苯系物的气相色谱分析

2008-2-29
气相色谱分析实验
24
5. 样品分析：——定量分析
1)、校正因子的测定： 在选定的柱温和载气流量下，取1µL混合标样进 样分析，测得保留时间和峰面积。 以苯为标准物进行相对校正因子的确定。
fi =
m( i ) / A( i ) m(苯 ) / A( 苯 )
2008-2-29
气相色谱分析实验
2008-2-29
气相色谱分析实验
17
2. 微量进样器
气相色谱进样器的针头为尖，而液相色谱的进 样器针头为平。 10µL及以上微量进样器与普通注射器相似，针 尖段有液体残留。 5µL及以下微量进样器则不同，活塞为一不锈钢 丝，直通针尖端，进样后无液体残留。
2008-2-29 气相色谱分析实验 18
3. 进样方法(一)
液体样品通常直接 进样，按图示手势 操作。
2008-2-29
气相色谱分析实验
19
进样方法(二) 气体样品进样的精确度较差，用六通阀进 样能保证进样的精度。
2008-2-29
气相色谱分析实验
20
实验步骤 1. 准备工作：
打开氮气钢瓶的瓶头阀，再打开减压阀调节压力 约为0.4~0.5MPa。 调节仪器面板上载气稳压阀使柱前压在合适值(通 常为0.1MPa——填充柱或0.05MPa——毛吸管柱) 。 打开仪器电源 ，按要求调节好柱温、进样口温度 和检测器温度，并将温度升至所定温度。 打开氢气钢瓶和空气压缩机待气流稳定后点火。 打开计算机启动工作站，等待仪器稳定——基线 平直。
27
数据处理
根据测得的实验数据，按要求进行恰当的处 理。
2008-2-29
气相色谱分析实验
28
五、实验注意事项
作为初学者，需要对实验过程中出现的 各种现象进行必要的分析，探讨其中的 必然规律，以得出正确的结论。
思考题
• 根据实验数据，探讨气相色谱和液相色谱法中 各组分校正因子的差别及相关规律。 • 所用的检测器是否适用于检测所有的有机化合 物？为什么？ • 若实验获得的色谱峰面积太小，应如何改善实 验条件？ • 为什么液相色谱多在室温下进行分离检测而气 相色谱法相对要在较高的柱温下操作？
2008-2-29
气相色谱分析实验
22
3. 条件试验：——载气流量的影响
在选定的柱温下改变载气的柱前压，每个条件 下分别取1µL混合标样进样分析，测得保留时 间、峰面积和两峰间的分离度。 按分离度足够大(≥1.5)且保留时间最小为原则 选定实验的最佳载气流量，并作出峰面积vs载 气压力的关系曲线(Van Deemter 方程曲线)。
• 用标准物比对法定性： 特定组分在同色谱条件 下有不变的保留值(时 间、体积等)，可将之 与已知纯物质的相应保 留值作比对的方法进行 定性分析。
2008-2-29
气相色谱分析实验
10
2. 定量分析原理
• 用归一化法定量：当进样量不易测准，而样品 中所有组分又能全部流出色谱柱，并在检测器 上都能产生相应信号，即能得到相应的色谱峰 时，可采用归一化法。
2008-2-29
气相色谱分析实验
23
4. 样品分析：——定性分析
在选定的柱温和载气流量下，分别取1µL的① 苯-CS2 ②甲苯-CS2 ③二甲苯-CS2标样进样分 析，测得三组分的保留时间。也可取纯样品的气体气
体进样分析
取1µL混合标样进样分析，测得保留时间。 按保留时间比对法确定混合样品中各峰所代表 的组分。
2008-2-29
气相色谱分析实验
30
附录、色谱分析法基本概况
可利用的分离方法众多，色谱分离是其 中发展最快、适用范围最广的方法，是 目前应用最多的方法之一。
色谱分析基本原理
色谱分析法的实质：由于流动相、固定相以 及溶质混合物性质的不同，在色谱过程中 溶质混合物中的各组分表现出不同的色谱 行为，从而使各组分彼此相互分离。 气相色谱分离原理：在非极性固定相上，不 同组分与固定相间产生的色散力不同，因 而得以分离，按“沸点规律”出峰。
CH• + O ⎯⎯ CHO+ + e− (电子) CH* (激 态) + C2 H2 ⎯→C3H3* + e− → 发 ⎯
OH + e− ⎯→OH− (负离子) ⎯ L L L
