气相色谱分析实验-4.26.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,气相色谱分析实验教学课件,浙江工业大学化学工,程学,院,201,5,.,5,一、色谱分析法概述,二、气相色谱仪,三、气相色谱流程,四、气相色谱仪主要部件,五、气相色谱流出曲线和有关概念,六、,气相,色谱定性鉴定方法,七、,气相色谱定量方法,八、气相色谱实验教学,主要内容,一、色谱分析法概述,色谱法概念,色谱分离法：,1906,年，茨维特分离植物叶,色素，提出了“,色谱,”的概念。该实验中,流动相,为：石油醚（载液）,+,叶色素（待分离组份）；,固定相,为：碳酸钙。,1944,年，出现纸,(,层析纸）层析法，高中,课本上叶绿素的分离运用的是纸层析法。,色谱法,是一种重要的,分离分析,方法，利用不同物质在两相中具有,不同的分配系数,(,或吸附系数、渗透性,),，当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。,优点,:,1,、分离效能高,2,、灵敏度高,3,、分析速度快,4,、应用范围广泛,5,、装置简单，操作方便,缺点：,在缺乏标准样品的情况下，定性分析较困难，对于高沸点，不能气化和热不稳定的物质不能用气相色谱法分离和测定。,色谱法的特点,在色谱技术中，流动相为气体的叫,气相色谱,，流动相为液体的叫液相色谱。固定相可以装在柱内（即柱色谱），也可以做成薄层（即薄层色谱）。根据色谱法原理制成的仪器叫色谱仪，目前，主要有气相色谱仪和液相色谱仪。,二、气相色谱仪,典型的气相色谱仪具有稳定流量的载气，将汽化的样品由汽化室带入色谱柱，在色谱柱中不同组分得到分离，并先后从色谱柱中流出，经过检测器和记录器，这些被分开的组分成为一个一个的,色谱峰,。,色谱仪通常由下列,五,个部分组成：,1,载气系统,（包括气源和流量的调节与测量元件等）,2,进样系统,（包括进样装置和汽化室两部分）,3,分离系统,（主要是色谱柱）,4,检测、记录系统,（包括检测器和记录器）,5,辅助系统,（包括温控系统、数据处理系统等）,载气系统,进样系统,色谱柱,检测系统,温控系统,1-t;2-,载气净化干燥管；,3-针形阀；,4-,流量计,;5-,压力表；,6-,进样器,;7-,色谱柱,;8-,热导检测器；,9-,放大器；,10-,温度控制器；,11-,色谱工作站；,三、气相色谱流程,四、气相色谱仪主要部件,1),载气系统,载气系统包括气源、净化干燥管和载气流速控制；,常用的载气有,：氢气（,H,2,）、氮气（,N2,）、氦气（,He,）氩气（,Ar,）；,净化干燥管,：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；,载气流速控制,：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。,2),进样装置,进样装置包括,进样器,和,气化室,：,液体进样器：,常用微量注射器：0.1，1，5，10，50L等。填充柱色谱常用10,L；毛细管色谱常用,1,L；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。,气化室,：,汽化室可控制温度为20400,汽化室的作用是将液体或固体样品瞬间气化为蒸气，并很快被载气带入色谱柱。,3),色谱柱（分离柱）,色谱柱：,色谱仪的核心部件。,柱材质：,不锈钢管或玻璃管，内径,3-6,毫米。长度可根据需要确定。,柱填料：,粒度为,60-80,或,80-100,目的色谱固定相。,液,-,固色谱：固体吸附剂,液,-,液色谱：担体,+,固定液,柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将 柱堵死，反之空隙体积大柱效低。,4),检测系统,色谱仪的眼睛。,通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；,被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图；,检测器：,广普型,对所有物质均有响应；,专属型,对特定物质有高灵敏响应；,常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器。,5),温度控制系统,温度是色谱分离条件的重要选择参数；,气化室,、,分离室,、,检测器,三部分在色谱仪操作时均需控制温度；,气化室,：保证液体试样瞬间气化；,检测器,：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；,分离室,：准确控制分离需要的温度。当试样复杂,(,沸点接近）时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离；,各组分的浓度随流出时间而分布的曲线称为色谱曲线，常称为色谱曲线图或色谱图。