《分析化學(xué)：第十一章 氣相色譜分析法（含液相）（1）.pdf》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《分析化學(xué)：第十一章 氣相色譜分析法（含液相）（1）.pdf（52頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院第十一章氣相色譜法第十一章氣相色譜法第一節(jié)概述氣相色譜法第一節(jié)概述氣相色譜法：以氣體為流動(dòng)相的柱色譜分離技術(shù)。一、一、GC分類分類1.按固定相分：氣-固色譜、氣-液色譜2.按分離原理分：吸附色譜、分配色譜3.按柱子粗細(xì)分：填充柱色譜、毛細(xì)管柱色譜School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院二、氣相色譜

2、儀的組成二、氣相色譜儀的組成載氣載氣載氣載氣減壓減壓減壓減壓凈化凈化凈化凈化穩(wěn)壓穩(wěn)壓穩(wěn)壓穩(wěn)壓 色譜柱色譜柱色譜柱色譜柱檢測(cè)器檢測(cè)器檢測(cè)器檢測(cè)器記錄儀記錄儀記錄儀記錄儀進(jìn)樣進(jìn)樣進(jìn)樣進(jìn)樣載氣系統(tǒng)載氣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng)School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院三、氣相色譜法的特點(diǎn)和應(yīng)用三、氣相色譜法的特點(diǎn)和應(yīng)用占有機(jī)物20%適于分析氣體、易揮發(fā)的液體及固體不適合分析不易氣化或不穩(wěn)定性物質(zhì)樣品的衍生化使應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大School of Chemical Engineering,

3、HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院第二節(jié)氣相色譜法的基本原理第二節(jié)氣相色譜法的基本原理一、基本概念二、塔板理論（平衡理論）三、速率理論熱力學(xué)理論：塔板理論平衡理論基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)理論：速率理論Van Deemter方程理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院一、基本概念1流出曲線和色譜峰2基線、噪音和漂移3保留值：色譜定性參數(shù)4色譜峰的區(qū)域?qū)挾龋荷V柱效參數(shù)School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院1流出曲線和色譜峰流出曲

4、線（色譜圖）：電信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線色譜峰：流出曲線上突起部分School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院2基線、噪音和漂移基線：基線：當(dāng)沒(méi)有待測(cè)組分進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)，反映檢測(cè)器噪音隨時(shí)間變化的曲線（穩(wěn)定平直直線）噪音噪音：儀器本身所固有的，以噪音帶表示（儀器越好，噪音越?。┢破疲夯€向某個(gè)方向穩(wěn)定移動(dòng)（儀器未穩(wěn)定造成）School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院3保留值：色譜定性參數(shù)?保留時(shí)間保留時(shí)間tR：從進(jìn)樣開始到組分出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時(shí)所需時(shí)間，即組

5、分通過(guò)色譜柱所需要的時(shí)間。?死時(shí)間死時(shí)間tm：不被固定相溶解或吸附的組分的保留時(shí)間（即組分在流動(dòng)相中的所消耗的時(shí)間），或流動(dòng)相充滿柱內(nèi)空隙體積占據(jù)的空間所需要的時(shí)間，又稱流動(dòng)相保留時(shí)間。?調(diào)整保留時(shí)間調(diào)整保留時(shí)間 tR：組分的保留時(shí)間與死時(shí)間之差值，即組分在固定相中滯留的時(shí)間。mRRttt=0tttRR=或School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院保留體積保留體積VR：從進(jìn)樣開始到組分出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時(shí)所消耗的流

6、動(dòng)相的體積。死體積死體積Vm：不被保留的組分通過(guò)色譜柱所消耗的流動(dòng)相的體積，又指色譜柱中未被固定相所占據(jù)的空隙體積，即色譜柱的流動(dòng)相體積（包括色譜儀中的管路、連接頭的空間、以及進(jìn)樣器和檢測(cè)器的空間）。School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積VR：保留體積與死體積之差，即組分停留在固定相時(shí)所消耗流動(dòng)相的體積相對(duì)保留值相對(duì)保留值ri,s（選擇性系數(shù)）：調(diào)整保留值之比CRmRRFtVVV=cRcRFtFV1無(wú)關(guān)；與注：12121212kkVVttrRRRR=，121212kkKKr=，School of

7、 Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院保留指數(shù)保留指數(shù)Ix：指將待測(cè)物的保留行為換算成相當(dāng)于正構(gòu)烷烴的保留行為(已知范圍內(nèi)組分的定性參數(shù))lglglglg100)()()()(zRnzRzRxRxttttzI+=+之間和應(yīng)介于數(shù)為一對(duì)正構(gòu)烷烴的含，注：)()()(nzRzRxRtttCnzz+School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院4色譜峰的區(qū)域?qū)挾龋荷V柱效參數(shù)峰寬峰寬W：正態(tài)分布色譜曲線兩拐點(diǎn)切線與基線相交的截距標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差：正態(tài)分布色譜曲線兩拐點(diǎn)距離的一半對(duì)

8、應(yīng)0.607h處峰寬的一半?注：小，峰窄，柱效高半峰寬半峰寬W1/2：峰高一半處所對(duì)應(yīng)的峰寬355.221=W4=W21699.1WW=?注：除了用于衡量柱效，還可以計(jì)算峰面積School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院二、塔板理論色譜柱每個(gè)色譜柱每個(gè)H高度內(nèi)有一塊塔板，共有若干塊塔板組分在每塊塔板兩

