2
4
3
色谱柱
1
2
4
3
色谱柱
色谱基础知识
检测器
检测器
分离系统：反吹
反吹的典型应用：8通阀进样+反吹 测O2中的CH4-NMHC
放空 样品气
7
8
6
定
量
1
5
管
载气
2
4
3
色谱基础知识
色谱柱 检测器
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
分离系统：反吹
反吹的典型应用：8通阀进样+反吹 测O2中的CH4-NMHC
毛细管柱的种类
色谱基础知识
融熔石英 或不锈钢
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)
固定液
管壁涂渍开口柱[WCOT] （内壁为固定液涂层）
分离系统：色谱柱
填充柱
色谱基础知识 毛细管柱
分离系统：色谱柱
色谱基础知识
Orthodyne色谱仪在工业气体行业应用中几种常用的填充柱：
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：
7
S2
10
6
R2
9
IN2
ANALYSIS
D
OUT2
B
OUT1
TC D D ETEC TOR
S2
S1
R2
R1
E
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
C
IN2
A
IN1
热导检测器 Thermal Conductive Detector
色谱基础知识
色谱基础知识
脱氧原理： Cu + O2
再生原理： CuO + H2
CuO Cu + H2O
分离系统：流路切换
色谱基础知识
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。
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）
分离系统：色谱柱 几种常用的填充柱的出峰次序
色谱基础知识
分离系统：色谱柱 几种常用的填充柱的出峰次序
气相色谱仪的构成：
2）进样系统 进样系统的功能是将需要分析的样品注入到分析系统当中。 进样的方式一般有2种： a）进样针（注射器） b）阀。
注射器进样
色谱基础知识
阀进样
采样状态
放空 样品气 载气
进样状态
放空 样品气 载气
5
6
4
定量管
1
3
2
5
6
4
定量管
1
3
2
色谱基础知识
色谱柱
色谱柱
色谱基础知识
气相色谱仪的构成：
-150000
1.3C4H10
色谱基础知识
OPN 6/4 6m OPN 1/8" 6m
Minutes
7
8
9
10
分离系统：色谱柱
Porapak Q柱： 主要用于分离CH4、CO2等
2250000
1750000
CH4
1250000
750000
250000
O2
0
1
-250000
色谱基础知识
Porapak "Q" 2m
分离系统：色谱柱
填充柱填料的种类 固定液
担体
色谱基础知识
Partition Materials
在担体上涂覆固定液 固定相 ： 液体（主要用于分析液体样品）
固体
吸附材料 (吸附剂)
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)
分离系统：色谱柱
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。
一些色谱图相关的术语
色谱基础知识
色谱法的定性
当分析条件相同时，相同的组分在相同的时间出峰。
（保留时间相同）
未知样品
标准样品 (组分A和B的混合物)
样品注入
成份 A
成份 B
色谱基础知识
色谱法的定量
被测组分的峰面积(峰高) 与到达检测器的被测组分的量成正例
色谱基础知识
未知的样品
标准样品 (组分A 100ppm)
成份 A 峰面积： 700
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）。
分离系统：色谱柱
色谱基础知识
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。
一些气体的导热系数，单位：J / cm·℃·s
色谱基础知识
色谱基础知识
热导检测器的优缺点
优点： - 通用型检测器，对所有组分均有响应 - 结构简单，稳定性好。对于常量分析可使用廉价的N2或Ar做载气 - 不破坏被测组分
色谱基础知识
色谱法的分类： 1）以流动相形式分类，可分为气相色谱法和液相色谱法。
什么是流动相？什么是固定相？ 色谱分析过程中用于携带待测组分向前移动的物质称为流动相
（mobile phase）。在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的物质称 为固定相（stationary phase）。
色谱基础知识
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。
-200000
µV
分离系统：色谱柱
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
350000
iC4H10 nC4H10
C3H6
C3H8
C2H2
250000
CH4
150000
50000
0
1
2
3
4
5
6
-50000
色谱基础知识
分离系统：色谱柱
色谱基础知识
分子筛柱： 主要用于分离分离永久气体，如He、H2、O2+Ar、N2、CH4、CO等
400000 300000
CH4 O2
200000
N2
H2
100000
CO
MS 6/4 4m MS 1/8" 3m
0
Minutes
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
-100000
180000 160000
TOP
140000
120000
100000 80000
峰高
60000
40000
20000
0
0
1
-20000
保留时间
色谱基础知识
Demo Chromatogram
峰面积（阴影部分）
2
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
色谱法最初由俄国植物学家茨维特创立。
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。
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
- 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
NMHC