儀器分析基礎(chǔ)知識(shí)-201406

1、儀器分析基礎(chǔ)知識(shí)衛(wèi)星石化輔助部：唐建良目錄1 氣相色譜2 液相色譜3 分光光度計(jì)4 卡爾費(fèi)休水份 氣相色譜基礎(chǔ)知識(shí)1 氣相色譜發(fā)展背景2 色譜法的優(yōu)缺點(diǎn)3氣相色譜基本概念4氣相色譜分析的基本原理5氣相色譜儀器故障的診斷與排除1 氣相色譜發(fā)展背景 植物學(xué)家茨維特在研究植物色素的過(guò)程中，在一根玻璃管的底部塞上一團(tuán)棉花，在管中填入粉末狀吸附劑，例如碳酸鈣等，然后把該吸附柱與吸慮瓶連接，把有色植物的葉子的石油醚萃取液傾注到柱內(nèi)的吸附劑上面，然后用純凈的石油醚洗脫。植物葉中的幾種色素就在柱上展開(kāi)了， 在管內(nèi)的碳酸鈣上形成三種顏色的5個(gè)色帶。當(dāng)時(shí)茨維特把這種色帶稱(chēng)之為“色譜”（Chromatography

2、）。其中玻璃管相當(dāng)于色譜柱，碳酸鈣為固定相，純凈的石油醚為流動(dòng)相。如圖：2 色譜法的優(yōu)缺點(diǎn) 色譜法的優(yōu)點(diǎn)： 1、分離效率高 2、應(yīng)用范圍廣 3、分析速度快 4、樣品用量少 5、靈敏度高 6、分離和測(cè)定一次完成 7、易于自動(dòng)化，可在工 業(yè)流程中使用 色譜法的缺點(diǎn)：1、對(duì)所分析對(duì)象的鑒別功能較差3 氣相色譜基本概念 t0：死體積 tr：保留時(shí)間 H：峰高 W：峰寬 A：峰面積 W1/2 ：半峰寬4 氣相色譜分析的基本原理1、色譜分離的本質(zhì)：分配系數(shù)的差異 分配系數(shù)是在一定溫度下，溶質(zhì)在互不混容的兩相中濃度之比。2、GC主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附物質(zhì)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)混合物的分離。如圖：樣品進(jìn)樣汽化

3、載氣色譜柱分離檢測(cè)器檢測(cè)器信號(hào)記錄氣相色譜儀器及操作 1、儀器基本配置溫度設(shè)置v1 進(jìn)樣器v2 柱溫v3 檢測(cè)器程序升溫與恒溫對(duì)分離的影響比較如圖：恒溫：恒溫：45oC程序升溫：程序升溫：30180oC恒溫：恒溫：145oC溫度低，分離效果較好，但分析時(shí)間長(zhǎng)程序升溫，分離效果好，且分析時(shí)間短溫度高，分析時(shí)間短，但分離效果差檢測(cè)器檢測(cè)器的種類(lèi)繁多，主要有以下幾類(lèi)：1. 熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)2. 氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)3. 電子捕獲檢測(cè)器(ECD)4. 火焰光度檢測(cè)器(FPD)5. 氮磷檢測(cè)器( NPD )也稱(chēng)熱離子檢測(cè)器(TID)6. 原子發(fā)射檢測(cè)器(AED) 7. 硫熒光檢測(cè)器( SCD

4、 )5 氣相色譜儀器故障的診斷與排除122 液相色譜基礎(chǔ)知識(shí)1 高效液相色譜法的概念高效液相色譜法的概念2 高效液相色譜的組成及高效液相色譜的組成及優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)3 高效液相色譜中常遇見(jiàn)的問(wèn)題及處理方法高效液相色譜中常遇見(jiàn)的問(wèn)題及處理方法 1 1 高效液相色譜法的概念高效液相色譜法的概念v 高效液相色譜法（高效液相色譜法（HPLC)是一種現(xiàn)代液相色譜法，其基本是一種現(xiàn)代液相色譜法，其基本v方法是用高壓輸液泵將流動(dòng)相泵入到裝有填充劑的色譜柱，方法是用高壓輸液泵將流動(dòng)相泵入到裝有填充劑的色譜柱，v注入的供試品被流動(dòng)相帶入柱內(nèi)進(jìn)行分離后，各成分先后進(jìn)注入的供試品被流動(dòng)相帶入柱內(nèi)進(jìn)行分離后，各成分先后進(jìn)

