ch04 苯系物含量的氣相色譜法測(cè)定ppt課件

實(shí)驗(yàn)四苯系物含量的氣相色譜法測(cè)定 氣相色譜法 實(shí)驗(yàn)講解要點(diǎn) 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(shù)語(yǔ)及基本概念解釋 四 氣相色譜法的分析對(duì)象與特點(diǎn)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(cè)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(dòng)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(dān)體表面的液體 2 按過(guò)程物理化學(xué)原理分類 1 吸附色譜 利用固體吸附表面對(duì)不同組分物理吸附性能的差異達(dá)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(dá)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(dòng)效應(yīng)建立的電色譜 利用溫度變化發(fā)展而來(lái)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(cè)物質(zhì)各組分在不同兩相間分配系數(shù) 溶解度 的微小差異 當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 這些物質(zhì)在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配 使原來(lái)只有微小的性質(zhì)差異產(chǎn)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(shù)語(yǔ)及基本概念 1 相 固定相和流動(dòng)相 一個(gè)體系中的某一均勻部分稱為相 在色譜分離過(guò)程中 固定不動(dòng)的一相稱為固定相 通過(guò)或沿著固定相移動(dòng)的流體稱為流動(dòng)相 2 色譜峰 物質(zhì)通過(guò)色譜柱進(jìn)到鑒定器后 記錄器上出現(xiàn)的一個(gè)個(gè)曲線稱為色譜峰 3 基線 在色譜操作條件下 沒(méi)有被測(cè)組分通過(guò)鑒定器時(shí) 記錄器所記錄的檢測(cè)器噪聲隨時(shí)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(diǎn)向時(shí)間座標(biāo)引垂線與基線相交點(diǎn)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(shù)語(yǔ)及基本概念 5 峰面積 流出曲線 色譜峰 與基線構(gòu)成之面積稱峰面積 用A表示 6 保留值與相對(duì)保留值 保留值是表示試樣中各組分在色譜柱中的停留時(shí)間的數(shù)值 通常用時(shí)間或用將組分帶出色譜柱所需載氣的體積來(lái)表示 以一種物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn) 而求出其他物質(zhì)的保留值對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)物的比值 稱為相對(duì)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(duì)象與特點(diǎn) a 分析對(duì)象可揮發(fā)被分析的樣品應(yīng)該熱穩(wěn)定沸點(diǎn)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(diǎn) 1 分離效能高可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種同分異構(gòu)體和各種同位素 2 檢測(cè)靈敏度高可檢出10 10g的物質(zhì) 可作超純氣體 高分子單體的痕跡量雜質(zhì)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(dǎo)和控制生產(chǎn) 4 應(yīng)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(xué) 化工 生化 醫(yī)藥 農(nóng)業(yè) 環(huán)境保護(hù)等生產(chǎn)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(dòng)相固定相檢測(cè)器儀器操作參數(shù)的選擇 1流動(dòng)相 載氣 氫氣氮?dú)?分子量小 熱導(dǎo)系數(shù)大 粘度小 常用于熱導(dǎo)檢測(cè)器 要求 純度在99 99 以上 凈化 擴(kuò)散系數(shù)小 柱效比較高 除熱導(dǎo)檢測(cè)器以外的其它幾種檢測(cè)器中 多采用氮?dú)庾鬏d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(xué)穩(wěn)定性好 純度高 價(jià)格便宜并易取得 能適合于所用的檢測(cè)器 常用的載氣有氫氣 氮?dú)?