色谱知识35问题

一、分别说明硅藻土载体Chromosorb W AW DMCS中“W”、“AW”、“DMCS”的含义? 答:W—白色;AW—酸洗;DMCS—二甲基二氯硅烷处理。

二、对气相色谱固定液有哪些基本要求？

答：1、选择性好：对不同组分有不同的溶解和解析能力，以便达到所规定的分离要求； 2、极性范围广：具有多种类型的作用力，以利于分析多种不同类型的样品；

3、化学稳定性佳：不与载气或样品组分发生不可逆的反应，以免出现固定液变质或干扰分析的现象；

4、液态粘度小：组分能在其中快速完成溶解和解析过程，以便实现高效快速分析之目的； 5、热稳定性高：有较宽的工作温度范围，能承受较高的工作温度和较低的凝固点，以便完成对沸程较宽样品的分离分析工作；

6、附着力强：能在载体表面上形成一层均匀的不易脱落的薄膜，以利于提高柱效率； 7、蒸汽压低：在使用条件下流失少，以便获得稳定的基线和较长的柱寿命；

三、制备色谱填充柱时，应注意哪些问题？ 答:

A.选择合适的固定液和担体,注意合适的配比;

B.根据分析样品性质选择合适的柱管材质,如不锈钢,玻璃,聚四氟乙烯; C.充分清洁柱管内壁,必要时对内壁做钝化处理;

D.配置合适浓度的固定液使其能在适量的担体上均匀分布; E.充分干燥配置好的填料;

F.事先计算好柱体积,以便验证柱子装填是否紧密; G.注意装好柱端的玻璃棉(或不锈钢网)后再连接到真空泵;

H.确定装填紧密后,在通载气状态下对柱子进行老化(注意:检测器端不连接).

四、气相色谱分析，柱温的选择主要考虑哪些因素？ 答：1、被测组分的沸点

2、固定液的最高使用温度； 3、检测器灵敏度； 4、柱效。

五、气相色谱分析的保留值是何含义？

答：保留值是表示试样中各组分在色谱柱中的停留时间的数值，通常用时间或用将组分带出色谱柱所需载气的体积来表示。

其表示了溶质通过色谱柱时被固定相保留在柱内的程度。

六、何谓气相色谱的相对保留值？相对保留值有何意义？

答：以一种物质作为标准，而求出其他物质的保留值对此标准物的比值，称为相对保留值。

其优点是，只要柱温、固定相的性质不变，即使柱径、柱长，填充情况及流动相流速变化，值仍不变，因此它是色谱定性分析的重要参数。其值可以表示固定相的选择性。

七、确定色谱柱分离性能好坏的指标是什么？

答：常用选择性、分辨率（分离度）、柱效率来表示柱子的分离效能。 其相关概念为：

1、分离因子：系指两组分保留值(TR或VR)之比值，常用来表示柱子的选择性。分离因子大，分离较好，这不是绝对的，柱效的好坏也影响分离因子的真假。

2、分离度：相邻的两个色谱峰中，小峰峰高和两峰交点的高度之差与小峰峰高之比值，分离度常用来描述未全分离色谱峰的分离程度。一般要求分离度大于0.5. 3、分离不纯度：表示一峰物质混入另一峰物质中的百分含量。

4、分配系数K：又称平衡常数，是指在一定温度和压力下，气_液相间达到平衡时，组分分配在液相中平均浓度与其分配或溶解在气相中的平均浓度之比值。分配系数只随柱温、柱压变化，与柱中气相、液相体积无关；如果两组分具有相同的K值，则它们的峰是重合的。反之，K值差别越大，则峰分离的越好。

5、分配比k：组分在固定相中的量与在流动相中的量之比，k值又称容量因子、容量比、分配容量。分配比是衡量柱子对组分的保留能力的参数。分配比越大，则保留时间越长，分配比为0，则表示组分在固定相中不溶解。

6、分辨率R：它是指混合物中相邻两组分在色谱柱中的分离情况。相等于相邻两组分色谱保留值之差与此两组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值。R=1.0，两组分稍有重迭；R=1.5，两组分基本分离。

