項目五5.3氣相色譜的操作與應用

儀器分析

生物工程學院項目四氣相色譜儀的分析使用——檢測蔬菜中有機磷類農藥殘留簡單原理及特點主要結構與功能儀器操作與應用設備維護和保養(yǎng)4123教學目標能力目標知識目標素質目標（1）會待測樣品預處理方法；（2）掌握氣相色譜儀操作步驟；（3）會用氣相色譜儀對蔬菜中有機磷類農藥殘留進行檢測；（4）掌握日常保養(yǎng)和維護方法。（1）了解氣相色譜儀原理；（2）熟悉氣相色譜數據分析方法；（3）根據圖譜進行數據分析；（4）掌握氣相色譜儀工作條件。（1）培養(yǎng)學生良好的職業(yè)道德；（2）培養(yǎng)學生嚴謹的工作作風和安全意識；（3）培養(yǎng)學生精益求精、實事求是、一絲不茍的職業(yè)素質；（4）團隊協作能力。“案例”教學法?！靶袆訉颉苯虒W法。“演示性”教學法?！耙龑?自主學習”教學法。24教學方法13正確操作氣相色譜儀對蔬菜樣品進行測定重點難點數據分析與科學報告3儀器操作與應用

氣相色譜法子項目設置情境---引出課堂任務3儀器操作與應用

學生利用已有的知識討論完成任務但未能成功1氣相色譜分析方法及應用定性分析分析試樣的前處理

GC分析對象是在氣化室溫度下能生成氣態(tài)的物質。為保護色譜柱、降低噪聲、防止生成新物質（雜峰），需要在進樣前對樣品進行處理。1）水、乙醇和可能被柱強烈吸附的極性物質—柱效下降，需除去2）非揮發(fā)份—會產生噪聲，同時慢慢分解--產生雜峰3）穩(wěn)定性差的組分—生成新物質—雜峰一、定性分析3儀器操作與應用一、定性分析方法1用已知純物質對照定性保留值定性峰高增加法定性3儀器操作與應用峰高加高法進樣量“低”3儀器操作與應用2用經驗規(guī)律和文獻值定性(1)經驗規(guī)律碳數規(guī)律在一定溫度下，同系物的調整保留時間的對數與分子中碳數成線性關系如果知道兩種或更多同系物的調整保留時間，則可求出常數A和C。從色譜圖查出未知物的后，根據上式即可求出未知物的碳數。3儀器操作與應用(2)相對保留值對于同族具有相同碳數碳鏈的異構體化合物，其調整保留時間的對數和它們的沸點呈線性關系A、C為常數，Tb為組分沸點由此可見，根據同族同數碳鏈異構體中幾個已知組分的調整保留時間的對數值，可求得同族中具有相同碳數的其它異構體的調整保留時間。3儀器操作與應用(3)保留指數Z,Z+1:正構烷烴的碳原子數進樣TCI??3儀器操作與應用例：乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲線如下圖所示。由圖中測得調整保留距離為：乙酸正丁酯310.0mm，正庚烷174.0mm，正辛烷373.4mm。求乙酸正丁酯的保留指數。在與文獻值對照時，一定要重視文獻值的實驗條件，如固定液、柱溫等。而且要用幾個已知組分進行驗證。3儀器操作與應用氣相色譜定量分析的依據：

檢測器對溶質產生的響應信號與溶質的量成正比。通過色譜圖上的面積或峰高，計算樣品中溶質的含量。二、定量分析RSD:1~3%3儀器操作與應用（一）定量基礎或fi′：待測物質定量校正因子mi：待測物質質量Ai

：待測物質色譜峰的積分面積3儀器操作與應用可見，進行色譜定量分析時需要：（1）準確測量檢測器的響應信號—

峰面積或峰高；（2）準確求得比例常數—

校正因子；（3）正確選擇合適的定量計算方法，將測得的峰面積或峰高換算為組分的百分含量。3儀器操作與應用

1、色譜峰的面積求法：1）、峰高乘半峰寬法

2）、峰高乘平均峰寬法3）、峰高乘保留值法4）、電子積分法在相對計算時，b可約去，于是：A=htR3儀器操作與應用

2、定量校正因子(Quantitativecalibrationfactor)

