使用积分仪和色谱工作站测量蜂高和峰面积时，仪器可根据 人为设定积分参数(半峰宽、峰高和最小峰面积等)和基线来计算 每个色谱峰的峰高和峰面积。然后直接打印出峰高和峰面积的结 果，以供定量计算使用。
当使用一般的记录仪记录色谱峰时，则需要用手工测量的方法 对色谱峰和峰面积进行测量。虽然目前已很少采用手工测量法去 测量色谱峰的峰高和峰面积。但是了解手工测量色谱峰峰高和峰 面积的方法对理解积分仪和色谱工作站的工作原理及各种积分参 数的设定是大有裨益的。所以，以下简单介绍两种常用的手工测 量法。
气相色谱固定相的分类
气相色谱固定相的分类气相色谱（GC）是一种业界常见并且广泛应用的分离技术。
它通过分离和测量混合物中的各种化合物，为分析师提供了快速准确的结果。
而在气相色谱中，固定相是至关重要的组成部分。
固定相的种类多样，根据其化学性质和结构可以进行分类。
以下是对气相色谱固定相的分类的介绍。
1. 极性固定相极性固定相是指具有较高极性的材料，它们具有与样品分子间较强的相互作用能力。
这种相互作用主要是通过极性分子之间的氢键、范德华力和离子吸附等形式实现的。
极性固定相适用于分离极性化合物，如酸、酮、醇、醚等。
常见的极性固定相包括聚酯、聚醚、脲类化合物等。
2. 非极性固定相非极性固定相是指具有较低极性或无极性的材料，它们与样品分子间的相互作用能力较弱。
相对于极性固定相来说，非极性固定相更适用于分离非极性或弱极性化合物。
这些化合物通常在溶剂中具有较高的溶解度，并且在非极性固定相上更容易被保留。
常见的非极性固定相包括聚硅氧烷、聚烯烃、聚环烷化合物等。
3. 混合固定相除了单一的极性或非极性固定相外，还存在一种混合固定相，它由不同种类的功能相组成。
混合固定相的使用可以扩展色谱柱的应用范围，以适应更广泛的样品分离需求。
常见的混合固定相包括极性固定相与非极性固定相的组合，如聚酯-聚硅氧烷混合物、聚醚-聚硅氧烷混合物等。
4. 亲水性固定相亲水性固定相是一种特殊的固定相，它具有较高的亲水性，可以用于分离极性化合物。
对于极性化合物而言，在亲水性固定相上保留的时间较短，而对于非极性化合物而言，保留时间则较长。
亲水性固定相的特殊性使得它在分析水溶性、极性药物等方面发挥了重要作用。
在气相色谱中，选择合适的固定相对于样品分离具有至关重要的意义。
通过对气相色谱固定相的分类，我们可以更好地理解固定相的特点和适用范围，从而优化分析方法并获得更准确的结果。
在今后的研究中，随着技术的不断发展，新的固定相材料也将被不断研发和应用，为分析领域带来更多的可能性。
气相色谱色谱柱的选择及分类
气相色谱色谱柱的选择及分类1.1 固定相的选择当面对一个未知物时，先试用现有GC柱，如果该柱分离不理想，根据你对样品的了解，基本原则是分析物与固定相有相似化学性质时才会相互作用。
这说明对样品越了解，越容易找到合适的固定相。
非极性分子——通常仅由C和H组成并且无偶极矩，直联（正烷）是常见的非极性化合物的例子。
极性分子——主要由C和H组成同时也有其他原子，如：N、O、P、S或卤素。
样品包括有醇类、胺类、硫醇类、酮类、有机卤化物等。
可极化物质——主要由C和H组成同时包含不饱和键。
通常有：炔和芳香族化合物。
如果你的样品是具有相似的化学性质的非极性组分的混合物，比如大多数石油馏分中的烃，你可以试用OV-1毛细管色谱柱，它按沸点顺序分离。
如果你怀疑有芳族化合物，试着用有苯基的SE-52或SE-54柱。
极性或可极化组分样品能够在中极性和/或可极化固定相色谱柱上进行分析，如有苯基或类似基团固定相，比如OV-17或OV-225柱。
如果需要更高极性，可以选用聚乙二醇（PEG）固定相，即通常所说的WAX固定相。
1.2膜厚选择薄膜比厚膜洗脱组分快、峰分离好、温度低。
一般而言，色谱柱的膜厚为0.25到0.5μm。
对于流出达300℃的大多数样品（包括蜡、甘油三脂、甾族化合物等）能够很好的分析。
对于更高的洗脱温度，可以用0.1μm的液膜。
而厚液膜对于低沸点化合物有利，对于流出温度在100℃～200℃之间的物质，用1～1.5μm的液膜效果较好。
超厚膜（3～5μm）用于分析气体、溶剂和可吹扫出来的物质，以增加样品组分与固定相的相互作用。
另一个选择厚膜的原因是当用大口径柱时保持分离度和保留时间。
由于这个原因，大口径柱都只有厚膜。
厚膜的流失较大，温度极限必须随膜厚度增加而下降。
1.3长度选择一般情况，15m柱用于快速筛选简单混合物或分子量极高的化合物。
30m柱是最普遍的柱长。
超长柱（50、60或100m、150m）用于非常复杂的样品。
气相色谱固定相及色谱柱技术
气液色谱固定相
（iii）分离非极性和极性混合物：一般选用 极性固定液，这时非极性组分先流出，极 性组分后流出。
（vi）分离能形成氢键的试样：一般选用极 性或氢键型固定液。试样中各组分按与固 定液分子间形成氢键能力大小先后流出， 不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的 最后流出。
