（1）提出问题

气相色谱的流动相是气体，即载气，选用的载气应不与被分离的样品发生相互作用。载气会影响色谱柱柱效、检测器性能和分析速度等。实际分析中，经常会遇到载气种类或流速不同，导致分析结果有差异，有时候还可选择氢气作为载气，究竟是什么原因呢？载气对分离测定有哪些影响呢？

（2）分析原因

气相色谱系统中，载气的作用之一是将样品载入仪器系统进行分离和测定，另一个重要作用是保护仪器。常用的载气，按照密度分为轻载气如氦气（He）、氢气（H 2 ）和重载气如氮气（N 2 ）、氩气（Ar）；按照来源可分为常见气体如氮气、氢气和稀有气体如氦气、氩气；按照使用时的安全因素分为安全气体氮气、氦气和不安全气体如氢气；另外，按照价格高低可分为贵重气体氦气和普通气体如氮气、氢气、氩气。

载气种类不同，会导致分析结果不同。首先载气对柱效的影响主要表现在组分在载气中的扩散系数D g 上，而组分在载气中的扩散系数D g 又影响分子的纵向扩散项系数B和气相传质项系数C g ，D g 正比于B、反比于C g ，从而影响柱效和分析时间。

载气种类的选择，主要考虑其对D g 的影响。D g 与载气分子量的平方根成反比，即同一组分在分子量较大的载气中有较小的D g 。因此根据Van Deemter方程可知：

① 涡流扩散项A与载气流速无关；

② 当载气流速μ小时，分子扩散项对柱效的影响是主要的，因此选用分子量较大的载气，如氮气、氩气，可使组分的扩散系数D g 较小，从而减小分子扩散的影响，提高柱效；

③ 当载气流速μ较大时，传质阻力项对柱效的影响起主导作用，因此选用分子量较小的气体，如氢气、氦气作载气可以减小气相传质阻力，提高柱效。

（3）解决方案

气相色谱分析选择载气时，应注意以下几方面。

① 应根据检测器的工作原理，考虑检测器的灵敏度、线性范围和稳定性等因素来选择载气，检测器类型不同，选用的载气可能有所不同。

a.为了提高检测器的灵敏度，使用热导池检测器（TCD）时，应该选用与待测组分热导率差异比较大的气体，如氢气或氦气作载气。

b.为了避免基流下降而影响灵敏度，电子捕获检测器（ECD）常用高纯氮气（99.999%）或氩气（加入5%～10%的甲烷）作载气。因氮气分子截面积大易得到更大的基流，价格更便宜，并能更好地适应多维色谱系统，因此氮气使用更普遍。

c.为了提高稳定性和线性范围，结合成本考虑，氢火焰离子化检测器（FID）常用分子量大的氮气作载气。

d.对于热离子检测器（TID），又可称为氮磷检测器（NPD），载气种类对灵敏度也有一定的影响，氦气使碱金属盐过冷，用氮气作载气要比氦气灵敏度高10%左右。

e.脉冲式火焰光度检测器（PFPD），氮气、氦气、氢气都可用作载气，一般考虑使用安全和价格因素，选择氮气作载气。对于PFPD，要优化硫、磷的响应，可选择氢气作载气，用合适的富氢火焰，但要注意安全。

f.对于质谱仪作为检测器的气相色谱-质谱联用仪器（GC-MS），应选用纯度高、化学稳定性好的惰性气体，保证载气易于和待测组分分离，不干扰待测组分质荷比，且易于被真空泵排出，因此通常选用氦气。

② 应充分考虑柱效和分析速度，考虑载气的扩散系数D m 对柱效和分析速度的影响。

a.在实际工作中，为了缩短分析时间，一般载气在大于最佳线速的流速下工作，则气相传质项系数Cμ起主要作用，因此应选用有较大扩散系数的轻载气，如氢气和氦气。

b.实际工作中，如果更强调柱效，需要在最佳线速下工作，则纵向扩散项系数B起主要作用，应选用有较小扩散系数的重载气，如氮气和氩气。

③ 应注意气体使用安全，如安全排放等。

a.氢气，易燃易爆，作载气要排到室外，如果所用检测器有火焰，如FID、PFPD，氢气作为燃气，一般不选择氢气作载气，除非为了优化检测器的灵敏度。

b.氩气，本身无毒，但在高浓度时有窒息作用。当空气中氩气含量高于33%时就有窒息的危险。当氩气含量超过50%时，人会出现严重症状，含量达到75%以上时，人能在数分钟内死亡。使用氩气时，因为氩气的密度比空气的平均密度大得多，所以不易直接排到室外，所以能用其他气体替代时，就一般不使用氩气。

④ 需要考虑价格以及购买是否方便。目前市面上的高纯气体价格，氢气<氮气<氩气《氦气。如购买方便，应首先考虑使用价格便宜的气体，降低检测成本。