GC讲课资料讲解
【GC_MS】GC提高讲义
df
色谱柱的分离能力
• 分离灵敏度 (取决于…) • 固定相的选择
根据混合物的组分选择合适的固定相. • 分离能力 (相关于…) • 长度 • 液膜厚度 • 柱内径
固定相考虑因素
•选择性 •热稳定性 (柱流失) •对检测器灵敏度的影响
固定相 选择性
• 固定相区分（“识别”）组分的能力取决于被分离组分物理和 化学性质的差异，比如：
大
液膜厚度 薄膜
0.01 - 0.15 um 适用于低挥发性物质
中等液膜厚度 0.2 – 0.3 um 适用于一般的化合物
厚液膜厚度
柱流失
100 °C
300 °C 270 °C
300 °C for 12 min Bleed
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20
22 24
• 柱流失是由固定液硅氧烷链的断裂引起的
2ΜL 220 280 340 370 490 570 600 700 900 2020
气化室温度250℃ 压力140kPa
样品的移动速度
样品从气化室移动到色谱柱的时间 ＊气化室流量５４ｍｌ／ｍｉｎ时
0.294(ml) / 54(ml / min) 0.33(秒)
＊气化室流量１ｍｌ／ｍｉｎ时
0.294(ml) / 1(ml / min) 17.6(秒)
多孔层开口柱
Wall Coated Open Tubular
管壁涂渍开口柱
毛细管柱材
• 熔融石英 – 高纯度合成石英 • 外表面涂有聚酰亚胺 • 内表面经过化学处理 • 不锈钢 • 耐高温 • 柱流失少 • 内表面经过处理或有熔融石英
固定相
•大部分固定相都是聚合物 •常用的固定相有如下两种： •聚硅氧烷 (silicones) •聚乙二醇 (PEG)
第3节 GC基本原理
(2) Dg与组分和载气的性质有关
① Dg与组分的相对分子量成反比 Dg 1/M组分 ② Dg与载气相对分子量的平方根成反比
Dg 1
M载气
所以，采用分子量大的载气(如N2) 可使分子扩散项降低。
③ Dg与柱温成正比 Dg T 降低柱温能使分子扩散项降低。
④ Dg与柱压成反比
速率理论的说明
速率理论吸收了塔板理论中塔板高度 H的概念， 并同时考虑影响板高的动力学因素，把色谱分配过程 与涡流扩散、分子扩散、传质阻力三个动力学因素联 系起来，这样不仅能解释上面的色谱现象(塔板理论不 能解释的)，而且对于如何选择合适的操作条件以获得 满意的H、R 值也有指导意义。 范第姆特等人导出的气相色谱速率方程给出了塔 板高度H随载气平均线速度u变化的关系式，较全面地 概括了影响色谱峰扩张的因素。
人提出的。
1. 假设
H
L
(1) 色谱柱视为一精馏塔，高度为 L ; (2) 精馏塔由一系列连续的、相等体积的塔板 组成，高度为 H ; (3) 组分在每块塔板上的分配系数 K 恒定，并 在每块塔板上迅速达到平衡; (4) 平衡后，组分随流动相按一个一个塔板方 向向前移动。
2. 结论
(2) 说明了从柱后流出的组分浓度随载气体积的 变化规律。 (3) 描述了决定区域宽度的几个参数与区域宽度 的关系。 (4) 说明了只要分配系数 K 有差别，就能分离。
R 2 b b R
t R t 0 (1 k ) t R t0 t0k )
n 2 ,1 1 k 4 2 ,1 1 k
3.有关色谱方程的讨论：
k 如 果: 1 则 R 1 k neff 2,1 1 4 2 ,1
GC培训-教材色谱基础
GC-3800 气相色谱仪基础课程美国瓦里安技术中国有限公司Varian Technologies China, Ltd.一、气相色谱基础1.色谱原理2.气相色谱系统3.色谱基本理论4.载气5.进样口6.色谱柱7.检测器8.定量分析方法1. 色谱原理•根据样品各组分在流动相和固定相中的分配情况不同来进行分离。
•一些组分与固定相作用较强，故较慢流出色谱柱，从而得以分离。
样品组分分离示意图2. 气相色谱系统3. 气相色谱理论色谱图•检测信号和时间的关系图•不同的色谱峰对应相应的组分•可以得到相应组分的保留时间和峰面积信息。
•保留时间–定性分析峰面积–定量分析CH4基本术语保留时间（Retention time)：组份从进样到出现最大值所需要的时间，t R死时间(dead time):不被固定相滞留的组份，从进样到出峰最大值所需要的时间，t0峰高（Peak Heigh)从峰最大值到峰底的距离,峰面积（Peak Area)峰与峰底之间的面积分离度（Resolution)两个相邻峰的分离程度。
