毛细管气相色谱法

毛细管气相色谱法条件及定量分析 指导老师：李建国

实验人：王壮

同组实验：陆潇、戈畅

实验时间：2016.4.18

一、实验目的

1.熟悉色谱分析的原理及色谱工作站的使用方法；

2、掌握气相色谱仪操作方法与氢火焰离子化检测器的原理；

3.用保留时间定性；用归一化法定量；用分离度对实验数据进行评价。

二、实验原理

不同组分在同一分离色谱柱上，在相同实验条件下有不同的保留行为，其保留时间的差异可以用来定性分析，每一组分的质量与相应色谱峰的积分面积成正比，因此可以公式计算，用归一化方法测定每一组分的质量百分含量。

1122100A is i i A A A s s ns n

f A w f A f A f A =⨯++⋅⋅⋅+％ 本实验是用气相色谱测定乙酸乙酯、乙酸丁酯及其混合试样，检测器用FID 。用色谱软件进行谱图处理和定量计算，让学生掌握用已知物对照定性、用归一化法测定混合物组分定量的实验。

混和试样的成功分离是气相色谱法定量分析的前提和基础，衡量一对色谱峰分

离的程度可用分离度：12121()2

R R t t R W W -=⨯+，式中1R t 、2R t 和1W 、2W 分别指两组分的保留时间和峰底宽度，R=1.5时两组分完全分离，实际中R=1.0(分离度98%)即可满足要求。

三、仪器与试剂

仪器：GC7890F 型气相色谱仪、氢火焰离子化检测器（FID ）、氮气钢瓶、空气钢瓶、氢气发生器，微量注射器、3mm x 200cm 的10% SE-54不锈钢分离柱。GC5400型气相色谱仪、空气发生器、氮气发生器、氢气发生器，微量注射器、15m 毛细管分离柱。

试剂：乙酸乙酯、乙酸丁酯标准试样及其未知混合试样。

四、实验内容

1．按操作说明书使色谱仪正常运行，并调节至如下条件：

柱温：110C ︒ 检测器温度：120C ︒ 气化温度：120C ︒

载气、氢气和空气流量分别为30、50和200mL/min 。

2．分别改变柱温至80、90、100、110、120C ︒。每改变一次柱温，注入0.5L μ混合

酯试样，记下保留时间，观察其出峰顺序和分离情况。

3．根据不同柱温下的分离情况及色谱数据选择合适的柱温。在最佳柱温下分别注入乙酸乙酯、乙酸丁酯及其混合液，记下保留时间，观察其出峰顺序和分离情况，进行定性和定量分析

五、结果处理

1．通过纯物质对照法确定各组分在色谱图中的位置，并对出峰次序作出简要讨论。

2．以乙酸乙酯为内标物计算相对校正因子，并用归一化法计算混合试样中乙酸乙酯

表1.混合样品在不同温度下的保留时间、分离度和峰面积

经过比较可以得到在80C ︒下组分保留时间最短峰形最好，且分离度最大，故选用 表2.纯样品数据 与表1比较得到混合样品中第一个出峰的组分为乙酸乙酯，第二个出峰的组分为乙酸丁酯。

以乙酸乙酯为内标物，其相对校正因子为'11f =，计算乙酸丁酯的相对校正因子：

2

'2221

11

445150.938349654 1.2.8137m f A f m f A ==== 最后利用归一化法可以得到组分的含量：

'111''112280012.664100=13.480012.66406813.00014.27

f A w f A f A =⨯=+⨯+％％ '222''1122406813.000 1.27100=86.68001406813.000 1.27

2.664f A w f A f A ⨯⨯=⨯=++％％（体积百分含量，忽

略体积变化）

六、注意事项

1. 必须先通载气，再开电源！实验结束时，应先关掉电源，再关载气！

2.点燃气火焰时，应将氢气流量开大，以保证顺利点燃。判明火焰已点燃，再将氢气流量缓慢地降到规定值。注意氢气使用安全问题。

3.注射器的正确使用：小心插针/快速注入/匀速拔出/及时归位。

4.7890F气相色谱仪在关机时，应当先将高效净化器的氢气和空气的开关阀关闭，以切断FID检测器的燃气和助燃气将火焰熄灭，然后降温，在柱箱温度低于80o C以下才能关闭载气及电源开关。防止氢气泄漏造成危险！

七．思考题

1. 简述气相色谱FID的检测原理。

答：氢火焰离子化检测器是以氢气与空气燃烧生成的火焰为能源，使有机物发生化学电离，并在电场作用下产生电信号来进行检测的。在当载气携带被测组分从色谱柱流出后与氢气按照一定的比例混合后一起从喷嘴喷出，并在喷嘴周围空气（助燃气）中燃烧，以燃烧所产生的高温(约2100℃)火焰为能源，被测组分在火焰中被电离成正离子和负离子，在极化电压形成的电场作用下，正负离子分别向负极和正极移动，形成离子流，这些微电流经过微电流放大器放大后被记录下来，从而对被测物进行测定。

2. 作为内标物应符合什么条件？

答：1.内标物与被分析物质的物理化学性质要相似（如：沸点、极性、化学结构等）； 2.内标物应能完全溶解于被测样品（或溶剂）中，且不与被测样品起化学反应； 3.内标物的出峰位置应该与被分析物质的出峰位置相近，且又不共溢出，目的是为了避免GC的不稳定性所造成的灵敏度的差异； 4.选择合适的内标物加入量，使得内标物和被分析物质二者峰面积的匹配性大于75%，以免由于它们处在不同响应值区域而导致的灵敏度偏差。

3.讨论归一化定量分析法的优点。

附GC7890F型气相色谱仪配置氢火焰离子化检测器（FID）操作方法:

1. 打开载气钢瓶总阀、分压阀，打开净化器上的载气开关阀。

2. 打开电源开关，根据分析需要设置柱温、进样温度、FID检测器的温度(FID检测器的温度应>100 o C)。

设置方法为：柱温→设定值→输入；进样→设定值→输入；检测→设定值→输入。

3. 打开空气钢瓶总阀、分压阀及氢气发生器开关，打开净化器上的空气、氢气开关阀。分别调节空气和氢气流量为适当值。

4. 打开电脑，运行气相色谱工作站软件，设置样品名称及相应显示范围值。

5.按基流键，调节基流补偿旋钮，使数字接近零。待FID检测器温度升高到100 o C以上，按点火键，点燃FID检测器的火焰。在检测器温度低于100 o C时点火，会造成检测器内积水而影响检测器的基线稳定性。

6.点火后观察基流值，如此时基流显示值大于原来的显示值。说明FID的火焰已点燃。

7.设置FID检测器微电流放大器的量程。量程分为10、9、8、7四档，量程为10 时，FID检测器的灵敏度最高，量程为9则灵敏度降低10倍，其余依此类推。方法为：量程→设定值→输入。

8.设置输出信号的衰减值。衰减分0~8九档，分别表示输出信号的20~28衰减输出。方法为：衰减→设定值→输入。

9.准备样品，待基线稳定后即可进样开始实验。

10.实验完毕，7890F气相色谱仪在关机时，应当先将高效净化器的氢气和空气的开关阀关闭，以切断FID检测器的燃气和助燃气将火焰熄灭，然后降温，在柱箱温度低于80o C以下才能关闭载气及电源开关。

GC5400型气相色谱仪操作同上面仪器类似。