实验五—气相色谱法实验
气相色谱法实验
一、实验目的
1.了解气相色谱仪的各部件的功能。

2.加深理解气相色谱的原理和应用。

3.掌握气相色谱分析的一般实验方法。

4.学会使用FID气相色谱对未知物进行分析。

二、实验原理
1.气相色谱法基本原理
气相色谱的流动向为惰性气体，气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。

当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。

吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。

如此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。

气相色谱仪器框图如图
1所示：
Mol-Sieve Fixed
图1.气相色谱仪器框图
仪器均由以下五个系统组成：气路、进样、分离、温度控制、检测和记录系统。

2.气相色谱法定性和定量分析原理
在这种吸附色谱中常用流出曲线来描述样品中各组分的浓度。

也就是说，让分离后的各组分谱带的浓度变化输入换能装置中，转变成电信号的变化。

然
色谱与光谱实验
后将电信号的变化输入记录器记录下来，便得到如图2的曲线。

它表示组分进入检测器后，检测器所给出的信号随时间变化的规律。

它是柱内组分分离结果的反映，是研究色谱分离过程机理的依据，也是定性和定量的依据。

图2.典型的色谱流动曲线
3.FID的原理
本次试验所用的为氢火焰离子化检测器(FID)，它是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。

三．实验试剂和仪器
(1)试剂：甲醇、异丙醇、异丁醇
(2)仪器：气相色谱仪带氢火焰离子化检测器(GC-2014气相色谱仪)；
氢-空发生器(SPH-300氢气发生器)、氮气钢瓶；
色谱柱；
微量注射器。

四．实验步骤
1.打开稳定电源。

2.打开N2钢瓶（减压阀），以N2为载气，开始通气，检漏；调整柱前压
约为0.12MPa。

色谱与光谱实验
3.调节总流量为适当值(根据刻度的流量表测得)。

4.调节分流阀使分流流量为实验所需的流量。

5.打开空气、氮气开关阀，调节空气、氮气流量为适当值。

6.根据实验需要设置柱温、进样温度和FID 检测器温度。

本实验柱温的初始温度恒温。

气化室及检测器温度设定，一般比柱温高50~100℃。

7.打开色谱工作站，设定相关参数。

8.待仪器稳定后，进样分析，注意进样量，1µ L 左右。

9. 峰记录与处理，微机化后自动获得积分面积、高、保留时间等数据。

10.实验结束后首先调节柱温到室温，调节氢气、空气流量为零，随后关闭氢-空发生器，待柱温降到室温后关闭色谱仪，最后将氮气钢瓶关闭。

五．数据记录和处理
用气相色谱法对未知混合物进行气相色谱测定，可得其色谱图如图3所示：
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
min
0.00
0.250.500.751.001.251.501.752.00
2.25uV(x1,000,000) Chrom atogram
2.341/2386957
2.622/1451103
2.833/7671
图3.未知混合物的气相色谱图
Peak#
Ret.Time
Area
Height
2
2.341
2386957
1627752
3
2.622
1451103
937144.9
将未知物与标准溶液对照，发现未知混合物的色谱图与异丙醇和异丁醇的
气相色谱图标准溶液相吻合，第一个峰：停留时间2.341与异丙醇接近，第二
个峰停留时间2.622，与异丁醇接近。

可推断该混合物为异丙醇和异丁醇的混合
物。

色谱与光谱实验
色谱与光谱实验
(1)异丙醇
min
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0uV(x1,000,000) Chrom atogram
2.359/5673681
2.632/2401
图4.异丙醇的气相色谱图
Peak#
Ret.Time
Area
Height 2
2.3595673681
3509001
(2)异丁醇
2.2 2.3
2.4
2.5 2.6
2.7
2.8
2.9
3.0 3.1min
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50uV(x1,000,000) Chrom atogram
2.631/2892190
2.837/15612
图5.异丁醇的气象色谱图
Peak#
Ret.Time
Area
Height
2
2.631
2892190
1790486
色谱与光谱实验
六．思考与讨论
1.在气相色谱仪中有单气路和双气路之分，二者各有什么特点？
答：气相色谱仪中有单气路和双气路之分一般是指热导检测器，热导检测
器正常工作的时候，需要一路气做比较气，常称作为参比气，另外一路气做样品，这样两路气同时有阀件独立提供，两路气体在调节和使用时互不干扰，是
并联方式的气路，这就是双气路。

但在工作中，由于成本，气路复杂性，样品
的复杂性等等众多原因，在使用中，常常会将两路气体的流动串联成单路流动，只有一路阀件控制两路气，这样的作法，结果是损失了一些S值，但很多用户
所测含量是百分含量或者是千分含量，这样对结果就没有影响了。

2.在分析有机物时常采用氢火焰离子化检测器，这是为什么？
答：氢火焰离子化检测器有很多优点：灵敏度很高，比热导检测器的灵敏
度高约103倍；检出限低，可达10-12g·S-1；火焰离子化检测器能检测大多数含碳有机化合物；死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达106以上；而且
结构不复杂，操作简单，是目前应用最广泛的色谱检测器之一。

3. 在色谱分析中，经常会出现色谱峰不对称的现象，除了进样量的影响之外，还有什么其他影响因素？
答：色谱峰的不对称性来源于色谱过程本身，也有些来源于仪器。

造成峰
不对称的原因有以下几个：
(1)不完全分离：歪曲的峰形有时实际上是因为未分离的其他溶质组分峰的叠加
造成的。

(2)缓慢的动力学过程：包括溶质在固定相中为空隙中的扩散，溶质与表面能量
分布不均匀的固定相的相互作用；对液相色谱来说，还有在溶剂化不充分的键合固定相表面传质缓慢的影响。

动力学过程造成的不对称可以通过梯度洗脱予以改善。

(3)化学反应：如溶质在柱内发生化学反应，会形成拖尾峰或宽得不正常的峰。