第五章填充柱气相色谱法教案
填充柱气相色谱法
5.4.2 气－液色谱固定相
担体表面涂固定液
填充柱
载体/担体 固定液
（1）担体及其选择 担体是一种化学惰性的多孔性固体颗粒.
作用：提供惰性表面，使固定液以液 膜状态均匀地分布在其表面
① 表面积大，孔径分布均匀； ② 化学惰性好； 要求： ③ 热稳定性好，有一定的机械强度； ④ 颗粒均匀、细小。
最小检测量mmin
产生色谱峰高等于二倍噪音时的进样量。
峰高 h(cm) u2 (mv cm-1)=2RN h 2RN
u2
最小检测量
浓度型检测器： mc0 1.065 y1/2Fc'DLc
质量型检测器： mm0 1.065 y1/2DLm
与检测器性能、色谱柱效和操作条件有关
最低检出浓度Cmin
Sm
60u1u2 m
A
60 1.056u1u2 m
y1 h 2
(mv
s
g 1)
物理意义：当每秒有1g组分进入检测器时，所 产生的mv数
检测限（DL）
—衡量检测器性能好坏的综合指标
3R N
浓度型检测器：DLc
2RN Sc
质量型检测器：DLm
2RN Sm
mg/ mL g/s
检测限与灵敏度的区别：
检测限考虑了噪声大小对检测器性能的 影响，是灵敏度和噪音的综合指标。
第五章 填充柱气相色谱法
5.1 气相色谱法的特点 （1）分离效能高
可以分离性质十分相似的组分，如顺式、 反式异构体、旋光异构体、同位素等。也可 以分离组成极其复杂的样品，如降水中的 100多种成分和石油样品中的200多种组分。
（2）灵敏度高
可以检出10-11~10-13g的物质量，常 用于高纯物质中微量杂质的测定。农副 产品中农药残留量的测定，以及环境样 品中痕量组分的测定。
气相填充色谱柱的柱效测定(精)
气相色谱填充柱的柱效测定一、 实验目的1． 了解气相色谱仪的基本结构和工作原理2． 学习气相色谱仪的使用3． 学习、掌握色谱柱的柱效测定方法二、 基本原理色谱柱的柱效能是色谱柱的一项重要指标，可用于考察色谱柱的制备工艺操作水平以及估计该柱对试样分离的可能性。
在一定色谱条件下，色谱柱的柱效可用有效塔板数n 有效及有效塔板高度h 有效来表示。
塔板数越多，塔板高度越小，色谱柱的分离效能越好。
有效塔板数及有效塔板高度的计算公式如下：2'221')(16)(54.5Y t Y t n R R ==有效 有效有效n L h =M R R t t t -='式中：R t 为组分的保留时间。
'Rt 为组分的调整保留时间。
M t 为空气的保留时间（死时间）。
Y 1/2为色谱峰的半峰宽度。
Y 为色谱峰的峰底宽度。
L 为色谱柱的长度。
由于不同组分在固定相和流动相之间的分配系数不同，因而同一色谱柱对不同组分的柱效也不相同，所以在报告n 有效时，应注明对何种组分而言。
三、 仪器和试剂1． 气相色谱仪（热导检测器）2． 填充色谱柱（固定相：SE-30；担体：硅烷化白色担体；柱内径：3mm ；柱长：2m ）3． FJ-2000色谱工作站4． 微量进样器：50μl5． 注射器：2ml6． 载气：氮气7． 试剂：正己烷、正庚烷、正辛烷均为分析纯（体积比1:1:1）四、 实验步骤1． 开启仪器，设定实验操作条件。
按气相色谱仪器操作步骤开启仪器。
设定柱温为80℃，汽化室温度为150℃，检测器温度为110℃，载气流量为10-15ml/min 。
2． 开启色谱工作站，进入数据采集系统。
按照色谱工作站操作步骤开启计算机，进入色谱工作站，监视基线，待仪器上的电路和气路系统达到平衡，基线平直时，即可进样，同时记录数据文件名。
3． 测定试样的保留时间R t 。
用微量进样器吸取3μl试液进样，记录试样色谱图文件名。
仪器分析高职黄一石主编第五章气相色谱法ppt课件
