气相色谱仪是实验室中用于混合物分离与分析的重要仪器，凭借分离效能高、分析速度快等优势，在化工、环保、食品等多个领域广泛应用。本文将从基础原理、仪器组成到关键术语及操作疑问，系统梳理气相色谱仪的核心知识。

 

 

01气相色谱原理

色谱法又称层分析法，是一种物理分离技术。其分离原理是使混合物中的各组分在两相间进行分配：一相是固定不动的，称为固定相；另一相是推动混合物流过固定相的流体，称为流动相。

当流动相携带混合物经过固定相时，各组分会与固定相发生相互作用。由于各组分在性质与结构上存在差异，相互作用的大小和强弱也不同。因此，在同一推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后顺序从固定相中流出。这种借助两相分配原理使混合物中各组分分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。若以气体为流动相，则称为气相色谱。

色谱法具有分离效能高、分析速度快、样品用量少、灵敏度高、适用范围广等优点，是许多化学分析法难以比拟的。

 

02气相色谱仪工作原理

利用试样中各组分在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在两相间进行反复多次分配。

由于固定相对各组分的吸附或溶解能力不同，各组分在色谱柱中的运行速度存在差异。经过一定的柱长后，组分彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰。

 

03气相色谱仪的组成部分

载气系统：包括气源、气体净化、气体流速控制和测量装置。

进样系统：包括进样器、汽化室（将液体样品瞬间汽化为蒸气）。

色谱柱和柱温：包括恒温控制装置（将多组分样品分离为单个组分）。

检测系统：包括检测器及控温装置。

记录系统：包括放大器、记录仪，或数据处理装置、工作站。

 

04什么叫保留时间？

从进样开始至每个组分流出曲线达极大值所需的时间，可作为色谱峰位置的标志，此时间称为保留时间，用t表示。

 

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什么是色谱图？

进样后，色谱柱流出物通过检测器系统时，所产生的响应信号随时间或载气流出体积变化的曲线图，称为色谱图。

 

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什么是色谱峰？峰面积？

色谱柱流出组分通过检测器系统时所产生的响应信号的微分曲线，称为色谱峰。

从出峰到峰回到基线所包围的面积，称为峰面积。

 

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怎样测定载气流速？

高档色谱仪通常安装有自动测试装置；若无自动测试装置，可用皂膜流量计测量：将皂膜流量计连接在检测器出口（也可将色谱柱与检测器断开，把皂膜流量计接在色谱柱一端），测试每分钟的流速。

测完后，色谱升温时压力表指示会升高，原因是温度升高使色谱柱对气体的阻力增加，此时不要把压力调下来，当色谱温度升高后，稳流指示不会改变。载气流速需在室温下测试。

 

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怎样控制载气流速？

载气流速的控制主要靠气路上高压钢瓶上的减压阀减压，然后经仪器的稳压阀稳压，再经稳流阀控制，以达到载气流量稳定。减压阀给出的压力要高出稳压后的压力。非程序升温色谱一般没有稳流阀，仅靠稳压阀控制流速。

 

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气相色谱分析怎样测其线速度？

一般测定线速度实际上是测定色谱柱的死时间；

以甲烷作为不滞留物，测定甲烷的保留时间（TCD检测器以空气峰计算）；

用色谱柱的长度除以甲烷的保留时间，得到色谱柱的平均线速度。

 

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气相色谱分析中如何选择

载气流速的最佳操作条件？

在色谱分析中，选择最佳载气流速可获得塔板高度的最小值。根据速率理论关于峰形扩张的公式，可求出最佳流速值。通常色谱柱内径为4mm时，可用流速为30ml/min。

 

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气相色谱分析中如何选择

载气的最佳操作条件？

载气的性质对柱效和分析时间有影响；

用相对分子雷竞技百科 小的载气时，最佳流速和最小塔板高度都比用相对分子雷竞技百科 大的载气更优越；

用轻载气有利于提高分析速度，但柱效较低；

低速时，最好用重载气，既能提高柱效又能减小噪声；

另外，选择载气还需从检测器的灵敏度考虑。

 

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气相色谱分析中如何选择

气化室温度的最佳操作条件？

气化室温度以能使样品瞬间气化而不造成样品分解为最佳；

一般规律是气化室温度高于样品的沸点温度，且保持气化温度恒定，即可用峰高定量。

 

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色谱分析中，气、液、固样品

各用什么进样器进样？

气体样品进样：用注射器进样；或用气体定量管进样，常用六通阀。

液体样品进样：用微量注射器。

固体样品进样：将固体样品溶解后用微量注射器进样，或采用顶空进样法。

 

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如何判断你的pH计是否准确？

一般采用柱温为被分析物的平均沸点左右或稍低一点；

柱温不能高于固定液最高使用温度，且需低于样品分解温度；

特殊情况下，柱温也可以远低于样品沸点（例如环己酮中环己基过氧化氢的色谱分析中，环己酮沸点160多度，用55℃柱温时，峰型和出峰速度都很好）。

 

