气相色谱工具箱 GC Toolbox 独立版

基于 GasChromatographyToolbox（Jan Leppert，Julia 语言系列包）移植的单文件离线 HTML 版本 · 零依赖 · 双击即用 · 断网可运行

GC 模拟器

毛细管柱分离仿真：程序升温、程序流速、载气选择，输出色谱图与峰表。对应 GasChromatographySimulator.jl。

→ GasChromatographySimulator.jl
流路计算器

毛细管网络可压缩流动计算（Poiseuille / James–Martin），柱前后压力与流量换算。对应 GasChromatographySystems.jl Flowcalc。

→ GasChromatographySystems.jl
GC×GC 热调制

二维气相色谱热调制周期切割演示：一维分离 → 调制脉冲 → 二维重构。对应 GCxGC_TM notebooks。

→ GasChromatographySystems.jl (TM)
保留数据查询

内嵌 3 种固定相、400 余条 K-centric 保留参数（Tchar / θchar / ΔCp），支持检索与 k(T) 换算。对应 RetentionData。

→ RetentionData
保留参数估算

由程序升温实测保留时间反推物质保留参数（网格搜索最小二乘）。对应 RetentionParameterEstimator.jl。

→ RetentionParameterEstimator.jl
柱效计算

Golay 方程交互计算：板高 H–线速 u 曲线、理论塔板数、最佳线速与载气比较。

→ Golay 方程 / 范第姆特

许可：原项目 GPL-3.0 · 保留数据来源：RetentionData（Brehmer 2023 等，DOI:10.1021/acsomega.3c01348）· 版本 V1.0

色谱仿真图
就绪 · 请在左侧选择物质后点击「运行模拟」
毛细管柱流动计算（可压缩 Poiseuille）
输入柱参数与两端压力后点击「计算」
GC×GC 热调制二维重构
热调制器周期性冷阱捕集/热释放，将一维分离切成调制周期片段
保留参数数据库（K-centric 模型）
温度 °C 时计算 k
保留参数估算（网格搜索最小二乘）
输入至少 2 组不同升温程序的实测保留时间进行拟合
Golay 方程：板高 H–线速 u 曲线
Result — 分析结果汇总

Help · 使用帮助

GC Toolbox 独立版 V1.0 · 单文件离线 HTML · 数据来源 GasChromatographyToolbox / RetentionData（GPL-3.0）

1. 快速上手（三步出图）

  1. 点击导航 GC 模拟器；
  2. 在左侧参数区选择固定相、勾选物质、设置温度程序（如 40 °C 保持 1 min → 10 °C/min → 320 °C）；
  3. 点击 ▶ 运行模拟，右侧显示色谱图与峰表，可在 Result 页查看汇总并导出 CSV/PNG。

2. 通用操作

  • 页面切换：顶栏导航按钮；明暗场切换：右上角月亮/太阳按钮，偏好自动保存（localStorage）。
  • 参数区：位于左侧，内容可上下滚动；拖动右侧分隔条可调整宽度（240–520 px），右侧显示区自动获得最大空间。
  • 单屏设计：所有功能页均按"参数区 + 单屏结果区"布局，尽量减少页面滚动。

3. 功能模块与原项目对应关系

功能模块对应原项目（Julia）核心模型
GC 模拟器GasChromatographySimulator.jlK-centric 保留模型 + 柱内迁移积分 + 塔板展宽
流路计算器GasChromatographySystems.jl (Flowcalc)可压缩 Poiseuille / James–Martin 公式
GC×GC 调制GasChromatographySystems.jl (TM notebooks)周期性热调制切割 + 二维重构
保留数据查询RetentionDataTchar / θchar / ΔCp 参数库（内嵌 408 条）
参数估算RetentionParameterEstimator.jl实测 tR 反演参数（网格搜索最小二乘）
柱效计算—（色谱基础理论）Golay 方程 H = B/u + C·u

4. 计算模型与公式

4.1 K-centric 保留模型

ln k(T) = (ΔCp/R)·(Tchar/T − 1) − (Tchar·ΔCp/(R·θchar))·ln(Tchar/T)

其中 R = 8.31446 J/(mol·K)。Tchar（特征温度）、θchar（特征间隔）、ΔCp（热容差）为物质-固定相特征参数，来自 RetentionData 数据库。

4.2 保留时间求解

温度程序 T(t) 已知时，溶质沿柱迁移满足 dz/dt = u/(1+k(T(t)))，数值积分至 z = L 得保留时间 tR；峰宽由塔板数 N 给出：σt = tR/√N。

4.3 可压缩流动（James–Martin）

Fout = π d⁴ (pi² − po²) / (256 η L po)

η 为载气在柱温下的黏度（He、H₂、N₂ 内嵌温度系数）。

4.4 Golay 方程

H = B/u + C·u ，B = 2Dm ，C = r²(1+6κ+11κ²)/[24(1+κ)²Dm] ，κ = K·df/r

最佳线速 uopt = √(B/C)，柱长 L 处 N = L/H。

5. 常见问题

现象可能原因解决办法
色谱图为空未勾选物质或保留时间超出运行时间延长最终温度或运行时间（trun 需大于最晚 tR）
峰全部挤在前面最终温度过低，高沸点物质未洗脱提高最终温度 / 升温速率
保留数据查询无结果该物质不在所选固定相数据集切换固定相（DB5ms / SUPELCOWAX / Rxi17SilMS）
估算结果偏差大实测点过少或程序差异不足提供 ≥3 组升温程序差异明显的实测 tR
切换主题后颜色未变浏览器缓存旧版本Ctrl+F5 强制刷新

6. 修改指南（二次开发）

  • 新增物质数据：在源码 const DB=[...] 中按 {Name,CAS,Phase,Tchar,thetachar,DeltaCp,Cat} 追加一行；
  • 新增固定相：修改 PHASES 数组（名称 + β 值）并加入对应数据；
  • 调整默认柱参数：修改 DEFAULTS 常量区；
  • 验证：修改后运行"正十一烷 + DB5ms + 40°C/1min→10°C/min→320°C"，tR 应约在 18–20 min 区间且与修改前峰序一致。

7. 引用与许可

  • Leppert, J. J. Open Source Softw. 2022, 7(76), 4565. DOI:10.21105/joss.04565（GasChromatographySimulator.jl）
  • Leppert, J. et al. J. Sep. Sci. 2024, 47(16), 2400419（毛细管网络流动计算）
  • Leppert, J. et al. J. Chromatogr. A 2023, 1699, 464008（保留参数估算）
  • Brehmer, T. et al. ACS Omega 2023（RetentionData，DOI:10.1021/acsomega.3c01348）
  • 原项目许可 GPL-3.0；本独立版仅用于教学演示。