（4）电子捕获检测器（ECD）
电子捕获检测器是利用电负性物质捕获电了的能力，通 过测定电子流进行检测的。ECD具有灵敏度高、选择性好的特 点。它是一种专属型检测器，是目前分析痕量电负性有机化合 物最有效的检测器，元素的电负性越强，检测器灵敏度越高， 对含卤素、硫、氧、羧基、氨基等的化合物有很高的响应。电 子捕获检测器已广泛应用于有机氯和有机磷农药残留量、金属 配合物、金属有机多卤或多硫化合物等的分析测定。它可用氮 气或氢气作载气，最常用的是高纯氮。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
2、气相色谱仪
气相色谱的组成
载气系统
载气系统包括气源、气体净化器、气路控制系统。载气是气 相色谱过程的流动相，原则上说只要没有腐蚀性，且不干扰样 品分析的气体都可以作载气。
第五章
气相色谱法
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
第五章
气相色谱法
气相色谱法（GC）是从1952年后迅速发展起来的一种分离分 析方法。其原理是：基于不同物质物化性质的差异，在固定相 （色谱柱）和流动相（载气）构成的两相体系中具有不同的分配 系数（或吸附性能），当两相作相对运动时，这些物质随流动相 一起迁移，并在两相问进行反复多次的分配（吸附——脱附或溶 解——析出），使得那些分配系数只有微小差别的物质，在迁移 速度上产生了很大的差别，经过一段时问后，各组分之问达到了 彼此的分离。被分离的物质依次通过检测装置，给出每个物质的 信息，一般是一个色谱峰。通过出峰的时间和峰面积，可以对被 分离物质进行定性和定量分析。
第五章_填充柱气相色谱
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2．人工合成的固定相
可控制其孔径大小及表面性质。圆球型
颗粒容易填充均匀，数据重现性好。在无液
膜存在时，没有“流失”问题，有利于大幅
度程序升温。
高分子多孔微球特别适用于有机物中痕 量水的分析，也可用于多元醇、脂肪酸、脂 类、胶类的分析。
26
27
8
(iii)硅烷化：用硅烷化试剂与载体表面硅 醇基反应，使生成硅烷醚，以除去表面 氢键作用力。如：
Si
O OH CH
2
Si
O Si
CH
2
+
Cl
Si
CH 2 Cl
+ 2H C l
CH
O Si O
Si
OHBiblioteka 2常用硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷（DMCS）， 六甲基二硅烷胺（HMDS）等。
9
2．固定液
（l）对固定液要求：
（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。
21
（v）复杂的难分离物质：可选用两种或两种
以上混合固定液。
16
17
保留指数 人为规定正构烧烃的保留指数为其碳数乘100,如 正己烷和正辛烷的保留指数分别为600和800。至 于其他物质的保留指数，则可采用两个相邻正构 烷烃保留指数进行标定。测定时，将碳数为n和 n+1的正构烷烃加于样品x中进行分析，若测得它 们的调整保留时间分别为tr′（Cn），tr′（Cn+1；） 和tr′（x）且tr′（Cn）＜tr′（x）＜tr（Cn+1）时， 则组分X的保留指数可按下式计算，即
实验七 气相色谱填充柱的制备、气路连接、安装、检漏
实验七 实验七 气相色谱气路连接 、 安装 、 检漏及填充柱的制备