1）絕對校正因子：2）相對校正因子：

用標準物質為參照物、求出待測物質與標準物之間絕對校正因子的比值。對熱導池檢測器的標準物是苯、對氫火焰離子化檢測器的標準物是正庚烷。

3儀器操作與應用單位峰面積(或單位峰高)的組分的量定量校正因子相對校正因子3儀器操作與應用

各物質的量以摩爾數計，Mi、Ms分別表示被測物與標準物質的相對分子質量（摩爾質量）

②摩爾校正因子①質量校正因子3儀器操作與應用③體積校正因子④相對響應值s

相對響應值是物質i與標準物質s的響應值（靈敏度）之比。單位相同時，它與校正因子互為倒數，即：

s和f只與試樣、標準物質以及檢測器類型有關，而與操作條件如柱溫、載氣流速、固定液性質等無關，因而是一個能通用的常數。

3儀器操作與應用3）相對校正因子的測量

凡文獻查得的校正因子都是指相對校正因子，可用fM,fm分別表示摩爾校正因子和質量校正因子（通常把相對二字略去）。由于以體積計量的氣體樣品，lmol任何氣體在標準狀態(tài)下其體積都是22．4L（升），所以摩爾校正因子就是體積校正因子。相對校正因子只與試樣、標準物質和檢測器類型有關，與操作條件、柱溫、載氣流速、固定液性質無關。3儀器操作與應用校正因子測定方法：

①準確稱量被測組分和標準物質，

②混合后，在實驗條件下進樣分析（注意進樣量應在線性范圍之內），分別測量相應的峰面積，

③通過公式計算校正因子，如果數次測量數值接近，可取其平均值。3儀器操作與應用（二）常用的幾種定量分析方法(1)歸一化法試樣中所有組分均須出峰要求操作條件如進樣量、載氣流速等變化時對結果的影響較小。優(yōu)點3儀器操作與應用組分乙苯對二甲苯間二甲苯鄰二甲苯峰面積12075140105fi0.971.000.960.98校正因子歸一化定量結果27.017.531.324.1峰面積直接歸一化定量結果27.217.131.823.9C8芳烴異構體歸一化定量分析3儀器操作與應用(2)外標法(校準曲線法)或

不使用校正因子

需準確控制進樣量、載氣流速等操作條件

適合測定大批量樣品3儀器操作與應用(3)內標法

對內標物的要求：（a）試樣中不含有該物質；（b）與被測組分性質比較接近；（c）不與試樣發(fā)生化學反應；（d）出峰位置應位于被測組分附近，且無組分峰影響。準確度高優(yōu)點試樣配制：準確稱取一定量的試樣W，加入一定量內標物mS3儀器操作與應用計算式：3儀器操作與應用內標法特點

(1)內標法的準確性較高，操作條件和進樣量的稍許變動對定量結果的影響不大。

(2)每個試樣的分析，都要進行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析。

(3)若將內標法中的試樣取樣量和內標物加入量固定，則：3儀器操作與應用

如果經常需要測定同一物質，可固定試樣的稱取量，并加入恒定量的內標物，此時fi

mS

/fs

m為一常數故：

wi∝Ai/ASFigureInternalworkinggraph適合于液體試樣的常規(guī)分析若樣品用量與加入標準物質量完全固定，則內標法的計算就可以簡化為內標標準曲線法，它適用于工廠內成批樣品的定量分析。內標標準曲線法3儀器操作與應用例:測定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用內標法。稱取試樣1500mg，加入內標物壬烷150mg，混合均勻后進樣，測得如下數據：組分壬烷乙苯對二甲苯間二甲苯鄰二甲苯峰面積校正因子981.02700.97951.001200.95800.98計算樣品中乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯的含量。3儀器操作與應用解：3儀器操作與應用三、應用（一）分離分析中的應用氣體、易揮發(fā)的物質及可轉化為易揮發(fā)化合物的液體或固體物質適用對象3儀器操作與應用（二）化學研究中的應用1.通過測定保留時間，研究某些化學平衡性質，如溶解熱、活度系數、熵變及焓變等2.通過測定色譜峰柱后擴寬程度，研究某些動力學過程，如測定液體和氣體的擴散系數、反應速率常數等3.根據保留體積或峰面積，測定相對分子質量、表面積、孔率分布及液膜厚度等物化性質3儀器操作與應用全國職業(yè)院校技能大賽蔬菜中有機磷類農藥殘留的檢測3儀器操作與應用“蔬菜中有機磷類農藥殘留的檢測”測定流程樣品處理：開機預熱進樣與測定數據分析關機