7、总分离效能指标：指相邻两组分色谱保留值之差与此两组分半峰宽总和之半的比值。 8、柱效率：色谱柱在分离过程中由动力学因素所决定的色谱分离效率。

9、理论塔板高度：相当于一个理论塔板的高度，其值以柱长与理论塔板数之比来表示。 10、有效塔板高度：相当于一个有效理论塔板的高度。 11、理论塔板数：用来描述色谱柱效率的一个指标。 12、有效塔板数：指由调整保留值与色谱峰宽的比值。

八、何谓气相色谱分析的峰高分离度？写出计算公式。

答：为相邻两峰较小峰高度（h）和两峰交点到基线垂直距离（hM）之差与小峰高度（h）的比值。

公式 Rh=（ h-hM ）/h×100%

九、举出气相色谱常用检测器名称及其英文缩写。

答：1、热导检测器 thermal conductivity detector,TCD 又称热导池检测器，也称卡他计（Katharomater）。

2、氢火焰离子化检测器 flame ionization detector, FID 又称火焰电离检测器。 3、氮-磷检测器 nitrogen-phosphorus detector ,NPD

4、电子俘获检测器 electron capture detector，ECD，对电负性化合物（能俘获电子的组分）具有特别高的灵敏度的一种选择性检测器。

5、火焰光度检测器 flame photometric detector, FPD 是对含磷、含硫的化合物有高选择性和高灵敏度的一种气相色谱检测器。

6、无放射源电子俘获检测器 non-radioactive electron capture detector 一种不用放射源的电子俘获检测器。

7、氦电离检测器 helium ionization detector ，HID， 用于永久性气体超微量分析的一种检测器。

8、氩电离检测器 argon ionization detector ，AID， 其工作原理与氦电离检测器完全相同，只是用氩气作载气。

9、电离截面检测器 ionization cross section detector 又称截面积电离检测器。 10、电子迁移率检测器 electron mobility detector 是一种用于检测微量永久性气体的气相色谱检测器。

11、光离子化检测器 photo-ionization detector, PID 利用紫外光能激发解离电位较低（小于10.2eV）的化合物，使之电离，在电场作用下形成电流而进行检测的一种检测器。 12、质量选择检测器（质谱），MSD。 13、傅里叶变换红外光谱检测器，FTIR。 14、原子发射光谱检测器，AED。 15、脉冲火焰光度检测器，PFPD。 16、脉冲放电检测器，PDD。 17、气体密度天平检测器，GDB。 18、化学发光检测器，CLD。 19、电导检测器，ELCD。

20、微库仑检测器 micro coulometric detector 又称电量检测器。

十、质量型和浓度型检测器的定义及其区别？

答：1、浓度型检测器：检测器测量的是载气中组分浓度瞬间的变化，也即检测 响应值与组分的浓度成正比，峰面积与流速成反比。

2、质量型检测器：检测器测量的是载气中所携带的样品组分进入检测器的速度变化，也即检测响应值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比，峰面积与载气流速无关。

十一、举出气相色谱质量型检测器名称及其英文缩写各两种以上。 答：常用浓度型检测器：热导检测器TCD和电子捕获检测器ECD。 常用质量型检测器：氢火焰检测器FID和火焰光度检测器FPD。

十二、评价气相色谱检测器性能的主要指标有哪些？

答：1灵敏度 2检测限 3线性范围 4选择性 5稳定性和重现性

十三、气相色谱常用的定性方法有哪些？ 答:1、用已知物直接对照法 （1）保留时间或保留体积法 （2）比保留体积Vg法 （3）加入已知物增加峰高法 （4）相对保留值法 （5）双柱（多柱）定性法 2、保留指数法

