ch04 苯系物含量的氣相色譜法測定ppt課件

實驗四苯系物含量的氣相色譜法測定 氣相色譜法 實驗講解要點 一 何謂氣相色譜 它分幾類 二 氣相色譜的分離原理為何 三 氣相色譜法的一些常用術語及基本概念解釋 四 氣相色譜法的分析對象與特點五 GC色譜條件六 氣相色譜法的一般流程七 歸一化法八 苯系物含量的氣相色譜法測定 一 氣相色譜定義和分類 氣相色譜是色譜中的一種 就是用氣體作為流動相的色譜法 一般可按以下幾方面分類 1 按固定相聚集態(tài)分類 1 氣固色譜 固定相是固體吸附劑 2 氣液色譜 固定相是涂在擔體表面的液體 2 按過程物理化學原理分類 1 吸附色譜 利用固體吸附表面對不同組分物理吸附性能的差異達到分離的色譜 2 分配色譜 利用不同的組分在兩相中有不同的分配系數(shù)以達到分離的色譜 3 其它 利用離子交換原理的離子交換色譜 利用膠體的電動效應建立的電色譜 利用溫度變化發(fā)展而來的熱色譜等等 二 氣相色譜的分離原理 氣相色譜是一種物理的分離方法 利用被測物質各組分在不同兩相間分配系數(shù) 溶解度 的微小差異 當兩相作相對運動時 這些物質在兩相間進行反復多次的分配 使原來只有微小的性質差異產生很大的效果 而使不同組分得到分離 三 氣相色譜法的常用術語及基本概念 1 相 固定相和流動相 一個體系中的某一均勻部分稱為相 在色譜分離過程中 固定不動的一相稱為固定相 通過或沿著固定相移動的流體稱為流動相 2 色譜峰 物質通過色譜柱進到鑒定器后 記錄器上出現(xiàn)的一個個曲線稱為色譜峰 3 基線 在色譜操作條件下 沒有被測組分通過鑒定器時 記錄器所記錄的檢測器噪聲隨時間變化圖線稱為基線 4 峰高與半峰寬 由色譜峰的濃度極大點向時間座標引垂線與基線相交點間的高度稱為峰高 一般以h表示 色譜峰高一半處的寬為半峰寬 三 氣相色譜法的常用術語及基本概念 5 峰面積 流出曲線 色譜峰 與基線構成之面積稱峰面積 用A表示 6 保留值與相對保留值 保留值是表示試樣中各組分在色譜柱中的停留時間的數(shù)值 通常用時間或用將組分帶出色譜柱所需載氣的體積來表示 以一種物質作為標準 而求出其他物質的保留值對此標準物的比值 稱為相對保留值 7 儀器噪音 基線的不穩(wěn)定程度稱噪音 四 GC的分析對象與特點 a 分析對象可揮發(fā)被分析的樣品應該熱穩(wěn)定沸點不能太大在已知化合物中有20 25 可用GC直接分析 b GC特點 1 分離效能高可有效地分離性質極為相近的各種同分異構體和各種同位素 2 檢測靈敏度高可檢出10 10g的物質 可作超純氣體 高分子單體的痕跡量雜質分析和空氣中微量毒物的分析 3 分析速度快一般分析 只需幾分鐘即可完成 有利于指導和控制生產 4 應用范圍廣即可分析低含量的氣 液體 亦可分析高含量的氣 液體 可不受組分含量的限制 5 樣品用量少一般氣體樣用幾毫升 液體樣用幾微升或幾十微升因此 氣相色譜法已成為石油 化學 化工 生化 醫(yī)藥 農業(yè) 環(huán)境保護等生產及科研部門中不可缺少的有利分析手段 五 GC色譜條件 流動相固定相檢測器儀器操作參數(shù)的選擇 1流動相 載氣 氫氣氮氣 分子量小 熱導系數(shù)大 粘度小 常用于熱導檢測器 要求 純度在99 99 以上 凈化 擴散系數(shù)小 柱效比較高 除熱導檢測器以外的其它幾種檢測器中 多采用氮氣作載氣 一般選擇載氣的依據(jù) 氣相色譜常用的載氣有哪些 作為氣相色譜載氣的氣體 要求要化學穩(wěn)定性好 純度高 