第4章气相色谱法与反气相色谱法 41色谱分离原理及其分类 色谱分离是在互不相溶的两相即固定相和流动 相中进行的一种物理化学分离方法。 试样由载气带进色谱柱时,立即被固定相吸附。载气 不断流过固定相时,吸附着的组分又被洗脱下来,这种洗 脱下来的现象称为脱附,脱附的组分随着载气继续前进时, 又被前面的固定相吸附,随着载气的流动,被测组分在固 定相进行反复的物理吸附和脱附过程
1 色谱分离是在互不相溶的两相即固定相和流动 相中进行的一种物理化学分离方法。 试样由载气带进色谱柱时，立即被固定相吸附。载气 不断流过固定相时，吸附着的组分又被洗脱下来，这种洗 脱下来的现象称为脱附，脱附的组分随着载气继续前进时， 又被前面的固定相吸附，随着载气的流动，被测组分在固 定相进行反复的物理吸附和脱附过程。 第4章 气相色谱法与反气相色谱法 ❖ 4.1 色谱分离原理及其分类
÷41色谱分离原理及其分类 由于被测组分的性质不同,它们在固定相上的吸附能力 就不一样,较难吸附的组分比较容易脱附,逐渐走在前面; 容易吸附的组分不易被脱附,逐渐走在后面,经过一段时 间后,即通过一定的载气后,试样中各组分彼此分离,先 后流出色谱柱,各自进入检测器。 这种物质在固定相和流动相之间发生的吸附、脱附和溶 解、挥发的过程叫做分配过程。被测物中各组分,各自以 定比例分配在固相和气相之间。在一定温度下组分在两 相之间分配达到平衡时的浓度比称为分配系数—K:
2 由于被测组分的性质不同，它们在固定相上的吸附能力 就不一样，较难吸附的组分比较容易脱附，逐渐走在前面； 容易吸附的组分不易被脱附，逐渐走在后面，经过一段时 间后，即通过一定的载气后，试样中各组分彼此分离，先 后流出色谱柱，各自进入检测器。 这种物质在固定相和流动相之间发生的吸附、脱附和溶 解、挥发的过程叫做分配过程。被测物中各组分，各自以 一定比例分配在固相和气相之间。在一定温度下组分在两 相之间分配达到平衡时的浓度比称为分配系数—K： ❖4.1 色谱分离原理及其分类
4.1色谱分离原理及其分类 各组分的分离与分配系数之间存在着一定关系。一定温 度下,各组分的分配系数K不同。K大的组分,每次分配 后在气相中浓度较小,因而流出色谱柱的时间较迟,只有 当分配次数足够多时,不同组分才能分开 K越大,移动速度越小。若KC>KB>K4,其分 离示意图如下:
3 ❖ 4.1 色谱分离原理及其分类 G L C C K = K越大，移动速度越小。若KC>KB>KA，其分 离示意图如下： 各组分的分离与分配系数之间存在着一定关系。一定温 度下，各组分的分配系数K不同。K大的组分，每次分配 后在气相中浓度较小，因而流出色谱柱的时间较迟，只有 当分配次数足够多时，不同组分才能分开
4.1色谱分离原理及其分类 动相移动方向 按照用途不同,可 初态 BBBB cCCc 将色谱分成通用色谱、 AAAA BBBB CCCc 流程色谱、制备色谱、 中间态 AAAA 裂解气相色谱与顶空气 BBBB CCCC 相色谱等。依据分离原 AAAA 终态 CC BBBB 理的不同,色谱的分类 检测器 见下表。 浓度信号 图4-1色谱分离示意
4 4.1 色谱分离原理及其分类 按照用途不同，可 将色谱分成通用色谱、 流程色谱、制备色谱、 裂解气相色谱与顶空气 相色谱等。依据分离原 理的不同，色谱的分类 见下表
4.1色谱分离原理及其分类 41色谱分类 分离原理 流动相 固定相 类型 充填方法 色谱名称(英文缩写) 气体柱气固色谱(GSC或Gco 组分在流动相与固体固定相之 液固色谱(LSC或LC) 间的吸附竞争 液体 柱高压液相色谱(HPLC) 薄层色谱(TLC) 平板纸色谱(PC 组分在流动相与液体固定相之 气体柱气液色谱(GLC或GC 间分配竞争 液体 柱液液色谱(LC或LC) 高压液相色谱(HPLC) 组分在流动相和固定相之间离特定离子水溶液 柱离子色谱(IC) 子交换竞争 液体 柱离子交换色谱(IEC) 离子对试剂 柱离子对色谱(PC) 在化学情性的多孔性固定相中 液体 柱尺寸排阻色谱(SEC) 组分流体力学体积的差异 水 柱凝胶过滤色谱(GFC) 有机溶剂 柱凝胶渗透色谱(GPC) 在两相中组分亲和力的不同 液体 柱亲和色谱(AC) 临界温度及临界压力以上的高 密度气体作为流动相 柱超临界色谱(sFC)
