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第二章 气相色谱法3


水、除杂处理
适用对象:特别用于永久性气体和惰性气体的分离
高分子多孔小球(GDX)
特点:极性和非极性吸附剂,疏水性很强,球形颗粒,大小 均匀,有利于色谱柱的填充,可改变GDX的极性和孔径来 提高柱效。 适用对象: ①极性样品:多元醇、脂肪酸、腈类、胺类
②非极性样品:烃、醚、酮等
③有机物中微量水的测定
邻苯二甲酸二丁 酯
邻苯二甲酸二壬 酯
100
二氯甲烷、 丙酮
非极性和弱极性 物
160
乙醚、甲醇 弱极性物质(醇、 醛、酮
常见的固定液
名称 温度最高使 常用溶剂 相对极性 用 /℃ 适用对象(参考)
磷酸三甲 苯酯
有机皂土 聚乙二醇 ( 1500~200 00)
130
二氯甲烷、 丙酮
甲苯 丙酮、乙 醇、氯仿
(二)固定液 1、对固定液的要求
①挥发性小 ②化学稳定性好
③热稳定性好
④选择性高 :填充柱一般要求 21>1.15;毛细管柱, 21>1.08 ⑤溶解性好 ⑥有合适的溶剂溶解
2、组分与固定液分子间的相互作用
( 1 )定向力(静电力): 由于极性分子具有永久 偶极矩而产生的一种静电相互作用力。 结论: ①是和组分分子、固定液分子的极性有关的一个力 (极性愈强,作用力愈大,组分保留值越大 ) ②作用力是一个和温度有关的参数
+2
+4 氢键型
弱极性物质(醇、 醛、酮
芳烃 极性化合物,醛、 酮、酯,分离芳烃 和非芳烃
200 80~200
β β '- 氧二丙腈
100
甲醇、丙 酮
+5
芳烃和非芳烃分离, 低级烃,含氧化合 物
精品课件!
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三、聚合物固定相
它既起固定液作用直接用于分离,也可作为 载体在其表面涂渍固定液后再用。 由于是人工合成的,可控制其孔径大小及表 面性质。圆球型颗粒容易填充均匀,数据重现性 好。在无液膜存在时,没有“流失”问题,有利 于大幅度程序升温。
成为均匀的薄膜
⑤要有较大的孔隙率,以便减小柱压降
1、担体的种类 红色硅藻土 硅藻土型
担体
非硅藻土型
白色硅藻土
(1)红色硅藻土担体
特点:
①表面孔穴密集,孔径比较小(1μm),比表面较 大(4.0m2/g)能负载较多的固定液;
②机械强度好,不易破碎; ③分离效能高,用于分析非极性和弱极性化合物; ④一般红色担体和非极性固定液配伍。 缺点:担体表面存在活性中心,在分离极性物质时 色谱峰易拖尾 国产:6201,201;301等
这类高分子多孔微球特别适用于有机物中痕 量水的分析, 也可用于多元醇、脂肪酸、脂类等 的分析。
缺点:
色谱峰容易出现拖尾,降低柱效,而且进样 量越大,拖尾越严重。 在某些情况下,如高温使用时,常具有催化 活性,所以不宜分析高沸点和含有活性组分的 样品。
活性炭
特点:非极性吸附剂,表面活性大而不均一,使用温度
应低于300℃ 适用对象:
①分离永久性气体(N2、CO2 、CH4等)
②低沸点烃类 ③不宜分析高沸点组分和具有活性组分样品(峰拖尾严 重,降低柱效)
色散力是非极性分子间的作用力,它的产
生是由于分子具有周期性变化的瞬间偶极矩,
并伴随有一同步的电场产生,这电场又会使邻
近的分子极化,极化了的分子反过来又使瞬间
偶极矩的变化幅度增大,于是产生了色散力。
(4)氢键力 氢键力也是一种分子间的力。当化合物中的某
氢原子和两个电负性很大而原子半径较小的原子
相结合时,就会形成氢键
(2)白色硅藻土担体
特点:
①表面孔径比较粗,约8~ 9μm,且比表面较小 (1.0m2/g)
②由于表面活性中心减少,表面惰性好,主要用 于分析极性和碱性物质; ③白色担体和极性固定液配伍。
缺点:机械强度较差,易碎。在固定液涂渍和装 柱时要细心操作,避免破损。 国产:101,102系列
比较两种载体的优缺点
(4)釉化处理(使表面玻璃化、堵住微孔)
特点:担体上固定液涂渍量少,柱子适宜于分离
高沸点化合物,柱效比较高 (5)其他处理方法
担体ห้องสมุดไป่ตู้选择遵循的原则
①固定液质量分数>5%,选用硅藻土型担体 ②固定液质量分数<5%,选用经预处理的担体
③分离高沸点组分时,选用玻璃微球担体
④分离强腐蚀性组分时,选用氟载体

