實(shí)驗(yàn)一氣相色譜的基本操作及進(jìn)樣練習(xí)

實(shí)驗(yàn)一氣相色譜的基本操作及進(jìn)樣練習(xí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈿庀嗌V儀的主要結(jié)構(gòu)組成和應(yīng)用。掌握儀器基本操作和調(diào)試程序，熟悉氣路運(yùn)行過程。明確熱導(dǎo)池檢測器的操作注意事項(xiàng)。掌握氣相色譜進(jìn)樣操作要領(lǐng)。二、實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn)了解氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)與原理。氣相色譜儀是實(shí)現(xiàn)氣相色譜過程的儀器，按其使用目的可分為分析型、制備型和工藝過程控制型。但無論氣相色譜儀的類型如何變化，構(gòu)成色譜儀的5個(gè)基本組成部分皆是相同的，它們是載氣系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)（色譜柱）、檢測系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。載氣系統(tǒng)：載氣是構(gòu)成氣相色譜過程中的重要一相——流動(dòng)相，一般由高壓鋼瓶供氣。進(jìn)樣系統(tǒng)：汽化室是進(jìn)樣系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，它的作用是把液體樣品瞬間加熱變成蒸汽，然后由載氣帶人色譜柱。分離系統(tǒng)：色譜柱比作氣相色譜儀的“心臟”，樣品就是在此根據(jù)其性質(zhì)的不同進(jìn)行分離的。檢測系統(tǒng)：檢測器是氣相色譜儀的關(guān)鍵部件。它的作用是將經(jīng)色譜柱分離后順序流出的化學(xué)組分的信息轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌谟涗浀碾娦盘枺缓髮Ρ环蛛x物質(zhì)的組成和含量進(jìn)行鑒定和測量。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)目前多采用微機(jī)型色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)和配備操作軟件包的工作站，既可對色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理，又可對色譜系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制。三、儀器及實(shí)驗(yàn)條件氣相色譜儀：GC9790型（福立分析儀器有限公司）；檢測器：熱導(dǎo)池（TCD）；載氣：氮?dú)饣驓錃猓?9.99%以上）；色譜柱：鄰苯二甲酸二壬酯（DNP）；柱溫：80；氣化溫度：130°C；試劑：環(huán)己烷。lul微量進(jìn)樣器。四、開機(jī)操作步驟1、 通氣：首先連接好色譜柱，在檢查氣路密封良好的情況下，先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)鋼瓶總閥，調(diào)整減壓閥輸出壓力0.4?0.5Mpa，調(diào)節(jié)氣相色譜儀上的載氣穩(wěn)壓閥（總壓），使其輸出壓力為0.3Mpa,調(diào)節(jié)柱前壓1和2的穩(wěn)流閥2圈，載氣流量氫氣約為30mL/mino2、 通電：檢查儀器開關(guān)都應(yīng)處于“關(guān)閉”位置后，開啟氣相色譜儀右側(cè)的電源開關(guān)，儀器接通電源以后計(jì)算機(jī)首先進(jìn)入儀器的自檢程序，其狀態(tài)顯示為指示燈。全部打開，直到屏幕出現(xiàn)“OK!”字樣后表示儀器自檢通過，可以進(jìn)入正常操作程序，并且顯示器自動(dòng)切換到屏幕顯示狀態(tài)，等待用戶輸入操作信息，此時(shí)若不進(jìn)行任何信息輸入，儀器保持此狀態(tài)15秒后，將執(zhí)行上一次關(guān)機(jī)前所設(shè)定的儲(chǔ)存參數(shù)。3、 升溫：系統(tǒng)自檢完畢后，通過按［熱導(dǎo)］、［注樣器］、［柱箱］鍵，設(shè)定熱導(dǎo)檢測器的溫度、注樣器的溫度和色譜柱的溫度，各溫度設(shè)定值檢查無誤后，按［輸入］鍵，儀器進(jìn)入加熱升溫狀態(tài)。