價格便宜并易取得 能適合于所用的檢測器 常用的載氣有氫氣 氮氣 氬氣 氦氣等等 2固定相 因為GC的載氣 流動相 種類相對較少 故其分離選擇性主要通過固定相來改變 固定相 由載體和涂在表面的固定液組成 實際分析中 GC分析中一般選定一種載氣 然后通過改變色譜柱以及操作參數(shù)來優(yōu)化分離 而液相是通過改變流動相 柱溫 流速來分離樣品的 色譜柱 毛細管柱 填充柱 3檢測器 是將流動相中組分的濃度或質量信號轉變成電信號的儀器 常用檢測器熱導 TCD 電子捕獲 ECD 火焰光度 FPD 熱離子化 TID 及氫焰離子化檢測器 FID 其中氫焰離子化檢測器 FID 對大部分有機化合物均有響應 且靈敏度相當高 最小檢測量可達納克級 因此為常用檢測器FID測定原理 測定有機物在氫火焰的作用下 化學電離形成的離子流的強度 氫焰離子化檢測器 一 在高溫火焰作用下 有機物組分電離成正負離子 在收集極 正極 和極化極 負極 外電場作用下定向運動而形成離子流 電流 放大后被檢測 離子流強度決定于 電離的程度 被測組分的性質 進入離子室的被測組分的量 氫焰離子化檢測器 二 注意氣體及流量 燃氣用氫氣 空氣作為助燃氣 載氣用氮氣 流量關系一般為 N2 H2 Air為1 1 10 質量型檢測器 用峰高定量時 需保持載氣流速恒定 色譜柱溫度 主要由樣品的復雜程度和氣化溫度決定 原則上即要待測物分離 又要所有組分能流出色譜柱 且分析時間越短越好 氣化室溫度 等于或稍高于試樣的沸點 不超過沸點50 以上 高于柱溫30 檢測室溫度 參照色譜柱最高溫度設定 高于柱溫與氣化室溫度 4儀器操作參數(shù)的選擇 六 氣相色譜法的一般流程載氣由高壓鋼瓶中流出 經(jīng)減壓閥降壓到所需壓力后 通過凈化干燥管使載氣凈化 再經(jīng)穩(wěn)壓閥和轉子流量計后 以穩(wěn)定的壓力 恒定的速度流經(jīng)氣化室與氣化的樣品混合 將樣品氣體帶入色譜柱中進行分離 分離后的各組分隨著載氣先后流入檢測器 然后載氣放空 檢測器將物質的濃度或質量的變化轉變?yōu)橐欢ǖ碾娦盘?經(jīng)放大后在記錄儀上記錄下來 就得到色譜流出曲線根據(jù)色譜流出曲線上得到的每個峰的保留時間 可以進行定性分析 根據(jù)峰面積或峰高的大小 可以進行定量分析 檢測器 七 歸一化法 歸一化法所得色譜圖 定義 氣相色譜中 把所有出峰組分含量之和以百分之百計算的定量分析方法稱為歸一化法 適用條件 1樣品中所有組分都能從色譜柱流出來并被檢測到 2各個組分的含量不能相差太大 采用面積歸一化法測定組分含量時 抽取氣體體積不一樣時 那么的測定的結果是否一樣 歸一化法定量特點 簡單 方便 其結果與進樣量無關 儀器條件稍有變化對結果影響不大 八 苯系物含量的氣相色譜法測定 一 實驗目的掌握氣相色譜分離的基本原理和色譜分析的基本工作方法 掌握保留值的測定及用保留值定性的方法 學習校正因子的測定和校正歸一化法定量的方法 二 實驗原理 氣相色譜的流動相為惰性氣體 具有一定活性的吸附劑作為固定相 當多組分的混合樣品進入色譜柱后 由于吸附劑對每個組分的吸附力不同 經(jīng)過一定時間后 各組分在色譜柱中的運行速度也就不同 吸附力弱的組分容易被解吸下來 最先離開色譜柱進入檢測器 而吸附力最強的組分最不容易被解吸下來 因此最后離開色譜柱 如此 各組分得以在色譜柱中彼此分離 順序進入檢測器中被檢測 記錄下來 本實驗以非極性的OV 17 甲基聚硅氧烷 為固定相 苯系物按沸點由低到高依次出峰 在固定的色譜實驗條件下 