仪器分析-气相色谱法

第二章 气相色谱法
Gas Chromatography
精选课件
1
一、气相色谱仪及检测器
精选课件
2
1. 气相色谱仪流程
精选课件
3
气相色谱仪
精选课件
4
气体净化装置
精选课件
5
进样器
精选课件
6
精选课件
7
柱温箱
精选课件
8
气相色谱填充柱
精选课件
9
2. 气相色谱检测器
检测器各论 检测器的性能指标
含硫试样在富氢火焰下燃烧，发生下述反应：
R SO 2 S2 O C2O 2 S2O 8 H 2 S 4 H 2 O
SSS2*
S2*S2h
精选课件
43
S原子在适当温度下生成激发态S*2，当其跃迁回 基态时，发射出350-430nm的特征光谱。
含磷试样以HPO*形式发射526nm的特征光谱。 这些光经滤光片照射在光电倍增管上，产生光
精选课件
33
应用举例
工作环境分析实例
精选课件
34
电子俘获检测器
electron capture detector ECD
精选课件
35
结构
精选课件
36
原理
载气电离： N2N2e，生成基流。
电负性的组分俘获电子： A B e AB E 负离子与载气电离产生的正离子复合：
AB N2 N2AB 由于被测组分俘获电子，使基流降低，产生负
电流，经放大后信号由记录仪记录下来。
精选课件
44
检测器操作条件的选择
载气：用氦气较好，氮气的灵敏度较低。 对纯度要求与氢焰检测器相当，要求富 氢火焰，
温度：要求高于柱温，通常高50℃。
精选课件
45
响应特性
选择性好，对含磷或含硫的化合物有很高 的灵敏度，对烃类及其它化合物的响应值 很小。
ln(rc / rf )
热丝长度
池腔半径
热丝半径
G越小，E越大，响应越大 检测器结构设计对性能有很大的影响，还需考虑死
体积的影响。
精选课件
19
电学因子
热丝温度系数α越大，信号越大。 桥电流越大，信号越大，E与I3成正比关系。
➢桥流的选择要根据载气的性质与热丝的材 料
热丝阻值越大（0℃），检测器越灵敏。
灵敏度高，可检测ppt级电负性物质。适合于痕量 分析。
线性范围较窄，一般为103。
精选课件
39
ห้องสมุดไป่ตู้ 应用举例
ECD检测器 顶空分析法 水中丙烯酰胺的测定 GB 11936-89
精选课件
40
火焰光度检测器
Flame Photometric Detector FPD
精选课件
41
结构
精选课件
42
原理
分与载气的热导系数不同，使参比池和测量池中 热丝的温度发生差异。 温度变化导致热丝的电阻有差异。 电阻的差异导致电桥有信号输出（电压）。
精选课件
17
输出信号计算公式
E0G 1E4J0 R I21211x2
几何因子 电学因子 热导因子
精选课件
18
影响热导检测器性能的因素
几何因子 G 2L
信号，形成倒峰。组分浓度越高，倒峰越大。
精选课件
37
ECD的工作参数
放射源：63Ni 或 3H 电子收集 载气的影响 温度的影响
精选课件
38
ECD的响应特性
ECD是高选择性检测器，对含电负性原子或基团 的化合物有高的响应。如卤素化合物、含氧、磷、 硫的有机化合物和甾族化合物、金属有机化合物 及螯合物等。
精选课件
20
气体的热导系数
气体种类
空气 氢气 氦气 氧气 氮气 甲烷 苯 甲醇 二氧化碳
热导系数
0℃
100℃
2.17
3.14
17.41
22.4
14.57
17.41
2.47
3.18
2.43
3.14
3.01
4.56
0.92
1.84
1.42
2.30
1.47
2.22
精选课件
21
热导因子
载气与试样的热导系数相差越大，灵敏度越高。
一般物质的热导系数都比较小，故选用热导系数 大的氢气（氦气）做载气，此时灵敏度高。
选用氮气做载气，灵敏度低，有时还会出现倒峰 和W峰。
精选课件
22
热导检测器操作条件的选择
桥流… 载气种类… 温度：温度低好，但不能低于柱温
精选课件
23
TCD的响应特性
通用型检测器 灵敏度较低，适合于大于几十ppm组分测定 对卤化物、重金属酯响应较小 浓度型检测器 非破坏型检测器
精选课件
30
影响检测器性能的因素
离子化效率 与火焰温度、稳定性等直接相关
收集效率 与极化极和收集极的形状结构等密切相关 与极化电压密切相关
精选课件
31
FID操作条件的选择
气体流量
载气流量 ：根据色谱柱条件选取 氢气流量：用氮气作载气时，氢气与氮气的流量之
比为1:1-1:1.5，此时不仅灵敏度高，且稳定性好。 空气流量：一般，氢气与空气流量之比为1:10。
精选课件
24
应用举例
精选课件
25
氢火焰离子化检测器
Flame Ionization Detector
FID
精选课件
26
结构
精选课件
27
FID
精选课件
28
原理
精选课件
29
蒸气分子受激发后被离子化，在电场作用下定向运 动形成离子流，然后进行放大和记录。
氢焰检测器的离子化作用机理：
CnHmCH （发生在内层火焰中） C H O * 2CH eO （发生在中层火焰中） CH H O 2O H 3O CO
Thermal Conductivity Detector TCD
精选课件
13
TCD
精选课件
14
结构
热丝
参比池
测量池
(A)双臂热导池
(B)四臂热导池
热导池结构示意图
精选课件
15
精选课件
16
原理
热导检测器是基于不同的物质具有不同的热 导系数来设计的。
当恒定的电流与载气通过热丝时，电压输出为零。 当载气携带试样组分进入测量池时，由于被测组
气体纯度：要求高，对基线影响很大 极化电压：±250V左右 使用温度：大于80℃
精选课件
32
FID的响应特性
选择性检测器：对大多数有机物有响应，对无机 物无响应，对含硫、卤素、氧、氮、磷的有机物 响应很小。
质量型检测器 灵敏度高，一般比热导检测器高几个数量级，能
检测ppb级物质，适合于痕量分析。 线性范围宽，在107以上。 结构简单、价格低廉。
精选课件
10
（1）检测器的定义
检测器是将色谱柱后流出组分的含量转化 为相应的电信号的一种装置。
理论上说，试样和流动相性质上的任何差 异，都可用以设计检测器。
精选课件
11
（2）检测器各论
热导检测器 氢火焰离子化检测器 电子俘获检测器 火焰光度检测器 氮磷检测器
精选课件
12
热导检测器