5 4.1 色谱分离原理及其分类
色谱法的优点和缺点 1.色谱法的优点 分离效率高。几十种甚至上百种性质类似的化合物可在同 根色谱柱上得到分离,能解决许多其他分析方法无能为力的 复杂样品分析。 分析速度快。一般而言,色谱法可在几分钟至几十分钟的时 间内完成一个复杂样品的分析 检测灵敏度高。随着信号处理和检测器制作技术的进步,不 经过预浓缩可以直接检测10g级的微量物质。如采用预浓缩 技术,检测下限可以达到1012g数量级。 样品用量少。一次分析通常只需数纳升至数微升的溶液样
6 色谱法的优点和缺点 1. 色谱法的优点 分离效率高。几十种甚至上百种性质类似的化合物可在同 一根色谱柱上得到分离，能解决许多其他分析方法无能为力的 复杂样品分析。 分析速度快。一般而言，色谱法可在几分钟至几十分钟的时 间内完成一个复杂样品的分析。 检测灵敏度高。随着信号处理和检测器制作技术的进步，不 经过预浓缩可以直接检测10-9g 级的微量物质。如采用预浓缩 技术，检测下限可以达到10-12g数量级。 样品用量少。一次分析通常只需数纳升至数微升的溶液样 品
选择性好。通过选择合适的分离模式和检测方法,可以只 分离或检测感兴趣的部分物质。 多组分同时分析。在很短的时间内(20min左右),可以 实现几十种成分的同时分离与定量 易于自动化。现在的色谱仪器已经可以实现从进样到数据 处理的全自动化操作。 2.色谱法的缺点 定性能力较差。为克服这一缺点,已经发展起来了色谱法 与其他多种具有定性能力的分析技术的联用
7 选择性好。通过选择合适的分离模式和检测方法，可以只 分离或检测感兴趣的部分物质。 多组分同时分析。在很短的时间内（20min左右），可以 实现几十种成分的同时分离与定量。 易于自动化。现在的色谱仪器已经可以实现从进样到数据 处理的全自动化操作。 2. 色谱法的缺点 定性能力较差。为克服这一缺点，已经发展起来了色谱法 与其他多种具有定性能力的分析技术的联用
4.2气相色谱仪简介 气相色谱 gas chromatography,GC)是以 气体作为流动相的一种色谱法。 气相色谱仪通常由五大系统构成: ◎供气系统(高压钢瓶或气体发生器、气体净化器 压力表) ◎进样系统(气化室、进样辅助系统) ◎分离系统(色谱柱、连接密封部件) 色谱柱是仪器的核心部件。一般是由玻璃管或不锈钢管 制成的,可分为:
8 气相色谱仪通常由五大系统构成： ◎ 供气系统（高压钢瓶或气体发生器 、气体净化器 压力表） ◎ 进样系统（气化室、进样辅助系统） ◎ 分离系统（色谱柱、连接密封部件） 色谱柱是仪器的核心部件。一般是由玻璃管或不锈钢管 制成的，可分为： 4.2 气相色谱仪简介 气相色谱(gas chromatography，GC)是以 气体作为流动相的一种色谱法
4.2气相色谱仪简介 (1)分析用填充柱 内径2-5mm,通常长度为1-3m。主要用于一般不太复杂混 合物的分析。 (2)制备用柱 内径8-10mm,长1-10m,主要用于分离提纯样品。 (3)毛细管柱 一般内径为01-1mm,长1-100m。用于分析复杂混合物。 ◎检测系统(检测器、电子电路) ◎计算机控制及数据处理系统(个人电脑、工作站软件)
9 4.2 气相色谱仪简介 (1) 分析用填充柱 内径2-5mm，通常长度为1-3m。主要用于一般不太复杂混 合物的分析。 (2) 制备用柱 内径8-10mm，长1-10m，主要用于分离提纯样品。 (3) 毛细管柱 一般内径为0.1-1mm，长1-100m。用于分析复杂混合物。 ◎ 检测系统（检测器、电子电路） ◎计算机控制及数据处理系统（个人电脑、工作站软件）
4.2气相色谱仪简介 流量 载气源周显示器进样器温控 微处理机 色谱柱 程序 控温 己录器 放大器 检测器 温控 收集 气路 电路 图4-2气相色谱典型流程方块图 10
10 4.2 气相色谱仪简介