教師示范和講解23儀器操作與應用黃瓜樣品處理1試樣制備按GB/T8855抽取黃瓜樣品，取可食部分，經縮分后，將其切碎，充分混勻放入食品加工器粉碎，制成待測樣。放入分裝容器中于-20℃—-16℃條件下保存，備用。2提取準確稱取25.0g試樣放入勻漿機中，加入50.0mL乙腈，在勻漿機中高速勻漿2min后用濾紙過濾，濾渣收集到裝有5g～7g氯化鈉的100mL具塞量筒中，收集濾液40mL～50mL，蓋上塞子，劇烈震蕩1min，在室溫下靜置30min，使乙腈相和水相分層。3凈化從具塞量筒中吸取10.00mL乙腈溶液，放入150mL燒杯中，將燒杯放在80℃水浴鍋上加熱，杯內緩緩通入氮氣或空氣流，蒸發(fā)近干，加入2.0mL丙酮，蓋上鋁箔，備用。將上述備用液完全轉移至15mL刻度離心管中，再用約3mL丙酮分三次沖洗燒杯，并轉移至離心管，最后定容至5.0mL，在旋渦混合器上混勻，分別移入兩個2mL自動進樣器樣品瓶中，供色譜測定。如定容后的樣品溶液過于混濁，應用0.2pm濾膜過濾后在進行測定。4測定3儀器操作與應用氣相色譜柱的選擇基本操作3儀器操作與應用1打開載氣閥，調節(jié)載氣壓力到0.3Mpa，打開空氣發(fā)生器、氫氣發(fā)生器和氣體凈化器電源開關。2打開主機電源開關，自動進樣器電源開關。3打開反控工作站使用FID檢測器，在FID項目上點擊右鍵，選擇設置當前項目，選擇儀器通道1，儀器即按照設定的溫度和儀器條件開始工作。4儀器溫度升到設定值，進行儀器點火操作。

基本操作5設定自動進樣器工作條件，自動進樣器的進樣口位置參數已經設置好，（進樣口1對應毛細柱進樣器，進樣口2對應填充柱進樣口2），此時只需根據樣品設置儀器進樣條件等參數。6待基線平穩(wěn)，進行分析作業(yè)。7分析完畢，在關機項目上點擊右鍵，選擇設置當前項目，即柱箱，檢測器，進樣器等加熱區(qū)關閉加熱。8柱箱溫度降到80℃以內，其余加熱區(qū)溫度降到100℃以內，關閉主機電源開關，自動進樣器電源開關。9關閉載氣閥，空氣發(fā)生器和氫氣發(fā)生器電源開關。3儀器操作與應用使用FID測器做填充柱分析時的關機步驟

一、將剛才所設定的工作溫度都設定為常溫：柱箱、檢測器、進樣器的溫度都設定為50℃，來進行降溫；二、關閉氫氣Ⅰ和空氣的穩(wěn)壓閥來滅火，再關閉氫氣鋼瓶和空氣的總輸出三、等柱箱、檢測器、進樣器的溫度降到100℃以下時關閉氮氣鋼瓶（一般來說只要柱溫降到100℃時就可關閉氮氣）；四、關閉儀器上的“電源”和“加熱”兩個開關。3儀器操作與應用使用FID檢測器做填充柱分析時的開機步驟一、先將填充柱接到儀器上，填充柱接進樣器的長度為11.2cm，填充柱接檢測器的長度為6.1cm，再分別用螺帽擰緊（注：參照《GC9790安裝使用說明書》中第16頁的安裝方法）；二、1）打開氮氣鋼瓶（或氮氣發(fā)生器），調節(jié)減壓閥使壓力輸出在0.3Mpa左右；2）打開氫氣鋼瓶（氫氣發(fā)生器），調節(jié)減壓閥使壓力輸出在0.2Mpa左右；3）打開空氣鋼瓶（空氣發(fā)生器），調節(jié)減壓閥使壓力輸出在0.2Mpa左右；三、打開氣體凈化器的開關（置于“ON”的位置）；四、打開儀器的小門查看壓力表是否有壓力（注：參照《GC9790安裝使用說明書》中第14頁氣路控制面板）；五、用氣相上的“電源”和“加熱”兩個開關進行開機及加熱，待儀器自檢通過后，進行柱箱、檢測器、進樣器的溫度設定；六、打開氫氣Ⅰ和空氣來點火：1.點火時將氫氣Ⅰ開到0.15Mpa，空氣開到0.05Mpa，移開鋁帽,用點火槍點火；2.點火成功后將氫氣Ⅰ調節(jié)到0.1Mpa，空氣調到0.1Mpa。并看點火處是否有水蒸氣（如有蓋上鋁帽，沒有需再復一遍）；七、設定參數，按參數鍵兩次，進入FID設定靈敏度range=1、10、100、1000其中“1”是靈敏度最高檔，依次類推，FID靈敏度用的比較多的是“1”；八、打開電腦及工作站，進入通道1或通道2，觀察儀器的基線是否穩(wěn)定，電平是否在零點附近，如偏離較大，就要通過儀器FID放大板上的調零旋鈕將其調整到零點附近，最好調到正數值；九、待儀器的基線走直穩(wěn)定后即可進樣分析，進樣時進樣量一般都控制在1μl以下。3儀器操作與應用使用FID檢測器的注意事項一、氣相所使用的氮氣必須為高純度氣體，純度需達到99.999%；二、氣相色譜儀和電腦所使用的電源都要進行良好的接地；三、如使用的是空氣發(fā)生器或者空氣泵，那么根據使用次數的多少來放水，最少一周就要進行一次放水處理，如遇硅膠變色，則要及時進行更換新的硅膠；四、請勿在儀器高溫工作時，用手去接觸一些容易燙傷的金屬部分，以及不要在高溫時拆裝毛細管柱，防止螺紋咬死；五、對于新的或者使用率較高的填充柱，都要經常老化；六、注樣墊一定要經常進行更換，防止因漏氣引起的分析誤差，一般可耐進樣30針左右。3儀器操作與應用使用FPD檢測器做填充柱分析時的開機步驟一、先將填充柱接到儀器上，填充柱接進樣器的長度為11.2cm，填充柱接檢測器的長度為6.1cm，再分別用螺帽擰緊（參照《GC9790安裝使用說明書》中第16頁的安裝方法）；二、1.打開氮氣鋼瓶，調節(jié)減壓閥使壓力輸出在0.3Mpa左右；2.打開氫氣鋼瓶，調節(jié)減壓閥使壓力輸出在0.2Mpa左右；3.打開空氣鋼瓶，調節(jié)減壓閥使壓力輸出在0.2Mpa左右；三、打開氣體凈化器的開關（置于“ON”的位置）；四、打開儀器的小門查看壓力表是否有壓力(參照《GC9790安裝使用說明書》中第14頁氣路控制面板)；五、打開氣相上的“電源”、“加熱”開關，同時打開FPD窗體加熱開關。待儀器自檢通過以后來設定柱箱、檢測器、進樣器的溫度（具體的設定值依據不同的分析樣品而定）；六、打開氫氣Ⅱ和空氣來點火