當(dāng)實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，恒溫后儀器已進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。4、 熱導(dǎo)池電流調(diào)整：通過按［參數(shù)］鍵，設(shè)定熱導(dǎo)檢測器控制器參數(shù)，選擇極性為1，橋電流120mA（氫氣作載氣）。飩5、 打開計(jì)算機(jī)和色譜工作站，雙擊桌面上 圖標(biāo)，進(jìn)入色譜工作站操作界面，把此界面中的信號通道改為B,選擇“操作”菜單中的“譜圖采集”命令或單擊工具條上的“譜圖采集”綠色按鈕，這時(shí)文檔窗口譜圖區(qū)內(nèi)開始有譜線走動(dòng)，按下色譜儀上的通橋電流的紅色按鍵，通上橋電流，觀察基線是否穩(wěn)定。基線穩(wěn)定后，通過［調(diào)零］旋鈕調(diào)整基線位置?；€位置調(diào)整好以后，即可進(jìn)樣分析。五、液體進(jìn)樣操作練習(xí)1、 每人選用一支1ul微量進(jìn)樣器，在實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)下，取0.5ul的環(huán)己烷進(jìn)樣，進(jìn)樣的同時(shí)按下綠色遙控開關(guān)或單擊工具條上的譜圖采集綠色按鈕，進(jìn)行譜圖采集，文檔窗口內(nèi)開始有譜圖走動(dòng)。如果要調(diào)節(jié)譜圖在橫向和縱向上的縮放，請分別調(diào)節(jié)“譜圖參數(shù)”表中“滿屏?xí)r間”和“滿屏量程”兩個(gè)譜圖顯示參數(shù)，也可分別單擊這兩個(gè)參數(shù)旁的“滿屏”按鈕，使當(dāng)前已采集到的譜圖分別在橫向和縱向上滿屏。如果譜圖嚴(yán)重閃爍，可以通過加大滿屏?xí)r間值來降低閃爍的程度。2、 待色譜峰出完后，選擇“操作”菜單中“手動(dòng)終止”命令或工具條上的手動(dòng)停止紅色按鈕，這時(shí)將終止程序?qū)ψV圖信號數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理。實(shí)際上，當(dāng)譜圖采集時(shí)間到達(dá)譜圖參數(shù)表中的“采集時(shí)間”參數(shù)所指定的值時(shí)不用手動(dòng)下達(dá)這個(gè)命令，程序也會(huì)自動(dòng)結(jié)束譜圖信號數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理。3、 在譜圖采集結(jié)束時(shí)程序會(huì)彈出一保存對話框，提示將整個(gè)文檔窗口中的內(nèi)容存到哪個(gè)磁盤文件中，這時(shí)可將程序推薦的文件名改為更有意義的文件名進(jìn)行保存，然后記錄色譜峰的峰面積，峰面積記錄完畢后，執(zhí)行下一次的進(jìn)樣操作，這樣的操作總共進(jìn)行8次，最后以8次進(jìn)樣的峰面積，求出極差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。4、 微量進(jìn)樣器的使用方法及注意事項(xiàng)老師會(huì)進(jìn)行講解，每次實(shí)驗(yàn)后，要用適當(dāng)溶劑清洗進(jìn)樣器。六、關(guān)機(jī)1、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，首先按起橋電流的紅色按鈕，斷掉橋電流。然后將［柱溫］、［檢測器］、［注樣器］的溫度都設(shè)定為50°C，待各溫度降至設(shè)定溫度后，關(guān)閉主機(jī)上的加熱電源開關(guān)和總的電源開關(guān)，最后關(guān)閉載氣。七、 注意事項(xiàng)1、 取好樣后應(yīng)立即進(jìn)樣，進(jìn)樣時(shí)整個(gè)動(dòng)作應(yīng)穩(wěn)定、連貫、迅速。2、 硅橡膠密封墊圈在幾十次進(jìn)樣后，容易漏氣，須及時(shí)更換。3、 先通載氣，確保載氣通過熱導(dǎo)檢測器后，再打開熱導(dǎo)橋流。4、 當(dāng)使用雙氣路色譜儀時(shí)，兩路的載氣流速應(yīng)保持相同。5、 熱導(dǎo)池系統(tǒng)使用氫氣作載氣時(shí)，必須置毛細(xì)管系統(tǒng)穩(wěn)壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)。八、 思考題1、 為什么有時(shí)同一樣品同一進(jìn)樣量時(shí)色譜峰形（如峰高）不同？2、 為什么有時(shí)進(jìn)樣后不出峰？