气相色谱法测定环境空气中的苯系物

气相色谱法测定环境空气中的苯系物

实验目的：

1.掌握气相色谱法原理及定性定量分析方法。

2.了解气相色谱仪的基本结构及操作步骤。

3.初步学会环境空气中苯系物的测定方法。

4.掌握色谱条件的选择原则。

5.了解气相色谱仪常见的检测器及检测原理。

6.了解气相色谱仪使用注意事项及实验安全常识。

实验原理：

1.气相色谱法原理。

气相色谱法是采用气体作为流动相的一种色谱方法，载气载着欲分离试样通过色谱柱中固定相，使试样中各组分分离，然后分别检测，其流程见图1。

图1 气相色谱仪结构

载气由高压钢瓶1提供，经减压阀2进入载气净化干燥管3，由针形阀控制载气的压力和流量，流量计5和压力表指示载气的柱前压力和流量。试样由进样器7进入并汽化，然后进入色谱柱8，各组分分离后依次进入检测器检测，然后经信号放大器10放大后由记录仪11记录。

气相色谱法的分离原理:利用待测物质在流动相（载气）和固定相两相间的分配有差异（即有不同的分配系数），当两相作相对运动时，这些组分在两相间的分配反复进行，从几千次到数百万次，即使组分的分配系数只有微小的差异，随着流动相的移动可以有明显的差距，最后使这些组分得到分离。

2.色谱条件的选择。

汽化室温度：通常选择比待测物质沸点高20—30℃。

色谱柱温度：通常选择比待测物质沸点低20—30℃。

检测器温度（FID）：高于120℃。

载气流速：根据实验需要确定，载气流速越大出峰越快，但分离效果不好；流速越小，出峰越慢，但分离效果好。

3.气相色谱检测器。

（1）热导池检测器（TCD）

热导池检测器是基于不同的物质具有不同的热导系数。当电流通过钨丝时，钨丝被加热到一定温度，钨丝的电阻值也就增加到一定值。在未进试样时，通过热导池两个池孔的都是载气。由于载气的热传导作用，使钨丝的温度下降，电阻减小，此时热导他的两个池孔中钨丝温度下降和电阻减小的数值是相同的。在试样组分进入以后，载气流经参比池，而载气带着试样组分流经测量池，出于被测组分与载气组成的混合气体的热导系数和载气的热导系数不同。因而测量池中钨丝的散热情况就发生变化，使两个池孔巾的两根钨丝的电阻值之间有厂差异，此差异可以利用电桥测量出来。热导池检测器对所有物质都有响应，因此是应用最广、最成熟的一种检测器。

（2）氢火焰离子化检测器（FID）

氢火焰离子化检测器是利用高温的氢火焰将部分待测物质离子化，在电场的作用下形成电流，电流信号经放大器放大并被记录仪记录。氢火焰离子化检测器对含碳有机化合物有很高的灵敏度。一般比热导池检测器的灵敏度高几个数量级，故适宜于痕量有机物的分析。

（3）电子捕获检测器（ECD）

电子俘获检测器是应用广泛的一种具有选择性、高灵敏度的浓度型检测器。它的选择性是指它只对具有电负性的物质(如含有卤素、硫、磷、氮、氧的物质)

有响应，电负性愈强，灵敏度愈高。高灵敏度表现在能测出10-14g·mL-1的电负性物质。

（4）火焰光度检测器（FPD）

火焰光度检测器是对含磷、含硫的化合物有高选择性和高灵敏度的一种色谱检测器。当含有硫(或磷)的试样进入氢焰离子室，在富氢—空气焰中燃烧时，有下述反应：

，然后被氢还原成S原子，S原子在适当亦即有机硫化物首先被氧化成SO

2

*分子，当其跃迁回基态时，发射出350—430nm的特征分温度下生成激发态的S

2

子光谱。含磷试样主要以HPO碎片的形式发射出526nm波长的特征光。这些发射光通过滤光片而照射到光电倍增管上，将光转变为光电流，经放大后在记录器上记录下化合物的色谱图。

仪器试剂：

气相色谱仪（附氢火焰离子化检测器），毛细管柱（30m×0.25mm×0.25µm），氢气发生器，静音空压机，微量注射器（1µl），具塞刻度试管（2ml），活性炭采样管，高纯氮（99.99%），苯，甲苯，二甲苯，二硫化碳，活性炭（20—40目）。实验步骤：

1.色谱仪的操作步骤。

（1）开载气。

（2）开气相色谱仪。

（3）选择色谱条件，包括载气流速、汽化室温度、色谱柱温度、检测器温度等。

（4）设定好色谱参数后加热。

（5）开氢气发生器和静音空压机，将氢气流量开关设为关闭状态。

（6）待恒温指示灯亮后，将氢气流量开关调为较大，点火后再调为设定值。

2.标准曲线的绘制。

于5.0ml容量瓶中，先加入少量二硫化碳，用1μL微量注射器准确取一定

量的标准物质注入容量瓶中，加二硫化碳至刻度，配成一定浓度的储备液。临用前取一定量的储备液用二硫化碳逐级稀释成苯系物含量分别为2.0、5.0、10.0、50.0μg/ml的标准液。取0.5μL标准液进样，测量保留时间及峰面积。每个浓度重复3次，取峰面积的平均值。分别以苯系物的含量为横坐标，平均峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。并计算回归线的斜率，以斜率的倒数Bs作样品测定的计算因子。

3.样品的测定。

将采样管中的活性炭倒入具塞刻度试管中，加1.0ml二硫化碳，塞紧管塞，放置1h，并不时振摇。取0.5μl进样，用保留时间定性，峰面积定量。每个样品作三次分析，求峰面积的平均值。同时，取一个未经采样的活性炭管按样品管同时操作，测量空白管的平均峰面积。

4.计算样品中苯系物的浓度。

注意事项：

1.使用热导池检测器因载气为氢气，尾气需要排到室外，否则会有爆炸的危险。

2.使用氢火焰离子化检测器时检测器温度通常高于120℃才能点火，这样做是

为了防止氢气燃烧生成的水在检测器凝结从而影响检测器寿命。

3.使用毛细管色谱柱进样量一定要少，通常不能高于0.5μl。

4.新色谱柱使用前必须老化，否则程序升温时基线不稳。

5.净化气体的变色硅胶和分子筛每隔一定时间需要烘一次，以保证气体的纯度，

延长空压机的寿命。

6.空压机每隔一定时间需要放水。

7.开电脑前数据采集装置必须是关的。

8.二硫化碳具有高毒性和易挥发性，使用时要防爆和防止中毒。