氣質(zhì)測(cè)定苯系物實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定苯系物實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握氣相色譜的基本原理。2 掌握氣相色譜儀組成結(jié)構(gòu)及作用。3 了解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法原理、特點(diǎn)和使用方法。4 掌握氣相色譜中質(zhì)譜庫(kù)定性的基本原理及外標(biāo)定量方法和特點(diǎn)。5 了解利用弱極性毛細(xì)管柱測(cè)定非/弱極性有機(jī)物的注意事項(xiàng)。6 掌握吹掃捕集原理、使用特點(diǎn)、注意事項(xiàng)及其選擇原則。二、 基本原理：2.1 氣相色譜工作原理氣相色譜是利用試樣中各組份在氣相和固定液液相間的分配系數(shù)不同，當(dāng)汽化后的樣品被載氣帶入色譜柱中運(yùn)行時(shí)，組份就在其中的兩相間進(jìn)行反復(fù)多次分配，由于固定相對(duì)各組份的吸附或溶解能力不同，因此各組份在色譜柱中的運(yùn)行速度就不同，經(jīng)過(guò)一定

2、的柱長(zhǎng)后，便彼此分離，按順序離開(kāi)色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器，產(chǎn)生的離子流訊號(hào)經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組份的色譜峰。2.2 氣相色譜儀的組成及作用氣相色譜的結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)系統(tǒng)組成：載氣系統(tǒng)，進(jìn)樣系統(tǒng)，色譜柱，檢測(cè)器，記錄系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。(1) 載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制裝置三部分，作用是提供穩(wěn)定流量/壓力的高純載氣。氣源提供載氣流動(dòng)相，氣體凈化裝置去除載氣中的雜質(zhì)和水汽，純化載氣，氣體流速控制裝置可控制載氣的流量。(2) 進(jìn)樣系統(tǒng)：包括注射器和進(jìn)樣口（隔墊、襯管），樣品被注射器注入襯管后（液體樣品將瞬間汽化），被載氣帶入色譜柱，分流功能也在進(jìn)樣口實(shí)現(xiàn)。(3) 色譜柱：色譜柱是混合物

3、樣品中的各組分分離的場(chǎng)所，是氣相色譜最重要的結(jié)構(gòu)之一。色譜柱按照固定相是固體還是液體有填充柱和毛細(xì)管柱兩種。(4) 檢測(cè)系統(tǒng)：獲得與各組分含量呈比例的信號(hào)。(5) 記錄系統(tǒng)：包括放大器及記錄儀，或數(shù)據(jù)處理裝置及工作站，記錄檢測(cè)器獲得的信號(hào)，得到色譜圖，并可以對(duì)色譜峰進(jìn)行積分等處理。(6) 溫度控制系統(tǒng)：柱溫箱的主要作用是控制柱室和氣化室的溫度。在恒溫或程序升溫控制下，樣品中各組分在色譜柱上實(shí)現(xiàn)分離。2.3 質(zhì)譜檢測(cè)器的工作原理質(zhì)譜儀主要由離子源、質(zhì)量分析器、檢測(cè)器、真空系統(tǒng)組成。離子源是質(zhì)譜儀的核心，其作用是將被測(cè)樣品分子電離成帶電的離子，并對(duì)離子加速使其進(jìn)入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器的作用是將離

4、子源產(chǎn)生的離子按照荷質(zhì)比的大小分開(kāi)并排列成譜圖。檢測(cè)器的作用是對(duì)離子進(jìn)行記錄并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)放大輸出，輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)采集和處理，最終得到按m/z大小排列的質(zhì)譜圖。真空系統(tǒng)的作用是提供真空環(huán)境，保證離子源中燈絲的正常工作，保證離子在離子源和分析器中的正常運(yùn)行，減消不必要的離子碰撞，散射效應(yīng)，復(fù)合反應(yīng)和離子-分子反應(yīng)，減小本底與記憶效應(yīng)。以電子轟擊或其他的方式使被測(cè)物質(zhì)離子化，形成各種質(zhì)荷比（m/e）的離子，然后利用電磁學(xué)原理使離子按不同的質(zhì)荷比分離并測(cè)量各種離子的強(qiáng)度，從而確定被測(cè)物質(zhì)的分子量和結(jié)構(gòu)。有機(jī)質(zhì)譜儀主要用于有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定，它能提供化合物的分子量、元素組成以及官能團(tuán)等結(jié)構(gòu)信息