以两个组份保留值之差与其平均半峰宽值的比来表示：•当R=1 时，有5％的重叠；•当R=1.5时，分离程度为99.7%，可视为基线分离•毛细管色谱柱比填充柱有更高的分辨率.1212)(2W W t t R R R +-=例如，图示中塔板数为3.塔板理论柱效能（Column Efficiency )•峰展宽的度量.•以塔板数来表示•类似蒸馏中的气液平衡•柱效的大小直接反应色谱柱的分离能力峰的形状•理想的峰型是高斯曲线.•分子的理论统计学分布A.涡流扩散(不同路径的影响).•取决于色谱柱大小、形状和填充的好坏•毛细管柱可忽略该项影响色谱柱效率的因素B.纵向扩散.•气相中分子的扩散•主要决定于气体流速C. 传质阻力.•样品组分从气相到液相容易.•主要取决于气体的流速和固定相量的多少。
著名的范德母特（Van Deemter）方程•综合上述三个峰展宽的因数•HEPT : 理论塔板高度(Height equicalent to a theoretical Plate)：HETP = A + B / μ+ C μ这里：A = 涡流扩散B = 纵向扩散C = 传质阻力μ=载气的线流量低的HETP= 高的色谱柱效率•如果已知有效塔板数，则可计算：N eff = L col / HETP•由该图可以得到最佳的线速度•对于毛细管柱可忽略A 项（涡流扩散），一般对于毛细管线速度为30-60 cm/sec。
GC-气相色谱法工作原理课件
5.3.2 分离度(resolution)
R<1时,两峰不能分离 R=1时,两峰能分离 R=1.5时,两峰能完全分离
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要增大分离度需 1.增加踏板数n 2.加大容量因子 3.增大选择性参数k
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5.3.3色谱柱的选择与制备
B=2 Dg
采用相对分子质量较大的载气;担体填充均匀,可减少分子扩散
采用较高的载气流速,控制较低的柱温
3.传质项Cu)(resistance to mass transfer)
采用粒度小的填充物和分子量小的气体作载气可提高柱效
固定相的液膜厚度薄,组分在液相的扩散系数大,则液相传质阻力就 小
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的质量比
k=nS/nM
k=KVS/VM (why?)
r21=k2/k1=K2/K1
k= tR’/ tM
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6
色谱峰高
区域宽度(Peak width):色谱峰宽度
1．标准偏差（σ） 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。 2．半峰宽（Y1/2） 峰高一半处色谱峰的宽度 Y1/2=2.354σ 3．基线宽度（Y） Y=4σ
§5 气相色谱法原理 Gas Chromatography
教学目的:
1.掌握色谱法的基本原理,概念和踏板理论,速率理论
2.了解色谱法的定性,定量测定方法
3.了解GC的特点
4.了解气相色谱仪的组成
5.掌握如何选择分离操作条件
6.了解GC的应用
7.掌握有关计算
重点:
踏板理论,速率理论,分离操作条件,检测器
气相色谱基础知识培训资料(PPT 62页)
26.10.2019
1
第一部分 GC基础知识
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2
1.1 概 述
色谱法是一种分离方法，它利用物质在两相 中分配系数的微小差异进行分离。当两相做 相对移动时，使被测物质在两相之间进行多 次分配，这样原来的微小差异产生了很大的 效果，使各组分分离，以达到分离分析及测 定一些物理化学常数的目的。
b. 保留时间tr：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组份随 流动相通过柱子的时间t0和组份在固定相中滞留的时间。
c. 调整保留时间tr’ ：某组份的保留时间扣除死时间后的保留时间， 它是组份在固定相中的滞留时间。即
tr’= tr －tM 4）色谱峰底宽W ：由色谱峰的两边拐点做切线，与基线交点的距离 。
由于分离度正比于柱长的平方根，所以增加柱长对分离是有利的。 但增加柱长会使各组分的保留时间增加，延长分析时间。因此，在满足 一定分离度的条件下，应尽可能使用较短的柱子。