,五、气相色谱流出曲线和有关概念,1.,基线,无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。,2.,保留值,（,1,）时间表示的保留值,保留时间（,t,R,）：,组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；,死时间（,t,M,）：,不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间；,调整保留时间（,t,R,）：,t,R,=,t,R,t,M,（,2,）用体积表示的保留值,保留体积（,V,R,）：,V,R,=,t,R,F,0,F,0,为柱出口处的载气流量，,单位：,m L /min,。,死体积（,V,M,）：,V,M,=,t,M,F,0,调整保留体积,(V,R,),：,V,R,=,V,R,V,M,3.,相对保留值,r,21,组分,2,与组分,1,调整保留值之比：,r,21,=,t,R,2,/,t,R,1,=,V,R,2,/,V,R,1,相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。,4.区域宽度,用来衡量色谱峰宽度的参数，有,三种表示方法,：,（1）,标准偏差,(,)：,即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。,（,2）,半峰宽,(,Y,1/2,)：色谱峰高一半处的宽度,Y,1/2,=2.354,（3）,峰底宽,(,W,b,)：,W,b,=4,六、色谱定性鉴定方法,1.,利用纯物质定性的方法,利用保留值定性,：,通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。,利用加入法定性：,将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。,2.,利用文献保留值定性,相对保留值,r,21,：,相,对保留值,r,21,仅与柱温和固定液性质有关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。,3.,定量校正因子,试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即：,m,i,=,f,i,A,i,绝对校正因子,：比例系数,f,i,，单位面积对应的物质量：,f,i,=,m,i,/,A,i,定量校正因子与检测器响应值成倒数关系：,f,i,=1/,S,i,相对校正因子,f,i,：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。,当,m,i,、,m,S,以摩尔为单位时，所得相对校正因子称为相对摩尔校正因子（,f,M,）,用表示；当,m,i,、,m,S,用质量单位时,以（,f,W,）,表示。,七、,气相色谱定量方法,特点及要求：,归一化法简便、准确；,进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；,仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。,1,、归一化法,2,、外标法,外标法也称为标准曲线法。,特点及要求：,外标法不使用校正因子，准确性较高,;,操作条件变化对结果准确性影响较大,;,对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。,3,、内标法,内标物要满足以下要求：,（,1,）试样中不含有该物质；,（,2,）与被测组分性质比较接近；,（,3,）不与试样发生化学反应；,（,4,）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。,试样配制：,准确称取一定量的试样,W,，加入一定量内标物,m,S,计算式：,内标法特点,:,(1),内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大。,(2),每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析。,(3),若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定，则：,气相色谱教学实验,1,、气相色谱实物流程图,2,、各级气体干燥管,3,、醇同系物实验分离条件,4,、热导池检测器检测样品示意,5,、乙醇、丙醇、异丁醇、正丁醇的定性与定量,6,、气相色谱实验操作步骤,7,、实验注意事项,8,、思考题,八、气相色谱教学实验室,1,：氮、氢、空一体机；,2,：干燥管；,3,：气相色谱仪；,4,：信号转换器；,5,：电脑终端处理器。