混合组分在色谱柱上能否分离,主要取决于所用 固定相,选择固定相是GC的关键问题

固定相主要分二大类:
固体固定相
液体固定相
一、固体固定相――气-固(吸附)色谱固定相
吸附——物理化学过程 吸附剂分类: 非极性吸附剂:如活性炭 吸附剂
极性吸附剂:如硅胶、氧化铝、分子筛等
固体固定相的特点:
优点:比表面积大,200~ 1000m2/g,吸附 容量大、选择性好、价廉、热稳定性好、在较 高温度下使用几乎不流失。操作中,活化后直 接装柱使用。
红色载体 柱效 强度 比表面 活性中心 较高 高 大(3~10 m2/g) 有 白色载体 较低 低 小(1~3 m2/g) 少
适宜涂渍
适于分离
非极性固定液
非极性、弱极性化合物
极性固定液
极性化合物
( 3 )非硅藻土担体
玻璃微球: 表面比较光滑,即使经过表面处理,固定液的 涂渍仍然很小,在0.05-0.5%之间 在低于组分沸点 200 ~ 220 ℃的柱温下分析高 沸点的样品 氟载体(聚四氟乙烯): 主要用于分析强极性和强腐蚀性物质 由于固定液涂渍困难,柱填充时需要在低温下 操作,一般柱效不高,用得较少。
( v )分离能形成氢键的试样:一般选用极性或
氢键型固定液。
试样中各组分按与固定液分子间形成氢键 能力大小先后流出,不易形成氢键的先流出, 最易形成氢键的后流出。
(ⅵ )复杂的难分离物质:可选用两种或两种以上 混合固定液。
注:对于样品极性情况未知的,一般用最常
用的几种固定液做试验
常见的固定液
对芳香族异构体的分离非常有效。
4、固定液的选择 (i)分离非极性物质:一般选用非极性固定液 组分和固定液分子间的作用力主要是色散力
试样中各组分按沸点由低到高的顺序出峰
常用的有:角鲨烷(异三十烷)、十六烷、硅
油等
( ii )分离中等极性物质:一般选用中等极性固 定液 组分和固定液分子间的作用力主要是色散
例:分离沸点相差极小的苯(沸点80.l℃)和环乙烷(沸点
为80.8℃)
若采用非极性固定液则很难使二者分离 采用中等极性的邻苯二甲酸二壬酯作固定液,可以定量
分离,苯的保留时间是环己烷的3.9倍,环乙烷先出峰,
选用极性更强的β,β’-氧二丙腈作固定液,苯的保留
时间是环己烷的6.3倍,就更容易将其分离了
+3 , 称中等极性固定液
+4~+5 , 称强极性固定液
第一类:非极性固定液 多数是饱和烷烃,如:异角鲨烷。固定液
和组分分子间的作用力是色散力,主要用于
分离烃类和非极性化合物
第二类:弱极性固定液 主要是含甲基的硅氧烷类。固定液和组分分子间 的作用力为色散力。
第三类:中等极性固定液
种类多、应用广,如硅氧烷(OV-17)等 固定液和组分分子间的作用力属于诱导力 和色散力。最高使用温度为200~300℃ ,中
名称 最高使用温 度 /℃ 150 常用溶剂 适用对象(参考)
角鲨烷(异三十烷)
乙醚、甲苯
一般烃类及非极 性化合物 高沸点烃类、酯 类、醚 非极性或弱极性 化合物
阿皮松L(真空润 滑脂L) 甲基硅油
300
苯、氯仿
200~270
甲苯、乙醚
常见的固定液
名称 二甲基硅橡胶 温度最高使 用 /℃ 300~320 常用溶剂 氯仿+丁醇 ( 1: 1) 适用对象(参考) 高沸点弱极性或 非极性
二、担体和固定液―― 气-液色谱(分配色 谱)固定相 气-液色谱(分配色谱)固定相
固定液
惰性担体
(一)担体
担体又称为载体,是一种化学惰性的 多孔固体颗粒,作用是提供惰性表面,支 持固定液,使固定液以薄膜状态分布在其 表面。
担体的性质要求
①具有化学惰性
②具有好的热稳定性
③有一定的机械强度
④有适当的比表面,表面无深沟,以便使固定液
力和诱导力。
试样中各组分按沸点由低到高的顺序出峰
(iii)分离极性物质:选用极性固定液
组分和固定液分子间的作用力主要是定向力
待测试样中各组分按极性由小到大的顺序出峰
例:用极性固定液聚乙二醇(PEG)-600,分析乙醛、丙烯 醛气体混合物的情形就是这样,乙醛的极性比丙烯醛小, 故先出峰
(vi)分离非极性和极性混合物:一般选用极性固定液, 这时非极性组分先流出,极性组分后流出。
石墨化炭黑
特点:非极性吸附剂,表面均匀,活化点少,主要 靠色散力起作用
适用对象:进行各种表面处理后,可适应各种样品
的分离
碳分子筛
特点:非极性,表面活化点少,疏水性强,柱效高, 耐腐蚀,耐辐射,寿命长 适用对象:用于一些永久气体的分析,适于分析氢 键型化合物
分子筛
特点:人工合成的硅酸盐,强极性吸附剂,比表面 大,最高使用温度为 400 ℃。易吸水,载气要除
等极性,用于分离沸点相近的烷烃、烯烃、芳
烃、环烷烃、醇类和酮类,也可用于各种卤化
物的分离。
第四类:极性固定液
分子中多含有很强的极性基团,固定液和组
分分子间的作用力属于静电力和诱导力。代表
物为,’--氧二丙腈。适合极性样品的分 离。 特殊类型固定液 代表物有:有机皂土-34,它是一种极性很
强的固定液,最高使用温度为180~200 ℃ ,
②不能分析极性化合物
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