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在气相色谱分析中如何选择

柱形、柱径和柱长的最佳操作条件？

缩小柱子的直径对提高柱效率、改善分离度有利，但直径太小会对分析速度产生不利影响；

柱子直径与柱曲率半径相差越大越好；

一般填充柱柱长多用两米左右，毛细管柱则为十几米至几十米左右。

 

16热导检测器使用时应注意什么？

温度：热导池温度应高于或接近柱温，防止样品冷凝；

热丝：为避免热丝氧化，需先通载气，再通桥流；关闭时要先关桥流，再关载气。

 

17载气热导池的基本结构有几种？

热导池检测器由不锈钢制成的池体、池槽和热敏元件组成；

基本结构有三种：直通型、扩散型、半扩散型。

 

18热导池检测器温度如何控制？

热导池检测器温度要求高于柱温，防止分离物质冷凝污染；

更重要的是，控温精度需控制在±0.05℃以内。

 

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简述气相色谱检测器的性能指标？

1.灵敏度；2. 敏感度；3. 线性范围；4. 稳定性。

 

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热导检测器（TCD）的基本原理？

热导检测器基于不同物质有不同的热导系数；

未进样时，两池孔的钨丝温度和阻值变化相等；

进样时，载气经参比池，而载气携带试样组分流经测量池，由于组分与载气组成的混合气体的热导系数与载气不同；

因此测量池中的钨丝温度发生变化，使两池孔中两根钨丝的阻值产生差异；

通过电桥测出这一差异，从而测定被测组分含量。

 

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氢火焰检测器的注意事项是什么？

离子头绝缘要好，外壳要接地；

氢火焰离子化检测器使用温度应大于100℃；

离子头的喷嘴和收集极，在使用一定时间后应进行清洗。

 

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氢火焰离子检测器（FID）的基本原理？

氢火焰检测器根据色谱流出物中可燃性有机物在氢-氧火焰中发生电离的原理制成；

火焰附近存在由收集极和发射极之间形成的静电场；

当被测组分燃烧生成离子，在电场作用下定向移动形成离子流，经微电流放大器放大后，由记录仪记录。

（目前氢火焰离子检测器的基本原理有两种说法：一种是在火焰作用下离子化，另一种是在电场作用下离子化。）

 

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火焰光度检测器（FPD）的基本原理？

主要原理为：组分在富氢火焰中燃烧时，不同程度地变为碎片或分子；

由于外层电子互相碰撞而被激发，当电子由激发态返回低能态或基态时，发射出特征波长的光谱，这种特征光谱通过选择滤光片后被测量。

 

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电子捕获器检测器（ECD）的基本原理？

主要原理为：检测室内的放射源放出β射线（初级电子），与通过检测室的载气碰撞产生次级电子和正离子，在电场作用下，分别向与自身极性相反的电极运动，形成基流；

当具有负电性的组分（即能捕获电子的组分）进入检测室后，捕获检测室内的电子，变成负电荷的离子；由于电子被组分捕获，检测室基流减少，产生色谱峰信号。

 

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氮磷检测器（NPD）的基本原理？

目前认为响应机理主要有气相电离理论和表面电离理论，通常认为气相电离理论能更好地解释NPD工作原理；

气相电离理论认为：氮、磷化合物先在气相边界层中热化学分解，产生负电性的基团；该电负性基团与气相的铷原子（Rb）发生化学电离反应，生成铷离子和负离子；负离子在收集极释放出一个电子，并与氢离子反应，同时输出组分信号。

 

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在气固色谱中，常用的固定相有哪些？

活性炭；2. 氧化铝；3. 硅胶；4. 分子筛；5. 高分子多孔小球。

色谱柱固定液选择原则是什么？

相似相溶原则；

利用分子间特殊作用力原则；

利用混合固定液原则。

什么是固定相？

在色谱柱内不能移动且能起分离作用的物质，称为固定相。

 

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色谱固定相分几类？

一类为具有吸附性的多孔固体物质，称为吸附剂；另一类是能起分离作用的液体物质，称为固定液。

 

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常用的固体吸附固定相有哪些？

常用的固体吸附固定相有：吸附剂、高分子多孔小球、化学键合固定相。

 

29气相色谱选择固定液的要求是什么？

热稳定性好，蒸汽压低，在色谱温度下呈液态；

试样在固定液中有足够的溶解能力；

选择性高；

具有化学惰性。

 

30气相色谱用载体应具备哪些特性？

应具有大的比表面积；

应具有化学惰性；

载体形状规则；

要有较大的机械强度。

 

31怎样老化色谱柱？

在室温下，将柱子接真空泵的一端连接到色谱仪的气化室上，另一端放空；

通载气在室温下吹0.5小时，使柱中空气被吹干净；

然后升温，在高于使用温度20-30℃的条件下保持12-24小时；

降至室温，完成老化后，连接检测器。