儀器分析基礎(chǔ)知識(shí)201406

儀器分析基礎(chǔ)知識(shí)衛(wèi)星石化輔助部：唐建良第一頁，共46頁。目錄1氣相色譜2液相色譜3分光光度計(jì)4卡爾費(fèi)休水份第二頁，共46頁。

氣相色譜基礎(chǔ)知識(shí)第三頁，共46頁。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第四頁，共46頁。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之為“色譜”（Chromatography）。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。第五頁，共46頁。如圖：第六頁，共46頁。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)象的鑒別功能較差第七頁，共46頁。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

：半峰寬第八頁，共46頁。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)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離。如圖：樣品進(jìn)樣汽化載氣色譜柱分離檢測(cè)器檢測(cè)器信號(hào)記錄第九頁，共46頁。第十頁，共46頁。氣相色譜儀器及操作1、儀器基本配置第十一頁，共46頁。溫度設(shè)置1進(jìn)樣器2柱溫3檢測(cè)器第十二頁，共46頁。程序升溫與恒溫對(duì)分離的影響比較如圖：恒溫：45oC程序升溫：30~180oC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，但分離效果差第十三頁，共46頁。檢測(cè)器檢測(cè)器的種類繁多，主要有以下幾類：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)第十四頁，共46頁。5氣相色譜儀器故障的診斷與排除12第十五頁，共46頁。2液相色譜基礎(chǔ)知識(shí)第十六頁，共46頁。1高效液相色譜法的概念2高效液相色譜的組成及優(yōu)缺點(diǎn)3高效液相色譜中常遇見的問題及處理方法第十七頁，共46頁。1高效液相色譜法的概念

高效液相色譜法（HPLC)是一種現(xiàn)代液相色譜法，其基本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，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)入檢測(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，得到測(cè)定結(jié)果。本法具有分離性能高、分析速度快的特點(diǎn)。第十八頁，共46頁。2高效液相色譜的組成及優(yōu)缺點(diǎn)

高效液相色譜儀由輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測(cè)器和色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、噪音低、線性范圍寬，對(duì)流速和溫度的波動(dòng)不靈敏。缺點(diǎn)：只能檢測(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)必須小于檢測(cè)波長(zhǎng)。第十九頁，共46頁。3高效液相色譜中常遇見的問題及處理方法第二十頁，共46頁。3.1保留時(shí)間變化1.柱溫變化2.等度與梯度間未能充分平衡3.緩沖液容量不夠4.柱污染5.柱內(nèi)條件變化6.柱快達(dá)到壽命1.柱恒溫2.至少用10倍柱體積的流動(dòng)相平衡柱3.用>25mmol/L的緩沖液4.每天沖洗柱5.穩(wěn)定進(jìn)樣條件,調(diào)節(jié)流動(dòng)相6.采用保護(hù)柱第二十一頁，共46頁。3.2保留時(shí)間縮短1.流速增加2.樣品超載3.鍵合相流失4.流動(dòng)相組成變化5.溫度增加1.檢查泵,重新設(shè)定流速2.降低樣品量3.流動(dòng)相PH值保持在檢查柱的方向4.防止流動(dòng)相蒸發(fā)或沉淀5.柱恒溫第二十二頁，共46頁。3.3保留時(shí)間延長(zhǎng)1.流速下降2.硅膠柱上活性點(diǎn)變化3.鍵合相流失4.流動(dòng)相組成變化5.溫度降低1.管路泄漏,更換泵密封圈,排除泵內(nèi)氣泡2.用流動(dòng)相改性劑,如加三乙胺,或采用堿至鈍化柱3.流動(dòng)相PH值保持在檢查柱的方向4.防止流動(dòng)相蒸發(fā)或沉淀5.柱恒溫第二十三頁，共46頁。

出現(xiàn)肩峰或分叉1.樣品體積過大2.樣品溶劑極性過強(qiáng)3.柱塌陷或形成短路通道4.柱內(nèi)燒結(jié)不銹鋼失效5.進(jìn)樣器損壞1.用流動(dòng)相配樣,總的樣品體積小于第一峰的15%2.采用較弱的樣品溶劑3.更換色譜柱,采用較弱腐蝕性條件4.更換燒結(jié)不銹鋼,加在線過濾器,過濾樣品5.更換進(jìn)樣器轉(zhuǎn)子第二十四頁，共46頁。3.5鬼峰1.進(jìn)樣閥殘余峰2.樣品中未知物3.柱未平衡4.水污染1.每次用后用強(qiáng)溶劑清洗閥,改進(jìn)閥和樣品的清洗2.處理樣品3.重新平衡柱,用流動(dòng)相作樣品溶劑