9、相間分配達(dá)平衡，高度內(nèi)有一塊塔板，共有若干塊塔板組分在每塊塔板兩相間分配達(dá)平衡，K小的先出柱多次分配平衡，小的先出柱多次分配平衡，K有微小差異組分仍可獲較好分離有微小差異組分仍可獲較好分離（一）塔板理論四個(gè)基本假設(shè)（二）色譜峰的二項(xiàng)式分布（三）色譜峰的正態(tài)分布（四）理論板數(shù)和理論塔板高度的計(jì)算假想：假想：School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院（一）塔板理論的四個(gè)基本假設(shè)1在柱內(nèi)一小段高度內(nèi)組分分配瞬間達(dá)平衡（H理論塔板高度）2載氣非連續(xù)而是間歇式（脈動(dòng)式）進(jìn)入色譜柱，每次進(jìn)氣一個(gè)塔板體積3樣品和載氣均加在第0號(hào)塔板上，

10、且忽略樣品沿柱方向的縱向擴(kuò)散4分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院（二）色譜峰的二項(xiàng)式分布（N 較少）逆流分布萃取法利用物質(zhì)在互不相溶兩相中溶解度的不同萃取法利用物質(zhì)在互不相溶兩相中溶解度的不同式分布溶質(zhì)含量分布服從二項(xiàng)pq為，固定相中的溶質(zhì)含量設(shè)載氣中溶質(zhì)含量為1)(=+Nqp的含量號(hào)塔板上組分在載氣中分別代表次轉(zhuǎn)移后，展開式各項(xiàng)注：NN03223333)(qpqqppqp+=+1037.0222.0444.0297.0)333.0667.0(3=+=+School of Chemical

11、Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院（三）色譜峰的正態(tài)分布（N50次）近似對(duì)稱分布?討論：討論：222)(02RtteCC=Rtt=hCC=20max355.221=WQ又AhWC=210605.1222)(maxRtteCC=流出曲線方程峰越尖銳或=maxmaxCCttttCCttRRRSchool of Chemical En

12、gineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院（四）理論板數(shù)和理論塔板高度的計(jì)算理論塔板高度理論塔板高度H為使組分在柱內(nèi)兩相間達(dá)到一次分配平衡所需要的柱長(zhǎng)。理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)N組分流過(guò)色譜柱時(shí)，在兩相間進(jìn)行平衡分配的總次數(shù)。理理HLn=理理或nLH/=22212)(16)(54.5)(WtWttnRRR=理School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，但柱壓和分析時(shí)間一定，；，分離能力，柱效一定，討論：理理理理理理理nLHnHLHnLn1不同；組分不同則與所用組分有關(guān)，選用注：計(jì)算理理nn一致無(wú)量

13、綱，上下單位必須理nSchool of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院2212)(54.5)(16WtWtnRReff=effeffnLH/=0ttkR=Q2)1(kknneff+=理理，實(shí)的反映柱效扣除了死時(shí)間，更能真和討論：nnkHneffeffeffSchool of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院小結(jié)小結(jié)1塔板理論的貢獻(xiàn)：從熱力學(xué)角度解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大點(diǎn)的位置，闡明了保留值與K的關(guān)系，提出了評(píng)價(jià)柱效高低的n和H的計(jì)算式。在比較相似柱的柱效時(shí)有用

14、；須在給定條件，指定組分測(cè)定時(shí)才有意義。（人為定義），nWtR212School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院例:在柱長(zhǎng)為2m的5%的阿皮松柱、柱溫為1000C，記錄紙速度為2.0cm/min的色譜條件下，測(cè)定苯的保留時(shí)間為1.5min，半峰寬為0.20cm，求理論塔板數(shù)。解：32102.1)0.220.05.1(54.5=nmmH7.1102.120003=School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院三、速率理論（一）塔板理論優(yōu)缺點(diǎn)（二）Van Dee

15、mter方程式School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院（一）塔板理論優(yōu)缺點(diǎn)成功處：成功處：解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大值對(duì)應(yīng)的tR闡明了保留值與K的關(guān)系評(píng)價(jià)柱效（n，）存在問(wèn)題存在問(wèn)題:1）做出了四個(gè)與實(shí)際不相符的假設(shè)忽略了組分在兩相中傳質(zhì)和擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)過(guò)程2）只定性給出塔板高度的概念，卻無(wú)法解釋板高的影響因素3）排除了一個(gè)重要參數(shù)流動(dòng)相的線速度u，因而無(wú)法解釋柱效與流速關(guān)系更無(wú)法提出降低板高的途徑School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院（二

16、）Van Deemteer 方程式吸收了塔板理論的有效成果H，并從動(dòng)力學(xué)角度較好地解釋了影響柱效的因素uCuBAH+=/渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng)縱向擴(kuò)散項(xiàng)縱向擴(kuò)散項(xiàng)傳質(zhì)阻抗項(xiàng)傳質(zhì)阻抗項(xiàng)next縱向擴(kuò)散項(xiàng)School of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院流速與柱效的關(guān)系流速與柱效的關(guān)系uBAHCuu/+=項(xiàng)可忽略，最佳CBuCuBdudHop=+=2BCAHscmtLum2)/(min+=（測(cè)定）前提下和較短在保證足夠大最佳utRR高，峰越尖銳，柱效，一定，三個(gè)常數(shù)注：nHuSchool of Chemical Engineering,HFUT合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院1.渦流擴(kuò)散項(xiàng)（多徑擴(kuò)散項(xiàng)）：A產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：載氣攜樣品進(jìn)柱，遇到來(lái)自固定相顆粒的阻力路徑不同渦流擴(kuò)散影響因素：影響因素：固體顆粒越小，填充越實(shí)，A項(xiàng)越小dpA=2填充不規(guī)則因子填充顆粒直徑dpdpA討論：討論：柱效，nHAdp柱效，nHAdp注：注：顆粒太小，柱壓過(guò)高且不易填充均勻填充柱60100目空心毛細(xì)管柱（0.10.5mm），A=0