一、目的要求 1、学会连接、安装气路中各部件。 2、学会气路的检漏和排漏方法。 3、学会用皂膜流量计测定载气的流量。 4、掌握固定液的涂渍方法。 5、掌握气相色谱填充柱的制备和老化方法。 二、实验材料 1、仪器 托盘天平、真空泵 真空泵、量筒、烧杯、气体（H2、N2、空气）钢瓶、减压阀 减压阀（H2、O2） 、 真空泵 减压阀 聚四氟乙烯管、垫圈、扳手、不锈钢柱、玻璃棉 纱布 棉线 小漏斗 玻璃棉、纱布 棉线、小漏斗 玻璃棉 纱布、棉线 小漏斗、小木块、皂 皂 膜流量计、秒表 、红外灯 红外灯。 膜流量计 秒表、标签、pH 试纸、气相色谱仪（GC102、1490F、1490T 型） 红外灯 秒表 2、试剂 （1）肥皂水 （2）101 白色担体（60~80 目） 白色担体 （3）邻苯二甲酸二壬酯 邻苯二甲酸二壬酯（色谱纯） 有机皂土 ，有机皂土 邻苯二甲酸二壬酯 （4）NaOH 溶液 10% （5）苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯 三、实验步骤 1、色谱柱的制备（二甲苯异构体混合物的分析） 、色谱柱的制备（二甲苯异构体混合物的分析） （1）色谱柱的试漏
Vs = 14.1×(1+30%) = 18.2 (mL)
（4）装柱 （5）老化→基线平直
计为
色谱柱 （3mm*2m）
抽洗 4~5次
自来水 冲洗
烘干
ms g
柱容积= πd L =
2
1 4
1 × 3.14 × 0.3 2 × 200 =14.1 (mL) 4
计为
Vs = 14.1×(1+30%) = 18.2 (mL)
ms g
授课主要内容或板书设计
填充柱气相色谱法测定食品中有机氯农药
浓硫酸 ： 优级纯 ；
Hale Waihona Puke 关键词 气相 色谱 法食品
有机氯农 药残 留 测 定
有 机 氯 农 药 （ Ｃ ｓ 主 要 指 六 六 六 （ 氯 环 己 Ｏ Ｐ） 六
Ｐ，＇ Ｄ 、 ，＇ Ｄ ． ｐ－ Ｄ Ｐ， Ｄ Ｔ含 量 均 为 ｐ － Ｅ Ｏｐ － Ｔ ｐ，＇ Ｄ、 ｐ － Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ
烷 ， Ｃ 和滴滴涕（ Ｄ ） Ｈ Ｈ） Ｄ Ｔ 等类 品种 ， 是一类高效广 谱杀虫剂 ， 曾是各 国杀虫剂 中使用最广泛的一类农
气相色谱仪：Ｐ一 ０ Ｓ ５ ２型， Ｎ 电子捕获检测 带配 ｊ 器 ，Ｌ ３２ Ｔ ９ ０ 色谱数据处理工作站 ， 鲁南瑞 虹化工仪
器有 限公 司 ；
分提两次 ， 合并滤液 ， 无水硫酸钠脱水后至梨形蒸馏
瓶 中， 旋转 蒸发仪 于 ５￣ 浴减压 浓缩 至近 １ 用 ０Ｃ水 ｍＬ 用 异辛 烷洗 涤并 定 容至 ５ｍＬ 加 人 ０５ｍ ， ， ． Ｌ浓硫 酸振摇 １ｍｉ， 后 于 ２ ０ ／ ｉ ｎ然 ５０ｒｒ ｎ离心 １ ｉ， ａ ０ｍｎ 取上
１ 实验 部分
１ １ 主 要 仪 器 与 试 剂 ．
色谱柱 ： 自制填充柱 ２Ｉ× ｍｉｄ ， Ｉ ３ ． 内装涂以 Ｔ ｍ ．
一
定 比例 Ｏ 一１ Ｖ ７和 Ｑ ｒ一１的 Ｃ ｒｍｓｒ． Ａ ｈｏ ｏｂ Ｗ． Ｗ．
Ｄ Ｓ １０～１０ ｉ 硅 藻 土 的玻 璃 柱 ； 样 口温 ＭＣ （５ ８ ｍ） ｘ 进
１２ 色谱 条件 ．
富集作用 ， 易在 人体脂肪组 织 中蓄积 ， 造成慢性 中 毒。它造成的全球性环境污染及对人类健康的危害 已引起 世 界各 国有 关 部 门 的高 度 重视 。我 国于 １７ 制定限量标准 ，９ ３ ９８ １８ 年禁 止生产 ， 为了解有机 氯类农药污染食物状况 ， 国家卫生部于 ２０ ００年特制 定全 国食 品污染 物监 测计 划多 年检 测项 目。笔者 根
填充柱气相色谱