5、。分為四極桿質(zhì)譜儀、離子阱質(zhì)譜儀、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀和磁質(zhì)譜儀等。本實(shí)驗(yàn)中使用的是四極桿質(zhì)譜儀。2.4 質(zhì)譜圖定性方法以相同的70 eV能量電子轟擊樣品束，同一種物質(zhì)應(yīng)具有相同的質(zhì)譜圖。國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)收集了大部分已知化合物在70 eV電子轟擊電離源下產(chǎn)生的質(zhì)譜圖，如NIST庫(kù)。用未知物組分的質(zhì)譜與質(zhì)譜庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)圖比對(duì)，按照相似度可排列出可能的化合物。如果要進(jìn)一步確認(rèn)，則需用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)樣，以保留時(shí)間輔助確定。2.5 氣相色譜外標(biāo)法定量的定義和特點(diǎn)色譜定量分析的依據(jù)是被測(cè)物質(zhì)的量與它在色譜圖上的峰面積（或峰高）成正比。數(shù)據(jù)處理軟件（工作站）可以給出包括峰高和峰面積在內(nèi)的多種色譜數(shù)據(jù)。因?yàn)榉甯弑?/p>

6、峰面積更容易受分析條件波動(dòng)的影響，且峰高標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍也較峰面積的窄，因此，通常情況是采用峰面積進(jìn)行定量分析。外標(biāo)法是色譜分析中一種簡(jiǎn)便的定量方法。當(dāng)樣品中所有組分都得到良好的分離并都能被檢測(cè)而得到色譜峰時(shí)，則可利用外標(biāo)法定量計(jì)算樣品中各組分的濃度。2.6 非極性/弱極性毛細(xì)管氣相色譜柱苯系物是非極性的化合物，部分有弱極性，針對(duì)苯系物樣品的測(cè)定，選擇固定相為5%苯基、95%二甲硅亞芳基硅氧烷的非極性柱DB-5MS，“MS”是指針對(duì)質(zhì)譜檢測(cè)器設(shè)計(jì)的低流失氣相色譜柱。三、 儀器與試劑3.1 儀器l 儀器型號(hào)：島津氣質(zhì)聯(lián)用儀。l 儀器廠商：日本島津公司。l 色譜柱： DB-5MS（30 m

7、15;0.25 mm×0.25 m）。3.2 試劑l 標(biāo)準(zhǔn)樣品：甲苯、氯苯、對(duì)二甲苯、苯乙烯、1-甲基乙基-苯、丙基苯、1,3,5-三甲苯、叔丁苯的八種混合物，以乙酸乙酯為溶劑，0.2、0.5、0.8、1.0、2.0ppm系列。l 載氣：高純氦氣。3.3 儀器特點(diǎn)和應(yīng)用范圍島津高性能色/質(zhì)聯(lián)用儀，250 L/sec分子渦輪泵，配備島津氣相色譜儀、島津氣相色譜具有七階八段溫度程序控制柱箱。單四極桿質(zhì)量分析器配備有預(yù)四極桿，質(zhì)量數(shù)范圍1-1050amu。最快掃描速度為10000 amu/sec，質(zhì)量軸穩(wěn)定度為0.1 amu/12hrs，掃描模式包括全掃描、選擇離子掃描（SIM）和全掃描、

8、選擇離子掃描(SIM)交替進(jìn)行，每個(gè)采集段可最多有10次掃描。SIM模式每組可有24個(gè)質(zhì)量數(shù)或質(zhì)量數(shù)范圍，最多可有100個(gè)SIM組。離子源是獨(dú)立加熱和控制以保證在任何模式下均最為優(yōu)化的條件色-質(zhì)聯(lián)機(jī)集高效分離、多組分同時(shí)定性和定量為一體，是分析混合物（主要是有機(jī)物）最為有效的工具。四、 實(shí)驗(yàn)步驟(一)、準(zhǔn)備與開(kāi)機(jī)1 打開(kāi)斷電保護(hù)電源，開(kāi)穩(wěn)壓電源，保持3-5分鐘（在開(kāi)穩(wěn)壓電源前保證其它儀器處于關(guān)閉狀態(tài)）；2 開(kāi)載氣（氦氣），松開(kāi)小閥，打開(kāi)總閥，緊小閥為0.5 mpa；3 開(kāi)氣相色譜電源；4 氣相色譜自檢；5 將測(cè)試方法傳到氣相；6 開(kāi)質(zhì)譜電源；7 待Turbo pump RPM，Vaccum為O

9、K，F(xiàn)ore pressure 為100 mttor以下后將離子源溫度設(shè)為250 （instrument/set temperature）；8 待離子源溫度達(dá)到250 ，F(xiàn)ore pressure為50 mttor以下時(shí)可做樣品；9 experiment / full scan 選擇質(zhì)量數(shù)10-50，看水，氧氣，氮?dú)獾谋壤?，檢測(cè)真空是否漏；10 experiment / full scan 選擇質(zhì)量數(shù)50-650，看有機(jī)本底。11 cal gas (全氟三丁胺，69，131，219，264，414，502，614)，質(zhì)量數(shù)在正負(fù)0.3內(nèi)，則可以；12 tune/autotune（平常選擇mas

