原创：气相色谱和液相色谱简介

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一、气相色谱

1、气相色谱法的概述

气相色谱法是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。这是一种新的分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。气固色谱的“气”指的是流动相是气体，“固”指的是固定相是固体物质。例如活性炭、硅胶等。气液色谱“气”指的是流动相是气体，“液”指的是固定相是液体物质。例如在惰性材料硅藻土上涂上一层角鲨烷，可以分离、测定纯乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烷、丙烯等杂质。

2、气相色谱法的原理

色谱分析是一种多组分混合物的分离、分析工具。它主要利用物质的物理性质对混合物进行分离，测定混合物的各组分。并对混合物中的各组分进行定量、定性分析。

气相色谱仪是以气体作为流动相（载气）。当样品被送入进样器后由载气携带进入色谱柱。由于样品中各组分在色谱柱中的流动相（气相）和固定相（液相或固相）间分配或吸附系数的差异。在载气的冲洗下，各组分在两相间作反复多次分配，使各组分在色谱柱中得到分离，然后由接在柱后的检测器根据组分的物理化学特性，将各组分按顺序检测出来。

3、气相色谱法的特点

（1）分离效能高

对物理化学性能很接近的复杂混合物质一般都能很好的分离，进行定性、定量检测。有时在一次分析时可同时解决几十甚至上百个组分的分离测定。

（2）灵敏度高

能检测出PPM级甚至PPB级的杂质含量。

（3）分析速度快

一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个样品的测定。

（4）应用范围广

气相色谱法可以分析气体、易挥发性的液体和固体样品。就有机物而言，应用最为广泛，可以分析约20%的有机物。此外，某些无机物通过转化也可以进行分析。

4、气相色谱仪的组成及一般流程

（1）组成：由气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统组成。

（2）一般流程：载气由高压钢瓶中流出，经减压阀降压到所需压力后，通过净化干燥管使载气净化，再经稳压阀和转子流量计后，以稳定的压力、恒定的速度流经气化室和与气化的样品混合，将样品气体带入色谱柱中进行分离。分离后的各组分随着载气先后流入检测器，然后载气放空。检测器将物质的浓度或质量的变化转变为一定的电信号，经放大后在记录仪上记录下来，就得到色谱流出曲线。根据色谱流出曲线上得到的每一个峰的保留时间，可以进行定性分析，根据峰面积或峰高的大小，可以进行定量分析。

5、常用检测器

热导检测器TCD、氢火焰离子化检测器FID、火焰光度检测器FPD、氮磷检测器NPD、电子捕获检测器ECD。

（1）热导检测器TCD

原理：气流中样品浓度发生变化，则从热敏元件上所带走的热量也就不同，从而改变热敏元件的电阻值，由于热敏元件为组成惠斯顿电桥之臂，只要桥路中任何一臂电阻发生变化，则整个线路就立即有信号输出。

特点：此检测器几乎对所有可挥发性的有机和无机物质均能响应。但灵敏度低，被测样品的浓度不得低于万分之一。属非破坏性检测器。

（2）氢火焰离子化检测器FID

原理：在氢氧焰的高温作用下，许多分子均将分裂为碎片，并有自由基和激态分子产生，从而在氢焰中形成这些高能粒子所组成的高能区，当有机分子进入此高能区时，就会被电离，从而在外电路中输出离子电流信号。

特点：体积小，灵敏度高，死体积小，应答时间快，但对部分物质无响应，如H2，O2，N2，CO，CO2，NO，NO2，CS2，H2O等，属破坏性检测器。

（3）火焰光度检测器FPD

原理：燃烧着的氢焰中当有样品进入时，则氢焰的谱线和发光强度均发生变化，然后由光电倍增管将光度变化转变为电信号。

特点：对磷、硫化合物有很高的选择性，适当选择光电倍增管前的滤光片将有助于提高选择性，排除干扰。

（4）氮磷检测器NPD

原理：在FID中加入一个用碱金属盐制成的玻璃珠，当样品分子含有在燃烧时能与碱盐起反应的元素时，则将碱盐的挥发度增大，这些碱盐蒸汽在火焰中将被激发电离，而产生新的离子流，从而输出信号。

