固相微萃取气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物

华南师范大学实验报告

学生姓名：学号：

专业：化学教育年级班级：

课程名称：近代有机分离分析实验时间：2012年11月14日实验项目：固相微萃取气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物的分离分析

实验指导老师：曾志老师实验评分：

【实验目的】

1、了解固相微萃取及气相色谱仪的基本结构和分离分析的基本原理。

2、了解影响分离效果的因素。

3、掌握定性分析与测定。

【实验原理】

固相微萃取(SPME) 是20世纪90年代初发展的一种集萃取、浓缩、解吸于一体的样品前处理技术。其装置类似于一支气相色谱的微量进样器，萃取头是在一根石英纤维上涂上固相微萃取涂层,外套细不锈钢管以保护石英纤维不被折断,纤维头可在钢管内伸缩。将纤维头浸入样品溶液中或顶空气体中一段时间,同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度,待平衡后将纤维头取出插入气相色谱汽化室，热解吸涂层上吸附的物质。被萃取物在汽化室内解吸后,靠流动相将其导入色谱柱,完成提取、分离、浓缩的全过程。固相微萃取技术几乎可以用于气体、液体、固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析。

SPME 的基本原理主要是根据“相似者相溶”的原则，利用石英纤维表面的色谱固定相或吸附剂对分析组分的吸附作用，将组分从试样基质中萃取出来，并逐渐富集，完成此试样前处理过程。在进样过程中，利用气相色谱进样器的高温，或液相色谱、毛细管电泳的流动相将吸附的组分从纤维头的固定相中解吸下来，再由仪器进行分析。SPME的萃取机制可描述为待测物在介质相和/或顶空相及萃取纤维相的分配平衡过程，在一定条件下达动态平衡时，涂层吸附的待测物的

量与样品中的浓度成正比，以此作为定量分析的依据。

【实验仪器与试剂】

仪器：气相色谱仪；全自动空气泵；氮气发生器；氢气发生器；SPB-5毛细管柱30 m×0.32 mm×0.25 μm, 微量注射器；容量瓶；毛细管色谱柱；固相微萃取装置；水浴锅。

试剂：乙醇，正丁醇，乙醇和正丁醇的混合液

【实验步骤】

1、样品及标准溶液的配置：实验室已准备好的乙醇标准溶液、正丁醇标准溶液

及乙醇和正丁醇混合的样品溶液

2、开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器，氢气发生器，排出仪器中的剩

余空气。等载气稳定后打开氢火焰离子化检测器，最后打开电脑上的工作站。

3、色谱分离条件的设置。

柱箱温度：40℃，进样器温度：150 ℃，检测器温度：250 ℃。分流比：100。

尾吹流3.0 mL/min，氢气流量30 mL /min，空气流量300 mL /min。

4、选择“数据采集”—“下载仪器常数”，待柱箱、FID的温度达到设定温度，依

次打开氢气，打开火焰，等GC状态显示“准备就绪”后，点击“单次分析”，再点击“样品记录”，保存路径和文件名。

5、点击“开始”，用微量注射器进样，之后按下面板的START，拔出针。依次进

样：乙醇标准溶液，正丁醇标准溶液。用固相微萃取装置提取的乙醇和正丁醇混合液的挥发性物质。

6、将图表复制到WORD文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个

峰的归属，从而达到定性的目的。

7、关机。

【实验结果】

正丁醇

0.00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5min 0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

μV (x1,000,000)

乙醇 0.00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5min

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

μV (x1,000,000)

混合样 min 0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

μV (x1,000,000)

【实验结论】

根据定性分析中的保留时间不同，可以确定混合样中1号峰是乙醇，2号峰是正丁醇。分离度达到了16.362，所以混合样很好的分离。根据峰面积的比值可以知道混合样中乙醇和正丁醇的含量比值是接近2: 1。

【思考题】

1、固相微萃取技术相比于传统样品处理方式的优势是什么？

答：①SMPE技术测定结果准确可靠；②SMPE技术操作简单快捷，成本低廉；

③SMPE技术可以有效掩蔽样品的基体效应；④SMPE可以同时测定多种有机污染物。

2、SPME测定样品时，萃取与哪些因素有关？

答：①萃取温度：温度是直接影响分配系数的重要参数。升高温度会促进挥发性化合物到达顶空及萃取纤维表面，然而SPME表面吸附过程一般为放热反应，低温适合于反应进行。②萃取时间：不同的待测物达到动态平衡的时间长短,取决于物质的传递速率和待测物本身的性质、萃取纤维的种类等因素。挥发性强的化合物在较短时间内即可达到分配平衡，而挥发性弱的待测物质则需要相对较长的平衡时间。③搅拌强度：增加传质速率,提高吸附萃取速度,缩短达到平衡的时间磁力搅拌，高速匀浆，超声波。采取超声振动就比电磁搅拌达到平衡的时间大大缩短。④盐效应：盐析手段(加NaCl或Na2SO4)可提高本体溶液的离子强度,使极性有机待萃物(非离子)在吸附涂层中的K值增加,提高萃取灵敏度。⑤溶液pH值：对不同酸离解常数的有机弱酸碱选择性萃取。溶液酸度应该使待萃物呈非聚合单分子游离态,使涂层与本体溶液争夺待萃物的平衡过程极大的偏向吸附涂层。⑥衍生化：减小酚、脂肪酸等极性化合物的极性，提高挥发性，增强被固定相吸附的能力。⑦萃取头的选择：固定液涂渍在一根熔融石英(或其他材料)细丝表面构成萃取头，内部涂有固定相的细管或毛细管，这种设备称为管内。⑧涂层：SPME 萃取过程依赖于分析物在涂层和样品两相中的分配系数，因此萃取的选择性取决于涂层材料的特性，故涂层材料是SPME技术的核心。涂层的选择和设计可以基