第五章填充柱气相色谱色谱柱又称分离柱，是填充了色谱填料的内部抛光不锈钢柱管或塑料柱管。
色谱柱是实现分离的核心部件，要求色谱柱的柱效高、柱容量大和性能稳定。
分析型色谱柱的内径通常在4~8mm，柱长通常在50~250mm。
液相色谱填充柱内径通常在3~5mm，典型的柱内径是4mm。
气相色谱中所用毛细管柱的内径一般小于1mm。
微型柱是内径在1mm左右的填充型色谱柱，通常用于高灵敏的微量成分分离。
因为气相色谱的载气种类少，分离选择性主要依靠选择固定相。
色谱峰能否分离，首先取决于固定相，迄今已有数百上千种气相色谱固定相，常用的不过十几种。
第一节气-固色谱固定相-固体固定相气—固色谱法广泛应用于永久气体和低沸点烃类的分析。
常用的固定相种类有非极性的活性炭，弱极性的氧化铝，极性的分子筛，氢键型硅胶等。
气-固色谱与气-液色谱相比，有许多特点及不同之处，见表5-1。
气固色谱适合于分析永久气体，气态烃；热稳定性好，柱温上限高；一般情况下，吸附等温线不成线性，峰不对称；由于固定相表面结构不均匀，所以重现性不好。
吸附等温线气—固色谱法遵循了气体在吸附剂表面上的吸附规律。
气体在吸附剂表面上的吸附平衡可用“吸附等温线”来描述。
吸附等温线是在一定温度下气体在吸附剂表面上的浓度随气体在气相中的变化规律。
就是在一定温度下达吸附平衡时气体在吸附剂表面上的吸附量。
（1）线性吸附等温线如图5-1的（A）所示，被测组分在吸附剂上的浓度（Cs）与它在气相上的浓度(Cm)之比是常数，这就是线性吸附等温线，所对应的色谱峰是对称的高斯峰。
（2）朗格缪尔吸附等温线（向下弯曲的吸附等温线）朗格缪尔吸附等温线如图5-1的（B）所示，它的特点是当气相中被吸附物质的浓度高于M时，吸附剂上的吸附量不随气相中物质浓度的增加而增加，即Cs/Cm不成常数，所对应的色谱峰是不对称的“拖尾峰”。
（3）向上弯的吸附等温线这种吸附等温线如图5-1的（C）所示，它的特点是当气相中被吸附物质的浓度高于M时，吸附剂上的吸附的量随气相中物质浓度的增加而急剧增加，吸附等温线与其对应的色谱峰是不对称的“伸舌峰”。
填充柱气相色谱
流或浸泡，然后用水、甲醇洗至中性，
除去氧化铝，用于分析碱性物质。
(iii)硅烷化：用硅烷化试剂与载体表面硅醇 基反应，使生成硅烷醚，以除去表面氢 键作用力。如：
Si
O OH CH2 CH 3 Si O Si O
CH CH 2 3
+ 2HCl
CH 2 CH
3
+
Cl OH
Si
CH CH 23
Cl
O Si
④ 具有合适的表面积和良好的孔穴结构，使固定 液能均匀地分布成一薄膜，以便与试样的接触面 较大，但载体表面积不宜太大，否则犹如吸附剂， 易造成峰拖尾；较大的孔隙率，以便减小柱压降。 ⑤ 形状规则、粒度均匀。
没有完全符合上述要求的载体，硅藻土载体相 对更接近这些要求，是气相色谱填充柱中使用最为 普遍的载体。
二、聚合物固定相
• 它既起固定液作用直接用于分离，也可作为载体在 其表面涂渍固定液后再用。
• 由于是人工合成的，可控制其孔径大小及表面性质。 圆球型颗粒容易填充均匀，数据重现性好。在无液 膜存在时，没有“流失”问题，有利于大幅度程序 升温。 • 这类高分子多孔微球特别适用于有机物中痕量水的 分析, 也可用于多元醇、脂肪酸、脂类等的分析。
这种分子间作用力是一种较弱的分子间 的吸引力，它不像分子内的化学键那么强。 它包括取向力、诱导力、色散力、静电力 和氢键等作用力。前三种统称范德华力。而氢 键力则与它们有所不同，是一种特殊的范德华 力。
三、气液色谱固定相
载体(担体)和固定液组成气液色谱固定相。
1. 载体(担体)——承载固定液的惰性物质
