气相色谱法对样品中的农药的定性和定量分析

实验四气相色谱法对样品中的农药的定性和定量分析

1 实验目的

掌握气相色谱法的基本原理；熟悉Thermo TRACE 1300气相色谱仪基本结构及使用方法；掌握气相色谱法对样品中的农药的定性和定量分析的实验步骤及注意事项。

2 实验原理

2.1方法原理

气相色谱法是以气体（此气体称为载气）为流动相的柱色谱分离技术。其分离原理是基于待测物在气相和固定相之间的吸附-脱附（气固色谱）和分配（气液色谱）来实现的，在两相作相对运动时，在两相间作反复多次的分配，从而使各组分达到分离的目的，因此可将气相色谱分为气固色谱和气液色谱。定性：通过保留时间对目标物进行定性分析；定量：采用内标法对目标物进行定量分析。内标法：测量内标物及被测组分的峰面积，通过相对值来对目标物进行定量；相对响应因子（relative response factor, RRF）。

RRF x/is=A x C is

A is C x

C x=

A x C is

RRF×A is

A x、A is分别代表目标物、内标物的峰面积；C x、C is分别代表目标物、内标物的浓度。

2.2仪器原理

待测物样品在汽化室汽化后被惰性气体（指不与待测物反应的气体，只起运载蒸汽样品的作用，也称载气）带入分离柱内，利用待测物在气体流动相和固定在惰性固体表面的液体固定相之间的分配原理实现分离。当组分流出色谱柱后，立即进入检测器，检测器能够将样品组分的存在与否转变为电信号（电信号的大小与被测组分的量或浓度成比例），放大并记录下来。气相色谱仪由气路系统、进样系统、柱分离系统、检测器、数据处理系统组成（图1）。

气路系统：获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计及气体净化装置。

进样系统：将样品汽化并导入柱分离系统。常以微量注射器（穿过隔膜垫）或六通阀，将液体样品注入汽化室，通常六通阀进样的重现性好于注射器。

柱分离系统：柱分离系统是色谱分析的心脏部分。分离柱包括填充柱和开管柱（或毛细管柱）。

检测器：常用的检测器主要有火焰离子化检测器（FID）、火焰热离子检测器（FTD）、火焰光度检测器（FPD）、热导检测器（TCD）、电子俘获检测器（ECD）等。

图1 气相色谱仪结构图

Fig. 1 Structure diagram of gas chromatograph

ECD主要对含有较大电负性原子的化合物响应。它特别适合于样品中卤代农药和多氯联苯等微量污染物的分析。

从色谱柱流出的载气(N2或Ar)被ECD内腔中的放射源电离，形成次级离子和电子(此时电子减速)，在电场作用下，离子和电子发生迁移而形成电流(基流)。当含较大电负性有机物被载气带入ECD内时，将捕获已形成的低速自由电子，生成负离子并与载气正离子复合成中性分子，此时，基流下降形成“倒峰”被记录并转换成正峰。

图2电子捕获器工作原理

Fig.2 working principle of ECD

3 仪器与试剂

3.1仪器

Thermo TRACE 1300气相色谱仪；检测器：电子捕获检测器（ECD）；GC-ECD仪器参数：进样方式：自动进样；进样量：1 μL；进样口温度：250 ℃；检测器温度：300 ℃；升温程序：初始温度100 ℃ ，保持1 min；以50 ℃/min速率升至300 ℃，保持3 min；毛细管柱：HP-5；30 m×0.32 mm i.d.，0.25 μm 。3.2试剂

将3个单标和4个待测样均加入2,4-D (1 mg/L )作为内标物：单标一：七氯(1 mg/L)+2,4-D (1 mg/L )；单标二：三氯杀螨醇(1 mg/L )+ 2,4-D ( 1 mg/L)；单标三：p,p-DDT(1 mg/L )+ 2,4-D (1 mg/L )；待测样品三；正己烷（色谱纯）。

4 实验步骤

1）进样方式：自动进样；进样量：1.00 μL；进样口温度：250 ℃；检测器温度：300 ℃；升温程序：初始温度100 ℃，保持1 min；以50 ℃/min速率升至300 ℃，

保持3 min。

2）进单标，记录目标物的保留时间和峰面积。

3）进待测样，记录各物质保留时间和峰面积。

5 实验数据与结果

在设定的仪器工作条件下，图3-6分别为进单标一、单标二、单标三和待测样品三的谱图。由图像可得3次进样的保留时间和色谱峰面积（表1）。

图3 单标一色谱图

Fig. 3 Standard of the single-1 chromatogram

图4 单标二色谱图

Fig.4 Standard of the single-2 chromatogram

图5 单标三色谱图

Fig. 5 Standard of the single-3 chromatogram

图6 待测样品三色谱图

Fig. 6 Chromatogram of the sample-3 to be tested

表1 实验数据记录表

Tab. 1 Experimental data record table

样品名称保留时间

（min）

峰面积

（kHz·min）

判断

单标一4.417 2.7282,4-D

5.297 4.681七氯

单标二4.417 2.2282,4-D

5.535 2.609三氯杀螨醇

单标三4.418 2.3292,4-D 6.652 4.786p,p’-DDT

样品三4.418 1.9782,4-D

5.537 2.261三氯杀螨醇

6.642 3.903p,p’-DDT

5.1 内标物的保留时间

在相同的仪器操作条件和方法下，相同的有机物有同样的保留时间。由三次进单标的实验结果，内标物的保留时间约为（4.417 + 4.417 + 4.418）/ 3 min = 4.417 min。

5.2 三个单标的RRF

相对响应因子RRF x/is=A x C is

A is C x

，其中C x、C is分别代表目标物、内标物的浓度，C x为1.00 mg/L，C is为1.00 mg/L；A x、A is分别代表目标物、内标物的峰面积。

七氯的相对响应因子RRF

七氯/is =A x C is

A is C x

=1.176；

三氯杀螨醇的相对响应因子RRF

三氯杀螨醇/is =A x C is

A is C x

=1.171；

p,p’-DDT的相对响应因子RRF p,p’-DDT/is=A x C is

A is C x

=2.055。

5.3 待测样品各物质浓度

待测样品有三个明显峰，由保留时间可判定分别为2,4-D，三氯杀螨醇和p,p’-DDT。

待测样品中三氯杀螨醇的浓度C

三氯杀螨醇=A x C is

A is RRF

三氯杀螨醇

=0.176 mg/L，

p,p’-DDT的浓度为C p,p’-DDT=A x C is

A is RRF p,p’-DDT

=0.960 mg/L。6问题及讨论