5、入入v檢測(cè)器，用記錄儀或數(shù)據(jù)處理裝置記錄色譜圖并進(jìn)行數(shù)據(jù)處檢測(cè)器，用記錄儀或數(shù)據(jù)處理裝置記錄色譜圖并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，理，v得到測(cè)定結(jié)果。得到測(cè)定結(jié)果。v 本法具有分離性能高、分析速度快的特點(diǎn)。本法具有分離性能高、分析速度快的特點(diǎn)。2 高效液相色譜的組成及高效液相色譜的組成及優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)v 高效液相色譜儀由輸液泵、進(jìn)樣器、高效液相色譜儀由輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱色譜柱、檢測(cè)器檢測(cè)器和色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。和色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。v優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、噪音低、線(xiàn)性范圍寬，對(duì)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、噪音低、線(xiàn)性范圍寬，對(duì)流速和溫度的波動(dòng)不靈敏。流速和溫度的波動(dòng)不靈敏。v缺點(diǎn)：只能檢測(cè)有紫外吸收的物質(zhì)，流動(dòng)相缺點(diǎn)：只

6、能檢測(cè)有紫外吸收的物質(zhì)，流動(dòng)相的選擇有一定限制，流動(dòng)相的截止波長(zhǎng)必須的選擇有一定限制，流動(dòng)相的截止波長(zhǎng)必須小于檢測(cè)波長(zhǎng)。小于檢測(cè)波長(zhǎng)。3 高效液相色譜中常遇見(jiàn)的問(wèn)高效液相色譜中常遇見(jiàn)的問(wèn)題及處理方法題及處理方法3.1 3.1 保留時(shí)間變化保留時(shí)間變化v1.柱溫變化柱溫變化v2.等度與梯度間未等度與梯度間未能充分平衡能充分平衡v3.緩沖液容量不夠緩沖液容量不夠v4.柱污染柱污染v5.柱內(nèi)條件變化柱內(nèi)條件變化v6.柱快達(dá)到壽命柱快達(dá)到壽命v1.柱恒溫柱恒溫v2.至少用至少用10倍柱體積的流倍柱體積的流動(dòng)相平衡柱動(dòng)相平衡柱v3.用用25mmol/L的緩沖液的緩沖液v4.每天沖洗柱每天沖洗柱v5.穩(wěn)定

7、進(jìn)樣條件穩(wěn)定進(jìn)樣條件,調(diào)節(jié)流動(dòng)調(diào)節(jié)流動(dòng)相相v6.采用保護(hù)柱采用保護(hù)柱3.2 3.2 保留時(shí)間縮短保留時(shí)間縮短v1.流速增加流速增加v2.樣品超載樣品超載v3.鍵合相流失鍵合相流失v4.流動(dòng)相組成流動(dòng)相組成變化變化v5.溫度增加溫度增加v1.檢查泵檢查泵,重新設(shè)定流重新設(shè)定流速速v2.降低樣品量降低樣品量v3.流動(dòng)相流動(dòng)相PH值保持在值保持在37.5檢查柱的方向檢查柱的方向v4.防止流動(dòng)相蒸發(fā)或防止流動(dòng)相蒸發(fā)或沉淀沉淀v5.柱恒溫柱恒溫3.3 3.3 保留時(shí)間延長(zhǎng)保留時(shí)間延長(zhǎng)v1.流速下降流速下降v2.硅膠柱上活性硅膠柱上活性點(diǎn)變化點(diǎn)變化v3.鍵合相流失鍵合相流失v4.流動(dòng)相組成變流動(dòng)相組成變化

