气相色谱(GasChromatography)基本原理及在环境监测中的应用Chromatography一、概论茨维特的实验1930年R.Kuhn用色谱柱分离出胡萝卜素1935年AdamsandHolmes发明了苯酚-甲醛型离子交换树脂，进一步发明了离子色谱1938年Izmailov发明薄层色谱1941年Martin&Synge发明了液-液分配色谱1944年Consden,Gordon&Martin发明纸色谱1952年Martin&Synge发明气-液色谱1953年Janak发明气-固色谱1954年Ray发明热导检测器1957年Martin&Golay发明毛细管色谱1959年Porath&Flodin发明凝胶色谱1960年液相色谱技术完善1954年我国研究成功第一台色谱仪20世纪60年代末，出现了高效液相色谱20世纪60年代推出了GC-MS，有效弥补了色谱柱定性差的弱点20世纪70年代HPLC崛起，为难挥发、热不稳定性和高分子质量样品的分析提供了有效手段80年代，出现了毛细管超临界LC、毛细管电泳色谱20世纪80年代到21世纪初，是色谱技术发展最快的20年（二）色谱方法的分类定义：色谱分离技术是借助色谱分离原理而使混合物中各组分分离的技术；将色谱分离技术应用于分析化学，称为色谱分析。慢中等快色谱以气体为流动相的色谱法GasChromatogaphy，简称GC适合分离分析易汽化（在-190℃-500℃范围内有0.2-10mmHg的蒸气压的）稳定、不易分解、不易反应的样品，特别适合用于同系物、同分异构体的分离。按固定相状态的不同可分为：气固色谱(GSC)：固定相是固体吸附剂气液色谱(GLC)：固定相是涂在担体表面的液体按分配过程物理化学原理：吸附色谱：固体吸附表面对不同组分物理吸附性能差异分配色谱：不同组分在两相中有不同的分配系数其它：离子交换原理；利用胶体的电动效应；利用温度变化而发展起来的热色谱按固定相类型：柱色谱：固定相装于色谱柱内，填充柱、空心柱、毛细管柱均属于此类纸色谱：以滤纸为载体不薄膜色谱：固定相为粉末压成的薄膜气相色谱法在分离分析方面具有如下特点（二）气相色谱法的基本概念1．色谱常用术语②基线没有试样进入检测器时，记录仪记录的是一条直线，这条直线称为基线。噪音：使基线发生细小的波动的现象基线是在实验操作条件下，反映检测器系统噪声随时间变化的曲线。峰高一半处色谱峰的宽度叫半峰宽(y1/2)。由于色谱峰顶呈圆孤形，色谱峰的半峰宽并不等于峰底宽的一半。★★保留时间(tR):是指被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间，=组分在流动相中停留的时间+在固定相中所停留的时间★★保留体积（VR）：从进样开始到柱后出现浓度最大值所需要的载气体积VR=F0·tR★★调整保留体积（VR′）：指扣除死体积后的保留体积VR′=t0′·F0★相对保留值()表示组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比：★★分配系数(K):当组分在流动相和固定相两相中达到分配平衡时，组分在两相中的浓度之比，称为分配系数(K)：★★分配比(k)定义：分配比是在一定温度、压力下，组分在两相间达到分配平衡时，两相间组分的质量比：k=ms/mm分配比又称为容量因子或容量比分配比k的大小由下式计算：k=tR`/t0通过实验来测定分配比k的数值（三）气相色谱法的基本理论①色谱峰的形状②混合组分的分离③色谱柱的柱效能塔板高度：H=L/n有效塔板数：使用调整保留时间tR′计算塔板数：2.速率理论②分子扩散项(B/U)试样分子沿色谱柱纵的方向扩散，系数B的大小与气体路径弯曲因子γ和组分在气体中的扩散系数Dg(单位为cm2.s-1)有关：③传质阻力项(CU)定义：被测组分由于浓度不均匀而发生物质迁移过程，称为传质过程。C称为传质阻力系数。传质过程分为：气相传质过程与液相传质过程传质阻力系数C等于气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数Cl之和：A，B/U，CU越小，色谱柱的塔板高度H越小，柱效率越高。改善柱效率的因素：（四）色谱分离条件的选择2.分离条件的选择②柱温的选择柱温改变时，柱效率、分离度R、选择性及色谱柱的稳定性都将产生相应的改变。（五）固定相及其选择2.气-液色谱固定相气-液色谱的优点：(1)固定液的品种繁多，可选择范围大；★担体的选择的基本原则(3)对被测组分有一定的溶解度且有较高的选择性。⑷化学稳定性好，在操作条件下，固定液不与载气、担体、被测组分发生不可逆的化学反应。★固定液的选择原则：(1)非极性试样，用非极性固定液；(2)极性试样，使用极性固定液；(3)极性与非极性的混合物，一般选用极性固定液；(4)能形成氢键的试样，选用极性