(尤其是離子對(duì)色譜)4.通過變化平衡時(shí)間檢查水質(zhì)量，用HPLC級(jí)的水第二十五頁，共46頁。3.6基線噪聲1.氣泡(尖銳峰)2.污染(隨機(jī)噪聲)3.檢測(cè)器燈連續(xù)噪聲4.電干擾(偶然噪聲)5.檢測(cè)器中有氣泡1.流動(dòng)相脫氣,加柱后背壓2.清洗柱,凈化樣品,用HPLC級(jí)試劑3.更換氘燈4.采用穩(wěn)壓電源,檢查干擾的來源(如水浴等)5.流動(dòng)相脫氣,加柱后背壓第二十六頁，共46頁。3.7峰拖尾1.柱超載2.峰干擾3.硅羥基作用4.柱內(nèi)燒結(jié)不銹鋼失效5.柱塌陷或形成短路通道6.死體積或柱外體積過大7.柱效下降1.降低樣品量,增加柱直徑采用較高容量的固定相2.清潔樣品,調(diào)整流動(dòng)相3.加三乙胺,用堿致鈍化柱增加緩沖液或鹽的濃度降低流動(dòng)相PH值,鈍化樣品4.更換燒結(jié)不銹鋼,加在線過濾器,過濾樣品5.更換色譜柱,采用較弱腐蝕性條件6.連接點(diǎn)降至最低,對(duì)所有連接點(diǎn)作合適調(diào)整,盡可能采用細(xì)內(nèi)徑的連接管7.用較低腐蝕條件,更換柱,采用保護(hù)柱第二十七頁，共46頁。3.8峰展寬1.進(jìn)樣體積過大2.在進(jìn)樣閥中造成峰擴(kuò)展3.數(shù)據(jù)系統(tǒng)采樣速率太慢4.流動(dòng)相粘度過高5.檢測(cè)池體積過大6.保留時(shí)間過長(zhǎng)7.柱外體積過大8.樣品過載1.用流動(dòng)相配樣,總的樣品體積小于第一峰的15%2.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10點(diǎn)4.增加柱溫,采用低粘度流動(dòng)相5.用小體積池,卸下熱交換器6.等度洗脫時(shí)增加溶劑含量也可用梯度洗脫7.將連接管徑和連接管長(zhǎng)度降至最小8.進(jìn)小濃度小體積樣品第二十八頁，共46頁。3分光光度計(jì)1分光光度法步驟2分光光度法原理3分光光度計(jì)工作原理第二十九頁，共46頁。1分光光度法步驟計(jì)算結(jié)果測(cè)定吸光度顯色反應(yīng)（關(guān)鍵）萃取固體液體吸收液氣體第三十頁，共46頁。2分光光度法原理

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.第三十一頁，共46頁。3分光光度計(jì)工作原理

由鎢絲燈發(fā)射出的白色光,通過透鏡成為平行光,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)過檢流計(jì)將光電流轉(zhuǎn)化為電信號(hào),最后記錄吸光度結(jié)果.第三十二頁，共46頁。分光光度計(jì)工作流程圖記錄檢測(cè)比色杯狹縫棱鏡透鏡光源第三十三頁，共46頁。4卡爾費(fèi)休水份1原理2KF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)第三十四頁，共46頁。1原理化學(xué)反應(yīng)I2+SO2+H2O2HI+SO3ˉ吡啶存在時(shí)無水吡啶能定量地吸收HI和SO3ˉ，生成氫碘酸吡啶和亞硫酸吡啶。C5H5N·I2+C5H5N·SO2+C5H5N+H2O2C5H5N·HI+C5H5N·SO3第三十五頁，共46頁。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，因而干擾測(cè)定。如下反應(yīng)：C5H5N·SO3+H2OC5H5NHSO4H加入無水甲醇避免了上述副反應(yīng)的發(fā)生。

C5H5N·SO3+CH3OHC5H5NHSO4CH3綜上總的反應(yīng)式:C5H5N?I2+C5H5N?SO2+C5H5N+CH3OH+H2O2C5H5N?HI+C5H5N?HSO4CH3第三十六頁，共46頁。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.

第三十七頁，共46頁。2KF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。第三十八頁，共46頁。3滴定度滴定度=WEmg/mLWE(水當(dāng)量)=mgH2O

/mL滴定劑

舉例:意味著:

如果滴定過程消耗了1.00mL滴定劑,則被滴定的水的量為5.125mg。

溫度影響:+1°C-0.1%滴定度第三十九頁，共46頁。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)誤差的最常見的因素之一.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可通過使用空調(diào)降低室內(nèi)溫度來降低濕度.在濕度很大的情況下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要配置除濕機(jī).第四十頁，共46頁。（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.第四十一頁，共46頁。（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)定過程出現(xiàn)終點(diǎn)達(dá)到延長(zhǎng)，重現(xiàn)性差等問題。第四十二頁，共46頁。（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。第四十三頁，共46頁。5影響水分測(cè)定精密度因素

取樣方法和進(jìn)樣量的大小由于卡爾費(fèi)休滴定試劑很容易吸收水分,系統(tǒng)密封很重要，否則由于吸濕現(xiàn)象造成終點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間的不穩(wěn)定和嚴(yán)重的誤差?？栙M(fèi)休試劑的滴定度的大小滴定試劑的發(fā)送頭的結(jié)構(gòu)與位置