3、利用保留值经验规律法 （1）碳数规律 （2）沸点规律 4、化学反应定性法 （1）柱前预处理法 （2）柱上选择去除法

（3）柱后流出物分类试剂定性法 5、检测器的选择定性法 6、与其它仪器联用定性法 （1）色质联用

（2）色谱伴红外光谱联用

十四、气相色谱常用的定量方法有哪些？ 答：1. 归一化法 2. 校正归一化法 3. 外标法 4. 内标法 5. 标准加入法

十五、气相色谱中分配系数的定义，及分配系数对分离的影响？

答：分配系数：组分在固定相和流动相之间分配平衡时的浓度之比称为分配系数。即： K＝CS/Cm

式中，CS--平衡时组分在固定相中的浓度；Cm--平衡时组分在流动相中的浓度。 分配系数与组分、固定相和流动相的性质及温度有关。色谱法是利用组分在固定相和流动相之间分配系数的差异而实现分离的。

分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中，K有不同的概念：吸附色谱法为吸附系数，离子交换色谱法为选择性系数 （或称交换系数），凝胶色谱法为渗透参数。但一般情况可用分配系数来表示。

在条件（流动相、固定相、温度和压力等）一定，样品浓度很低时（Cs、Cm很小）时，K只取决于组分的性质，而与浓度无关。这只是理想状态下的色谱条件，在这种条件下，得到的色谱峰为正常峰；在许多情况下，随着浓度的增大，K减小，这时色谱峰为拖尾峰；而有时随着溶质浓度增大，K也增大，这时色谱峰为前延峰。因此，只有尽可能减少进样量，使组分在柱内浓度降低，K恒定时，才能获得正常峰。在同一色谱条件下，样品中K值大的组分在固定相中滞留时间长，后流出色谱柱；K值小的组分则滞留时间短，先流出色谱柱。混合物中各组分的分配系数相差越大，越容易分离，因此混合物中各组分的分配系数不同是色谱分离的前提。

十六、响应值的概念，影响响应值的因素有哪些？

答：响应值 response 是指被分离的组分通过检测器响应后所给出的信号值，一般以电压

（mV）或电流（A）表示。

物质响应值的大小取决于物质的物理、化学性质和浓度，同时也与检测器本身的灵敏度有关。不同的物质在同一检测器上，即使浓度相同，也会给出不同的响应值；而同一种物质，在不同灵敏度的检测器上也会给出不同的响应值。每种物质的响应值可通过实验方法获得。

十七、相对较正因子定义。

答： 某组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比，用f表示。f= fi′/ fs′，式中fi′与fs′分别为i组分和标准物质的绝对校正因子。相对校正因子与相对响应值互为倒数，即 。它有三种表示方法：重量校正因子fW= fi′(w)/ fs′(w)= As?Wi/Ai?Ws； 摩尔校正因子fM = fi′(M)/ fs′(M)= As?Wi?Ms/Ai?Ws?Mi = fW Ms/Mi；体积校正因子fV = fM= fW Ms/Mi；在数值上体积校正因子等于摩尔校正因子。式中As、Ai分别为标样S和组分i的峰面积；Ws、Wi分别为标样S和组分i的重量；Ms、Mi分别为标样S和组分i的分子量。

绝对校正因子定义为:fi=mi/Ai,式中，fi与组分i的质量绝对值成正比，所以称为绝对校正因子。在定量时要精确求出fi往往是比较困难的，一方面是因为精确测量绝对进样量困难，另一方面峰面积与色谱条件有关，要保持测定fi值时的色谱条件与使用该值时的色谱条件相同，这不太现实。另外即便能够得到准确的数值，也由于没有统一的标准而无法直接应用。

十八、检测器灵敏度定义，质量型和浓度型的灵敏度单位。

答：检测器的灵敏度，指在流动相中单位浓度或单位质量某物质通过检测器时所产生的响应信号。实验表明，一定浓度或一定质量的试样进入检测器后，就产生一定的响应信号。如果以进样量对检测器响应信号作图，就可以得一直线，直线的斜率就是检测器的灵敏度，因此灵敏度就是响应信号对进样量的变化率。

