气相色谱固定相
14-3气相色谱法固定相与流动相
气相色谱法的固定相
（一）固体固定相 具有一定吸附活性的固体吸附剂。
常用有： 主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝，非极性的活性炭和 特殊作用的分子筛等。使用时，可根据它们对各种气体的吸附 能力不同，选择最合适的吸附剂。 主要用来分析永久性气体和一些低沸点物质
气相色谱法的固定相
（二）液体固定相
液体固定相由载体（担体）和固定液组成气。 1. 载体(担体)——承担固定液的惰性物质
可能强的分离能力。
（4）黏度适中，凝固点低，对载体表面有良好浸润性，便于涂渍
均匀。
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气相色谱法的固定相
固定液 鲨鱼烷 阿皮松 甲基硅橡胶
（2）常用的固定液
相对极性 0
7～8
极性级别 最高使用温度（℃） 应用范围
+1
140
标准非极性固定液
+1
300
各类高沸点化合物
13
+1
350
非极性化合物
邻苯二甲酸二壬酯
气相分色析谱法化的学固定相
气相色谱法的固定相
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气相色谱法的固定相
【主要内容】
一、固体固定相 二、液体固定相
气相色谱法的固定相
在色谱柱内不移动、起分离作用的物质称为固定相。 混合组分在色谱柱上能否分离，主要取决于所用固定相，选择
固定相是GC的关键问题 填充柱中固定相分两类：
1. 固体固定相 2. 液体固定相
玻璃化，堵住微孔）等。
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气相色谱法的固定相
2. 固定液
固定液一般为高沸点的有机物，均匀地涂在载体表面，呈液膜 状态。
（1）固定液应具备的条件如下:
（1）化学稳定性好，对被测组分和载气呈化学惰性。
气相色谱柱固定相简介
气相色谱柱固定相简介毛细管色谱柱最常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇，另外还有一类是小的多孔粒子组成的聚合物或沸石(例如氧化铝、分子筛等)。
1、聚硅氧烷聚硅氧烷由于其用途广泛、性能稳定性，是目前最常用的固定相。
标准的聚硅氧烷是由许多单个的硅氧烷链接而成。
每个硅原子与两个功能集团相连，最常见的功能集团为甲基和苯基，此外还有氰丙基和三氟丙基。
这些功能集团的类型和数量决定了色谱柱固定相的性质。
最基本的聚硅氧烷是由100%甲基取代的，相应的柱子牌号有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。
若有其他取代基取代甲基时，该取代基的数量一般由一个百分数来表示。
例如：5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷表示其包含有5%的苯基集团和95%的甲基集团（“二”是表示每个硅原子包含有两个特定集团）。
相应的柱子牌号有：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等。
如果甲基的百分数没有表征，则表示它们的含量是100%(如50%苯基-甲基聚硅氧烷表示甲基的含量为5 0%)。
相应的柱子牌号有：HP-50+、BPX-200、DB-17等。
2、聚乙二醇聚乙二醇是另外一类广泛应用的固定相。
有些我们称之为“WAX”或“FFAP”。
聚乙二醇的稳定性、使用温度范围都比聚硅氧烷要差一些。
聚乙二醇固定相色谱柱的寿命较短，而且容易受温度和环境(有氧环境等)的影响。
但由于它的极性比较强，对极性物质有特殊的分离效能，所以仍是我们常用的固定相之一。
为了提高分离效能，还有用pH阳离子改性聚乙二醇固定相。
FFAP柱就是一类用对苯二甲酸改性的聚乙二醇作为固定相的(DB-FFAP)。
这种色谱柱常用于分析分离酸性化合物。
另外，我们也用碱性化合物对聚乙二醇固定相改性用来分析分离碱性化合物(CAM)。
相应的柱子牌号有：HP-Wax、DB-Wax、Carbowax-10，HP-INNOWax、DB-WAXetr、Car bowax-20M，HP-FFAP、DB FFAP、OV-351等。
《气相色谱固定相》课件
分类与选择
分类
按照性质和应用，气相色谱固定相可分为极性、非极性、手性、离子交换型等 类型。
选择
选择合适的固定相应根据分析物的性质、分离要求以及实验条件等因素综合考 虑。
应用领域
环境监测
用于检测空气、水源等环境样 品中的有机污染物。
食品分析
用于检测食品中的农药残留、 添加剂等有害物质。
药物分析
用于药物成分的分析、质量控 制以及代谢研究。
详细描述
