苯和甲苯气相色谱实验条件的考察

实验七苯和甲苯气相色谱条件的考察一、实验目的1.掌握已知物对照法定性的原理和方法2.掌握色谱系统条件的改变对实验数据的影响二、实验原理色谱过程可以分为两步，先是混合物的分离，然后是各别组份的逐一测定。色谱中有两相。一相是固定相，对气液色谱来说，它是由高沸点的有机溶剂(称为固定液)涂渍在惰性固体(称为担体)的表面所构成，固定相填充在色谱柱内。另一相是流动相，一般采用不与被测组份发生化学反应的氢，氮等气体，称为载气。当载气携带被分析的气态混合物通过色谱柱时，各组份在气液两相间进行反复分配。由于各组份的分配系数不同，使其先后流出色谱柱，从而得到分离。然后，根据组份的化学性质、热导率、电性能、光学等性质，用相应的检测器，通过电子线路，将信号记录下来，得到随时间变化的曲线，称色谱的流出曲线，也称色谱图。对于各组份完全分离的色谱图，色辨峰出现的时间与该组份的性质有关，可用来进行定性分析。峰的高度或峰面积的大小与组份的含量有关，可用来进行定量分析。三、仪器与试剂仪器：SHIMADZUGC--14C气相色谱仪；5ul微量注射器；试剂：苯对照液：准确量取10ul苯溶液，置于100ml容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，密封，待用。甲苯对照液：准确量取10ul甲苯溶液，置于100ml容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，密封，待用。含二组分的样品混合液：配制含苯、甲苯各约10ul的100ml水溶液于容量瓶中摇匀，密封，待用。四、操作步骤1.实验条件色谱柱：10%PEG—20M柱温：100℃检测器：150℃气化室温度：150℃气流速度：N230ml/min;H230ml/min;空气400ml/min;2.测定步骤参考后面的仪器开机顺序打开气相色谱主机和计算机仪器预热（基线走平），约30min后可开始进样（1）待基线平直后，分别取苯、甲苯对照液0.5ul注入气相色谱仪，绘制流出曲线，记录各组分的峰宽W、保留时间tR（每个样品至少三次重复）。（2）取稀样品溶液各0.5ul，注入气相色谱仪，绘制流出曲线，记录各组分的峰宽W、保留时间tR，以各个组分对照组分的保留时间鉴定样品色谱图中各组分各峰的归属。按照下式计算溶液中苯和甲苯的分离度RR=2(tR甲苯-tR苯)/(W甲苯+W苯)（3）改变柱温，取稀样品溶液0.5ul，注入气相色谱仪，记录流出曲线，以及各组分的峰宽W、保留时间tR，计算溶液中苯和甲苯的分离度R。比较升温前后，稀样品溶液中各组分保留时间以及分离度的变化。表一苯、甲苯对照液色谱流出曲线数据记录色谱条件：TCOL=80℃TINJ=150℃TDET=150℃RNG:0-2分流比：6圈进样量：1ul样品名称保留时间tR（min）峰宽W（min）苯对照液12.51722.4833甲苯对照液12.98322.97532.992结论表二稀样品色谱流出曲线数据记录色谱条件：TCOL=80℃TINJ=150℃TDET=150℃RNG:0-2分流比：6圈进样量：1ul测定次数保留时间tR（min）峰宽W（min）12312312.4922.98322.4832.98332.4922.983平均值结论五、思考题1.若组分间的分离度未达到要求，可通过哪些实验条件来加以改善？2.不对称峰的出现与和因素有关？如何使色谱峰的对称因子符合要求？开机顺序1.打开氮气总阀（0.5MPa左右），打开空气源；2.开色谱主机电源（打开色谱主机右下方黑色键）,设定系统参数COL:150℃INJ:100℃DET:150℃；3.打开气相色谱系统（SYSTEMSTART）,约5～6分钟，仪器自动升温。4.此时依次打开色谱主机与计算机的连接器电源和计算机电源，打开色谱运行软件，运行实时分析。5.按实时监控键MONIT，待检测器温度升到150℃，打开氢气总阀（逆时针方向），减压阀压力调至0.1～0.2Kg.5.观察仪器主机上氢气的压力，用针形阀调节压力150MPa左右，在检测器出口处点火；6.在计算机显示界面的实时分析中观察色谱流出曲线，若点火成功，则基线会升高，否则氢气未点着。7.确定氢气点燃后，用针形阀调节氢气压力至100MPa(调解时速度放慢，以防氢气熄灭)。8.基线调零（在色谱主机上，依次按零水平调节键ZERO→ON→ENTER,基线自动接近零水平，然后用色谱主机上的↑↓键手动调节基线），待基线平直后，开始进样。关机顺序1.先进行系统设置，COL:50℃INJ:50℃DET:50℃；2.关氢气总阀（顺时针），减压阀先别关（可适当调高，仪器上的氢气压力调至100～150KPa之间，将管路中的余留氢气排干净）；待仪器上的氢气压力降为0，关闭全自动空气源开关，最后关氢气减压阀（逆时针方向，稍稍抬高即可）。3.等柱温降至50℃，检测器降至100℃，关闭气相色谱系统（SYSTEMOFF）,约5～6分钟，待系统停止后（仪器内的风扇声音停止），关闭气相色谱总电源（仪器右下方黑色键）。