實(shí)驗(yàn)二校正歸一法定量測定苯系物中各組分的含量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握氣相色譜中利用保留值定性和歸一化法定量的分析方法。2、 學(xué)會(huì)校正因子的測定方法。3、 熟悉熱導(dǎo)檢測器原理和應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)原理在混合物樣品得到分離之后，利用已知物保留值對各色譜峰進(jìn)行定性是色譜法中最常用的一種定性方法。它的依據(jù)是在相同的色譜操作條件下，同一種物質(zhì)應(yīng)具有相同的保留值當(dāng)用已知物的保留時(shí)間（保留體積、保留距離）與未知物組分的保留時(shí)間進(jìn)行對照時(shí)，若兩者的保留時(shí)間完全相同，則認(rèn)為它們可能是相同的化合物。這個(gè)方法是以各組分的色譜峰必須分離為單獨(dú)峰為前提的，同時(shí)還需要有作為對照用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。歸一化法是色譜分析中一種簡便的定量方法。當(dāng)樣品中所有組分都能得到良好的分離并都能被檢測而得到色譜峰時(shí)，則可利用校正歸一化法定量計(jì)算樣品中各組分的百分含量，計(jì)算公式如下：P= 丄 x100%iAf+Af+???+Af1122nn式中，P.是i組分的百分含量；A1，A2,An是各組分的峰面積；f1，厶，…厶是各組分的相對校正因子（或絕對校正因子）。公式（6-11）中的峰面積A可用峰高h(yuǎn)代替。絕對校正因子是指在一定操作條件下，進(jìn)樣量（W）與峰面積（A）或峰高（h）成正比，即戶W/A,比例因子f稱為絕對校正因子，因直接受操作條件的影響，不易測準(zhǔn)，因此在定量分析中常采用相對校正因子，即指某組分與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)二者的絕對校正因子之比，此比值不受實(shí)驗(yàn)條件的影響，只與檢測器類型有關(guān)。三、 儀器與試劑儀器：氣相色譜儀GC9790型（溫嶺福立分析儀器有限公司）；色譜柱：7%DNP（60?80目03mmx2.5m）；熱導(dǎo)檢測器；氫氣；微量注射器1yL、5yL。試劑：正己烷、苯、甲苯標(biāo)準(zhǔn)樣；正己烷、苯、甲苯混合物未知樣。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、 打開載氣，確保載氣流經(jīng)熱導(dǎo)檢測器，調(diào)節(jié)流速大約為30mL/min。2、 打開色譜儀的電源開關(guān)，待自檢結(jié)束后，打開加熱電源開關(guān)，在操作面板上通過按［注樣器］、［柱箱］、［熱導(dǎo)］鍵將汽化室、柱箱、檢測器的溫度分別設(shè)定為為120°C、80°C、100°C。3、 打開計(jì)算機(jī)和色譜工作站，點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)桌面上HW-2000色譜工作站圖標(biāo)，進(jìn)入色譜工作站操作界面，選擇色譜通道B,點(diǎn)擊快捷菜單上的綠色按鈕進(jìn)入譜圖采集狀態(tài)。4、 當(dāng)實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)定值后，通過儀器上的控制面板設(shè)定熱導(dǎo)檢測器橋電流為100MA，然后打開熱導(dǎo)檢測器開關(guān)，通上橋電流，觀察基線是否穩(wěn)定，通過調(diào)零旋鈕調(diào)整基線位置。5、 在選定的載氣流速下，用5yL微量注射器注入2yL未知樣品，進(jìn)樣的同時(shí)按下快捷菜單上的綠色按鈕，開始采集譜圖，當(dāng)譜圖采集結(jié)束后，按下快捷菜單上的紅色按鈕停止譜圖采集，記錄各色譜峰保留時(shí)間和峰面積。重復(fù)操作三次。6、 用1yL的微量進(jìn)樣器分別注入0.5yL正己烷、苯、甲苯，記錄各自的保留時(shí)間（目的是利用保留時(shí)間定性未知組分）。7、 用5yL微量注射器注入2yL正己烷、苯、甲苯標(biāo)準(zhǔn)溶液，記錄保留時(shí)間和峰面積，重復(fù)操作三次（目的是計(jì)算校正因子）。8、 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，首先按起橋電流的紅色按鈕，斷掉橋電流。然后將柱溫、檢測器、注樣器的溫度設(shè)定為50C，待溫度降至設(shè)定溫度后，關(guān)閉各部分電源開關(guān)，最后關(guān)閉載氣。