（l）对载体的要求 ① 表面呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱， 更不能与被测物或固定液发生反应； ② 热稳定性好，使用温度下不分解、不变形、无 催化作用； ③ 具有一定机械强度，处理过程中不易破碎；
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Flo* control
a - compressed gas cylinder t> r pressure
regulator c - valve
d fitter
（二）常见气路系统
常见的有单柱单气路、多（双）柱单气路、双柱双气路。
1、单柱单气路
一个柱子、一条气路，最简单、多用。
2、多（双）柱单气路：
将两根装有不同固定相柱子串联起来，解决单柱不易解决的问题。
3、双柱双气路
将载气分成两路，分别进入两个装填完全相同的柱子，分别进入两个装填完全相同的柱子，再分别进入检测器的两臂或进入两个检测器，其中一路作为分析用，一路供补偿用，消除条件误差。
（三）进样系统
将样品快速、定量地加到柱头，进行色谱分离。
包括：将样品瞬间气化的气化室，进样器两部分
1、气化室
a散热片
b玻璃插入管
c加热器
d载气入口
e进色谱柱
2、进样
瞬间完成进样 气体：六通阀 液体：注射器
A 、 在通常状态下，
载气通过六通阀一臂。
B 、 进样状态
C 、 工作状态
（四）色谱柱
1、形状及规格： 有U 型和螺旋型两种
规格 内径一般
4—6mm I /'/li 7
II V
1 亠
-f r M 1 I 1
7
2----3mm 毛细管
01---05mm 制备
8----20mm
!材质！不锈钢、 ■■■■ ■■■■
玻璃，石英
（五）检测器
（六）记录仪
porous
][
non-poroui
packing
Packed with
perouK Hcryr Poe
Open tubulcir (c-apHlIary}
一
一
—' c-ootodi with
porous layer —
1
bou nd pha$o
liquid coo red
wall
pockod capillary
Types of columns
liquid coaled
Sampling
I
极性、被测固定液柱上测物质对的相对保留值，别在非极性、
并取对数：
q = ig［二］
t R环
三、气液色谱填充柱的制备
1根据样品选择固定液、载体。
2、根据固定液选择溶剂。
3、根据配比和所需固定相的量，计算所需固定液的量、载
体的量。
例DNP 101白色载体固定相20克配比10%
计算所需固定液=2克载体=18克
4、涂渍
将称好的固定液放在一个烧杯中，加入适量的溶剂溶解。
将称好的载体，倒入溶解好固定液的烧杯中，在适当的温度下，轻轻摇动烧杯，让溶剂均匀挥发。
如果溶剂沸点高，可在红外等下烘干，直至载体呈颗粒状、没有溶剂气味-为止。
5、柱的填充
A、柱的清洗：自来水-----5%NOH------蒸馏水——丙酮-
----蒸馏水------烘干。
B、柱的填充：用玻璃棉将柱的一端（接检测器的一端）塞
牢，经缓冲瓶与抽气机连接，柱的另一端接一漏斗，徐徐倒入
涂有固定液的载体，边抽边轻敲柱管，直至装满为止。
用玻璃
棉将柱的这端塞牢。
C、柱的老化：将装填好的色谱柱接入色谱仪中，但柱出口不与检测器相连，以防止加热时从柱内挥发出的杂质污染检测器。
在操作温度低于最高使用温度下，通入载气，将柱加热几小时，这一过程为老化。
老化的目的是除去残留溶剂及低沸点的杂质，并使固定液膜更趋均匀。
老化时，升温要缓慢，老化后，将色谱柱与检测器连接上，待基线平直后就可进样分析。
________ _________ ）。