某一組分的流出時間是恒定的 不受其他組分影響 可以直接比對各組分的色譜保留時間 組分從進樣到柱后出現(xiàn)色譜峰極大時所需的時間 進行定性分析 某一組分在色譜檢測器上產生信號E mV 的大小與進入檢測器的該組分的量 或濃度 呈正相關 在一定的操作條件和濃度范圍內 進樣量和響應信號 峰面積A 成正比 是色譜定量分析的基礎 但由于同樣量的不同組分在檢測器上所得信號大小不同 需要進行校正 測定校正因子的方法有很多種 較為常見的為稱取一定量的純待測物Wi和純標準物Ws 混勻后取適量進樣 得到的峰面積分別為Ai和As 于是i物質相對于s物質的相對質量校正因子可按下式求得 儀器 試劑及色譜條件1 島津14C GC氣相色譜儀 安裝OV 1或OV 17色譜柱 填充柱 色譜工作站或色譜數(shù)據(jù)處理機 1 L微量注射器 2 試劑 苯 甲苯和二甲苯 A R 三苯混合物標樣 若選用氫火焰離子化檢測器 則以上所有試劑均配成0 05 的CS2溶液 未知樣品 3 色譜條件 柱溫80 120 氮氣流量40ml min 1 汽化室溫度175 檢測器溫度200 進樣量1 L 三 儀器和試劑 四 實驗步驟 1 實驗準備及條件選擇 1 打開高壓瓶并調節(jié)減壓閥出口壓力0 4MPa 打開色譜儀穩(wěn)壓閥并調節(jié)流量計的流量在40mL min 1左右 或柱前壓為0 1MPa 2 打開電源 調節(jié)柱溫至80 及氣化溫度為為175 檢測器溫度為200 3 打開色譜工作站 將數(shù)據(jù)采集模式設置為自動給出色譜柱效參數(shù) 等待基線平直 4 用1 L微量注射器分別取純苯 甲苯和二甲苯混合標樣0 5 L進樣 記錄色譜圖中各峰保留時間 峰面積及分離度 5 將柱溫分別設置為100 和120 穩(wěn)定后重復步 4 比較三張色譜圖 取最小分離度大于1 5且保留時間最短的柱溫為最佳柱溫 相關數(shù)據(jù)計入下表中 2 校正因子測定及定性分析 1 在最佳柱溫下 用1 L微量注射器分別取純苯 甲苯和二甲苯各0 5 L進樣 記錄色譜圖中各色譜峰保留時間 與步驟 5 所得結果相比較 進行定性分析 2 取一支1 L微量注射器取混合標樣0 5 L進樣 記錄各峰的峰面積和保留時間 重復測定兩三次 計算各組分的校正因子 3 樣品測定 1 用另一支1 L微量注射器取未知試樣0 5 L進樣 記錄各峰的峰面積和保留時間 重復測定兩三次 計算未知樣品中各組分的含量 結果計入表4 14中 2 以 先斷電后關氣源 的順序關機 這一步由教師在實驗后統(tǒng)一處理 注射 進樣 方法 進樣時間和進樣量 進樣速度要快 慢會使樣品氣化過程變長 導致樣品進入色譜柱的初始譜帶變寬 在1s以內 試樣不超載 一般 1 5 l 方法 一手持注射器 另一只手保護針尖 先小心將注射器針頭穿過隔熱層 隨即以最快的速度將注射器插到底 與此同時迅速將樣品注入氣化室 不要使針彎曲 然后快速拔出注射器 注射器在氣化室中停留時間越短 重現(xiàn)性越好 進樣口 五 數(shù)據(jù)處理 苯系物含量的測定結果 六 思考題 1 色譜分離的應用前景如何 2 色譜定量方法還有哪些 3 配制混合標準溶液時為什么要準確稱量 測量校正因子時是否要嚴格控制進量 4 歸一化法定量分析時對樣品的進樣量有何要求 七 儀器操作規(guī)程 1打開穩(wěn)壓電源 2打開氮氣閥 打開凈化器上的載氣開關閥 然后檢查是否漏氣 保證氣密性良好 3調節(jié)總流量為適當值 根據(jù)刻度的流量表測得