,1,、气相色谱实物流程图,3,2,1,4,5,2,、各级气体干燥管,活性炭,分子筛,变色硅胶,3,、,醇同系物的气相色谱分离,1),乙醇、丙醇、异丁醇及正丁醇纯标样各一瓶；,2),乙醇、丙醇、异丁醇及正丁醇混合样一瓶；3),微量注射器：,5,微升；,4),色谱仪型号：天美,GC7890,；,5),固定相：,PEG20M,（分子量）,2m 0.3mm,6),柱温，“,OVEN”,温度,90,；“,INJ”,为,120,；“,DETB”120;,桥流“,RANGE B”,为,110mA;,醇同系物的气相色谱分离实验采用的填充柱,填充柱：,PEG20M,2m 0.3mm,4,、热导池检测器检测样品示意,进样,：,靠近身体一侧进样口为热导池检测器,5,、乙醇、丙醇、异丁醇及正丁醇的定性与定量,1),进五个样：,4,个标样（乙醇、丙醇、异丁醇及正丁醇的纯样,),和一个混合样品（四者的混合样品）,2),定性及相对校正因子的计算：,保留值法：根据保留时间确定混样中色谱峰对应的物质,A,、峰面积计算,对称峰面积的测量,半峰宽,不对称峰面积的测量,求积仪和自动积分仪法,a.,归一化法,i,组分的百分含量,i,组分的峰面积,i,组分的相对校正因子（文献查得或实验测得）,b.,校正因子,绝对校正因子,相对校正因子,相对响应值,查阅文献或自行测定,乙醇,正丙醇,异丁醇,正丁醇,1.33,1.13,1.09,1.00,醇同系物的相对校正因子,3),定性：,保留值法：根据保留时间确定混样中色谱峰对应的物质,乙醇：出峰时间,1.042,峰序组分名保留时间,min,峰高,uV,峰面积,uV*s,峰面积,%,含量,%,1,乙醇0.686 202960 635824 18.26403,2,丙醇,1.245 147249 784649 22.53901,3,异丁醇,1.862 119722 946058 27.17549,4,正丁醇,2.451 113010 1114761 32.02147,总计,582941 3481293 100.00000,6,、气相色谱实验操作步骤,(1),仪器使用前,1,）做好使用登记,2,）打开气路系统,A,、打开氮、氢、空一体机的空气电源开关；,B,、观察空气压力表指针到,0.4Mpa,；,C,、观察氮气压力表指针到,0.4Mpa,左右；,D,、然后打开氮气电源开关；,E,、打开氮气排空阀，排空运行,10,分钟（排除气路内杂气，以保证氮气纯度）；,F,、观察氮气流量显示应在,350550,之间；,G,、排除气路内杂气,10,分钟后，即关闭氮气排空阀。（拧紧以保证密封良好）。,H,、此时流量显示会根据色谱仪需气量进行跟踪显示；,注意：实验中用氮气作载气，氢气不用，故不要打开氢气电源。,3,）打开电脑主机及显示屏的电源，打开色谱工作站,4,）气相色谱操作说明,A,、打开气相色谱的电源开关,;,B,、设置柱温，,“,OVEN,”,温度,80,；,“,INJ,”,为,120,；,“,DETB,”,120,载气流速：,30cm,3,/min;,C,、运行,1,小时后再设置桥流,“,RANGE B,”,为,110mA;,D,、观察色谱基线稳定后进行进样。混合样进,0.2,L;,纯物质进,0.3,L;,G,、报告打印：进入,“,报告预览,”,“,报告风格,”,“,实验信息,”,，然后输入有关内容。,（,2,）实验结束后关机须知,（,1,）气相色谱,：,先将气相色谱的桥流“,RANGE B”,设置为,0.1,；,依次将“,OVEN”,；“,INJ”,；“,DETB”,设置为常温；,等仪器中各项设置恢复为常温后，再关闭气相色谱的电源。,（,2,）氮、氢、空一体机：,关闭空气电源开关；,关闭氮气电源开关；,打开氮气排空阀放气，彻底将阀杆拧松；,（,3,）关闭电脑。,(1),针瓶一体取样时瓶子不能放在色谱上；,(2),进样,3,快,:,进入、压得快、拔出快；,(3),校正因子、峰面积、保留时间；,(4),注意单一样品和混合样品的进样量不同；,(5),进样口是靠近人的一侧；,(6),本次实验样品的出峰时间,4,分钟左右；,(7)4/5,人一组,.,7,、实验注意事项,8,、思考题,(1),为什么可以利用物质的保留值进行色谱定性分析,?,在利用相对保留值进行色谱定性时,对实验条件是否可以不必严格控制,为什么,?,(2),除了利用气相色谱的保留值,(,包括相对保留值和调整保留值,),定性外,还有哪些定性方法,?,(3),在色谱定量分析中,为什么需要测定被测组分的相对质量校正因子,?,由实验测得的热导池检测器的相对质量校正因子,能否适用于其他检测器,为什么,?,(4),色谱归一化法定量有何特点,使用该方法应具备什么条件,?,除面积校正归一化定量方法外,还有什么定量方法,原理是什么,?,Thank you for your attention!,