8、化v5.溫度降低溫度降低1.1.管路泄漏管路泄漏, ,更換泵密封圈更換泵密封圈, ,排排除泵內(nèi)氣泡除泵內(nèi)氣泡2.2.用流動(dòng)相改性劑用流動(dòng)相改性劑, ,如加三乙如加三乙胺胺, ,或采用堿至鈍化柱或采用堿至鈍化柱3.3.流動(dòng)相流動(dòng)相PHPH值保持在值保持在37.537.5檢查柱的方向檢查柱的方向4.4.防止流動(dòng)相蒸發(fā)或沉淀防止流動(dòng)相蒸發(fā)或沉淀5.5.柱恒溫柱恒溫3.4 出現(xiàn)肩峰或分叉出現(xiàn)肩峰或分叉1.1.樣品體積過(guò)大樣品體積過(guò)大2.2.樣品溶劑極性過(guò)樣品溶劑極性過(guò)強(qiáng)強(qiáng)3.3.柱塌陷或形成短柱塌陷或形成短路通道路通道4.4.柱內(nèi)燒結(jié)不銹鋼柱內(nèi)燒結(jié)不銹鋼失效失效5.5.進(jìn)樣器損壞進(jìn)樣器損壞1.1.用流

9、動(dòng)相配樣用流動(dòng)相配樣, ,總的樣品體積小總的樣品體積小于第一峰的于第一峰的15%15%2.2.采用較弱的樣品溶劑采用較弱的樣品溶劑3.3.更換色譜柱更換色譜柱, ,采用較弱腐蝕性條采用較弱腐蝕性條件件4.4.更換燒結(jié)不銹鋼更換燒結(jié)不銹鋼, ,加在線(xiàn)過(guò)濾器加在線(xiàn)過(guò)濾器, ,過(guò)濾樣品過(guò)濾樣品5.5.更換進(jìn)樣器轉(zhuǎn)子更換進(jìn)樣器轉(zhuǎn)子3.5 3.5 鬼峰鬼峰v1.進(jìn)樣閥殘進(jìn)樣閥殘余峰余峰v2.樣品中未樣品中未知物知物v3.柱未平衡柱未平衡v4.水污染水污染1.1.每次用后用強(qiáng)溶劑清洗閥每次用后用強(qiáng)溶劑清洗閥, ,改進(jìn)閥和樣品的清洗改進(jìn)閥和樣品的清洗2.2.處理樣品處理樣品3.3.重新平衡柱重新平衡柱, ,

10、用流動(dòng)相作樣用流動(dòng)相作樣品溶劑品溶劑 ( (尤其是離子對(duì)色譜尤其是離子對(duì)色譜) )4.4.通過(guò)變化平衡時(shí)間檢查水質(zhì)通過(guò)變化平衡時(shí)間檢查水質(zhì)量，用量，用HPLCHPLC級(jí)的水級(jí)的水3.6 基線(xiàn)噪聲基線(xiàn)噪聲v1.氣泡氣泡(尖銳峰尖銳峰)v2.污染污染(隨機(jī)噪隨機(jī)噪聲聲)v3.檢測(cè)器燈連續(xù)檢測(cè)器燈連續(xù)噪聲噪聲v4.電干擾電干擾(偶然偶然噪聲噪聲)v5.檢測(cè)器中有氣檢測(cè)器中有氣泡泡1.1.流動(dòng)相脫氣流動(dòng)相脫氣, ,加柱后背加柱后背壓壓2.2.清洗柱清洗柱, ,凈化樣品凈化樣品, ,用用HPLCHPLC級(jí)試劑級(jí)試劑3.3.更換氘燈更換氘燈4.4.采用穩(wěn)壓電源采用穩(wěn)壓電源, ,檢查干檢查干擾的來(lái)源擾的來(lái)源

11、( (如水浴等如水浴等) )5.5.流動(dòng)相脫氣流動(dòng)相脫氣, ,加柱后背加柱后背壓壓3.7 3.7 峰拖尾峰拖尾v1.柱超載柱超載v2.峰干擾峰干擾v3.硅羥基作用硅羥基作用v4.柱內(nèi)燒結(jié)不柱內(nèi)燒結(jié)不銹鋼失效銹鋼失效v5.柱塌陷或形柱塌陷或形成短路通道成短路通道v6.死體積或柱死體積或柱外體積過(guò)大外體積過(guò)大v7.柱效下降柱效下降1.1.降低樣品量降低樣品量, ,增加柱直徑采用較高容增加柱直徑采用較高容量的固定相量的固定相2.2.清潔樣品清潔樣品, ,調(diào)整流動(dòng)相調(diào)整流動(dòng)相3.3.加三乙胺加三乙胺, ,用堿致鈍化柱增加緩沖液用堿致鈍化柱增加緩沖液或鹽的濃度降低流動(dòng)相或鹽的濃度降低流動(dòng)相PHPH值值,

