挥发性有机化合物的定量分析

挥发性有机化合物的定量分析【实验目的】1.掌握气相色谱对挥发性有机化合物定量分析的几种方法类型。2.掌握气相色谱法对挥发性有机化合物的定量分析。【实验原理】气相色谱分离是利用试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相的分配系数不同，当气后的式样被载气带入色谱柱时，组份就在其中的两相中进行反复多次的分配，由于固定相对各个组分的吸附或溶解能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长使彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器。检测器将各组分的浓度或质量的变化转换成一定的电信号，经过放大后在记录仪上记录下来，即可得到各组分的色谱峰。根据峰高或峰面积便可进行定量分析。【主要试剂及物理性质】名称分子量熔点/℃沸点/℃外观乙醇（AR）46.07-114.1℃78.3℃无色透明液体乙酸乙酯（AR）88.11-83.6℃77.2℃无色澄清粘稠状液体有水果香，易挥发未知样液1无色透明液体【实验仪器】气相色谱仪（岛津GC-2010）；SPB-3全自动空气泵（北京中惠普分析技术研究所）；SPN-300氮气发生器；SPN-300氢气发生器；微量注射器；5mL容量瓶；SPB-5毛细管柱30m×0.32mm×0.25μm。【实验步骤】1.样品的配制：将乙酸乙酯（AR）与乙醇（AR）按照不同体积比进行混合（5:5~7:3）制成未知样液1、未知样液2、未知样液3。（实验前已配好）2.开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器（注意排气，逆时针旋转松氮气发生器右侧螺丝，约30分钟后，待载气稳定即压力表指针稳定指向0.4Mpa后顺时针旋转拧紧氮气发生器右侧螺丝）），氢气发生器。然后打开GCGC-2010气相色谱仪开关“POWER”由“0”至“-”。最后打开电脑上的工作站。3.点击工作站桌面GCRealTimeAnalysis→OK，长声蜂鸣表示联机成功。4.在软件上选择系统配置，选择FID检测器；设置相应的色谱条件：进样口（SPL）温度100oC，检测器（FID）温度200℃，柱箱温度50oC（保持5min），分流比：100，停止时间5min，尾吹流量30mL/min，氢气流量40mL/min，空气流量400mL/min。选择“数据采集”——“下载仪器参数”，待柱箱、检测器的温度达到设定值，打开氢气，打开火焰，等GC状态显示“准备就绪”，点击“单次分析”，“样品记录”，输入保存路径和文件名。5.点击“开始”，用5ul微量注射器进样（0.1μL），进样前用待测液润洗10次，用微量注射器进不同体积比的混合液进行分析。之后按下面板的START，拔出针。6.数据软件处理点击GCPostRunAnalysis进行数据处理。依次点击“数据对比”—“文件”—“打开”，文件保存路径，选择保存的文件，调出样品液的色谱图，在谱图上单击鼠标右键的“显示设置”，在“显示设置”中选择“展开色谱”根据实际需要填写的“时间”和“强度”后点击确定。用鼠标点击“编辑”可根据需要选择改变参数设置（通常改变一项参数，就能达到去除杂质峰的效果）。将处理后的谱图复制到WORD文档，根据各峰的保留时间先确定峰的归属，然后根据各峰的峰面积并用归一化法计算溶液中各组分的质量分数。7.关机关软件上的氢气按钮、火焰按钮，关氢气源，将SPL、柱箱、FID温度设到80oC，等温度达到设定值，点系统关闭按钮，关软件，关主机，关氮气发生器并旋松右边的旋钮，关空气源。【实验结果】乙醇：1.001.251.501.752.002.252.502.753.003.253.503.75min0.00.51.01.5μV(x1,000,000)峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度1乙醇2.4293626884.41736623.20.000001.601乙酸乙酯：1.01.52.02.53.03.54.04.5min0.00.51.01.52.02.5μV(x10,000,000)峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度1乙酸乙酯2.80640801297.021716340.40.000001.447--未知样液1：1.001.251.501.752.002.252.502.753.003.253.503.75min0.000.250.500.751.00μV(x1,000,000)峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度12.4341877590.41000695.40.000001.338--22.8101647719.4790689.10.000001.7767.571【实验讨论】1.定性分析：在色谱分析中利用保留值定性是最基本的定性方法，其基本的依据是：两个相同的物质在相同的色谱条件下应该有相同的保留值。但是相反的结论却不成立，即在相同的色谱条件下，具有相同的保留值的两个物质不一定是同个物质。但是本实验中的未知样液中的组分是已知的，所以可以直接由保留时间确定每个峰相应代表的组分。用保留时间定性的方法也分为多种，本实验采用的是利用已知物直接对照进行定性分析，这是一种最简单的定性方法。实验测得已知物乙醇的保留时间为2.429，乙酸乙酯的保留时间为2.806，未知样液1中保留时间为2.434的峰代表的组分是乙醇，保留时间为2.810的峰代表的组分是乙酸乙酯。2.定量分析：色谱中常用的定量方法有归一化法、标准曲线法、内标法和标准加入法，按测量参数分，又可将上面四种分为峰面积法和峰高法。本实验采用的是峰面积归一化法，把所有出峰的组分含量之和按100%计的定量方法称为归一化法。面积归一化法是待测样品中所有物质必须出峰，所有峰面积和为总面积，根据每个峰面积与总面积的比例来求出不同组分在这个样品中所占的比例。归一化法的公式：百分含量=（待测组分的峰面积*待测组分的相对校正因子）/（试样中各种物质峰面积*其相对校正因子的累加和）。各组分的峰面积比等于它们的浓度比，故未知样液1中乙醇与乙酸乙酯的浓度比为：1877590.4/1647719.4=1.14。3.未知样液1测得的分离度为7.571。分离度，也称分辨率，是两个相邻色谱峰的分离程度。常用分离度作为柱的总分离效能指标，用R表示，R等于相邻色谱峰保留时间之差的两倍与两色谱峰峰基宽之和的比值，计算公式为：R=2（tR2-tR1）/(Y1+Y2).其中，tR表示保留时间，Y表示峰宽，R大于1.5时才算是完全分开。实验测得混合液组分的分离度为7.571，大于1.5，说明分离效果好。但是分离度也不是越大越好，分离度越大检测所用的时间就越长，浪费人力物力。【思考题】1.峰面积归一化法的优点和适用范围是什么？优点：简便、准确，进样量的准确性和和操作条件的变动对测定结果影响不大。适用范围：适用于常量分析，试样中全部组分流出，都有响应。2.如何选择峰高法和峰面积法？在色谱定量分析中，选用峰高法还是峰面积法，主要决定在检测器的线性范围内，峰高和峰面积测量的准确性和重复性。除了归一化法最好用峰面积法外，其他三种定量方法中峰高和峰面积都可用作精确的定量方法。在分离度较好，色谱峰形较好，峰面积可以准确测量时，以用峰面积法定量为好。但当分离度不好，色谱峰形不好（如严重拖尾）时，峰面积测量引起的误差较大，此时使用峰高法定量较好。保留时间短的色谱峰峰形较尖（峰尾宽较小），此时峰高测定较峰面积测定准确，宜用峰高法定量；而保留时间长的色谱峰峰形较宽（峰尾宽较大），此时峰面积测定较峰高测定准确，宜用峰面积法定量。【参考文献】[1]汪正范.色谱定性与定量第二版.北京：化学工业出版社，2007.9.[2]于世林.图解气相色谱技术与应用.北京：科学出版社，2010.【实验成绩】指导老师签名：