气液色谱固定相
（v）复杂的难分离物质：可选用两种或两 种以上混合固定液。
另外还要求固定液有良好的热稳定 性和化学稳定性；对试样各组分有适当 的溶解能力；在操作温度下有较低蒸气 压，以免流失太快。
气液色谱固定相
固定液的特性 固定液的特性主要是指它 的极性或选择性，用它可描述和区别固定液 的分离特征。目前大都采用相对极性和固定 液特征常数表示。
（i）相对极性：1959年由Rohrschneider提出用相
气相色谱固定相 及色谱柱技术
气相色谱固定相 包括气液色谱固定相和气固色谱固定相。
固体吸附剂 用于制备PLOT柱和气-液-固毛细 管柱。
液体固定相 由载体(担体)和固定液组成。
色谱柱技术( 柱材料、柱制备及柱评价）
气液色谱固定相
气液色谱固定相
载体(担体)和固定液组成气液色谱固定相 载体(担体)
对载体的要求 具有足够大的表面积和良 好的孔穴结构，使固定液与试样的接触面较 大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积 不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾； 表面呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱， 更不能与被测物起反应；热稳定性好；形状 规则，粒度均匀，具有一定机械强度。
10010（0q1 qx） q1 q2
上右式中下标1，2和X分别表示氧二丙睛，角鲨烷
及被测固定液。由此测得的各种固定液构相对极 性均在0～100之间。一般将其分为五级，每20单 位为一级。相对极性在0～+l之间的叫非极性固 定液，+2级为弱极性固定液，+3级为中等极性， +4～+5为强极性。非极性亦可用“－”表示。下 表列出了一些常用固定液的相对极性数据。
气相色谱柱的分类
气相色谱柱是气相色谱仪中的关键组件，用于分离混合物中的化合物。
这些柱根据其内部填充物的性质和结构可以进行不同的分类。
以下是常见的气相色谱柱分类：1. 毛细管柱（Capillary Column）：毛细管柱是一种非常常见的气相色谱柱，其内径通常在0.1-0.53毫米之间。
这种柱的填充物常常是液态涂层或固定相，可以提供更高的分辨率和更好的分离效果。
2. 开放管柱（Packed Column）：开放管柱是一种较早期的气相色谱柱，其内部填充有颗粒状的固定相。
这种柱逐渐被毛细管柱取代，但在某些应用中仍然有用。
3. 固定相分类：液体固定相：使用液体涂层或吸附剂，如聚硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）。
固定相涂层：可以根据化合物的极性选择不同的固定相，例如聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）。
多相柱：包含两种或两种以上不同类型的固定相，以增强对复杂混合物的分离。
4. 长度分类：短柱（Short Column）：长度通常在10-30米之间，用于快速分离。
中柱（Medium Column）：长度在30-60米之间，用于一般分离任务。
长柱（Long Column）：长度超过60米，适用于高分辨率的分离。
5. 手性柱（Chiral Column）：用于分离手性异构体（对映体）。
手性柱的填充物具有手性选择性，能够区分具有相似物理性质但不同手性的化合物。
6. 膜柱（Capillary Membrane Column）：使用多孔膜作为固定相，提供更高的热稳定性和更快的分离。
气相色谱柱的选择取决于分析的样品性质、目标化合物、分离需求以及仪器性能等因素。
在选择气相色谱柱时，需要仔细考虑这些因素以确保获得准确且可靠的分析结果。
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• 4、利用特殊选择性固定液 • 在分离芳香族化合物的二元取代苯异构体时，由 于沸点很相似，常常要选用像液晶这样特殊选择性固定液。 但各类液晶固定液液不同，因此可以用不同类型或不同端 基的液晶进行一些实测性实验，找到跟便宜的固定液。
• 5、利用混合固定液
四、气固色谱固定相的选择
• 气固色谱吸附剂的选择原则
• （6）组分复杂，较难分离的试样 • 通常使用特殊固定液，或混合固定相。
• •
•
但是，“相似相溶”原则不是在任何情况下都有效， 这一原则是有条件的，即对同系物或同类型混合物，当混 合物各组分在沸点上有差时才有效。
2.利用分子间特殊作用力原则选择
• 1、利用诱导力 对于难分离物质，一个是难极化的非极性化合物， 而另一个是易极化的非极性化合物，二者沸点相近，则不能 利用沸点差别进行分离。而要用极性强的固定液分离他们。