浓度型检测器的单位是1液体mV·ml·mg-1 2气体mV·ml·mL-1 质量型检测器mV·s·g-1

十九、气相色谱新柱老化的目的及操作。

答：气相新柱老化的目的是把固定相的残存溶剂，低沸点杂质，低分子量固定液等赶走，使

记录器基线平直，并在老化温度下使固定液在担体表面有一个再分布过程，从而涂得更加均匀牢固。装填好的色谱柱，经过老化一段时间后，柱效及性能均稳定了，这样才可使用。 柱老化的方法是：把色谱柱的一端接入系统，另一端先处于放空位置，老化一段时间后再接入检测器进行检验，色谱柱温度从低到高缓慢上升至最高温度(最高温度指稍高于操作温度20℃-30℃，切忌高于固定液的最高使用温度)，用与正常操作时相近的载气流速，通入载气处理几小时到十几小时，当检测器基线平直后，老化过程即可终止。

二十、气相色谱的检出限如何确定？

答：是指检测器恰能产生和基线噪音声相鉴别的信号时,相对应的目标物的浓度。通常认为恰能鉴别的响应信号至少应等于检测器噪声的3倍。（过去采用噪声的2倍，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）推荐采用3倍）。

二十一、气相色谱柱的分类。

答：气相色谱柱通常是根据色谱柱的材质、形状、柱内径及固定液的化学性能来分的。 1、 根据材质：玻璃柱、石英玻璃柱、不锈钢柱、聚四氟乙烯柱； 2、 根据形状：U形柱、螺旋柱（盘管柱）； 3、 根据内径和填充方式：填充柱、毛细管柱； 4、 根据固定液的化学性能：极性柱、非极性柱、手性柱

就是这样，其分类也不是绝对的，各种类也有相互交织的地方。各种类内部也有其细致划分的地方。这里就不一一列举了。

二十二、程序升温色谱法是怎样的，用于什么场合（样品），有什么优点。

答：程序升温色谱法 programmed temperature (gas) chromatography 在气相色谱分析中，色谱柱温度对分离效能有重要影响，当样品中所含组分沸程较宽时，应采用程序升温色谱法。所谓程序升温色谱法，是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。程序升温具有改进分离、使峰变窄、检测

限下降及省时等优点。

因此，对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法进行分析。

二十三、TCD的检测原理，其灵敏度的影响因素。

答：热导检测器是采用了惠斯通电桥原理，利用组分和载气的热导系数不同而响应的浓度型检测器。 其检测原理如图：

载气进入仪器后，经参比池、进样器、色谱柱，从测量池出。R1、R2为固定电阻；R3、R4分别为测量臂和参考臂热丝。

当调节好载气流速、桥电流及TCD温度至正常后，TCD即可以进入工作状态。从电源E流出的电流I，在A点分成两路i1、i2，至B点汇合，而后回到电源。这时，两个热丝均处于被加热状态，维持一定的丝温Ti，池体处于一定的池温Td下.。一般要求丝温与池温值相差大于100度以上，以便保证热丝向池壁传导热量。当只有载气经过通过测量臂和参考臂时，由于二臂气体组成相同，从热丝向池臂传导的热量也相等，故热丝温度保持恒定；热丝阻值与温度成函数关系，温度不变，热丝阻值不变，电桥处于平衡状态：R1*R3=R2*R4。M、N两点电位相等，电位差为零，无信号输出。当样品从进样器2进入，经柱分离，从柱后流出的组分进入测量臂时，由于这时的气体是载气和组分的混全物，其热导系数不同于纯载气，从热丝向池壁传导的热量也就不同，从而引起两 臂热丝温度的差异，进面使两臂热丝阻值产生差异，电桥平衡破坏，M、N两点电位不相等，有电位差，也就有了信号输出。 TCD灵敏度的影响因素：

1、载气的种类、纯度、流量的影响； 2、桥电流的影响；

3、检测器温度的影响即温差影响；

TCD检测原理图

二十四、简述顶空法气相色谱，及其顶空法原理。

答：顶空进样法（Head space analysis 或HAS)是一种依据气液平衡原理，依据气液平衡原理，将液体样品顶上空间内的试样组分引入色谱柱进行分析的方法。本法分为静态顶空法和动态顶空法（气提法）两种。 顶空分析基本原理：

