气相色谱的流程及色谱图
实验室k / 2019-07-30
流程图
气相色谱仪及其实验装置由下列各部分组成，其方框图示意如下：
气路系统——一般常用高压气瓶作载气源，气体经减压阈、流量控制器和压力调节器，然后通过柱，由检测器排出，形成气路系统。整个系统应保持密封，不能漏气。
进样系统——安装在色谱柱的进气口之前，由两个部分组成，一是进样口，另一是加热系统，以保证样品的汽化。
色谱分离系统——由色谱柱和控温室组成，是色谱仪的心脏部件。
检测系统——检测流动相中有无溶质组分的存在。目前已发展有七十多种检测器，如氢火焰离子化检测器、火焰光度检测器、电子捕获检测器、热导检测器等。它们可以将载气中被分离组分的浓度转变为电信号，由记录器记录成色谱图，供进行定性和定量。若作制备，则在检测器后接上分步收集器。
数据处理系统——对色谱图所反映的信息进行分析处理。目前，应用微处理机，可以很快地直接进行定性和定量。同时还可将色谱操作条件、定性和定量方法等贮存于微处理机中，若将这些条件编成程序还可自动操作及调节各项参数。
温度控制系统——对进样口、色谱分离室、检测室等处进行加热，并能自动控制温度的变化。
气相色谱的流程示意见图15-1。
洗脱曲线和色谱图
对于流出气体中被分离组分的检测及测量方法可分为二类：积分式检测和微分式检测。前者是将流出气体中各组分所产生的信号加和性地记录下来，因此洗脱曲线(检测信号对时间或流出物的容积作图)为一系列阶梯形曲线(图15-2a)；而微分式检测器记录流出气体的某一瞬间的性质，因此以载气为基线，各组分则以对称峰形出现(图15-2b)。
这两类洗脱曲线与所用检测器的类型有关，目前所用的检测器中以微分型为主，约占总检测器数的89％。实际上，大量有关气相色谱文献报道，大多采用氢火焰或热导检测器，均属微分式检测器。
常用术语及色谱图所反映的信息
现对气相色谱理论和应用中经常用到的一些术语作一简介。一般实验室中常用微分式检测器，现以其洗脱曲线为例进行介绍。
图15-3中水平轴代表时间，在气体流速恒定情况下，亦可代表载气流量。纵轴为流出气体中所含组分的浓度，通常以记录器中的电讯号表示。
基线——在没有样品注入时，只有载气流出的情况下，记录器笔画出一平直线，与横轴平行，称为基线。通常由于检测器噪声的影响，基线会产生漂移，但应在仪器规定范围内。
死时间——在某一时间“O”时(假定为零时)将样品送入，不被固定相所滞留的物质在A'时首先被洗出柱，OA'这段时间谓之死时间，以tM表示。
死体积——在死时间内流出的载气体积，称为死体积，以VM表示。也可理解为柱中所含的流动相体积(包括颗粒之间及颗粒孔隙内的体积)。
保留时间——样品从进样到各组分分别出峰的时间，称为备组分的保留时间，以tR表示。
调整保留时间——保留时间扣除死时间后称为调整保留时间，以tR'表示。tR'＝tR－tM。
保留体积——在保留时间内流出的载气体积，称为保留体积，以VR表示。
调整保留体积——保留体积扣除死体积后称为调整保留体积，以VR'表示。VR'=VR－VM。
比保留体积——指每克固定液在0℃时，对某组分的调整保留体积的贡献，其单位为ml/g，计算式如下：
Vg=273/Tc·VR'/g
式中：Vg为比保留体积，Tc为实验时色柱的温度，g表示色谱柱中固定相的克数。
相对保留值——以某一已知物的调整保留值作基准，其他各组分的调整保留值与其比值。
γ1,2=tr2'/tr1'=Vr2'/Vr1'=Vg2/Vg1
式中：γ1,2即为相对保留值。脚注1表示基准物，2表示某组分。
区域宽度——亦称区带宽度，表示峰形的宽窄。在实际工作中，峰形越窄分离越好，柱效越高。习惯上表示一个色谱峰的区带宽度有下列三种常用术语。
标准偏差σ，即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半，图15-3中EF的一半。
区域宽度或半宽度(2△t1/2)，在峰高一半处色谱峰的宽度称为区域宽度或色谱峰的半宽度，如图15-3中GH所示。区域宽度与标准偏差σ间的关系是：
2△t1/2=2σ√(2ln2)
基线宽度wb，即通过洗脱曲线的拐点作切线所得的三角形在基线上的截距，如图15-3中IJ所示。它和标准偏差间的关系是：
wb=4σ
色谱图上各组分的保留时间，是表示各组分在该色谱实验条件下所表现的保留特性，作为该组分的定性依据。色谱峰的峰面积与各组分的浓度存在量的关系，可作为各组分的定量依据。
峰宽(基线宽度)，表明色谱分离效率，为改进分离提供信息，根据理论板数计算公式，可以方便地从色谱图提供的信息计算出色谱柱的理论板数和分离度，并进而可推算某些物理常数。
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.jpg "气相色谱流程示意图")
.jpg "流出气体中组分的测量")
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