7.气相色谱仪的基本原理与使用方法

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。

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。

Detector

Carrier gas

Flow or pressurecontroller

Injection port or valve

Column

Data station (Recorder)W

三、气相色谱流程图

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。

Developing of Chromatographic Technique

1958, 22 hours separation for 19 of amino acids

Developing of Chromatographic Technique

1982, less than 30 minutes separation for 18 of amino acids

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 h3) 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 Mt

Lu

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

MRR ttt '

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

;0FtV MM ;0FtV RR MRR VVV '

五、色谱法的流出曲线及有关术语

e 相对保留值 --- 定性分析

'

'

'

'

1,2

1

2

1

2

R

R

R

R

V

V

t

t

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

'

'

1

2

R

R

t

t 选择因子

五、色谱法的流出曲线及有关术语

f 分配比（容量因子） k

M

R

M

R

m

s

V

V

t

t

n

nk

''

m

s

V

VKk

1

2

1

21,2

K

K

k

k

A

m

s

VKk

,

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 0.607 倍峰高处色谱峰的宽的一半

b 半峰宽21Y 峰高一半处对应的色谱峰的宽度

354.2Y21

c 基线宽度 Y 色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距

4Y

五、色谱法的流出曲线及有关术语

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

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

i

A

iiAfm

ihii hfm

3 定量分析方法 3.1 外标法

1 2 3 4 5 6 Sample

A

mmi

Ai

七、色谱定性和定量分析方法

3.2 内标法

Sample

Standards i

Asss

sAisi

ifA

mfAm

Asss

Aisi

s

i

fA

fA

m

m

%100% Ais

s

s

ii f

m

m

A

Am

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） ]

%100%

1

n

i

Aisi

Aisi

i

fA

fAm

i

七、色谱定性和定量分析方法

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。

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？