五、 數(shù)據(jù)處理1、 詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)條件和特殊的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。2、 列表整理定性、定量原始數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果。3、 試用苯為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，利用相對校正因子計(jì)算正己烷、苯和甲苯的含量。六、注意事項(xiàng)1、 先通載氣，確保載氣通過熱導(dǎo)檢測器后，再打開熱導(dǎo)橋流。2、 當(dāng)使用雙氣路色譜儀時(shí)，兩路的載氣流速應(yīng)保持相同。

3、定量分析數(shù)據(jù)應(yīng)重復(fù)3次。4、熱導(dǎo)池系統(tǒng)使用氫氣作載氣時(shí)，必須置毛細(xì)管系統(tǒng)穩(wěn)壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)七、思考題1、保留值有幾種表示方法？利用保留值定性有哪些局限性？如何解決？2、校正因子有幾種表示方法？它們之間有什么關(guān)系？3、實(shí)驗(yàn)條件不穩(wěn)定對定性和定量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生哪些影響？實(shí)驗(yàn)三載氣流速及柱溫變化對分離度的影晌一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步理解分離度的概念及其影響因素。2、掌握分離度的計(jì)算方法。3、了解實(shí)驗(yàn)條件的選擇對色譜分析的重要性。二、實(shí)驗(yàn)原理理論塔板數(shù)（n）或有效理論塔板數(shù)（n有效）是衡量柱效的重要指標(biāo)，從理論上，理論有效

板數(shù)越多，柱效越高。但理論塔板數(shù)多到什么程度才能滿足實(shí)際分離的要求，一般很難給出

確切的定量指標(biāo)，然而，分離度Rs）可以作為色譜柱總分離效能的量化指標(biāo)，因?yàn)樗鼜谋?/p>

質(zhì)上反映了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面的因素。分離度主要是針對兩個(gè)相鄰色譜峰而言，在混合

物中一般指“難分離物質(zhì)對”的相鄰兩峰之間的保留時(shí)間差別越大，越有利于分離，兩峰的峰寬越窄，越有利于分離，因此，峰寬之和的一半：按定義，分離度Rs正比于相鄰兩峰保留值之差，反比于兩t—ts丄\Y+Y丿212或t—tR—R—SHy1+?),2式中，tR2,tR1分別為組分1和2的保留時(shí)間；「Y2分別為組分1和2峰的基線寬度；y1/2,y1/22分別為組分1和2的半峰寬。公式（8-19）和公式（8-20）的物理意義相同，只是數(shù)值不同。兩組分保留值差別的大小取決于固定相的性質(zhì)，即色譜柱的選擇性。而色譜峰的寬窄主要是動(dòng)力學(xué)問題，也是柱效的表征。因此，分離度與固定相的選擇性和柱效有密切的關(guān)系，從分離度的基本定義可以推導(dǎo)出下列表達(dá)式：式中，a是色譜柱的選擇性，也稱相對保留值，可以定量地描述色譜體系中兩種物質(zhì)遷移速率不同的特性，相對保留值的定義為：t't't't—tR1式中，tR2，tR!分別為組分1和2的調(diào)整保留時(shí)間；tR1，tR2分別為組分1和2的保留時(shí)間;tM是空氣保留時(shí)間；q,k2分別為組分1和2的容量因子。組分在固定相中的質(zhì)量（Ws）和分配在氣相中的質(zhì)量（Wg）之比，稱為容量因子，以k表示：Wt'k= 4二一r-WtgMk值主要由組分和固定液的性質(zhì)所決定，它可以通過t'R和tM進(jìn)行計(jì)算。RM從公式（8-21）可以看出，分離度Rs是塔板數(shù)n、相對保留值Q及容量因子k的函數(shù)，因此，可通過調(diào)整柱溫、柱壓和氣、液體積等因素來改變n或Q或k,從而達(dá)到改善分離度的目的。三、儀器與試劑儀器：氣相色譜儀，帶熱導(dǎo)檢測器；色譜柱10%SE-30（80?100目04mmx2m）。試劑：氫氣；乙醇、丙醇、丁醇標(biāo)樣及未知混合樣。四、實(shí)驗(yàn)步驟打開載氣，確保載氣流經(jīng)熱導(dǎo)檢測器，并調(diào)整流速大約為40mL/min。