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4.3 色谱柱的老化
为什么必须进行色谱柱老化？ 新色谱柱含有溶剂和高沸点物质，所以基线不
稳 ，出现鬼峰和噪声；旧柱长时间未用，也存在 同样问题。一般采用升温老化，即从室温程序升 温到最高温度，并在高温段保持数小时。 新柱老化时，最好不要连接检测器。 每天都要进行老化吗？
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4.2.4 色谱柱的选择
根据极性来选择适合的固定相，从来选择适 当的色谱柱。
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4.2.5 气相色谱毛细管柱常用固定相
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4.2.7 内径
内径选择的基本原则： ★ 0.10mm口径柱适用于快速气相色谱分析。 ★ 0.25mm口径柱具有较高的柱效，用于标准的
GC讲稿
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SCNU
内标法定量（二）
实际色谱图
5 0
1.80 1.60 1.40 1.20 1.00
volts
0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
2.00
MethylParaben
EthylParaben
ButylParaben
PropylParaben
2.50
3.00
3.50
4.00
时间
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SCNU
评价GC方法的标准
问题：什么样的分离结果是好的？分离度？灵敏度？
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SCNU
什么是色谱的分离度
分离度的公式：
R V2 V1
1 2
(W2
W1 )
R：分离程度的量度
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SCNU
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SCNU
定性分析
1.利用保留值与已知物对照定性 利用保留时间定性 在相同色谱条件下，将标准物和样品分别
M i n u t e s
M i n u t e s
M i n u t e s
4 , 0 0 0
响 应 值 3 , 0 0 0 ( 峰 面 积 )
2 , 0 0 0
标准曲线
1 , 0 0 0
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0 05 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 样 品 浓 度
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SCNU
外标法定量（三）
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SCNU
外标法定量（二）
实际色谱图
5 , 0 0 0
0 . 3 0
0 . 3 0
0 . 3 0
GC维护培训讲义
岛津气相色谱仪维护培训班讲义岛津国际贸易（上海）有限公司目录第一章关于使用气体 (4)第二章气路连接（GC-14B/C） (5)第三章进样口的维护1. 进样隔垫的维护与检修 (7)1.1 进样隔垫的调整 (8)1.2 进样隔垫的更换（GC-14B/C） (9)1.2.1 填充柱进样口 (9)1.2.2 毛细管柱进样口 (11)1.3 进样隔垫的更换（GC-2010） (13)1.4 进样隔垫的类型 (14)2. 玻璃衬管的维护与检修 (15)2.1 玻璃衬管的拆卸（GC-14B/C 毛细管柱进样口） (16)2.2玻璃衬管的拆卸（GC-2010 毛细管柱进样口） (19)2.3 玻璃衬管的清洗 (21)2.4 玻璃衬管的惰性化处理 (22)2.5 GC-14B/C SPL进样口使用的玻璃衬管 (24)2.6 GC-2010使用的玻璃衬管 (24)3. 毛细管柱进样口过滤器的维护和再生 (25)第四章色谱柱的使用与维护1. 