2008-2-29 气相色谱分析实验 5
• FID1958年创制，应用十分广泛，是微量 有机物色谱分析的主要检测器，成为气相 色谱仪常备检测器。 • FID的主要特点是灵敏度高，基流小，最 小检测量为ng/ml级，响应快，线性范围 宽，对操作条件的要求不甚严格(如载气流 速，检测器温度等)，操作比较简单、稳定、 可靠。
2008-2-29
气相色谱分析实验
32
色谱分析流程
色谱分析的气路流程：液体样品在气化室气化后,被载气带 入色谱柱内进行分离，柱后以单组分形式被检测器检 测，根据检测信号的大小进行定量分析。 色谱分析的电路流程：进样器柱室和检测器的温度由中央 控制系统调节并控制，样品的含量信号经放大器处理后 进入记录系统，工作站对色谱峰进行数据处理。
Pi =
Ai f m ( i ) A1 f m ( i ) + A2 f m ( i ) + L + An f m ( i )
× 100%
2008-2-29
气相色谱分析实验
11
3. 校正因子及测定
• 在用FID检测中，不同组分在火焰中产生的碎片 有不同，同样量的不同组分所形成的电流有大 小，故需要用标准物质进行校正，使测试数据反 映真实的情况。 • 绝对校正因子测定方法：取一定量标准物质进样 分析，测出其峰面积(或峰高)，按下式进行计算。 Q = f’A 或 f’= Q / A 绝对校正因子测定的重复性受实验条件影响，不易 测准。
2008-2-29
气相色谱分析实验
12
• 相对校正因子测定方法：用已知浓度比的标准 溶液进样分析，以标准物(规定为苯)的峰面积(或峰 高)为基础，按下式进行计算。
fm =
f 'm ( i ) f
' m( s)
'
=
m( i ) / A( i ) m( s ) / A( s )
2008-2-29
气相色谱分析实验
2008-2-29
来自百度文库气相色谱分析实验
35
色谱分离方法类型
⎧ ⎧ 气固色谱 ⎪ 气相色谱 ⎨ ⎩ 气液色谱 ⎪ ⎪ ⎧ ⎧薄层色谱 ⎪ ⎪ 液固色谱 ⎨ ⎪ ⎩ 常规柱色谱 ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ 液相色谱 ⎨ ⎧ ⎧正相色谱 ⎪ ⎪ 液液色谱 ⎪高效液相色谱 ⎨ ⎨ ⎩反相色谱 ⎪ ⎪ ⎪ 纸色谱 ⎪ ⎪ ⎩ ⎩ ⎪ ⎪ 超临界流体色谱 ⎪ ⎪ 毛细管电泳 ⎩
色谱法的首要问题是设法将混合物中的不同 组分加以分离，然后通过检测器对分离的各 组分进行鉴定或测定。所以完成分离过程所 需要的色谱柱和检测器便成为色谱仪的关键 部件。
1、色谱分离原理
• 色谱法是一种分离方法，它 利用被分离的诸物质在互不 相溶的两相中分配系数的微 小差异进行分离。当两相色 谱柱内作相对移动时，使被 测物质在两相之间进行反复 多次分配，使原来微小的差 异累加产生了很大的效果， 形成差速迁移，使各组分在 柱内移动的同时逐渐分离， 以达到分离、分析及测定一 些物理化学常数的目的。
26
6. 检测器性能考察：
取1µL苯-CS2进样分析，测得保留时间和峰面积。 按下式计算FID的灵敏度。
式中ρ为0.8,c的具体数值由实验指导教师提供,通常为0.2%。
S=
A( µV ⋅S ) 1000V(mL) ρ( g / mL)C(%)
(mV ⋅ S ⋅ g )
−1
2008-2-29
气相色谱分析实验
2008-2-29 21
气相色谱分析实验
2. 条件试验：——色谱柱温度影响
分别于80℃、100℃、120℃条件下取1µL混合 标样进样分析，测得保留时间、峰面积和两峰 间的分离度。 按分离度足够大(≥1.5)且保留时间最小为原则 选定实验的最佳柱温。 柱温的改变应由低到高，待温度稳定后再进样 分析。
苯系物的气相色谱分析
浙江大学化学系 郭伟强
一、实验目的
通过实验，学习色谱分析的基本原理及 仪器的基本使用方法，了解计算机联机 处理分析数据的过程。 理解和掌握色谱定量校正因子的意义和 测定方法。 了解并学会色谱定量方法，比较不同方 法的优缺点。
2008-2-29
气相色谱分析实验
2
二、色谱分离及检测的基本原理
