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 第五节 气相色谱分析法的应用

第九章 一、裂解气相色谱技术与 气相色谱分析法 应用 application and technology of gas chromatographic pyrolysis gas chromatograph analysis,GC 二、顶空气相色谱技术与 第五节 应用 applications and technology of 气相色谱应用技术 headspace gas chromatograph application technology of gas chromatograph 下一页 23:1039

23:10:39 第九章 气相色谱分析法 一、裂解气相色谱技术与 应用 application and technology of pyrolysis gas chromatograph 二、顶空气相色谱技术与 应用 applications and technology of headspace gas chromatograph 第五节 气相色谱应用技术 gas chromatographic analysis, GC application technology of gas chromatograph

裂解气相色谱的原理与应用 application and technology of pyrolysis gas chromatograph 裂解气相色谱（pyrolysis gas chromatograph,.PyGC) 热裂解和气相色谱两种技术的结合。 一些分子量较大、结构复杂、难挥发、难溶解的物质的 分析鉴定方法。如：聚合物分析； 热裂解：在热能作用下，物质发生的化学降解过程 热裂解+气相色谱+质谱（红外、核磁)技术一一研究高 分子化合物的有力工具； 在高分子、生物医学、环境科学、考古学、地球化学、 矿物燃料、炸药等领域有广泛应用。 23:10:39

23:10:39 一、裂解气相色谱的原理与应用 application and technology of pyrolysis gas chromatograph 裂解气相色谱（pyrolysis gas chromatograph，PyGC） ——热裂解和气相色谱两种技术的结合。 一些分子量较大、结构复杂、难挥发、难溶解的物质的 分析鉴定方法。如：聚合物分析； 热裂解：在热能作用下，物质发生的化学降解过程； 热裂解+气相色谱+质谱（红外、核磁）技术——研究高 分子化合物的有力工具； 在高分子、生物医学、环境科学、考古学、地球化学、 矿物燃料、炸药等领域有广泛应用

基本原理及方法 基本原理： 在一定条件下，高分子及非挥发性有机化合物遵循一定 的裂解规律，即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物 分布，采用气相色谱分析、鉴定裂解产物，据此可对原样品 进行表征。 方法： 样品置于裂解器中，在严格控制的条件下，快速加热， 使之迅速分解成为可挥发的小分子产物，然后直接将裂解产 物送入色谱柱中进行分离，获得定性定量数据。 23:10:39

23:10:39 1. 基本原理及方法 基本原理： 在一定条件下，高分子及非挥发性有机化合物遵循一定 的裂解规律，即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物 分布，采用气相色谱分析、鉴定裂解产物，据此可对原样品 进行表征。 方法： 样品置于裂解器中，在严格控制的条件下，快速加热， 使之迅速分解成为可挥发的小分子产物，然后直接将裂解产 物送入色谱柱中进行分离，获得定性定量数据

特点： (1)分离效率高（色谱法自身的特点） (2) 灵敏度高（色谱法自身的特点） (3)分析速度快 快速裂解、快速分析；不丢失信息； (4)信息量大 裂解条件与裂解产物关系；样品组成与裂解产物； 裂解机理和反应动力学研究 (5)适合于各种形态样品 粘稠液体、粉末、纤维及弹性体、固化树脂、涂料、硫 化橡胶、塑料等； (6)简单、易行 23:10:39

23:10:39 特点: (1) 分离效率高(色谱法自身的特点) (2) 灵敏度高(色谱法自身的特点) (3) 分析速度快 快速裂解、快速分析；不丢失信息； (4) 信息量大 裂解条件与裂解产物关系；样品组成与裂解产物； 裂解机理和反应动力学研究 (5) 适合于各种形态样品 粘稠液体、粉末、纤维及弹性体、固化树脂、涂料、硫 化橡胶、塑料等； (6) 简单、易行

2. 流程 压力表 载气 六通阀 裂解器 气化室 数据处理 GC检测器 色谱柱 数据处理 质谱仪 23:10:39

23:10:39 2. 流程 载气 六通阀 裂解器 气化室 色谱柱 数据处理 GC检测器 数据处理 质谱仪 压力表

3. 对裂解器的要求 (1)裂解反应控制 裂解温度的精确控制（裂解温度不同，裂解产物不同）； 可重复进行； (2)裂解温度范围可调 不同物质需要不同的裂解温度； 400-1500°℃ (3)裂解器与接口的体积小 减小死体积；防止色谱峰变宽； (4)对裂解反应无催化反应 防止歧化反应和二次反应； 23:10:39

