色谱法分离原理示意图
A＋B
色谱基础知识
进样口
A＋B |一 ＋B
色谱柱
B | A B
检测器
B | 一
| B A
| 峰一 A
B |
时间
峰B
色谱基础知识
一些色谱图相关的术语： 1）色谱图：在分析过程中色谱仪记录下来的检测器 信号随时间变化的曲线。（一般纵坐标为信号值，横 坐标为时间） 2）基线：在不分析状态下色谱仪检测器信号随时间 变化的曲线。 3）色谱峰：在分析过程中，当某一组分流过检测器 时，检测器信号随之产生变化，在谱图上即表现为峰 状，称之为色谱峰。
色谱基础知识
一些色谱图相关的术语
180000
TOP
160000 140000 120000 100000
Demo Chromatogram
80000
60000 40000 20000 0 0 -20000
峰高 峰面积（阴影部 分）
1
2
保留时间
一些色谱图相关的术 语：
以右边谱图中第一个峰为例： 峰高： 284909 uV 峰宽： 约15s (从0.6到0.9min) 峰面积：2043631 uV*s 保留时间：0.76 min
色谱基础知识
正向
检测器
色谱柱
5 放空 6 4
1
2
4
反向
样品气
定量管
检测器
3
3
1 2
载气
色谱柱
分离系统：反吹
色谱基础知识
反吹的典型应用：8通阀进样+反吹 测O2中的CH4-NMHC
7
色谱柱
6
放空
8
样品气
1
定 量 管
5
检测器
2 3
4
载气
色谱基础知识
反吹的典型应用：8通阀进样+反吹 测O2中的CH4-NMHC
3
2
色谱基础知识
气相色谱仪的构成： 3）分离系统 分离系统的功能是把需要分析的组分从背 景组分中分离出来。 分离功能主要依赖于色谱柱来实现，但在 某些特定的应用中还需要一些必要的流路系统（如 中心切割或反吹等）。
色谱基础知识
分离系统：色谱柱 色谱柱，即装填有固定相用以分离混合组分的柱 管，是整个色谱分析系统的核心部分。 气相色谱柱，一般可分为填充柱和毛细管柱。
分离系统：色谱柱
毛细管柱的种类
融熔石英 或不锈钢
色谱基础知识
固定液
多孔层开口柱[PLOT] (内壁为多孔性涂层，如 高分子小球、氧化铝等)
管壁涂渍开口柱[WCOT] （内壁为固定液涂层）
分离系统：色谱柱
色谱基础知识
填充柱
毛细管柱
色谱基础知识
分离系统：色谱柱 Orthodyne色谱仪在工业气体行业应用中几种常用的 填充柱： 1）分子筛柱 （Molecular Sieve） 2）Porapak Q柱 3）Porapak N柱 4）OPN柱 5）硅胶柱（Silica Gel） 6）Hayesep柱 7）BTS柱 （脱氧柱）
固定液
理论塔板数一般都较大
分离系统：色谱柱
填充柱填料的种类 固定液
Partition Materials
在担体上涂覆固定液 固定相 品） ：
色谱基础知识
担体
液体（主要用于分析液体样
吸附材料 (吸附剂)
固体
没有涂覆固定液 固定相 ： 固体 （主要用于分析气体样品）
(硅胶、活性碳、分子筛、活性氧化铝, 还有多孔高 分子小球)
色谱基础知识
一些色谱图相关的术语： 4）峰高：某一色谱峰顶点与基线的距离（信号差值）。 5）峰宽：某一色谱峰底部的宽度。（即从色谱峰开始到 结束的时间。） 6）峰面积：某一色谱峰与峰底基线所围成区域的面积叫 峰面积。 峰面积是色谱法定量的依据。
7）保留时间：某一组分从进样到该组分色谱峰到达顶点 的时间。 保留时间是色谱法定性的依据。
- 在不分析状态，4个桥臂流过的气体都是载气，此时4个桥臂温度相等， 电阻值相等，电桥处于平衡状态
- 当从色谱柱流出的被测气体组分流过测量桥臂时，因被测气体的导热系 数与载气不一样，其带走的热量也不一样，从而引起测量桥臂的温度发生 变化，导致测量桥臂的电阻值发生变化，引起电桥不平衡。电桥的输出即 和被测组分的浓度呈比例关系
分离系统：反吹
色谱基础知识
反吹的典型应用：8通阀进样+反吹 测O2中的CH4-NMHC
2250000 Porapak "Q" 2m
1750000
CH4
1250000
750000
NMHC
250000
O2
0 1 2 3
-250000
色谱基础知识
气相色谱仪的构成： 4）检测系统 检测系统的功能是对流出色谱柱的被测组 分进行检测，通常包括检测器和放大器。检测系统 相当于色谱仪的眼睛，它可以把被测组分从载气中 分辨出来。 Orthodyne色谱仪常用的检测器有： A）热导检测器，TCD B）火焰离子化检测器，FID C）放电离子化检测器，DID D）等离子体发光检测器，PED（DID-AR）