分离度不佳可能是由于柱效降低、载气流速 不稳定或固定相选择不当等原因引起的。为 了提高分离度，可以更换高效能的柱子、稳 定载气流速或选择合适的固定相。此外，还 可以调整柱温和载气流速等参数来优化分离 效果。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5
气相色谱固定相的发展趋势与 展望
高性能固定相的研发
高效能
研发具有高选择性、高分离效能的固定相，提高 气相色谱的分离度和分析速度。
化学工业
用于化工原料、产品以及反应 产物的分离和检测。
02
气相色谱固定相的制备方法
物理吸附法
1
物理吸附法是制备气相色谱固定相的常用方法之 一，通过物理作用力将固定液吸附在载体表面， 形成一层均匀的固定液膜。
2
物理吸附法的优点是操作简便、成本低廉，适用 于多种不同性质的固定液和载体。
3
物理吸附法的缺点是固定液容易脱落，使用寿命 较短，且分离性能相对较差。
极性
总结词
极性是评价气相色谱固定相的重要参数，它决定了固定相对 待测物的吸附和溶解能力。
详细描述
极性大的固定相能够对待测物产生更强的吸附作用，从而改 善待测物在固定相中的保留效果。同时，极性固定相还能增 加对待测物的溶解能力，提高待测物在固定相中的扩散速度 。
气相色谱柱的基本知识
气相色谱柱的基本知识本文简单介绍了气相色谱柱固定相极性、保留机制、基本柱参数，以及气相柱固定相选择的方法。
仅供参考。
1、固定相极性：极性或非极性。
相似相容原理：非极性化合物-非极性固定相80%的应用使用最普遍的固定相：ZB-1、ZB-5、ZB-WAX；其他20%的应用使用特殊固定相。
Q Q 3 0 9 3 3 5 7 4 0 52、固定相保留机制：（1）色散力；（2）永久偶极；（3）诱导偶极；（4）H-键合；（5）π-π键合（1）色散力：非极性相互作用，最弱的作用力，按沸点差别分离对应色谱柱：ZB-1、ZB-1ms、ZB-5、ZB-5ms（2）偶极-偶极：极性相互作用，中等强度，最普遍用于含O、N或卤化的化合物对应色谱柱：ZB-624、ZB-1701、ZB-wax、ZB-waxplus、ZB-FFAP（3）H-键合：极性相互作用，最强的相互作用（有时是不利的）对应色谱柱：ZB-wax、ZB-waxplus、ZB-FFAP（4）π-π作用：π电子的相互作用，中等强度，如芳香族、腈类、羰类和烯/炔对应色谱柱：ZB-5、ZB-5ms、ZB-35、ZB-50、ZB-624、ZB-17013、气相柱基本柱参数，膜厚、柱容量、色谱柱极限温度图1 色谱柱规格描述（1）膜厚：一根气相柱的膜厚度会影响到几个重要的色谱参数①保留：厚膜柱对低沸点化合物有更强保留②柱效：膜越薄柱效越高③活性：膜越厚对酸碱的活性越低④载样量：膜越厚载样量越大⑤流失：膜越薄流失越低（2）柱容量：色谱柱对溶质可容纳的最大值，超过该值，峰型会发生畸变。
与柱容量相关的因素：①固定相与溶质极性的匹配性；②膜厚；③内径；④柱长（3）色谱柱温度极限：①温度下限---低于该温度使用柱效会降低，但不会破坏固定相；②恒温温度上限---可在此温度长时间使用；③程序升温温度上限---不可超过此温度，在此温度不能超过10分钟。
图 2 Zebron系列气相柱固定相类型图 3 Zebron系列气相柱极性大小比较图 4 Zebron系列气相柱固定相选择。
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。
气相色谱固定相及气相色谱仪原理图
气相色谱固定相及气相色谱仪原理图一、气相色谱固定相1.气固色谱固定相气固色谱固定相通常是具有一定活性的固体吸附剂细小颗粒，常见的有：活性炭，三氧化二铝，硅胶，分子筛，高分子多孔微球（GDX系列）等2.气液色谱固定相气液色谱固定相是以一种惰性固体微粒作支持剂（称其为担体或载体），在其表面涂敷上一高沸点的物质（其在色谱分离操作温度下呈液态，称其为固定液）而构成。
（一）担体化学惰性的多孔固体微粒，具有较大的比表面积，固定液能均匀地分布在其表面。
担体应能满足一定的要求。
常见担体有硅藻土型和非硅藻土型两类。
硅藻土型担体应用较广泛，它又分为红色担体和白色担体两种，它们都是由天然硅藻土煅烧而成。
白色担体在煅烧前加入了少量助溶剂，如碳酸钠等。
红色担体：孔径较小，比表面积较大，具有较好的机械强度，适宜分离非极性或弱极性组分的试样。
白色担体：孔径较大，比表面积较小，机械强度较差，吸附性小适宜分离极性组分的试样。
担体使用前需要经过预处理（经酸洗、碱洗、硅烷化及釉化等处理，使担体表面钝化）。
（二）固定液1．固定液通常是高沸点的有机化合物，使用时注意其使用温度。
固定液应能满足一定的要求。
2．固定液的极性相对极性。
麦氏常数。
3．固定液的选择在掌握了固定液的相对极性和麦氏常数的基础上，根据试样的性质，参照“相似相溶”的原则，初步选择适当的固定液。
固定液的选择大致可分为以下五种情况：（1）分离非极性组分一般选用非极性固定液。
（2）分离极性组分一般选用极性固定液。
（3）分离非极性和极性（或易被极化的）组分的混合物一般选用极性固定液。
