现代分离技术(第三章)资料.ppt

第三章 气相色谱 三、仪器装置 1.色谱柱 ⑴ 固定液： 固定液的用量：必须能够涂满担体颗粒，通常为单体重量的2～10%，若固定液用量超过单体重量的30%,柱效率就会下降（∵固定液用量太多，涂层太厚，传质阻力增大，C∝dr)。 操作： 第三章 气相色谱 三、仪器装置 1.色谱柱 ⑵ 载气流速： 由Van Deemter方程： u必须选择在一定范围，不可太大，也不可太小。Van deemter图中H～u曲线也说明了这一点。 通常，为了缩短分析时间，实际流速往往稍大于最佳流速，例如：柱的内径为4mm时，u≈30～80ml／min . 第三章 气相色谱 三、仪器装置 1.色谱柱 ⑶ 柱温： 一般地，柱子温度↑，tR↓，分离效果↓(n∝tR),且柱温过高易使固定液流失。 但若柱温太低，对分析也不利： ①分析时间过长； ②峰形扁平（意味着Wb↑）； ③有些固定液会变得十分粘稠甚至固化。 ∴柱温应当高到使试样达到分离要求即可。通常控制在被分离样品组分的平均沸点或稍高一些。 第三章 气相色谱 三、仪器装置 1.色谱柱 ⑶ 柱温： 采用程序升温(temperature programming)，可改善和加速沸点范围较广的试样的分离。如果将试样按一般情况那样加入较冷的色谱柱（柱温↑，柱效↓），早出现的峰代表低沸点组分，如同他们是从工作温度较低的等温柱 (isothermal column)中洗脱出来的一样。此时，在固定相中的高沸点物质由于他们的挥发性过低，所以，这些物质几乎还完全没有移离色谱柱入口。在提高温度后，高沸点组分的挥发性增大了，于是，剩留的那些化合物将陆续到达具有显著蒸气压的温度，并开始加速迁移，离开色谱柱。在低温的等温柱上，这些高沸点物质显现为扁平峰，时常不能被检测出来，在采用程序升温法时，它们被快速升高的柱温迫得隆起来了，从而使沸点范围极宽的混合物在较短的时间内得以分离，并在色谱图中所呈现的峰形比较陡，也比较一致。 第三章 气相色谱 三、仪器装置 2.检测器 ⑴ 热导池检测器(Thermal conductivity detector TCD) 其工作原理是基于不同的物质具有各自不同的热导系数，当通过加热电阻丝的气体的组成或浓度发生变化时，引起电阻丝(或称为热丝)的温度发生化，用惠斯登电桥可以测量这个温度的变化引起的阻值变化，从而将样品组分含量的变化转变为电讯号的变化，由记录仪记录。 TCD不论对有机物还是无机物一般都能相应，TCD最小检出量达到10-8g。 第三章 气相色谱 三、仪器装置 2.检测器 ⑴ 热导池检测器 第三章 气相色谱 三、仪器装置 2.检测器 ⑴ 热导池检测器 如图所示，在一个金属块（黄铜、不锈钢）上，有两个构造和内径完全相同的孔道，孔道内分别装有严格配对（指长短、粗细、阻值完全相同）的两根热丝（钨丝、镍丝），并把这两根热丝连接于惠斯登电桥作为两臂。测定时，以一个臂作为参比臂，只通纯载气，另一个作为工作臂，通以色谱柱流出的气体（样品组分 + 载气）。 第三章 气相色谱 三、仪器装置 2.检测器 ⑴ 热导池检测器 惠斯登电桥接上直流电源加热热丝，因此热丝与池壁间便有温差产生，热丝便有热损失发生（这里，热损失主要是由于热丝与池壁间产生气体的热传导），如果两臂都处于恒温恒速的载气流中，且通以恒定电流I，经过一定时间后，热丝温度和阻值达到稳定，电桥是平衡的，没有信号输出。 当载气中含有i时，组分与纯载气不同，引起热导系数发生改变，测量臂的热丝温度和组织也会相应发生变化，从而破坏了电桥的平衡（使桥流不等于零），因此有电信号输出，根据信号强弱，可知道样品组分i在载气中的浓度。 第三章 气相色谱 三、仪器装置 2.检测器 ⑴ 热导池检测器 热导池检测器的特点： ①结构简单，操作稳定： ②灵敏度中等，但应用范围广泛，较通用； ③不破坏样品，适用于制备色谱； ④抗氧化性差（因加热的钨丝直接与载气和样品接触），∴操作时，要先关电源，再关载气。 第三章 气相色谱 三、仪器装置 2.检测器 ⑵氢火焰离子化检测器(flame ionization detector , FID) 由离子化室和微电流放大器组成。离子化室的结构如图所示： 第三章 气相色谱 三、仪器装置 2.检测器 ⑵氢火焰离子化检测器(flame ionization detector , FID) 从色谱柱流出的物质与氢气（燃烧气）在底部混合后进入燃烧器，并借助空气（或氧气）助燃而燃烧。在燃烧中形成了离子碎片和自由电子（即样品被离子化），正负离子在电场作用下定向运动，被收集电极所收集，从而产生出正比于试样浓度的电流信号，这种电流信号一般很小，须