23:10:39 3. 对裂解器的要求 (1)裂解反应控制 裂解温度的精确控制(裂解温度不同，裂解产物不同)； 可重复进行； (2) 裂解温度范围可调 不同物质需要不同的裂解温度； 400-1500 C (3)裂解器与接口的体积小 减小死体积；防止色谱峰变宽； (4)对裂解反应无催化反应 防止歧化反应和二次反应；

4. 裂解器 (1)管式炉裂解器 外壁加热的圆管，简单，易于控制。死体积大，二次反 应突出； (2)热丝裂解器 样品放置在加热丝的螺旋管中； (3)居里点裂解器 利用电磁感应加热；铁磁性材料置于高频电场中，吸收 射频能量迅速升温，达到居里点温度时，变为顺磁质，不再 吸收能量，温度稳定在该点；样品放置在铁磁性材料制成的 加热元件上。不同组成的铁磁质合金具有不同居里点温度； (3)激光裂解器 23:10:39

23:10:39 4. 裂解器 (1)管式炉裂解器 外壁加热的圆管，简单，易于控制。死体积大，二次反 应突出； (2) 热丝裂解器 样品放置在加热丝的螺旋管中； (3)居里点裂解器 利用电磁感应加热；铁磁性材料置于高频电场中，吸收 射频能量迅速升温，达到居里点温度时，变为顺磁质，不再 吸收能量，温度稳定在该点；样品放置在铁磁性材料制成的 加热元件上。不同组成的铁磁质合金具有不同居里点温度； (3)激光裂解器

二、顶空气相色谱的技术与应用 applications and technology of headspace gas chromatograph 对液体或固体试样中的挥发性成分进行气相色谱分析的 技术 试样置于密闭的恒温系统中，气-液（气-固）两相达到 热力学平衡时，测定气相组成。 两种方式： 静态法： 恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成： 动态法：吹扫-捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸。 23:10:39

23:10:39 二、顶空气相色谱的技术与应用 applications and technology of headspace gas chromatograph ——对液体或固体试样中的挥发性成分进行气相色谱分析的 技术； 试样置于密闭的恒温系统中，气-液（气-固）两相达到 热力学平衡时，测定气相组成。 两种方式： 静态法：恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成； 动态法：吹扫-捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸

理论依据 当顶空瓶中样品上面的蒸气压相当低时，峰面积A:的大 小与样品上面的气相中挥发性组分i的蒸气压p成正比： AiPi 为校正因子，在真实体系中，蒸气分压通常用下式表示： Pi=Poili Po为气相中组分i的摩尔分数：x为样品中组分i的摩尔分数 ；为组分i的活度系数。 Aifpifiyxi Poi 当系统平衡时： Aipkixi 通过顶空分析，可确定试样中的含量。 23:10:39

23:10:39 理论依据 当顶空瓶中样品上面的蒸气压相当低时，峰面积Ai的大 小与样品上面的气相中挥发性组分i 的蒸气压pi成正比： Ai =fi pi f i为校正因子，在真实体系中，蒸气分压通常用下式表示： pi = poiγixi poi为气相中组分i 的摩尔分数；xi为样品中组分i 的摩尔分数 ；γi为组分i 的活度系数。 Ai =fi pi= fi γixi poi 当系统平衡时： Ai =fi pi= ki xi 通过顶空分析，可确定试样中的含量

应用1： 在职业病和法庭分析中，经常要测定体液等中的苯、 甲苯、二甲苯等有毒成分，采用顶空分析是一种有效、方 便、快速的方法。司法部司法鉴定科学技术学院制订了分 析水、尿、血中苯类化合物的静态顶空分析方法。 方法： 5mL青霉素小瓶，取1mL试样（水、尿、血），加入 0.4内标物和约1g硫酸铵至饱和，加盖密封，置于80℃的恒 温器中30min,取0.6mL顶空的气样色谱分析。 色谱柱：2m×2mm;80-100日；固定液PEG20M 柱温：110℃，以10℃/min程序升温到110C。 23:1039

23:10:39 应用1： 在职业病和法庭分析中，经常要测定体液等中的苯、 甲苯、二甲苯等有毒成分，采用顶空分析是一种有效、方 便、快速的方法。司法部司法鉴定科学技术学院制订了分 析水、尿、血中苯类化合物的静态顶空分析方法。 方法： 5mL青霉素小瓶，取1mL试样（水、尿、血），加入 0.4内标物和约1g硫酸铵至饱和，加盖密封，置于80 C的恒 温器中30min，取0.6mL顶空的气样色谱分析。 色谱柱：2m× 2mm；80-100目；固定液 PEG 20M 柱温：110 C ，以10 C /min程序升温到110 C