顶空分析是通过样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原样品中的含量。其理论依据是在一定条件下气相和凝聚相（液相或固相）之间存在着分配平衡。所以气相的组成能反映凝聚相的组成。

我们可以把顶空分析看成一种气相萃取方法，即用气体作“溶剂”，来萃取样品中的挥发性成分，因而顶空分析就是一种理想的样品净化方法。传统的液相萃取以及SPE都是将样品溶在液体中，不可避免地会有一些共萃物干扰分析。况且，溶剂本身的纯度也是一个问题。这在痕量分析中尤为重要。而气体作溶剂就可避免不必要的干扰。且高纯气体较易得到，成本又较低。

二十五/二十六、毛细管柱安装时，与进样器和与FID连接的注意事项。 答：1、要清洁进样口，必要时，更换进样口密封垫圈、衬管和隔垫； 2、仔细检查柱子是否有破损或断裂；

3、更换密封垫时，最好将柱头向下，避免碎屑进入柱管。随后将柱头截去1…2CM，保持柱头切口光滑；

4、柱头伸出密封垫长度应仪器的不同而不同，应严格按照说明书规定安装。如：HP：一般5MM左右；大体是进样口柱头应在分流点以上并位于衬管中央；

5、与FID连接，柱出口尽量接近检测点，以避免死体积过大造成柱外效应。一般以伸入喷嘴口1…3MM处，若太低，容易产生催化吸附，造成峰拖尾和峰面积偏小；若太深，离火焰太近，噪声将增大，灵敏度也将下降；

6、为保证柱头伸出长度的准确，可先量好柱头伸出长度，然后作上标记，连接后使记号与柱接头端面平齐；

7、两端柱头连接，接头不要拧得太紧，以免色谱柱压裂或压碎，一般手紧后，再板手拧1/

5、能制成均匀的球状颗粒，利于气相渗透和填充均匀性好； 6、有很好的浸润性，便于固定液的分布均匀。

三十五、担体为何要进行处理，一般有哪些处理方法。

答：常用的担体表面并非惰性，它具有不同程度的催化作用和吸附性（特别是固定液含量低时和分离极性物质时）造成峰拖尾和柱效下降，保留值改变等影响，因而需要预处理。 处理方法如下：

1、酸洗法：用浓盐酸加热处理担体20－30分钟，然后用自来水冲洗至中性，再用甲醇漂洗，烘干备用。此法主要除去担体表面的铁等无机物杂质。

2、碱洗法：用10％的氢氧化钠或5％的氢氧化钾－甲醇溶液浸泡或回流担体，然后用水冲洗至中性，再用甲醇漂洗，烘干备用。碱洗的目的是除去表面的三氧化二铝等酸性作用点，但往往在表面上残留微量的游离碱，它能分解或吸附一些非碱性物质，使用时要注意。 3、硅烷化：用硅烷化试剂和担体表面的硅醇、硅醚基团起反应，除去表面的氢键结合能力，可以改进担体的性能。常用的硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷和六甲基二硅胺。

4、釉化：把欲处理的担体在2、3％的碳酸钠－碳酸钾（1：1）水溶液中浸泡一天，烘干后先在870度下煅烧3、5小时，然后升温到９80度煅烧约40分钟。经过这样处理，担体表面形成一层玻璃化的釉质，故称“釉化担体”。这种担体的吸附性能小，强度大，当固定液中加入少量的去尾剂后，能分析如醇、酸等极性较强的物质。但对非极性物质柱效能则稍有下降。此外甲醇和甲酸等物质在釉化担体上有一定的不可逆化学吸附，在定量分析时应予以注意。

5、其他纯化方法：凡是用化学反应来除去活性作用点或用物理覆盖以达到纯化担体表面性质的方法都可以使用。

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