色谱柱的良好用法 (26)2. 色谱柱的维护 (27)3. 石墨垫圈的维护与检修 (28)3.1 石墨垫圈的使用部位 (28)3.2 石墨垫圈的调整 (29)4. 色谱柱的安装 (31)4.1 不锈钢填充柱的安装（GC-14B/C） (31)4.2 玻璃填充柱的安装（GC-14B/C） (35)4.3 毛细管柱的安装（GC-14B/C） (39)4.4毛细管柱的安装（GC-2010） (42)第五章检测器的维护1. FID检测器喷嘴的清洗和更换（GC-14B/C） (45)2. FID检测器喷嘴的清洗和更换（GC-2010） (48)3. FPD检测器滤光片的更换（GC-14B/C） (51)4. FPD检测器滤光片的更换（GC-2010） (53)第一章关于使用气体气体的纯度－根据分析内容和灵敏度要求的不同而异。
灵敏度要求越高的分析，所用的气体纯度越高。
一般填充分析用99.99%毛细管分析用99.999%（详细须参阅操作说明书）须特别注意的事项● 气体过滤器的定期检查－去除来自空气压缩机的空气中水分的硅胶和去除有机物的分子筛过滤器等，使用一段时间后过滤能力减弱，须定期检查进行再生。
《气相色谱培训》课件
进样系统的设计与操作
学习如何设计和操作GC进样系统，包括进样量、进样模式和进样器类型的选 择。
柱选择及温度程序的置
探索如何选择适合样品分离的气相色谱柱，并学习优化温度程序以获得最佳 分离效果。
气体载流相的选择及优化
了解如何选择合适的气体载流相，并学习优化气体流速和载流相比例以达到最佳分析条件。
GC检测器种类及其优缺点比较
介绍不同类型的气相色谱检测器，如FID、TCD和MS，并比较它们的优点和局 限性。
学习GC色谱图的解释方法
掌握分析GC色谱图的技巧和方法，包括峰识别、峰面积计算和定量分析。
GC方法验证的基本步骤
学习验证GC方法的重要性和基本步骤，以确保可靠的分析结果。
现场GC分析实例
通过一些现场GC分析实例，了解气相色谱在不同领域中的实际应用。
色谱柱质量控制
学习如何进行色谱柱质量控制，以确保分析的准确性和再现性。
参考物质的选择及质量控制
探索参考物质的选择和使用，以及质量控制的重要性。
GC分析数据处理方法
学习处理GC分析数据的常见方法和软件工具，包括峰识别、数据分析和结果解释。GC与FTIR联用技术
了解GC与FTIR联用技术的原理和应用，以实现更全面的分析和识别。
固相微萃取（SPME）技术的应用
探索固相微萃取技术在GC分析中的应用，以提高样品前处理的效率和灵敏度。
四类挥发性残留物的分析方法
学习分析四类挥发性残留物的常见方法，包括有机溶剂、农药、挥发性有机 物和半挥发性有机物的分离和定量。
《气相色谱培训》PPT课 件
探索气相色谱（GC）的奇妙世界，从基础概述到高级应用，带您一起深入学 习GC技术的各个方面。
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三、色谱柱
填充柱 开管柱（毛细管柱）
壁涂 开管柱
填充柱 柱长 (米) I.D. (mm) .5-10 2-4
530系列柱 5-100 .530
细孔径柱
5-100 .1-.25
柱内径
载气最佳流量
HP530系列柱（大孔径） 3～5ml/min 0.320mm(粗径) 0.200mm (细径) 0.100mm(快速) 1~3ml/min 0.5~1ml/min 0.2~0.5ml/min
如何提高柱效（峰形更尖锐）
使用内径更小的柱子 减小固定相百分组成或固定相液膜厚度 减小进样量 选用更长的柱子 使用程序升温改善流出组分峰形 注意：柱子的内径，长度等信息输入要准 确工作站控制压力与长度，内径的平方 成比例。
怎样的柱子需要老化
新柱子（以除去柱中残留的溶剂） 长期未使用的柱子 分析条件改变的时候 （温度升高的时候； 由恒温改为程序升温的时候）
老化步骤
卸下柱子尾端，堵住检测器入口 设置温度及流速 温度越高，所需时间越短；温度越低， 时间越长 注意：柱子不能碰到或贴在柱温箱的内壁 放起来的柱子两端需封好。
选择老化温度时请考虑以下几点：
足够高以除去不挥发物 足够低以延长柱寿命和减少柱流失 确认柱的固定相最高使用温度
老化柱还应该： 按实际工作时的炉温程序重复升温，以 使柱得以较好老化。
(隔垫) 吹扫出口 总流量
= 载气 = 样品分子 = 溶剂分子
分流出口
分流 放空阀
如果进样量过大，溶剂会膨胀为 很大的体积，致使进样口衬管过 载。 其结果必将导致样品从吹扫出口 流出而造成样品损失，同时也会 造成载气输入管路的污染。