12、 ,鈍化樣鈍化樣品品4.4.更換燒結(jié)不銹鋼更換燒結(jié)不銹鋼, ,加在線(xiàn)過(guò)濾器加在線(xiàn)過(guò)濾器, ,過(guò)濾過(guò)濾樣品樣品5.5.更換色譜柱更換色譜柱, ,采用較弱腐蝕性條件采用較弱腐蝕性條件6.6.連接點(diǎn)降至最低連接點(diǎn)降至最低, ,對(duì)所有連接點(diǎn)作合對(duì)所有連接點(diǎn)作合適調(diào)整適調(diào)整, ,盡可能采用細(xì)內(nèi)徑的連接管盡可能采用細(xì)內(nèi)徑的連接管7.7.用較低腐蝕條件用較低腐蝕條件, ,更換柱更換柱, ,采用保護(hù)柱采用保護(hù)柱3.8 3.8 峰展寬峰展寬1.進(jìn)樣體積過(guò)大進(jìn)樣體積過(guò)大2.在進(jìn)樣閥中造成峰擴(kuò)在進(jìn)樣閥中造成峰擴(kuò)展展3.數(shù)據(jù)系統(tǒng)采樣速率太數(shù)據(jù)系統(tǒng)采樣速率太慢慢4.流動(dòng)相粘度過(guò)高流動(dòng)相粘度過(guò)高5.檢測(cè)池體積過(guò)大檢測(cè)池體

13、積過(guò)大6.保留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)7.柱外體積過(guò)大柱外體積過(guò)大8.樣品過(guò)載樣品過(guò)載1. 1. 用流動(dòng)相配樣用流動(dòng)相配樣, ,總的樣品體積總的樣品體積小于第一峰的小于第一峰的15%15%2.進(jìn)樣前后排出氣泡以降低擴(kuò)散進(jìn)樣前后排出氣泡以降低擴(kuò)散3.設(shè)定速率應(yīng)是每峰大于設(shè)定速率應(yīng)是每峰大于10點(diǎn)點(diǎn)4.增加柱溫增加柱溫,采用低粘度流動(dòng)相采用低粘度流動(dòng)相5.用小體積池用小體積池,卸下熱交換器卸下熱交換器6.等度洗脫時(shí)增加溶劑含量也可等度洗脫時(shí)增加溶劑含量也可用梯度洗脫用梯度洗脫7.將連接管徑和連接管長(zhǎng)度降至將連接管徑和連接管長(zhǎng)度降至最小最小8.進(jìn)小濃度小體積樣品進(jìn)小濃度小體積樣品3 分光光度計(jì)1 1 分

14、光光度法步驟分光光度法步驟2 2 分光光度法原理分光光度法原理3 3 分光光度計(jì)工作原理分光光度計(jì)工作原理1 1 分光光度法步驟分光光度法步驟計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果測(cè)定吸光度測(cè)定吸光度顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)（關(guān)鍵）（關(guān)鍵）萃取萃取固體固體液體液體吸收吸收液液氣體氣體2 2 分光光度法原理分光光度法原理v 遵循朗伯-比耳定律,即溶液對(duì)光吸收的程度與液層厚度和溶液濃度的乘積成正比.3 3 分光光度計(jì)工作原理分光光度計(jì)工作原理v 由鎢絲燈發(fā)射出的白色光, 通過(guò)透鏡成為平行光,進(jìn)入棱鏡色散后得到單色光, 經(jīng)狹縫選擇某一波長(zhǎng)的光, 照射入盛被測(cè)溶液的比色杯上, (強(qiáng)度減弱后的)透射光經(jīng)過(guò)檢流計(jì)將光電流轉(zhuǎn)化為電信號(hào),