打開色譜儀的電源開關(guān)，待自檢結(jié)束后，打開加熱電源開關(guān)，在操作面板上通過按［INJ］、［COL］、［TCD］鍵將汽化室、柱箱、檢測器的溫度分別設(shè)定為為120°C、80°C、100°C。打開計(jì)算機(jī)和色譜工作站，點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)桌面上HW-2000色譜工作站圖標(biāo)，進(jìn)入色譜工作站操作界面，選擇色譜通道B,點(diǎn)擊快捷菜單上的綠色按鈕進(jìn)入譜圖采集狀態(tài)。當(dāng)實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)定值后,通過儀器上的控制面板設(shè)定熱導(dǎo)檢測器橋電流為100MA，然后打開熱導(dǎo)檢測器開關(guān)，通上橋電流，觀察基線是否穩(wěn)定，通過調(diào)零旋鈕調(diào)整基線位置。待儀器穩(wěn)定后，注入5uL未知樣品，記錄保留時(shí)間和半峰寬。分別注人0.5uL乙醇、丙醇、丁醇，記錄各自的保留時(shí)間。注人40uL左右的空氣樣品，記錄保留時(shí)間tM。將柱溫分別恒溫在90C，110C，130C，重復(fù)測量未知樣品和空氣的保留時(shí)間以及半峰寬，流速為30mL/min。將載氣流速分別調(diào)整為20,40,60mL/min，重復(fù)測量未知樣和空氣的保留時(shí)間及半峰寬，柱溫恒定在80C。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，首先按起橋電流的紅色按鈕，斷掉橋電流。然后將柱溫、檢測器、注樣器的溫度設(shè)定為50C，待溫度降至設(shè)定溫度后，關(guān)閉各部分電源開關(guān)，最后關(guān)閉載氣。五、 數(shù)據(jù)處理1、 計(jì)算不同柱溫下丙醇和乙醇，丙醇與丁醇的分離度。說明柱溫對分離度的影響。2、 計(jì)算不同載氣流速下的丙醇和乙醇，丙醇與丁醇的分離度。說明載氣流速對分離度的影響。3、 在給定條件下，如果使丙醇與相鄰兩峰的分離度為Rs=1.5,所需的柱長是多少？（塔板高度為H=12mm）。六、 注意事項(xiàng)1、 改變柱溫和流速后，待儀器穩(wěn)定后再進(jìn)樣。2、 為了保證峰寬測量的準(zhǔn)確，應(yīng)調(diào)整適當(dāng)?shù)姆鍖拝?shù)。3、 控制柱溫的升溫速率，切忌過快，以保持色譜柱的穩(wěn)定性。七、 思考題1、 分離度是不是越高越好？為什么？2、 影響分離度的因素有哪些？提高分離度的途徑是什么？3、 k值的最佳范圍是2?5,如何調(diào)整k值？實(shí)驗(yàn)四液相色譜外標(biāo)法定量分析有機(jī)物質(zhì)的含量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解外標(biāo)法的定量原理，掌握外標(biāo)法校正曲線的制作。2、學(xué)會(huì)用外標(biāo)法對未知樣品進(jìn)行定量分析的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。3、進(jìn)一步熟悉高效液相色譜儀的結(jié)構(gòu)、組成、應(yīng)用及操作。二、實(shí)驗(yàn)原理外標(biāo)法又稱校正曲線法。色譜分析中，在相同的操作條件下，用已知純樣品配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行試驗(yàn)，，測量各種濃度下對應(yīng)的峰高或峰面積，用峰高或峰面積對濃度作出標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品分析時(shí)，進(jìn)入同樣體積的分析樣品，從色譜圖上求出待測組分的峰高或峰面積，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線查出樣品中待測組分的含量。外標(biāo)工作曲線如下：在一些工廠的常規(guī)分析中，樣品中各組分中的濃度一般變化不大，在這種情況下可不必作校正曲線，而用單點(diǎn)校正法來進(jìn)行分析。即配制一個(gè)和被測組分含量十分接近的標(biāo)準(zhǔn)樣定量進(jìn)樣，由被測組分與外標(biāo)組分峰面積或峰高比求被測組分的百分含量。計(jì)算公式如下AX%=EX一X100%iiAE式中X——試樣中組分i的含量；iE——標(biāo)準(zhǔn)樣中組分i的含量；iA——試樣