4.此时关氮气总阀（顺时针），待氮气所有压力显示减为零，最后，关氮气减压阀（逆时针方向，稍稍抬高即可）。5.关闭计算机电源，以及与计算机的连接装置电源。6.擦桌子，打扫卫生。7.用纯甲醇清洗注射器100次。做完以上工作，请拨打老师电话[phone]气相色谱法条件实验内容1.COL100℃-150-150-0.5ul条件下混合样品流出曲线平行1-3组；2.COL100℃-150-150-0.5ul-分流2圈,3圈,4圈。。。。。。混合样品混合样品流出曲线平行1-3组，得到最佳分流比；3.COL100℃-150-150-0.5ul-最佳分流-尾吹气1圈,2圈,3圈。。。。。混合样品流出曲线平行1-3组，得到最佳尾吹气；4.COL90℃-150-150-0.5ul-最佳分流-最佳尾吹气混合样品流出曲线平行1-3组；5.COL80℃-150-150-0.5ul-最佳分流-最佳尾吹气混合样品流出曲线平行1-3组；6.比较三个不同柱温80℃,90℃,100℃下的色谱流出曲线，得到最佳柱温条件；7.在以上基础下降低在气流速为80KPa,混合样品流出曲线平行1-3组,得到最佳载气流速；8.在最适合条件下，进纯标准样品，确立色谱峰的对应关系。五.实验数据处理。各实验条件下的色谱流出曲线图比较1.分流2圈和4圈的色谱流出曲线。表1.温度为100℃，分流比为两圈时平行三组的实验数据表2.温度为100℃，分流比为四圈时平行三组的实验数据列1保留时间t1起始结束峰宽1保留时间t2起始2结束3峰宽2分离度t100-f4-12.3732.3472.560.2132.8272.7733.1470.3741.547t100-f4-22.3732.322.6130.2932.8272.7733.0670.2941.547t100-f4-33.843.7874.1330.3464.2674.244.4530.2131.528红:2黑:4结论：当转动到二圈时，峰高与分离度，最佳，为最佳分流比，分离效果最好。2．80℃，90℃，100下的色谱流出曲线。表3.温度为80℃，分流比为两圈时平行两组试验数据列1保留时间t1起始结束峰宽1保留时间t2起始2结束3峰宽2分离度t80-f2-12.5872.4532.9070.4543.363.2273.680.4531.705t80-f2-22.5872.482.9870.5073.3873.283.7330.4531.667表4.温度为90℃,分流比为两圈时平行两组的实验数据列1保留时间t1起始结束峰宽1保留时间t2起始2结束3峰宽2分离度t90-f2-12.482.3472.880.5333.0672.963.4930.5331.101t90-f2-22.482.3732.880.5073.0672.963.5470.5871.073列1保留时间t1起始结束峰宽1保留时间t2起始2结束3峰宽2分离度t100-f2-12.4002.2932.6400.3472.8272.7733.0670.2941.332t100-f2-22.4002.2932.7470.4542.8272.7473.2270.4800.914t100-f2-32.4002.2932.7470.4542.8272.7473.3330.5860.821红：100蓝:90绿:80结论：当温度为80时，为最佳分离比，分离效果最好。3.最适条件下样品的色谱流出曲线。红:苯蓝:甲苯与苯黑:甲苯结论：通过对比，先出峰的为苯，后出峰的为甲苯。六、思考题。1.若组分间的分离度未达到要求，可通过哪些实验条件来加以改善？答:（1）改变柱温，采用程序升温；（2）降低载气流速；（3）改变分流比；（4）改变尾吹气的比值。2.不对称峰的出现与何因素有关？如何使色谱峰的对称因子符合要求？答：（1）出现不对称峰的因素：①不完全分离：歪曲的峰形有时实际上是因为未分离的其他溶质组分峰的叠加造成的。②缓慢的动力学过程：包括溶质在固定相中为空隙中的扩散，溶质与表面能量分布不均匀的固定相的相互作用；对液相色谱来说，还有在溶剂化不充分的键合固定相表面传质缓慢的影响。动力学过程造成的不对称可以通过梯度洗脱予以改善。③化学反应：如溶质在柱内发生化学反应，会形成拖尾峰或宽得不正常的峰。很可能这些现象会伴随着色谱峰的分裂，常导致一个尖锐的峰叠在严重拖尾的峰上。④柱内空腔：固定相收缩是逐渐的。由于固定相收缩会形成越来越严重的拖尾的或歪曲的峰。如果在接近入口的地方有占据整个柱截面的空腔，会更多的造成峰形增宽而不是不对称。但如空腔沿着柱的纵向占据部分柱的截面，则会造成很强的拖尾或前伸峰，甚至把所有的峰分裂为双重峰，这些双重峰可能是分离开的，也可能是不完全分离开的。这是因为样品在流速不同的通道中居留的时间不同，而径向扩散不够迅速，使峰的不对称或峰的分裂得不到弥补，尤其是在液相色谱中。在气相色谱中由于流动相传质系数大得多，这种现象轻微多了。（2）改善实验条件：适当增快传质速率，尽量避免柱内空腔，避免柱内的化学反应的发生，选择合适的分离条件使组分尽量完全分离。