1.打開FPD加熱開關，將檢測器溫度升到100℃，等待5分鐘，再將檢測器溫度升到250℃；2.點火時將氫氣Ⅱ開到0.1Mpa，空氣開到0.1Mpa，移開鋁帽,用點火槍點火；3.點火成功后看點火處是否有水蒸氣；七、設定參數，按參數鍵兩次，進入FPD設定靈敏度range=0、1、10、100其中“0”是靈敏度最高檔，依次類推，FPD靈敏度用的比較多的是“1”“10”；八、打開電腦及工作站，進入通道1或通道2，觀察儀器的基線是否穩(wěn)定，電平是否在零點附近，如果偏離較大，就要通過儀器FPD放大板上的調零旋鈕將其調整至零點附近，最好調到正數值。然后推上FPD放大板上的高壓開關（位置ON處）查看工作站的電平是否有變化(如有變化表示高壓已接上)；九、待儀器的基線走直穩(wěn)定后即可進樣分析，進樣時進樣量一般都控制在1μl以下。3儀器操作與應用使用FPD測器做填充柱分析時的關機步驟一、將高壓開關推置于OFF位置，將面板上FPD檢測器窗體加熱開關置于OFF位置；二、將剛才所設定的工作溫度都設定為常溫，（柱箱、檢測器、進樣器的溫度都設定為50℃），來進行降溫；三、關閉氫氣Ⅱ和空氣的穩(wěn)壓閥來滅火，再關閉氫氣鋼瓶和空氣的總輸出；四、等柱箱、檢測器、進樣器的溫度降到100℃以下時關閉氮氣鋼瓶（一般來說只要柱溫降到100℃時就可關閉氮氣）；五、關閉儀器上的電源和加熱兩個開關,關閉總電源。3儀器操作與應用使用FPD檢測器毛細管柱分析時的注意事項一、氣相所使用的氮氣和氫氣必須為高純度的氣體，純度需達到99.999%；二、氣相色譜儀和電腦所使用的電源都要進行良好的接地。如果電源波動很大的時候，則需要接一臺穩(wěn)壓電源儀器才能正常的工作；三、如使用的是空氣發(fā)生器或者空氣泵，那么根據使用次數的多少來放水，最少一周就要進行一次放水處理，如遇硅膠變色，則要及時進行更換新的硅膠；四、請勿在儀器高溫工作時，用手去接觸一些容易燙傷的金屬部分，以及不要在高溫時拆裝毛細管柱，防止螺紋咬死；五、對于新的或者使用率較高的填充柱，都要經常老化,以確保分析的準確性；六、注樣墊一定要經常進行更換，防止因漏氣引起的分析誤差，一般可耐進樣30針左右；七、點火時高壓開關要置于OFF位置,總之只要把FPD檢測器上的鋁帽移開都要關掉高壓開關，否則將會損壞光電倍增管；八、換濾光片壓開關要置于OFF位置。3儀器操作與應用色譜分析的記錄1

色譜分析記錄各有各的格式，但必須把條件、方法、所觀察到的現象、存在問題和結論等記錄下來。