摘 要

根据热导检测器（TCD）的基本原理，对国产气相色谱仪GC3900T进行改装并与Plot-Q毛细管柱进行联用，以及对线速度、尾吹流量等影响因素进行研究。以氦气作载气，分别利用乙醇、CO和二氯甲烷作为试样测定联用系统的最佳线速度，并且用正庚烷研究了尾吹流量对信号、信号的影响以及响应值与桥流之间的联系。实验结果显示，其最佳线速度范围在15~18 cm/s，理想的尾吹流量范围为13~14 mL/min。在此基础上，此联用系统成功应用于对氢火焰检测器（FID）无响应或响应极小的N₂O的检测。

关键词：Plot-Q毛细管色谱柱；TCD；最佳线速度；尾吹流量；N₂O

Research and Application of Plot-Q Capillary

Column -TCD System

ABSTRACT

By thermal conductivity detector (TCD) principles, will be made after the gas chromatograph GC3900T modified with PLOT-Q capillary column in conjunction with, for makeup factors flow and line speed were studied. With helium as the carrier gas, respectively, the use of ethanol, CO and methylene chloride as a sample to determine an optimum linear velocity associated with the system and with n-heptane The effects makeup flow to column efficiency, as well as bridge signal flow and response the relationship between values. The results showed that the optimum carrier gas velocities in the range of 15 ~ 18 cm / s, suitable makeup flow rate of 13 ~ 14

mL / min. On this basis, this system successfully used in combination with hydrogen flame detector (FID) response or no response to the detection of very small N₂O.

Keywords: Plot-Q capillary column; TCD; Optimal linear velocity; The make-up flow; N₂O

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 Plot-Q毛细管色谱柱 2

1.3热导检测器（TCD） 2

1.4本课题研究意义 3

第二章 气相色谱基本理论 4

2.1 毛细管柱性能评价 4

2.1.1 塔板理论 4

2.1.2 分离度 4

2.1.3拖尾因子 5

2.1.4 液膜厚度 5

2.2 毛细管柱气相色谱条件的选择 6

2.2.1 色谱柱的选择 6

2.2.2 载气的选择 7

2.2.3 温度的选择 7

2.2.4 分流比和尾吹 8

2.3 色谱定性和定量分析方法 9

2.3.1 色谱定性分析方法 9

2.3.2色谱定量分析的方法 10

第三章 实验部分 13

3.1 试剂和仪器 13

3.2 Plot-Q毛细管柱—TCD联用系统的气路系统 13

3.3尾吹流量的影响 14

3.4 不同种类试样最佳线速度的测定 14

第四章 讨论与结果 17

4.1气路系统分析 17

4.2 尾吹的影响 17

4.3三种试样最佳线速度的测定 18

4.4 Plot-Q毛细管柱—TCD联用系统的应用 18

第五章 总结 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 文献综述

1.1 引言

世界上的物质各种各样，为了确定混合物中含有的组分以及含量，一般都要先将各组分进行分离，然后对分离的组分定性定量。色谱法是一种高效实用的分离方法，由流动相和固定相组成，因为流动相和固定相对不同物质的作用力不一样，使得各物质在流经两相时的停留时间不同，从而能将各组分进行分离。

国内在1959年开始对毛细管色谱柱的研究，大连化学物理研究所最先将一段塑料材料的绳子制作成色谱柱，并将其称之为带状色谱。这几年，大连化物所研制成的玻璃键合相毛细管、石化院的交联石英毛细管、南京工业大学化工学院色谱中心的酸、碱专用柱和异构体专用柱（如分离二甲苯体系）的相继出现^[1-4]，表明毛细管色谱技术在我国发展极快。现代理想的GC固定相和毛细管色谱柱的应具有的条件是: 热稳定性能好、化学惰性高、黏度高、玻璃化温度低、溶质渗透性高、对分离对象有良好选择性的产品。近期，由南京工业大学秦金平及其学生喻红梅针对同分异构体进行了专用的毛细管柱的研究以及应用^[5]。

各类色谱中，气相色谱（GC）在化学品分析中是一种很成熟的分离分析技术，已经运用到科学实验的各方各面, 是一种高柱效、峰容量以及高灵敏度的分离检测方法, 它可以配合使用很多种灵敏的检测器, 并且为了弥补其虽然有高分离功能，但是鉴别能力较低的问题，我们一般将其和与各种色谱学仪器联用，因此广泛地被科研人员用于石油、石化、食品、环境等各种复杂体系样品的分析与检测^[6]。

随着科学技术的发展，在气体和高挥发性物质分析检测方面，毛细管柱凭借其多方面的优势已经慢慢取代填充柱。厚液膜毛细管柱和多孔层毛细管柱解决了轻组分和气体的分析^[7-8] ，但因为这类组分在氢火焰检测器(FID)上的响应值相差极大，有的甚至无响应，因此难以用FID分析这类样品。

进过从事提高色谱柱柱效的研究者对于如何提高气相色谱柱的柱效做了大量的理论研究，发现柱效还可以进一步的提高^[9]。所以，这些年来又重新研究热导型检测器，以期能与毛细管柱匹配使用^[10]。为此, 我们在现有通用型气相色谱仪上进行改装,组成一个Plot-Q毛细管柱—TCD联用系统^[11]。

1.2 Plot-Q毛细管色谱柱

Plot-Q毛细管色谱柱是由乙基苯乙烯、二乙烯基苯共聚而成。最高使用温度250℃，表观密度0.25～0.35g/cm³，比表面600～840m²/g,孔径74.8～400A，能分离正丙醇与叔丁醇。

毛细管柱的材料选择及制备非常重要，一般要求具有的性质有：热稳定性，惰性，易湿润，内表面光滑以及操作使用方便等。科学技术总是在不停的发展，玻璃毛细管柱的改性方法不断升级和石英毛细管柱投产以及越来越多的运用到检测中，毛细管柱的材料逐变成SiO₂为主要成分。而石英柱由于其表面惰性好、柔韧性好、管壁薄等原因，已经被应用到各方各面，目前在GC领域中石英柱已经取代了玻璃柱的地位成为主要的毛细管柱。