2、利用氢键力 在混合物中难分离组分间，如存在不同的氢键作 用力时，可利用氢键型固定液进行分离。 3、利用特殊选择性固定液 有些沸点相近的异构体或化学性质相近的混合物， 常常要使用特殊选择性固定液来分离他们。
3、选择固定液的几个实例
1、通过α值选择固定液 因为相对保留值（α）主要与固定液的类别和柱温有 关，所以在选择固定液时主要要比较在各种固定液上难分离 物质对α值得大小。知道α以后，可利用下面公式估算色谱柱 的柱长： Nne=16Rs2(α／α-1)2 2、利用文献中I值选择固定液 目前在文献中积累了大量保留指数数据，可利用这 种数据选择固定液。 3、利用典型固定液 有时对一组混合物难以作出确切的计算或估算选用 哪一个固定液更为合适。这时可选择一组常用的典型固定液。
气相固定相的分类及选择方法
主讲
胡广新
一、气液色谱固定相的选择
• 1.气液色谱固定相 • [固定液+担体(支持体)]: • (1)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； • (2)固定液的种类繁多，选择余地大；
• (3)应用范围不断扩大。
•
二、担体
化学惰性的多孔性固体颗粒，有较大的比表面积。 • 担体应满足以下条件： • （1）比表面积大，孔径分布均匀； • （2）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； • （3）具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；
ห้องสมุดไป่ตู้
氢、二氧化硫、低级醇类、短链脂肪酸、酚、胶类。
• 碳分子筛：可用于分析H2、O2、N2、CO、CO2、 CH4、C2H2、C2H4、C2H6、以及C3的烃类和SO2等低 碳烃类、惰性气体、亦用于空气中氧、氮的分离和石油裂 解气轻组分的分离，乙烯中微量杂质（如乙炔）的分析， 低碳烃中微量水气体的分析；氮肥厂的半水煤气分析；金 属热处理气氛的分析；低碳烃中水分的分析等
1、被分离组分沸点、极性相近，但分子直径不同，可选择适 当孔径的分子筛，利用孔径效应。 2、被分离组分沸点相近，极性不同，沸点低可选活5A分子 筛，沸点高，可选活性氧化铝或硅胶。
3、被分离组分极性相近，沸点不同，低沸点可选活性炭，高 沸点可选活性氧化铝。
4、若使用一种吸附剂不能完全分离时，可用两张或者多种吸 附剂串联使用。如：分析永久性气体时，可先用硅胶柱子 将CO2和其它组分分开，再用5A或者13X分子筛分离H2、 O2、N2、CO、CH4。
• （4）颗粒大小均匀，适度
• 一般常用60~80目、80~100目。
常用担体（硅藻土）
• 红色担体： • 孔径较小，表孔密集，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：表面存在活性吸附中心点。 • 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。表面积较小，机械强度较差。 • 但吸附显著减少，适宜分离极性组分试样。
• 1、硅胶
一般用来分离组分：C2-C4烃类及某些含硫气体如 H2S、CO、N2O、NO、NO2、SO2等，（与活性氧化铝 大致相同的分离性能）。硅胶对CO2有强的吸附力，可以 把永久性气体中的H2,O2,N2,CO,CH4和CO2分离开。
• 2、碳素
• 活性炭：分析永久性气体和低沸点烃类（C1-C4烃类）。 • 石墨化碳黑：特别适用于分离空间和结构异构体，也可用于分析硫化
三、固定液的选择
• 1.总原则：“相似相溶”
• （1）分离非极性组分时 • 通常选择非极性固定相。各组分按沸点顺序出 峰，低沸点组分先出峰。 • （2）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。
（3）分离非极性和极性的混合物 一般选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰， 极性的（或易被极化的）组分后出峰。 （4）分离醇，胺，水等强极性和能形成氢键的化合物 • 通常选择极性或氢键性的固定液。 （5）按官能团相似性选择 • 对醇类化合物聚乙二醇类固定液，对酯类化合物 则选用癸二酸二乙辛酯等类固定液，对醚类化合物可选用 庚二醇单异壬基苯醚为固定液。
• 3、氧化铝
适用于常温下O2、N2、CO、CH4、C2H6、 C2H4等气体的分离， 对CO2能强烈吸附！因此不能用这 种固定相进行分析CO2。
4、分子筛
分离永久气体、H2、H2S、O2、CH4、CO和气 态烃分析等，
5、高分子多孔小球
在烷烃、芳烃、卤代烷、醇（低级醇）、酮、醛、醚、酯、 酸、胺、腈（jing)以及各种气体（永久性气体、稀有气体、硫化氢， 二氧化硫等）的气相色谱分析，也适用于水、气体的分析。