15、 最后記錄吸光度結(jié)果.分光光度計(jì)工作流程圖記記 錄錄檢測(cè)檢測(cè)比色杯比色杯狹狹 縫縫棱棱 鏡鏡透透 鏡鏡光光 源源4 卡爾費(fèi)休水份1 原理2 KF滴定的優(yōu)越性及其特點(diǎn)3 滴定度4 水分測(cè)定結(jié)果的影響因素5 影響水分測(cè)定精密度因素6 注意事項(xiàng)1 原理v化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)vI 2 + SO2 +H2O 2HI+SO3v吡啶存在時(shí)無(wú)水吡啶能定量地吸收吡啶存在時(shí)無(wú)水吡啶能定量地吸收HI和和SO3，生，生成氫碘酸吡啶和亞硫酸吡啶。成氫碘酸吡啶和亞硫酸吡啶。vC5H5NI2+ C5H5NSO2+C5H5N+ H2Ov 2C5H5NHI+C5H5NSO3亞硫酸吡啶不穩(wěn)定，能與水發(fā)生副反應(yīng)，消耗一部分水，因而干擾

16、測(cè)定。如下反應(yīng)：C5H5NSO3+ H2O C5H5NHSO4 H加入無(wú)水甲醇避免了上述副反應(yīng)的發(fā)生。 C5H5NSO3+ CH3OH C5H5NHSO4CH3綜上總的反應(yīng)式: C5H5NI 2+C5H5NSO2 +C5H5N+CH3OH+H2O 2C5H5NHI +C5H5NHSO4CH3v所有的水都與碘進(jìn)行了反應(yīng),滴定杯中的混和液中就會(huì)有游離態(tài)的碘,此游離碘將促使離子導(dǎo)電并且降低電壓,以使極化電流穩(wěn)定,當(dāng)電壓降至某一設(shè)定值時(shí),滴定終止.2 KF滴定的優(yōu)越性及其特點(diǎn)1 試劑對(duì)水的作用靈敏性和專(zhuān)一性高，是較理想的水分測(cè)定方法。2 適用于遇熱易分解的物質(zhì)或含有揮發(fā)性成分的供試品的水分測(cè)定。3 試

17、劑本身可以作為指示劑，也可用永停滴定法指示終點(diǎn)。4 非水溶液的氧化還原滴定方法，所以具有與碘可以發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)不適用本法。5 受空氣濕度的影響較大，空氣濕度大和陰雨天氣不宜進(jìn)行。3 滴定度滴定度滴定度 = WE mg/mLWE (水當(dāng)量水當(dāng)量) = mg H2O / mL 滴定劑滴定劑舉例舉例: 滴定度滴定度 = 5.125意味著意味著: 如果滴定過(guò)程消耗了如果滴定過(guò)程消耗了 1.00 mL 滴定劑滴定劑, 則被滴定的水的量為則被滴定的水的量為 5.125 mg。 溫度影響溫度影響: + 1C -0.1% 滴定度滴定度4 水分測(cè)定結(jié)果的影響因素(1)環(huán)境濕度 環(huán)境濕度是導(dǎo)致卡爾 費(fèi)休法滴定出現(xiàn)

18、誤差的最常見(jiàn)的因素之一.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可通過(guò)使用空調(diào)降低室內(nèi)溫度來(lái)降低濕度.在濕度很大的情況下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要配置除濕機(jī). （2）溫度 溫度對(duì)卡爾 費(fèi)休滴定速度有明顯的影響.在低溫下可以降低反應(yīng)速度,減少影響滴定結(jié)果的副反應(yīng)發(fā)生;在高溫下可加快樣品的溶解及水分的萃取,使滴定時(shí)間縮短.（3）儀器的密封性能 新購(gòu)的儀器密封性較好，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，密封程度會(huì)有所變化：密封圈的老化，干燥劑失效，長(zhǎng)時(shí)間不使用導(dǎo)致儀器內(nèi)部管路、滴定瓶、溶劑等吸附環(huán)境水分，使測(cè)定過(guò)程出現(xiàn)終點(diǎn)達(dá)到延長(zhǎng)，重現(xiàn)性差等問(wèn)題。（4）電極的敏感度 影響雙鉑電極敏感度的主要因素是沉積在電極表面的污垢。將電極保存在清潔的溶劑中并定期清洗，以保持電極對(duì)電化學(xué)反應(yīng)的靈敏度。5 影響水分測(cè)定精密度因素v取樣方法和進(jìn)樣量的大小v由于卡爾費(fèi)休滴定試劑很容易吸收水分,系統(tǒng)密封很重要，