CuO
Cu + H2O
色谱基础知识
分离系统：流路切换
中心切割：泛指在色谱分析过程中为了将不需要的组 分从分析系统中排出的阀切换动作。 典型应用：高纯气体中的杂质分析 反吹：泛指在色谱分析过程中使载气在色谱柱中的流 向倒置的阀切换动作。 典型应用：测量某些不需要单独分析的组分，如 CH4、及NMHC（非甲烷总烃）的分析。
R2
R1
D
OUT2
C
IN2
B
OUT1
E
A
IN1
热导检测器 Thermal Conductive Detector
色谱基础知识
色谱基础知识
热导检测器的原理
- 热导检测器由4个桥臂（热敏元件）组成，组成一个惠斯登电桥。4个桥 臂当中，2个是参比桥臂，2个是测量桥臂。参比桥臂只有载气流过，测量 桥臂接色谱柱出口 - 每种气体都有各自的导热系数，导热系数越大越容易带走热量
色谱基础知识
影响热导检测器灵敏度的因素：
1）桥臂电流。一般来说，桥流越大灵敏度越好，但是桥流 太大容易烧毁桥臂。
2）桥臂材质的热敏性。桥臂热敏性越好，灵敏度越好 3）检测器池体温度。池体与桥臂的温差越大，灵敏度越好
色谱基础知识
色谱基础知识
几个基本概念： Chromatography：色谱法，一种分离和分析的方法 Chromatograph： 色谱仪，以色谱法为原理的分析仪器 Chromatogram： 色谱图，色谱仪生成的分析结果
色谱基础知识
Chromatography 色谱法： 色谱法是一种分离和分析方法，又叫层析法，它利 用不同物质在不同相态间的选择性分配，以流动相对 固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会 以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。 色谱法最初由俄国植物学家茨维特创立。
热导检测器 Thermal Conductive Detector
色谱基础知识
OUT2
7
OUT1
TCD DETECTOR
R1
8
S2
10 6
A – 参比气入口 B – 参比气出口 C – 测量气入口 D – 测量气出口 E – 测量室
S1
R2 S2 S1
IN1 REFERENCE
9
IN2 ANALYSIS
2250000
色谱基础知识
Porapak "Q" 2m
1750000
CH4
1250000
750000
NMHC
250000
O2
0 1 2 3
-250000
分离系统：色谱柱
色谱基础知识
Porapak N柱 和 Hayesep A柱： 主要用于分离C1-C2轻烃类气体，如CH4、C2H2、C2H4、C2H6等
色谱基础知识
茨维特实验： 1903年，茨维特做了一个植物色素分离实验： 在一玻璃管中放入碳酸钙，将含有植物色素 （植物叶的提取液）的石油醚倒入管中。 此 时，玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱 带。然后用纯石油醚冲洗，随着石油醚的加入， 谱带不断地向下移动，并逐渐分开成几个不同 颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得各种颜色 的色素，并可分别进行鉴定。色谱法也由此而 得名。
分离系统：中心切割
色谱柱1
5 样品气放空 6 4 6 5 4
色谱柱2
检测器
定量管
样品气 1 2 载气1 放空 3 1 2 3
载气2
色谱柱1
5 样品气放空 6 4 6 5 4
பைடு நூலகம்
色谱柱2
检测器
定量管
样品气 1 3 1 3
2
载气1 放空
2
载气2
分离系统：反吹
5 放空 6 4 2 4 定量管 样品气 1 2 载气 3 3 1
200000
N2 H2 CO
100000
0 0 -100000 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Minutes
5
-200000
分离系统：色谱柱
色谱基础知识
OPN柱： 主要用于分离烃类，如C2H2、C3H8、C3H6、C4H10等 （无法分离C2H4和C2H6）
450000
C2H4 + C2H6
分离系统：色谱柱
填充柱(Packed Column)
管
色谱基础知识
内径(ID) 2-4 mm 长度 填料 0.5 - 5m 多孔性小球或涂覆有0.5-25%固
定液的担体
填料
理论塔板数一般都很小
毛细管柱(Capillary Column)