气相色谱法测定乙醇等4种溶剂的含量―内标法

实验二气相色谱法测定乙醇等4种溶剂的含量—内标法1实验目的1.1了解并掌握其相色谱法的分离原理1.2学习并掌握气相色谱仪的操作1.3学习并掌握内标法定量1.4学习使用VARIANStar6.0英文版色谱工作站并简单处理分析数据2实验原理和仪器结构2.1实验原理在色谱分离中，组分在色谱柱上的保留程度取决于它们在固定相和流动相之间的分配系数K，分配系数的差异是色谱法组分被分离开的依据。组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K慢中等快色谱分离Temporalcourse淋洗液2.2仪器结构1高压气瓶（载气）；2减压阀（氢气表或氧气表）；3净化器；4稳压表；5压力表；6进样器；7汽化室；8检测器；9静电计；10记录仪；11模数转换器；12数据处理系统；13毛细管柱；14尾吹气；15柱恒温箱；16针阀；17分流阀；18吹扫气毛细管气相色谱仪流程示意图一般200-300℃一般60-100℃初始效应冷却效应（进样时间）基质效应吹扫：克服记忆效应分流：防止过载分流比：样品气化后放空的体积与进入色谱柱体积之比。尾吹：克服检测器的死体积，使色谱峰形状尖锐。毛细管气相色谱仪各气路的作用蓝色谱图—为不分流红色谱图—分流比10∶1绿色谱图—分流比100∶1不分流，溶剂会过载，分离的组分流出在溶剂的拖尾峰上，导致无法正确定量积分。尾吹起的作用红色线条的色谱图为关闭尾吹气溶剂（甲醇）（乙醇）丙酮（内标物）（二氯甲烷）（乙腈）（乙酸乙酯）3实验仪器设备、试剂、溶液和实验用品3.1仪器气相色谱仪：VARIANCP-3800，氢火焰离子检测器（FID），VARIANStar6.0英文版色谱工作站；BS210S型电子分析天平；10µL微量进样器。3.2试剂与样品甲醇（99.5%）、乙醇（99.8%）：优级纯；丙酮（99.5%）、二氯甲烷（99.0%）、乙腈（99.5%）、乙酸乙酯（99.5%）：分析纯；试样。3.3溶液约185g/L丙酮甲醇内标溶液；乙醇（约30g/L）、二氯甲烷（约90g/L）、乙腈（约40g/L）、乙酸乙酯（约36g/L）混合标准工作溶液；试样溶液。3.4实验用品每小组按4人计，容量瓶：50mL2只（共用）、100mL1只（共用）；具塞刻度试管：10mL2支；移液管：2mL2支、5mL2支、10mL2支、25mL1支。4气相色谱仪的操作条件色谱柱：AC10（60m×0.22mm×0.25μm）石英毛细管柱；汽化室：200℃；检测室：200℃；柱温：60℃(保持1min)7℃/min180℃；运行9min后手动停止。载气：普氮，柱前压：中间EFC20psi；分流比：201；进样量：1L；保留时间：乙醇：约7.4min；丙酮（内标物）：约7.7min；二氯甲烷：约7.9min；乙腈：约8.0min；乙酸乙酯：约8.6min。5实验步骤5.1内标溶液、混合标准工作溶液、试样溶液的配制内标溶液的配制：先取少许甲醇加入100mL容量中，置于分析天平上，去皮归零，量取24mL丙酮于容量瓶中，称重，精确至0.001g。用甲醇定容至刻度摇匀即制备成内标溶液。混合标准工作溶液的配制：先取10mL内标溶液加入50mL容量瓶中，置于分析天平上，去皮归零，用移液管分别量取2.0mL乙醇（约1.5g）、3.5mL二氯甲烷（约4.5g）、2.5mL乙腈（约2g）、2.0mL乙酸乙酯（约1.8g）于容量瓶中并依次称重，精确至0.0001g，然后用甲醇定容至刻度即为混合标准工作溶液。试样溶液的配制：取10mL内标溶液于50mL容量瓶中，置于分析天平上，去皮归零，用移液管量取适量的试样溶液，称重，精确至0.0001g，用甲醇定容至刻度即为试样溶液。实验课教师负责配制含不同组分和含量的试样溶液，配制后分发给各实验小组。5.2开机测定样品安装色谱柱：打开色谱仪柱箱，安装色谱柱，适当旋紧两端固定螺丝，保证不漏气。通气：按气相色谱仪各种气体压力的要求接入气体：载气普通氮气N20.5MPa，燃气H20.3MPa；助燃气空气0.3MPa。必要时用检漏液（色谱仪外可用肥皂水，内部可用异丙醇）检查连接处是否漏气，如漏气，进一步旋紧螺丝或更换垫。打开计算机电源：进入WINDOWSXP操作系统。双击StarToolbar，启动工作站。打开GC主机电源开关。大约1min，听到各种阀动作声音后，工作站界面Waiting变为闪烁的红色NOTREADY。建立新的方法文件：在工作站界面Method中，点击另存为快捷键，为新的方法文件命名，激活新建方法文件，设置色谱条件。