10、s calibration 和maintenance；初始調(diào)選擇RF，DETECTOR，POSITIVE，F(xiàn)ULLOPTIMAL，LEAK）。(二)、樣品序列建立及樣品分析1 在 Xcalibur Roadmap 主頁(yè)上，點(diǎn)擊Sequence Setup按鈕，建立樣品序列；2 序列建立：A 選擇樣品類(lèi)型 Sample Type：Unknown，QC，Blank，Std Bracket；B 輸入文件名稱(chēng) File Name：可以手動(dòng)輸入，也可點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵瀏覽，選擇已經(jīng)存在的文件的文件名；C 設(shè)定文件保存路徑Path：雙擊鼠標(biāo)左鍵(或者點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇<Browser>，設(shè)定文件保存

11、路徑；D 選擇分析方法 Inst Meth：雙擊鼠標(biāo)左鍵(或者點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇<Browser>，打開(kāi)Step1.2中所建立的分析方法；E 設(shè)定樣品瓶在進(jìn)樣器中的位置 Position：A：1-A:40，B：1-B:40，C：1-C:40，D：1-D:40，E：1-E:40；F 輸入進(jìn)樣體積；G 保存序列：?jiǎn)螕鬎ile菜單，選擇Save As，選擇保存路徑并輸入序列文件名稱(chēng)，保存序列(. Sld文件)。3 樣品分析：A 運(yùn)行單個(gè)樣品：在Sequence序列表中鼠標(biāo)點(diǎn)擊選擇需要運(yùn)行的樣品， 在出現(xiàn)的界面中輸入操作人員姓名User，設(shè)定樣品運(yùn)行結(jié)束后儀器狀態(tài)After Sequenc

12、e Set System (On，儀器仍在掃描狀態(tài)；Standby，儀器處在待機(jī)狀態(tài)；Off，儀器關(guān)機(jī))，單擊OK，開(kāi)始進(jìn)樣分析；B 運(yùn)行多個(gè)樣品：在出現(xiàn)的界面中，輸入操作人員姓名User，在Run Rows空格中輸入要運(yùn)行的樣品范圍(在序列表中的行標(biāo)，如1-6)，設(shè)定樣品運(yùn)行結(jié)束后儀器狀態(tài)Afterequence Set System (On，儀器仍在掃描狀態(tài)；Standby，儀器處在待機(jī)狀態(tài)；Off，儀器關(guān)機(jī))，單擊OK，開(kāi)始進(jìn)樣分析。(三)、關(guān)機(jī)1 在DSQtune 中 instrument/set temperature/設(shè)源溫為50 ；2 在DSQtune 中 instrument/

13、shut down；3 將shutdown 方法傳到GC；4 計(jì)算機(jī)顯示可以關(guān)質(zhì)譜時(shí)關(guān)閉質(zhì)譜電源；5 當(dāng)進(jìn)樣口，柱溫和MS-line溫度達(dá)到50 時(shí)，可以關(guān)閉色相電源；6 關(guān)閉載氣氦氣，關(guān)穩(wěn)壓電源。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄標(biāo)準(zhǔn)樣品中含有甲苯、氯苯、對(duì)二甲苯、苯乙烯、異丙苯、正丙苯、1,3,5-三甲苯、叔丁苯。本實(shí)驗(yàn)中配制了5種濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，濃度分別為0.2、0.5、0.8、1.0、2.0ppm，它們的峰面積見(jiàn)表1。表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度及峰面積甲苯峰面積2744186328144909157570315726濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0氯苯峰面積161875389696893118

14、366247247濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0對(duì)二甲苯峰面積23333973812132860162399338946濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0苯乙烯峰面積2502369200119657143987296312濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0異丙苯峰面積2991093853167944202190420794濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0正丙苯峰面積36059113728201559246542515787濃度/(ppm)0.20.50.81.02.01,3,5-三甲苯峰面積2663084409149081182137383

15、500濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0叔丁苯峰面積2297972935131458160210340637濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0六、 結(jié)果與討論分別對(duì)甲苯、氯苯、對(duì)二甲苯、苯乙烯、異丙苯、正丙苯、1,3,5-三甲苯、叔丁苯的峰面積對(duì)濃度繪圖，并用線性擬合，分別見(jiàn)圖18。 圖1 甲苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖2 氯苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖3 對(duì)二甲苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖4 苯乙烯的標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖5 異丙苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖6 正丙苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖7 1,3,5-三甲苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖8 叔丁苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線將三個(gè)樣品中8種苯系物的峰面積分別代入各標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可得樣品中8種苯系物的濃度，見(jiàn)表2、表3、表4。表2 樣品一中8種苯系物的濃度物質(zhì)峰面積濃度(ppm)甲苯925400.557氯苯657080.582對(duì)二甲苯910900.586苯乙烯821880.577異丙苯1137920.581正丙苯1380310.5821,3,5-三甲苯1011360.577叔丁苯905000.588表3 樣品二中8種苯系物的濃度物質(zhì)峰面積濃度(ppm)甲苯1540500.949氯苯