气质测定苯系物实验报告教材

气相色谱-质谱联用测定苯系物实验报告

一、实验目的

1．掌握气相色谱的基本原理。

2．掌握气相色谱仪组成结构及作用。

3．了解气相色谱-质谱联用法原理、特点和使用方法。

4．掌握气相色谱中质谱库定性的基本原理及外标定量方法和特点。

5．了解利用弱极性毛细管柱测定非/弱极性有机物的注意事项。

6．掌握吹扫捕集原理、使用特点、注意事项及其选择原则。

二、基本原理：

2.1 气相色谱工作原理

气相色谱是利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的样品被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。

2.2 气相色谱仪的组成及作用

气相色谱的结构由以下几个系统组成：载气系统，进样系统，色谱柱，检测器，记录系统和温度控制系统。

(1) 载气系统：包括气源、气体净化、气体流速控制装置三部分，作用是提供稳定流量/压力的高纯载气。气源提供载气流动相，气体净化装置去除载气中的杂质和水汽，纯化载气，气体流速控制装置可控制载气的流量。

(2) 进样系统：包括注射器和进样口（隔垫、衬管），样品被注射器注入衬管后（液体样品将瞬间汽化），被载气带入色谱柱，分流功能也在进样口实现。

(3) 色谱柱：色谱柱是混合物样品中的各组分分离的场所，是气相色谱最重要的结构之一。色谱柱按照固定相是固体还是液体有填充柱和毛细管柱两种。

(4) 检测系统：获得与各组分含量呈比例的信号。

(5) 记录系统：包括放大器及记录仪，或数据处理装置及工作站，记录检测

器获得的信号，得到色谱图，并可以对色谱峰进行积分等处理。

(6) 温度控制系统：柱温箱的主要作用是控制柱室和气化室的温度。在恒温或程序升温控制下，样品中各组分在色谱柱上实现分离。

2.3 质谱检测器的工作原理

质谱仪主要由离子源、质量分析器、检测器、真空系统组成。离子源是质谱仪的核心，其作用是将被测样品分子电离成带电的离子，并对离子加速使其进入质量分析器。质量分析器的作用是将离子源产生的离子按照荷质比的大小分开并排列成谱图。检测器的作用是对离子进行记录并转换成电信号放大输出，输出的信号经过计算机采集和处理，最终得到按m/z大小排列的质谱图。真空系统的作用是提供真空环境，保证离子源中灯丝的正常工作，保证离子在离子源和分析器中的正常运行，减消不必要的离子碰撞，散射效应，复合反应和离子-分子反应，减小本底与记忆效应。以电子轰击或其他的方式使被测物质离子化，形成各种质荷比（m/e）的离子，然后利用电磁学原理使离子按不同的质荷比分离并测量各种离子的强度，从而确定被测物质的分子量和结构。

有机质谱仪主要用于有机化合物的结构鉴定，它能提供化合物的分子量、元素组成以及官能团等结构信息。分为四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、飞行时间质谱仪和磁质谱仪等。本实验中使用的是四极杆质谱仪。

2.4 质谱图定性方法

以相同的70 eV能量电子轰击样品束，同一种物质应具有相同的质谱图。国际上通用的标准质谱库收集了大部分已知化合物在70 eV电子轰击电离源下产生的质谱图，如NIST库。用未知物组分的质谱与质谱库中的标准图比对，按照相似度可排列出可能的化合物。如果要进一步确认，则需用标准样品进样，以保留时间辅助确定。

2.5 气相色谱外标法定量的定义和特点

色谱定量分析的依据是被测物质的量与它在色谱图上的峰面积（或峰高）成正比。数据处理软件（工作站）可以给出包括峰高和峰面积在内的多种色谱数据。因为峰高比峰面积更容易受分析条件波动的影响，且峰高标准曲线的线性范围也较峰面积的窄，因此，通常情况是采用峰面积进行定量分析。

外标法是色谱分析中一种简便的定量方法。当样品中所有组分都得到良好的

分离并都能被检测而得到色谱峰时，则可利用外标法定量计算样品中各组分的浓度。

2.6 非极性/弱极性毛细管气相色谱柱

苯系物是非极性的化合物，部分有弱极性，针对苯系物样品的测定，选择固定相为5%苯基、95%二甲硅亚芳基硅氧烷的非极性柱DB-5MS，“MS”是指针对质谱检测器设计的低流失气相色谱柱。

三、仪器与试剂

3.1 仪器

●仪器型号：岛津气质联用仪。

●仪器厂商：日本岛津公司。

●色谱柱：DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

3.2 试剂

●标准样品：甲苯、氯苯、对二甲苯、苯乙烯、1-甲基乙基-苯、丙基苯、

1,3,5-三甲苯、叔丁苯的八种混合物，以乙酸乙酯为溶剂，0.2、0.5、0.8、

1.0、

2.0ppm系列。

●载气：高纯氦气。

3.3 仪器特点和应用范围

岛津高性能色/质联用仪，250 L/sec分子涡轮泵，配备岛津气相色谱仪、岛津气相色谱具有七阶八段温度程序控制柱箱。单四极杆质量分析器配备有预四极杆，质量数范围1-1050amu。最快扫描速度为10000 amu/sec，质量轴稳定度为0.1 amu/12hrs，扫描模式包括全扫描、选择离子扫描（SIM）和全扫描、选择离子扫描(SIM)交替进行，每个采集段可最多有10次扫描。SIM模式每组可有24个质量数或质量数范围，最多可有100个SIM组。离子源是独立加热和控制以保证在任何模式下均最为优化的条件

色-质联机集高效分离、多组分同时定性和定量为一体，是分析混合物（主要是有机物）最为有效的工具。

四、实验步骤

(一)、准备与开机

1．打开断电保护电源，开稳压电源，保持3-5分钟（在开稳压电源前保证