汽化室：点击Injector，中间InjectorOven为On，设定温度200℃，分流比设定20，前面InjectorOven设为Off；压力：点击FLOW/PRESSURE，设定前面的EFC压力为0.1mL/min，中间EFC压力为20psi（137.9KPa）；柱温：点击ColumnOven，在柱温设置表中第一行设置60℃，保持1min，第二行中设置180℃，升温速率设为7℃/min，维持1.86min，总时间20min；检测器：设定前面的FID检测器为On，温度为200℃，中间的ECD检测器为Off。保存设定好的条件，重新激活该方法文件，平衡好后，界面上的灯均变成绿色，即可进样分析。样品测定：在上述分析条件下，待基线平稳后，连续注入数针混标溶液，直至相邻两针的峰面积变化小于1.5%时，按照进样规则的顺序（标样溶液、试样溶液、试样溶液、标样溶液）进样分析。本实验已对甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯单标溶液逐一进样分析，确定了它们的各自相对保留时间。接下来用混合标准工作溶液进样建标后，获得相应的色谱图（见图5-2），并在相同分析条件下对试样溶液进行测定，确证各组分并计算结果。关机：测试完毕，将柱温设置为50℃，平衡后，顺序关闭工作站、主机电源、气阀。处理数据，打印报告后关闭计算机和总电源开关。1溶剂（甲醇）；2乙醇；3丙酮（内标物）；4二氯甲烷；5乙腈；6乙酸乙酯混标溶液气相色谱分离图E/mVt/min6实验数据处理6.1试样溶液中组分含量的计算6.1.1内标法手动计算试样中各组分的百分含量本实验采用内标法。将测得的两针试样溶液以及其前后两针混标溶液，相应组分与内标物峰面积的比值，分别进行平均。以质量百分数表示的各组分含量X，按下式计算：式中：—标样溶液中，相应组分与内标物峰面积比的平均值—试样溶液中，相应组分与内标物峰面积比的平均值m1—标样的质量，gm2—试样的质量，gP—混标样品中各标样纯度每小组至少计算出2个待测组分的含量的测定结果。1r2112mrPmrX2r6.1.2用VARIANStar6.0英文版色谱工作站自动计算试样中各组分的百分含量点击工作站任务栏左数第三个图标View/EditChromatograms，查找打开数据文件（在进样前指定的路径下）。双击混标工作溶液和试样溶液数据谱图文件，装入表中。点击右下角的OpenFiles，点击EditMethod→CalibrationSetup，CalibrtionType(校正类型)选InternalStandard(内标法)。NumbersofCalibrationLevels(校正水平级数)为1（有几个标样浓度梯度选几）。CurveDefaults(曲线设置)为Force，其他项为缺省值，点击Save。点击EditMethod→PeakTable，在RetentionTime栏内自上而下按出峰顺序依次输入内标物和标样的保留时间（可以从色谱图上得到）。Peakname下输入相应的内标物和标样的中文名称，在Level1处输入内标物和标样称样量（注意标样纯度的手工校正）。内标物选定std项，标样不选。点击save保存。选择Results→ReintergrationList（再积分清单），SampleType项下，标样文件设置为Calibration；样品文件设置为Analysis。在InternalStandard项下，点击Amounts按UpdateList，对话框出现内标物名称和量值。注意标样文件和样品文件都要点击。按SaveChanges退出。样品文件后面如用百分含量表示结果，因标样溶液和样品溶液定容体积一致时，multipliers设置为100；divisor设置为样品的称样量。选定IncorporateNewCalibrationIntoDataSet,点击CalculateResults积分计算分析结果。保存处理方法。点击Results指向样品文件处，ViewResultOnly或ViewStandardReport，查看或打印实验数据或报告。7注意事项7.1气相色谱开机时先通载气后通电；关机时，先关电源后关载气。7.2经常检查气路的气密性和减压阀的压力指示。7.3用微量进器进样时，切记防止用力过猛，避免折弯针柄。7.4养成进样后马上用溶剂洗针数次的习惯。8对实验报告的要求及说明8.1实验报告内容应包括实验目的、原理和实验结果。8.2对实验结果和实验过程的综合分析。8.3对本实验设计的评价和建议。8.4每小组共用计算机打印出的混和标准工作溶液和试样溶液的色谱图和数据。9思考题9.1如何选择色谱柱和色谱分析条件用于常用溶剂含量的测定？9.2程序升温的作用是什么？在多组分分析时如何设置？9.3何谓吹扫、分流、分流比、尾吹？它们的含义或作用是什么？9.4何种情况下采用内标法定量？比较内标法和外标法的异同点。9.5二氯甲烷的响应值为什么比乙醇的低？9.6本实验要求进样量十分准确吗？9.7如何判断样品中是否含有丙酮和/或甲醇？本实验以甲醇为溶剂、丙酮作为内标物，如果样品中含有甲醇和丙酮时，请问该如何建立分析方法？