色谱柱
柱流量＋分流出口流量
分流比＝
柱流量
膨胀率计算公式
溶剂膨胀计算公式 微升＝22.400×A×B×C
须使用GC专用铜管或不锈 钢管，不能用塑料管（具 有透气性，会渗透O2和其 他污染物）
稳压器
进样口
检测器
电子部件
流量 控制器
PC
色谱柱 氢气 载气 空气
分离是如何发生的
色谱是一种分离方法，物质在流动相和 固定相之间经行分配。由于各种物质在固 定相中的保留能力不同而形成不同的流出 时间以达到分离。 在气相色谱中，有流动相即载气，以 及固定相即柱材料。固定相可以是固态的 也可以是液态的（一般是很粘稠的液体聚 合物）。
氢气使用注意事项
燃烧气体 通风 气源与仪器有空间上的隔绝 定期检漏 氢气有强还原性 进样口温度高注意样品不与H2反应
二、进样口
隔垫吹扫 进样垫螺母 （手拧即可，不要太紧，有利于 进样垫膨胀密封） 进样垫（可能是漏气点） O型环（起密封作用，当老化时可能是漏气 点）
漏气的表现
峰形不好，信号降低（进标样一针比一 针信号低）。 峰形不好，时间漂移（进标样一针比一 针漂的严重，向后漂）。 噪音变大 流量达不到设定值
色谱柱保存
色谱柱不使用时要安全保存起来。 安全保存中有两大要点： 1、保存柱子切勿划伤。划伤后的柱子可能 由于高温加热而足以使之从划痕处断裂。 2、堵上柱子两端（用废弃的隔垫也行 ） 以保护柱子中的固定液不被氧气和其他 污染物所污染。
进样口分类
分流－－含量较高组分分析，用于不能稀 释的样品。 脉冲分流－－允许更大进样量，减少样品 在进样口分解的机会。 当流速低，样品少，脉冲可将样品快速引 入，可避免进样口对样品的影响。 不分流－－痕量组分分析。 脉冲不分流－－允许更大进样量。
分流流路示意图: 样品的汽化
(隔垫) 吹扫出口 总流量
气相色谱的主要组成部分
气体
载气－用于传送样品通过整个系统的气体。 检测器气体－某些检测器所需的支持气体，如FID。
进样口
将样品蒸汽引入载气的过程，该过程应对样品蒸汽有最小影响。
色谱柱 实现样品组分的分离。 检测器 对流出柱的样品组分进行识别和响应。 数据采集
典型的气相色谱
分子筛 脱水管 固定 限流器
溶剂 异辛烷 己烷 戊烷 乙酸乙酯 三氯甲烷 二氯甲烷 甲醇 水 密度 0.69 0.66 0.62 0.90 1.48 1.33 0.79 1.00 分子量 114 86 72 88 119 85 32 18 膨胀率 139：1 176：1 197：1 235：1 286：1 360：1 567：1 1277：1
A=密度／分子量 B＝15 ／（15＋柱前压psi） C＝（进样口温度＋273） ／273
例如：1μL的水，250℃，15psi柱前压 22.400×1/18×15/30×523/273=1.192 所以1μL的水膨胀为1.192ml 1psi=0.069bar,1bar=100kpa
常见溶剂的膨胀率
+（选添加
5％甲烷）
气路连接
主供气 开关阀 二级减压阀 开关阀 脱水管 脱氧管
气路连接注意：必须要有先后之分， 先脱水管，后脱氧管，两管要装到更 靠近仪器的一侧。
HP 6890
氦气
主供 气体
常用的气路连接图
载气和检测器支持气
这些气体必须： 根据所使用的检测器类型而选择； 惰性； 干燥； 纯净（FID＞99.995％ 4个9以上 ECD＞99.9995％ 5个9以上）。
一、载气
气体通常用压缩气瓶提供，但也可以选 择气体发生气产生气体。
检测器＼载气 FID H2 + He N2 Ar （混有甲烷） + + ++ (纯度高，更稳定) （分子量大） 选择分子量大的为优，其对载气的纯度要求高。 ECD － － + （ 电负性小 ） 根据电负性的大小，选择电负性大的为好。 不同载气对分离的影响不大，但会影响灵敏度的高低。
= 载气 = 样品分子 = 溶剂分子 分流出口
分流 放空阀
衬管中的玻璃棉的作用：快 速气化
当样品获得足够的热能时，将会 发生汽化。 汽化可在载气中实现。当遇到固 体表面，比如衬管或某一填充物 时 ，汽化更易发生。
色谱柱
分流平板 溶剂清洗： 先用惰性溶剂洗涤－甲苯 再用醇类清洗－甲醇
分流流路示意图: 样品与载气的混合
总流量 (隔垫) 吹扫出口
= 载气 = 样品分子 = 溶剂分子
分流出口 分 放空阀 流
为了保证分流比的概念真实有效， 样品（溶剂+被分析物）必须与载 气充分混合，形成一个均匀的混合 物。 这一混合物的一小部分将会从进样 口的底部进入色谱柱，而大部分的 混合物则会从分流衬管过载