《气相色谱法测定甲苯和乙醇含量》实验指导书(模板)

实验一 气相色谱法测定甲苯和乙醇含量
一、实验目的
1.熟悉气相色谱仪的基本构成和基本操作。

2.掌握色谱柱分离化学物质的基本原理以及影响分离度的因素。

3.掌握气相色谱中保留值定性与归一化法定量的分析方法。

二、实验原理
气相色谱法是利用气体作流动相的色层分离分析方法。

汽化的试样被载气（流动相）带入色谱柱中，柱中的固定相与试样中各组份分子作用力不同，各组份从色谱柱中流出时间不同，组份彼此分离。

采用适当的鉴别和记录系统，制作标出各组份流出色谱柱的时间和浓度的色谱图。

该方法具有效能高、灵敏度高、选择性强、分析速度快、应用广泛、操作简便等特点。

适用于易挥发有机化合物的定性、定量分析。

对非挥发性的液体和固体物质，可通过高温裂解，气化后进行分析。

可与红光及吸收光谱法或质谱法配合使用，以色谱法做为分离复杂样品的手段，达到较高的准确度。

定性分析：在气相色谱条件不变的情况下，每一可气化的物质都有各自确定的保留值，依此进行定性分析。

对多组分混合物，若色谱峰均能分开，则可以将各自的保留值，与各自的标准样品在相同条件下所测定的保留值进行对照。

定量分析：建立在检测信号A(峰面积)的大小与进入检测器的被测组分的 质量m 成正比的基础上，即
i i i m f A =
其中f i 为绝对校正因子，表示单位峰面积所代表的某种物质的量，与仪器 的灵敏度和物质的性质有关。

在定量时常用相对校正因子。

'//i i
i s s
m A f m A =
当待测样品中所有组分都能流出色谱柱并在检测器上产生信号时，可采用归一化法定量，i 组分的质量分数为
''
i i
i i i
f A w f A =∑ 其中'i f 为i 组分的相对校正因子。

对于同系物而言，i f 可近似视为相等，则有：
100%i
i i
A w A =
⨯∑ 常用的定量分析方法主要包括外标法、内标法和归一化法。

1.外标法
外标法又称为标准曲线法。

分析时首先将待测组分的纯物质配成不同浓度的标准溶液(液体样品用溶剂稀释，气体样品用载气稀释)，然后取固定量的标准溶
液进行测定，从所得色谱图上测出峰面积或峰高，然后绘制响应信号(纵坐标)对浓度(横坐标)的标准曲线。

分析样品时，取与制作标准曲线相同量的样品(定量进样)，测得该样品的响应信号，由标准曲线即可查出其浓度。

外标法的优点是操作简单、计算简便，一个曲线可用于多个样品，但一定要保证进样的重现性和操作条件的稳定性，两者对分析结果的准确度有着十分重要的影响。

不需要知道校正因子。

由于气体进样量大，重复进样误差小，因此，常用外标法对气体样品进行定量分析。

若符合峰高定量的条件，可将外标法中的峰面积改为峰高。

2.内标法
当只需测定样品中某几个组分的含量时，且样品中所有组分不能全部出峰时，可采用此法定量。

将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称取的样品中，根据待测物和内标物的质量及其在色谱图上相应的峰面积比，求出某组分的含量。

要测定样品中组分i (质量为i m )的质量分数i w 时，可于样品中加入质量为r
m 的内标物r ，样品质量为m ，则
s
i is i
s
m m f A A = s
r rs r
s
m m f A A = i is i r rs r m f A m f A = 100%is i r
i rs r f A m w f A m
=
⨯
应用内标法时，内标物的选择很重要，一般应具备如下几个条件： (1)内标物与样品应互溶。

(2)内标物与样品组分的峰能分开，且内标物和待测物峰靠近。

(3)加入内标物的量应接近于待测组分的量。

(4)内标物与待测组分的物理化学性质相近。

内标法的优点是定量准确，可消除操作条件不稳定的影响。

缺点是每次分析都要称取样品和内标物的质量，还必须知道相对校正因子，不适于作快速分析。

3.归一化法
当样品中各组分都能流出色谱柱，并在色谱图上显示色谱峰时，可用归一化法进行定量。

设样品中有n 个组分，各组分的质量分别为12,,,n m m m ，各组分含量的总和为100%，其中组分i 的质量分数i w 可按下式计算
12100%100%i i
i i n
m m w m m m m m =
⨯=⨯+++++ 整理后可得
()1122100%s i is
s
i s
s s i is n ns s
m A f A w m
A f A f A f A f A ==
⨯+++++
若各组分的f 值相近或相同，则上式可简化为
12100%i
i i n
A w A A A A ==
⨯+++++
对于狭窄的色谱峰，当各种操作条件保持严格不变时，在一定的进样量范围内，半峰宽不变，可用峰高代替峰面积进行定量，即
1122100%i is
i s s i is n ns
h f w h f h f h f h f ==
⨯+++++
归一化法的优点是简单、准确，当操作条件(进样量、载气流量等)变化时，对结果影响小。

不用标准，只进一次样。

但样品的全部组分必须流出且出峰，某些不需要定量的组分也必须测出其峰面积及知道is f 值。

三、仪器，试剂及材料
仪器：气相色谱仪(含工作站或积分仪)，毛细管柱，氢火焰检测器，微量进样器。

试剂：甲苯(AR)，无水乙醇(AR)，甲苯-无水乙醇混合标准溶液(质量比为1:1) ，甲苯-无水乙醇未知浓度混合溶液。

四、实验步骤
1.按照操作条件使气相色谱仪器正常运转。

操作条件如下：柱温80℃，检测 室温度160℃，汽化室温度160℃，载气氮气流量30mL·min -1(填充柱)，氢气流量30mL·min -1，空气流量400mL·min -1，毛细管柱柱流量1mL·min -1，尾吹气30 mL·min -1。

2.设备仪器运行稳定后，用微量进样器分别迅速注入适量的苯、甲苯和无水 乙醇，在记录仪器上分别得到色谱峰，记录各峰的保留时间和苯的峰底宽。

3.在完全相同的条件下，用微量进样器分别迅速注入适量的混合组分标准溶液与未知浓度混合溶液，记录各峰的峰面积和保留时间，并记录一组峰宽数据。

五、数据记录与处理
表1-1 实验数据记录
试样 保留时间
峰高 峰面积 百分含量
甲苯
无水乙醇
甲苯-无水乙醇
混合标准溶液
甲苯-无水乙醇
混合溶液(1)
甲苯-无水乙醇
混合溶液(2)
甲苯-无水乙醇
混合溶液(3)
六、思考题
1.色谱仪的开启顺序和关机顺序是什么？如果顺序错误会产生什么后果？
2.配制混合标准溶液时为什么要准确称量？测量校正因子时是否要严格进样量？
3.影响分离度的因素有哪些？提高分离度的途径有哪些？。