氬氣 氦氣等等 2固定相 因?yàn)镚C的載氣 流動(dòng)相 種類相對(duì)較少 故其分離選擇性主要通過(guò)固定相來(lái)改變 固定相 由載體和涂在表面的固定液組成 實(shí)際分析中 GC分析中一般選定一種載氣 然后通過(guò)改變色譜柱以及操作參數(shù)來(lái)優(yōu)化分離 而液相是通過(guò)改變流動(dòng)相 柱溫 流速來(lái)分離樣品的 色譜柱 毛細(xì)管柱 填充柱 3檢測(cè)器 是將流動(dòng)相中組分的濃度或質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的儀器 常用檢測(cè)器熱導(dǎo) TCD 電子捕獲 ECD 火焰光度 FPD 熱離子化 TID 及氫焰離子化檢測(cè)器 FID 其中氫焰離子化檢測(cè)器 FID 對(duì)大部分有機(jī)化合物均有響應(yīng) 且靈敏度相當(dāng)高 最小檢測(cè)量可達(dá)納克級(jí) 因此為常用檢測(cè)器FID測(cè)定原理 測(cè)定有機(jī)物在氫火焰的作用下 化學(xué)電離形成的離子流的強(qiáng)度 氫焰離子化檢測(cè)器 一 在高溫火焰作用下 有機(jī)物組分電離成正負(fù)離子 在收集極 正極 和極化極 負(fù)極 外電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)而形成離子流 電流 放大后被檢測(cè) 離子流強(qiáng)度決定于 電離的程度 被測(cè)組分的性質(zhì) 進(jìn)入離子室的被測(cè)組分的量 氫焰離子化檢測(cè)器 二 注意氣體及流量 燃?xì)庥脷錃?空氣作為助燃?xì)?載氣用氮?dú)?流量關(guān)系一般為 N2 H2 Air為1 1 10 質(zhì)量型檢測(cè)器 用峰高定量時(shí) 需保持載氣流速恒定 色譜柱溫度 主要由樣品的復(fù)雜程度和氣化溫度決定 原則上即要待測(cè)物分離 又要所有組分能流出色譜柱 且分析時(shí)間越短越好 氣化室溫度 等于或稍高于試樣的沸點(diǎn) 不超過(guò)沸點(diǎn)50 以上 高于柱溫30 檢測(cè)室溫度 參照色譜柱最高溫度設(shè)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(guò)凈化干燥管使載氣凈化 再經(jīng)穩(wěn)壓閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(jìn)行分離 分離后的各組分隨著載氣先后流入檢測(cè)器 然后載氣放空 檢測(cè)器將物質(zhì)的濃度或質(zhì)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǖ碾娦盘?hào) 經(jīng)放大后在記錄儀上記錄下來(lái) 就得到色譜流出曲線根據(jù)色譜流出曲線上得到的每個(gè)峰的保留時(shí)間 可以進(jìn)行定性分析 根據(jù)峰面積或峰高的大小 可以進(jìn)行定量分析 檢測(cè)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(jì)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(lái)并被檢測(cè)到 2各個(gè)組分的含量不能相差太大 采用面積歸一化法測(cè)定組分含量時(shí) 抽取氣體體積不一樣時(shí) 那么的測(cè)定的結(jié)果是否一樣 歸一化法定量特點(diǎn) 簡(jiǎn)單 方便 其結(jié)果與進(jìn)樣量無(wú)關(guān) 儀器條件稍有變化對(duì)結(jié)果影響不大 八 苯系物含量的氣相色譜法測(cè)定 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諝庀嗌V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(cè)定及用保留值定性的方法 學(xué)習(xí)校正因子的測(cè)定和校正歸一化法定量的方法 二 實(shí)驗(yàn)原理 氣相色譜的流動(dòng)相為惰性氣體 具有一定活性的吸附劑作為固定相 當(dāng)多組分的混合樣品進(jìn)入色譜柱后 由于吸附劑對(duì)每個(gè)組分的吸附力不同 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后 各組分在色譜柱中的運(yùn)行速度也就不同 吸附力弱的組分容易被解吸下來(lái) 最先離開(kāi)色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器 而吸附力最強(qiáng)的組分最不容易被解吸下來(lái) 因此最后離開(kāi)色譜柱 如此 各組分得以在色譜柱中彼此分離 順序進(jìn)入檢測(cè)器中被檢測(cè) 記錄下來(lái) 本實(shí)驗(yàn)以非極性的OV 17 甲基聚硅氧烷 