气相色谱法分离原理

任务4气相色谱法分离原理项目4用气相色谱法检测物质一、色谱法定义、分类色谱法的分离是使混合物中各个组分在两相之间进行分配，其中一相是固定不动的，称之为“固定相”，另一相是载带着混合物从固定相经过的流体，称其为“流动相”。当流动相载带着混合物从固定相经过时，就会与固定相发生作用。由于混合物中各个组分在性质上、结构上存在着差异性，致使其与固定相作用的大小及强弱产生差异，因此当受相同一个推动力的作用时，各个组分在固定相中的滞留时间就有长有短，以至于当它们再设法离开固定相时就有了先后次序，从而也就被彼此分离开来。这种借在两相之间的分配原理而使混合物分离开的技术，就称为色谱分离技术或色谱法。一、色谱法定义、分类色谱法分类：1、从流动相的存在状态来区分，色谱法分为：气相色谱法（流动相为气体的色谱法）液相色谱法（流动相为液体的色谱法）；2、从固定相的存在状态区分的话，色谱法分为：气-固色谱法（固定相为固体吸附剂）；气-液色谱法（固定相为涂渍在固体表面或管子内壁上的液体）；液-固色谱法；液-液色谱法。一、色谱法定义、分类色谱法分类：3、从固定相的使用形式去区分，色谱法分为：柱色谱（固定相被装填在玻璃或不锈钢管子中，色谱仪器均属此类）；纸色谱（用一种特殊的滤纸作为固定相）；薄层色谱（将作为固定相的固体粉末涂布在薄玻璃板上）。一、色谱法定义、分类色谱法分类：4、依据分离过程的机理来区分，色谱法分为：吸附色谱（利用固体吸附剂表面对混合物样品中不同组分的吸附性能上的差异实现组分间的分离）；分配色谱（利用混合物样品中不同组分在流动相和固定相之间分配系数的差异性实现分离）；离子交换色谱（利用混合物样品中不同组分—离子与交换树脂上固定的离子基团之间亲和能力的差异性进行分离）；空间排阻色谱（也叫凝胶色谱，利用多孔性的凝胶颗粒表面的小孔穴对不同大小的分子的排阻作用进行分离）。一、色谱法定义、分类气相色谱法具有以下一些特点：分离效能高：色谱法在分离过程中反复多次地利用了被分离组分间（物理的或物理化学）性质上的微小差异，因此可以产生很高的分离效能。快速：色谱法是先分离后检测，对于多组分混合物来讲，一次进样即可同时得到各个组分的定性、定量分析结果。灵敏度高：现代的色谱仪均配有高灵敏度的检测器，可检测10-6~10-9级的组分。不足。固体试样不能直接测定；在操作温度范围（-196~450℃）以内难以挥发或热稳定性差的物质不能使用。二、色谱专用术语在色谱分析中，将以组分浓度由检测器转变为相应的电信号为纵坐标，流出时间为横坐标所作的关系曲线称之为“色谱流出曲线”或“色谱图”，如图4-11所示。M图4-11色谱流出曲线（色谱图）1．基线当色谱柱中只有载气经过时，检测器相应信号的记录就叫“基线”。基线反映了在实训操作条件下，检测系统噪声随时间变化的情况。稳定的基线是一条直线。基线漂移指基线随时间定向的缓慢变化。基线噪声指由各种因素所引起的基线起伏。二、色谱专用术语2．色谱峰峰高（h）色谱峰峰顶到基线间的垂直距离叫做色谱峰峰高。3．保留值表示试样中各组分在色谱柱内停（滞）留的时间或将组分带出色谱柱所需流动相的体积。常用时间或相应的载气体积表示。4．相对保留值（r21）：指某组分2的调整保留值与另一组分l的调整保留值之比。即：')R(')R(')R(')R(VVttr121221相对保留值的优点是，只要柱温、固定相性质不变，即使柱径、柱长、填充情况及流动相流速有所变化，r21值仍保持不变，因此它是色谱定性分析的重要参数。M二、色谱专用术语M5．区域宽度色谱峰区域宽度是色谱流出曲线中一个重要参数。从色谱分离角度着眼，希望区域宽度越窄越好。通常度量色谱峰区域宽度有三种方法：（1）标准偏差（σ）指0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽度（Y1/2）峰高一半处色谱峰的宽度。它与标准偏差的关系为：（3）峰底宽度（Y）：色谱峰两侧的转折点所作切线在基线上的截距。它与标准偏差的关系为：Y=4σ354.22ln22Y2/1二、色谱专用术语利用色谱流出曲线可以解决以下问题：(1)根据色谱峰的位置(保留值)可以进行定性检定；(2)根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量测定；(3)根据色谱峰的位置及其宽度可以对色谱柱分离情况进行评价。三、气相色谱法分离过程气－固色谱分析中的固定相是一种具有多孔性及较大表面积的吸附剂颗粒。试样由载气携带进入柱子时，立即被吸附剂所吸附。载气不断流过吸附剂时，吸附着的被测组分就会被洗脱下来。这种洗脱下来的现象称为“解吸”（或“脱附”）。解吸下来的组分随着载气继续前行时，又可被前面的吸附剂所吸附。随着载气的流动，被测组分在吸附剂表面进行上述这种反复的物理吸附、解吸过程。由于被测物质中各个组分的性质不同，它们在吸附剂上的吸附能力就不一样，较难被吸附的组分就容易解吸下来，较快地前移。容易被吸附的组分就不易被解吸，前移得就慢些。经过一定时间之后，试样中的各个组分就彼此被拉开了距离即实现了分离，进而顺序流出色谱柱。三、气相色谱法分离过程物质在固定相和流动相之间发生的吸附和解吸、溶解和挥发的过程，叫做“分配”过程。被测组分按其溶解和挥发能力(或吸附和解吸能力)的大小，以一定的比例分配在固定相和流动相之间。“分配系数”，记为K。即：msCCK在实际工作中，常应用另外一个表征色谱分离过程的参数——“分配比”。以k表示。分配比系指在一定的柱温和柱压下，组分在两相之间分配达平衡时，组分在固定相中的物质的量nS和在流动相中的物质的量nm之比（或相应的质量比）。即：msmsmmnnkkβVVkVm/VmccKsmmmssms/