7. 气相色谱仪的基本原理与使用方法

1. 7.气相色谱仪的基本原理与使用方法

2. 一、实验目的 • 1.掌握气相色谱仪的基本组成部件，熟悉其功能。 • 2.练习HP6890工作站的进入；参数的设定；应用分流、不分流毛细管柱进样口、FID检测器分析一个FID标准样品。

3. 二、实验原理 色谱法是一种分离技术。它以其具有高分离效能、高检测性能、分析时间快速而成为现代仪器分析方法中应用最广泛的一种方法。它的分离原理是，使混合物中各组分在两相间进行分配，其中一相是不动的，称为固定相，另一相是携带混合物流过此固定相的流体，称为流动相。按固定相的物态，又可分为气固色谱法(固定相为固体吸附剂)、气液色谱法(固定相为涂在固体上或毛细管壁上的液体)。 气相色谱法是利用气体作为流动相的一种色谱法。在此法中，载气(是不与被测物作用，用来载送试样的惰性气体，如氢、氮等)载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分分离，然后分别检测。

4. Detector 三、气相色谱流程图 Flow or pressure controller Column Injection port or valve Data station (Recorder) W Carrier gas

5. 四、气相色谱分析的基本原理： 固定相是在化学惰性的固体微粒(此固体是用来支持固定液的，称为担体)表面，涂上一层高沸点有机化合物的液膜。这种高沸点有机化合物称为固定液。在气— 液色谱柱内，被测物质中各组分的分离是基于各组分在固定液中溶解度的不同。当载气携带被测物质进入色谱柱，和固定液接触时，气相中的被测组分就溶解到固定液中去。载气连续进入色谱柱，溶解在固定液中的被测组分会从固定液中挥发到气相中去。随着载气的流动，挥发到气相中的被测组分分子又会溶解在前面的固定液中。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溶解能力不同。溶解度大的组分就较难挥发，停留在柱中的时间长些，往前移动得就慢些。而溶解度小的组分，往前移动得快些，停留在柱中的时间就短些。经过一定时间后，各组分就彼此分离。

6. Developing of Chromatographic Technique 1958, 22 hours separation for 19 of amino acids

7. Developing of Chromatographic Technique 1982, less than 30 minutes separation for 18 of amino acids

8. 五、色谱法的流出曲线及有关术语

9. L = u t M 五、色谱法的流出曲线及有关术语 1）基线 当色谱柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值 稳定的基线应该是一条水平直线 2）峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离 h 3) 保留值 a 死时间tM 不在固定相中分配的物质进入色谱柱时，从进样到出 现峰极大值所需的时间为死时间 流动相平均线速度

10. V V = = t t - - F F ; ; ' ' V V V t t t 0 R R 0 M M R R M R R M 五、色谱法的流出曲线及有关术语 b 保留时间tR 试样（某一组分）从进样开始到柱后出现峰极大点时 所经历的时间为试样中某一组分的保留时间 c 调整保留时间 对应于组分在固定相中停留的总时间 d 死体积、保留体积、调整保留体积 = · = ·

11. 五、色谱法的流出曲线及有关术语 e相对保留值---定性分析 ' ' t V R R g = = 2 2 2 , 1 ' ' t V R R 1 1 它与流动相的流速和色谱柱的物理指标无关；仅与柱温和 固定相的性质有关 ' t R 选择因子 a = 2 ' t R 1

12. = V ' ' n t V s k K = s k = K = = s R R k V V n t V m m m M M 五、色谱法的流出曲线及有关术语 f分配比（容量因子）k A k K g = = 2 2  , 2 , 1 k K 1 1

13. = = s s Y 2 . 354 Y 4 1 2 五、色谱法的流出曲线及有关术语 4) 色谱峰的区域宽度 组分在色谱柱中谱带扩展的函数，反映了色谱操作 条件的动力学因素 a标准偏差 s 0.607倍峰高处色谱峰的宽的一半 峰高一半处对应的色谱峰的宽度 Y b半峰宽 1 2 色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距 c基线宽度 Y

14. 六、色谱峰所能提供的重要信息 1 样品中所含组分的最少个数 2 保留值---定性分析 3 色谱峰面积（或峰高）---定量分析 4 色谱峰的保留值和区域宽度---评价色谱柱的分离效能 5 根据相邻色谱峰之间的距离来选择合适的色谱分离条件

15. = = A h m f A m f h i i i i i i 七、色谱定性和定量分析方法 1 定性分析 保留值 / 相对保留值 / 联用技术 (Hyphenated Technique) 2 定量分析

16. 七、色谱定性和定量分析方法 3 定量分析方法 3.1 外标法 1 2 3 4 5 6 Sample A Ai mi m

17. A A m A A f f m = = i is s m i i is i A A A f m A f s ss s s ss 七、色谱定性和定量分析方法 3.2 内标法 i s Standard Sample A m = A  i s m % f 100 % i is A m s

18. 七、色谱定性和定量分析方法 3.3 归一化法 [前提：样品中所有组分都有响应（出峰）] A A f =  i is m % 100 % i n  A A f i is = 1 i i

19. 八、实验步骤 • 1.开启仪器。依次打开氢气瓶、压缩空气瓶、高纯氮气瓶，调节减压阀，使出口压力分别为0.2MPa、0.5MPa、0.5MPa。打开GC开关，置Detector为100℃，约0.5h。 • 2.启动电脑，进入WINNT，双击online，联机成功。 • 在编辑方法菜单下，编辑一个完整的方法。注样，运行一个样品。 • 3.出图，做分析处理。 • 4.将炉温，进样口和检测器温度设置为常温，待温度降下来后，关闭online，关闭电脑，再关闭GC主机，最后关闭气源。

20. 九、思考题 • 1.气相色谱和液相色谱在分析样品的类型中有什么区别？ • 2.在气相色谱分离系统中，色谱柱是否越长越好？为什么？