為固定相 苯系物按沸點(diǎn)由低到高依次出峰 在固定的色譜實(shí)驗(yàn)條件下 某一組分的流出時(shí)間是恒定的 不受其他組分影響 可以直接比對(duì)各組分的色譜保留時(shí)間 組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)色譜峰極大時(shí)所需的時(shí)間 進(jìn)行定性分析 某一組分在色譜檢測(cè)器上產(chǎn)生信號(hào)E mV 的大小與進(jìn)入檢測(cè)器的該組分的量 或濃度 呈正相關(guān) 在一定的操作條件和濃度范圍內(nèi) 進(jìn)樣量和響應(yīng)信號(hào) 峰面積A 成正比 是色譜定量分析的基礎(chǔ) 但由于同樣量的不同組分在檢測(cè)器上所得信號(hào)大小不同 需要進(jìn)行校正 測(cè)定校正因子的方法有很多種 較為常見(jiàn)的為稱取一定量的純待測(cè)物Wi和純標(biāo)準(zhǔn)物Ws 混勻后取適量進(jìn)樣 得到的峰面積分別為Ai和As 于是i物質(zhì)相對(duì)于s物質(zhì)的相對(duì)質(zhì)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(jī) 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(biāo)樣 若選用氫火焰離子化檢測(cè)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?dú)饬髁?0ml min 1 汽化室溫度175 檢測(cè)器溫度200 進(jìn)樣量1 L 三 儀器和試劑 四 實(shí)驗(yàn)步驟 1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及條件選擇 1 打開(kāi)高壓瓶并調(diào)節(jié)減壓閥出口壓力0 4MPa 打開(kāi)色譜儀穩(wěn)壓閥并調(diào)節(jié)流量計(jì)的流量在40mL min 1左右 或柱前壓為0 1MPa 2 打開(kāi)電源 調(diào)節(jié)柱溫至80 及氣化溫度為為175 檢測(cè)器溫度為200 3 打開(kāi)色譜工作站 將數(shù)據(jù)采集模式設(shè)置為自動(dòng)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(biāo)樣0 5 L進(jìn)樣 記錄色譜圖中各峰保留時(shí)間 峰面積及分離度 5 將柱溫分別設(shè)置為100 和120 穩(wěn)定后重復(fù)步 4 比較三張色譜圖 取最小分離度大于1 5且保留時(shí)間最短的柱溫為最佳柱溫 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)入下表中 2 校正因子測(cè)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(jìn)樣 記錄色譜圖中各色譜峰保留時(shí)間 與步驟 5 所得結(jié)果相比較 進(jìn)行定性分析 2 取一支1 L微量注射器取混合標(biāo)樣0 5 L進(jìn)樣 記錄各峰的峰面積和保留時(shí)間 重復(fù)測(cè)定兩三次 計(jì)算各組分的校正因子 3 樣品測(cè)定 1 用另一支1 L微量注射器取未知試樣0 5 L進(jìn)樣 記錄各峰的峰面積和保留時(shí)間 重復(fù)測(cè)定兩三次 計(jì)算未知樣品中各組分的含量 結(jié)果計(jì)入表4 14中 2 以 先斷電后關(guān)氣源 的順序關(guān)機(jī) 這一步由教師在實(shí)驗(yàn)后統(tǒng)一處理 注射 進(jìn)樣 方法 進(jìn)樣時(shí)間和進(jìn)樣量 進(jìn)樣速度要快 慢會(huì)使樣品氣化過(guò)程變長(zhǎng) 導(dǎo)致樣品進(jìn)入色譜柱的初始譜帶變寬 在1s以內(nèi) 試樣不超載 一般 1 5 l 方法 一手持注射器 另一只手保護(hù)針尖 先小心將注射器針頭穿過(guò)隔熱層 隨即以最快的速度將注射器插到底 與此同時(shí)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(shí)間越短 重現(xiàn)性越好 進(jìn)樣口 五 數(shù)據(jù)處理 苯系物含量的測(cè)定結(jié)果 六 思考題 1 色譜分離的應(yīng)用前景如何 2 色譜定量方法還有哪些 3 配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)為什么要準(zhǔn)確稱量 測(cè)量校正因子時(shí)是否要嚴(yán)格控制進(jìn)量 4 歸一化法定量分析時(shí)對(duì)樣品的進(jìn)樣量有何要求 七 儀器操作規(guī)程 1打開(kāi)穩(wěn)壓電源 2打開(kāi)氮?dú)忾y 打開(kāi)凈化器上的載氣開(kāi)關(guān)閥 然后檢查是否漏氣 保證氣密性良好 3調(diào)節(jié)總流量為適當(dāng)值 根據(jù)刻度的流量表測(cè)得