内蒙古大学：《仪器分析化学》课程教学资源（PPT课件）第九章 气相色谱分析法 第四节 分离与操作条件选择

第九章 ~、色谱柱及使用条件的选 择 气相色谱分析法 chromatographic columns and gas chromatographic choice of operating condition analysis,GC 二、载气种类和流速的选择 第四节 classification of carrier gas and 分离操作条件的选择 choice of flow rate choice of 三、其它操作条件的选择 chromatographic choice of other operating condition operating condition 下一页 2024/9/20

2024/9/20 第九章 气相色谱分析法 一、色谱柱及使用条件的选 择 chromatographic columns and choice of operating condition 二、载气种类和流速的选择 classification of carrier gas and choice of flow rate 三、其它操作条件的选择 choice of other operating condition 第四节 分离操作条件的选择 gas chromatographic analysis, GC choice of chromatographic operating condition

色谱柱及使用条件的选择 chromatographic columns and choice of operating condition 1. 固定相的选择 气一液色谱，应根据“相似相溶”的原则 ①分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。各组分 按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。 ②分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极 性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。 2024/9/20

2024/9/20 一、 色谱柱及使用条件的选择 chromatographic columns and choice of operating condition 1. 固定相的选择 气－液色谱，应根据“相似相溶”的原则 ①分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。各组分 按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。 ② 分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极 性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰

③分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般 选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易 被极化的)组分后出峰。 ④醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离， 通常选择极性或氢键性的固定液。 ⑤组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液， 或混合固定相。 2024/9/20

2024/9/20 ③分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般 选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易 被极化的）组分后出峰。 ④醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离， 通常选择极性或氢键性的固定液。 ⑤组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液， 或混合固定相

2. 固定液配比（涂渍量）的选择 配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是 固定液与担体的百分比，配比通常在5%~25%之间。 配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力 越小，柱效越高，分析速度也越快。 配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样 量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。 2024/9/20

2024/9/20 2. 固定液配比（涂渍量）的选择 配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是 固定液与担体的百分比，配比通常在5%～25%之间。 配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力 越小，柱效越高，分析速度也越快。 配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样 量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比

3.柱长和柱内径的选择 增加柱长对提高分离度有利（分离度R正比于柱 长L2),但组分的保留时间↑，且柱阻力↑，不便 操作。 柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下 尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。 填充色谱柱的柱长通常为13米。 可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长 或实验确定。 柱内径一般为3~4厘米。 2024/9/20

2024/9/20 3.柱长和柱内径的选择 增加柱长对提高分离度有利（分离度R正比于柱 长L 2），但组分的保留时间tR ↑ ，且柱阻力↑，不便 操作。  柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下 ，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。  填充色谱柱的柱长通常为1~3米。  可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长 或实验确定。  柱内径一般为3~4厘米

4.柱温的确定 首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温 度固定液易流失)和最低使用温度（低于此温度固定液以固 体形式存在)范围之内。 柱温升高，分离度下降，色谱峰变窄变高。柱温↑，被测 组分的挥发度↑，即被测组分在气相中的浓度↑，K,↓，低 沸点组份峰易产生重叠。 柱温↓，分离度↑，分析时间↑。对于难分离物质对，降低 柱温虽然可在一定程度内使分离得到改善，但是不可能使之 完全分离，这是由于两组分的相对保留值增大的同时，两组 分的峰宽也在增加，当后者的增加速度大于前者时，两峰的 交叠更为严重。 柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。 组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。 2024/9/20

2024/9/20 4.柱温的确定  首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温 度固定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固 体形式存在）范围之内。  柱温升高，分离度下降，色谱峰变窄变高。柱温↑，被测 组分的挥发度↑，即被测组分在气相中的浓度↑，K↓，tR↓，低 沸点组份峰易产生重叠。  柱温↓，分离度↑，分析时间↑。对于难分离物质对，降低 柱温虽然可在一定程度内使分离得到改善，但是不可能使之 完全分离，这是由于两组分的相对保留值增大的同时，两组 分的峰宽也在增加，当后者的增加速度大于前者时，两峰的 交叠更为严重。  柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。  组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温

程序升温 1、甲醇 2、乙醇 恒温分离 3、1-丙醇 4、1-丁醇 5、1-戊醇 6、环己醇 7、1-辛醇 8、1-庚醇 9、十二烷醇 程序升温 2024/9/20

2024/9/20 程序升温

二、 载气种类和流速的选择 classification of carrier gas and choice of flow rate 1.载气种类的选择 载气种类的选择应考虑三个方面：载气对柱效的影响、 检测器要求及载气性质。 载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。 载气流速较大时，传质阻力项起主要作用，采用较小摩尔质 量的载气（如H2,He),可减小传质阻力，提高柱效。 热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高检 测灵敏度。在氢焰检测器中，氮气仍是首选目标。 在载气选择时，还应综合考虑载气的安全性、经济性及 来源是否广泛等因素。 2024/9/20

2024/9/20 二、 载气种类和流速的选择 classification of carrier gas and choice of flow rate 1. 载气种类的选择  载气种类的选择应考虑三个方面：载气对柱效的影响、 检测器要求及载气性质。  载气摩尔质量大，可抑制试样的纵向扩散，提高柱效。 载气流速较大时，传质阻力项起主要作用，采用较小摩尔质 量的载气（如H2，He），可减小传质阻力，提高柱效。  热导检测器需要使用热导系数较大的氢气有利于提高检 测灵敏度。在氢焰检测器中，氮气仍是首选目标。  在载气选择时，还应综合考虑载气的安全性、经济性及 来源是否广泛等因素

2. 载气流速的选择 由图可见存在最佳流速(4o)。实际流速通常稍大于最 佳流速，以缩短分析时间。 B H=A- C.u dH B C=0 du H最小 B/u B u最佳 2024/9/20

2024/9/20 2. 载气流速的选择 由图可见存在最佳流速（uopt）。实际流速通常稍大于最 佳流速，以缩短分析时间。 C B u C u B u H C u u B H A = = − + = = + +  opt 2 0 d d

三、其它操作条件的选择 choice of other operating condition 1.进样方式和进样量的选择 液体试样采用色谱微量进样器进样，规格有1μL, 5L,10μL等。 进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测 范围之内。进样要求动作快、时间短。 气体试样应采气体进样阀进样 流动相分离柱 流动相分离柱 2024/9/20

2024/9/20 三、 其它操作条件的选择 choice of other operating condition 1.进样方式和进样量的选择  液体试样采用色谱微量进样器进样，规格有1μL， 5μL，10μL等。  进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测 范围之内。进样要求动作快、时间短。  气体试样应采气体进样阀进样