2008-2-29 气相色谱分析实验 36
色谱分析的应用领域 3、色谱法应用领域
色谱分离是目前应用最 广泛的分离方法。已广泛 地用于石油化工、有机合 成、生理生化、医药卫生、 环境监测、刑事侦查、生 产在线控制，乃至空间探 索等许多领域，以解决各 种分离分析课题。
2008-2-29 气相色谱分析实验 37
2008-2-29 气相色谱分析实验 7
4、FID操作条件
离子头，管道和离子室必须清洁，不得有有机物污 染，否则引起本底电流增大，噪声增大，灵敏度降 低，若不清洁，可用水、酒精和苯依次清洗烘干 离子室要保持一定温度防止水蒸汽冷凝在离子室造成 信号旁通，使灵敏度降低，并使基线不稳，故检测器 温度至少要大于100℃。 氢氮比通常最佳值在1:2到2:1之间，H2和空气比值约 为1:10 离子头屏蔽要好，要有良好的接地，要避免强电场、 强磁场的干扰。
13
4. 检测器性能考察
本实验所用的检测器为质量型，其性能好坏直接 影响色谱分析的灵敏度和准确性，需要在实际 分析之前进行考察。 检测器的性能可由灵敏度S（在单位体积载气中 或单位时间内含有单位重量的样品所产生信号 的毫伏数）为指标进行考察。
2008-2-29
气相色谱分析实验
14
检测器性能考察的方法通常为：用进样器注入一 定量(尽可能少一点)的评价物质(通常是苯)，根 据所得色谱峰的峰面积按以下公式进行换算：
2008-2-29 气相色谱分析实验 4
2、色谱检测原理
• 本实验采用FID(氢火焰离子化检测器)。 FID 利用有机化合物在氢火焰中燃烧产生 碎片，并在直流电场中定向流动产生离子 流，经放大后加以检测。
裂解 CnHn ⎯⎯→CH• ( ⎯ 自由基)
CHO+ + H2O⎯→CO+ H3O+ (正 子) ⎯ 离
2008-2-29
气相色谱分析实验
6
3、FID结构
FID由离子室、离子头及气体 供应三部分组成。 离子室由金属做成的圆筒，可 防止外界气流对火焰的扰动， 防尘，屏蔽电磁波的影响。 离子头由发射极，喷嘴和收集 极构成。发射极为金属环，喷 嘴为不锈钢或陶瓷细管，收集 极为金属圆筒或圆盘。 两极距离一般≥10mm，两极 间电压±100——±300伏。
2008-2-29 气相色谱分析实验 8
三、色谱定性定量分析
定性分析是要确定每个色谱峰代表什么 物质，同时还需确定各色谱峰面积的大 小或峰值的高低与组分的量的关系，即 进行定量分析。色谱热力学过程的表观 值(t’R ，k)和动力学过程的表观值(Wh, A) 分别可作为定性和定量分析的指标。
1. 定性分析原理
25
2)、未知样品的测定： 在同样实验条件下取1µL混合试样进样分析，测 得保留时间和峰面积。 由试样各峰的数据计算未知试样中苯、甲苯和二 甲苯的百分含量。
Pi =
Ai f m ( i ) A1 f m (1) + A2 f m (2) + A3 f m (3)
× 100%
2008-2-29
气相色谱分析实验
2008-2-29
气相色谱分析实验
33
色谱仪器部件
色谱柱：是样品中各组分相互分离的主要部件，即色 谱分析的心脏。 气相色谱柱分填充柱和毛细管柱，分离效能有所不同。 目前以毛细管柱为常用。
2008-2-29
气相色谱分析实验
34
色谱仪器部件
检测器：是将样品中各组分的浓度信息转换为可放大 的电信号的部件，是色谱分析的眼睛。 常用的气相色谱检测器用利用热学原理的热导池 (TCD)、利用电学原理的氢火焰离子化检测器(FID) 和电子捕获检测器(ECD)及氮磷检测器(NPD)、利 用光学原理的火焰光度检测器(FPD)。本实验选用 FID。
S( mV ⋅S ⋅ g −1 ) =
A( mV ⋅S ) V( mL ) ρ ( g / mL )C(%)
氢焰检测器灵敏度
2008-2-29
气相色谱分析实验
15
四、本实验操作过程
实验是获得原始数据的第一阶段，必须 认真对待，保证数据的科学、公正、准 确、可靠 。
所实验用仪器
1. 气相色谱仪 • 岛津GC-8A气相色谱仪 配置： ☆双柱双气路 ☆色谱工作站 ◎ 不锈钢色谱柱（OV-1） ◎双氢火焰离子化检测器