特点：这是一种有选择性的检测器，对含有能增加碱盐挥发性的化合物特别敏感。对含有氮、磷有机物有很高的灵敏度。属破坏性检测器。

（5）电子捕获检测器ECD

原理：载气分子在63Ni辐射源中所产生的β粒子的作用下离子化，在电场中形成稳定的基流，当含电负性基团的组分通过时，俘获电子使基流减小而产生电信号。

特点：对电负性物质如卤化物，有机汞，有机氯以及过氧化物，金属有机物，硝基、甾类化合物等有很高的灵敏度。属非破坏性检测器。

6、气相色谱的应用

（1）在石油化工行业中大部分的原料和产品都可采用气相色谱法来分析。

（2）在电力部门中可用来检查变压器的潜伏性故障。

（3）在环境保护工作中可用来监测城市大气和水的质量。

（4）在农业上可用来监测农作物中残留的农药含量。

（5）在商业部门可用来检验和鉴定食品质量的好坏。

（6）在医学上可用来研究人体新陈代谢、生理机能。

（7）在临床上用于鉴别药物中毒或疾病类型。

（8）在宇宙舴中可用来自动监测飞船密封舱内的气体等等。

（9）有机合成领域内的成分研究和生产控制。

（10）尖端科学上军事检测控制和研究。

二、液相色谱

1、液相色谱法

利用混合物在液-固或不互溶的两种液体之间分配比的差异，对混合物进行先分离，而后分析鉴定。

液相色谱仪根据固定相是液体或者固体，又分为液-液色谱（LLC）及液-固色谱（LSC）。

2、液相色谱法的原理

样品溶液中的各组分在两相（流动相、固定相）中具有不同的分配系数，在两相中作相对运动时，经过反复多次的吸附-解吸的分配过程，各组分在移动速度上产生较大的差别，被分离成单个组分依次从柱内流出，通过检测器时，样品浓度被转换成电信号传送到记录仪，数据以图谱形式打印出来。

3、高效液相色谱法的特点

（1）高压

压力可达150-300 kg/cm2。色谱柱每米降压为75 kg/cm2以上。

（2）高速

流速为0.1-10.0 mL/min。

（3）高效

塔板数可达5000/米。在一根柱中同时分离成分可达100种。

（4）高灵敏度

紫外检测器灵敏度可达0.01 ng，同时消耗样品少。

4、高效液相色谱仪的系统组成

高效液相色谱仪的系统由储液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等几部分组成。

储液器中的流动相被高压泵打入系统，样品溶液经进样器进入流动相，被流动相载入色谱柱（固定相）内。

5、高效液相色谱的应用

高效液相色谱法只要求样品能制成溶液，不受样品挥发性的限制，流动相可选择的范围宽，固定相的种类繁多，因而可以分离热不稳定和非挥发性的、离解的和非离解的以及各种分子量范围的物质。

由于HPLC具有高分辨率、高灵敏度、速度快、色谱柱可反复利用，流出组分易收集等优点，因而被广泛应用到生物化学、食品分析、医药研究、环境分析、无机分析等各种领域。高效液相色谱仪与结构仪器的联用是一个重要的发展方向。

液相色谱-质谱联用技术受到普遍重视，如分析氨基甲酸酯类农药和多环芳烃等；液相色谱-红外光谱联用也发展很快，如在环境污染分析测定水中的烃类，海水中的不挥发烃类等，使环境污染分析得到新的发展。

6、操作过程中的注意事项

（1）流动相

a.流动相应选用色谱纯试剂、高纯水或双蒸水，酸碱液及缓冲液需经过滤后使用，过滤时注意区分水系膜和油系膜的适用范围。

b.水相流动相需经常更换（一般不超过两天），防止长菌变质。

c.使用双泵时，A、B、C、D四相中，若所用流动相中有含盐流动相，则A、D（进样口位于混合器下方）放置含盐流动相，B、C（进样口位于混合器上方）放置不含盐流动相。A、B、C、D四个储液器中其中一个为棕色瓶，用于存放水相流动相。

（2）样品

a.采用过滤或离心方法处理样品，确保样品中不含固体颗粒。

b.用流动相或比流动相弱（若为反相柱，则极性比流动相大：若为正相柱，则极性比流动相小）的溶剂制备样品溶液，尽量用流动相制备样品液。

c.手动进样时，进样量尽量小，使用定量管定量时，进样体积应为定量管的3-5倍。

（3）色谱柱

a.使用前仔细阅读色谱柱附带的说明书，注意适用范围，如pH值范围、流动相类型等。

b.使用符合要求的流动相。

c.使用保护柱。

d.如所用流动相为含盐流动相，反向色谱柱使用后，先用水或低浓度甲醇水冲洗，再用纯甲醇冲洗。

e.色谱柱在不使用时，应用甲醇冲洗，取下后紧密封闭两端保存。

f.不要高压冲洗柱子。

g.不要在高温下长时间使用硅胶键合相色谱柱。