（4）分离能形成氢键的组分（如：醇，胺，水等）一般选用极性的或氢键型的固定液。
（5）对于复杂的难分离组分的分离通常采用特殊的固定液或混合固定液。
二、气相色谱仪1.气路系统(carrier gas)(1)载气(2)气路结构(3)净化器(4)稳压恒流装置2.进样系统(sample injection)(1)进样器(2)气化室3.分离系统色谱柱(capillary column)4.温控系统5.检测器(detector)浓度型微分检测器:热导池检测器(thermal-conductivity detector TCD),电子捕获检测器(electron-capture detector ECD)质量型微分检测器:氢氧焰离子化检测器(hydrogen-flame ionization detector FID) 1.热导池检测器检测原理:不同的物质具有不同的热导系数ECD FID (2)FID思考题:1.进行色谱分析时,载气流速时高一些好,还是低一些好?2.选择固定相时,应遵循什么原则?3.热导池检测器的工作原理如何?* 公司介绍◎湖南创特科技[南京科捷湖南生产基地]专业研发生产气相色谱仪、液相色谱仪、数据处理机、色谱工作站及色谱专用零配件、易耗品。
气相色谱分析
讨论题：气相色谱检测器的选择
工业级乙醇中含水量的测定 石油中的硫化物分析 氟里昂的组成 天然气中的烃类分析 农产品中的有机磷农药的分析 茶叶中有机氯农药的残留 城市空气中的有机污染物 汽车尾气中的氮氧化合物的测定
3. 气相色谱操作条件的选择
流速 柱温 气化温度 检测器温度 进样量 载气种类 固定相种类
外涂层耐480℃ 金属柱：机械强度好，耐高温
按固定相的形态分类
WCOT—wall-coated open tubular column 壁涂毛细管柱、化学键合相毛细管柱、交联毛细管柱
SCOT—support-coated open tubular column 涂载体毛细管柱
PLOT—porous-layer open tubular column 多孔层毛细管柱
组分与固定液之间的相互作用力
➢静电力（定向力） ➢诱导力 ➢色散力
➢氢键力
固定液的选择：
一般是根据“相似相溶”的原则进行， 即固定液与被测物组分在性质上有某些 相似时，其溶解度就大，即作用力大， 保留时间越长。
固定液的选择： “相似相溶” 的原则
样品
固定液
非极性组分 非极性固定液
试液出峰顺序 按沸点由低至高出峰
流速u（Fc）
根据速率方程，可计算求出最佳流速，此时柱 效最高。在实际工作中，为缩短分析时间，往 往使流速稍高于最佳流速。
具体的：对于填充柱，氮气的实用最佳线速为1015cm/s；氢气为15-25cm/s；氦气介于两者之间。若 填充柱内径为4mm，则体积流速为氮气30-40ml/min， 氢气40-60ml/min。
应用举例
工作环境分析实例
电子俘获检测器
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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。
与样品发生作用的是固定液而不是载体。
4.气液色谱固定相 1、载体
（1）主要类型：
红色载体
硅藻土 SiO2和少量无机盐 （适宜于分析非极性或弱极性物质）
白色载体
（适宜于分析各种极性化合物） 氟担体
非硅藻土
玻璃微球载体 高分子多孔载体
4.气液ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ谱固定相 1、载体
载体的特点
第一，具有多孔性，即比表面积大。 第二，化学惰性，即不与试样组分发生化学反应。表面没有活性，但有较好的浸 润性。 第三，热稳定性好。 第四，有一定的机械强度，使固定相在制备和填充过程中不易粉碎。
气固色谱：（以固体作为固定相的色谱称为气 固色谱）固体吸附剂 气液色谱：（以固定液吸附剂作为固定相的色 谱称为气液色谱）液体固定相 （包括载体和固定液）
气固色谱法原理
气固色谱中的固定相是一种具有多孔性及比表面积较大 的吸附剂。样品由载气携带进入色谱柱时，立即被吸附 剂所吸附。载气不断通过吸附剂，吸附的被测组分被洗 脱下来，洗脱的组分随载气流动，又被前面的吸附剂所 吸附。随着载气的流动，被测组分在吸附剂表面进行反 复吸附、解吸。由于各组分在气固吸附剂表面吸附能力 不同，吸附能力强的组分停留在色谱柱中的时间就长些； 而吸附能力弱的组分停留在色谱柱中的时间就短些，经 过一定的时间后，各组分就彼此分离开并依次流出色谱 柱。
固定液的选择
载体的表面处理
硅藻土载体使用前要进行化学处理，以改进孔隙结构，屏蔽活性 中心。普通硅藻土载体的表面并非完全惰性，应进行预处理，使其 表面钝化。可用：酸洗（除去碱性作用基团）、碱洗（除去酸性作 用基团）、硅烷化（消除氢键结合力）、釉化（表面玻璃化、堵住 微孔）等处理方法。
填充柱气液色谱担体
4.气液色谱固定相 2、固定液