实验七-毛细管气相色谱法测定苯系物

实验七毛细管气相色谱法测定苯系物一、目的1、学习气相色谱法的基本知识。2、了解气相色谱仪的基本结构、分析流程，初步掌握气相色谱仪的使用。3、练习用微量注射器手动进样技术，掌握气相色谱保留值定性及归一化法定量的方法。二、原理苯系物系指苯、甲苯、乙苯、二甲苯（包括对位、间位和邻位异构体）乃至异丙苯、三甲苯等，可用气相色谱法进行分离分析。本实验苯系物组成为苯、甲苯、乙苯、间二甲苯。气相色谱法是以气体（载气）为流动相的色谱分析法，当载气携带气化后的组分进入色谱柱，混合物中不同组分与柱中固定相作用力不同，在柱中移动速度不同而分离，分离后的组分先后流出色谱柱进入检测器，产生的信号记录即为色谱图。根据色谱图中各峰的位置可定性，根据峰面积或峰高可定量。毛细管气相色谱法是用毛细管柱作为气相色谱柱的一种高效、高速、高灵敏度的分离分析方法，毛细管柱的应用大大提高了气相色谱法对复杂物质的分离能力。由于毛细管柱的柱容量很小，常采用分流方式将极少量的试样引入色谱柱；同时为了减小组分的柱后扩散及提高氢火焰离子化检测器的灵敏度，柱后还增加了尾吹气。各种物质在一定的色谱条件下有各自确定的保留值，因此保留值（通常用保留时间）可作为一种定性指标。对于较简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为已知且它们的色谱峰均能分开，则可将各个色谱峰的保留值与各相应的纯物质在同一条件下所得的保留值进行对照比较，就能确定各色谱峰所代表的物质。当相邻两组分的保留值接近，且操作条件不易控制稳定时，可以将纯物质加到试样中，如果某一组分的峰高增加，则表示该组分可能与加入的纯物质相同。由于同一种检测器对不同物质具有不同的响应值，这样就不能用峰面积来直接计算物质的含量，需要对响应值（峰面积A或峰高h）进行校正。为了消除色谱条件对响应值的影响，在色谱定量分析中通常采用相对质量校正因子fi，即被测物质i与标准物质s的绝对质量校正因子之比值：//iiisiisssisfmAAmffmAAm测定fi时，先准确称量被测物i和标准物s的质量mi和ms，混合后在一定条件下进行色谱测定，然后根据相应的峰面积Ai和As，按上式计算fi值。归一化法是将所有的出峰组分的含量之和按100%计算的定量方法，其优点是计算简便，定量结果与进样量无关，且操作条件不需严格控制。该法的缺点是试样中所有组分都必须分离出峰，并且其校正因子也均为已知。混合物中组分i的质量分数wi为iiii12n1122nnmfAwmmmfAfAfA本实验通过测量苯系物混合试样中各组分的峰面积，用归一化法计算出各组分的质量分数。三、仪器和试剂气相色谱仪（配有氢火焰离子化检测器）：岛津GC-2014C毛细管色谱柱：OV-1701（30m×0.32mm×1.0μm）或HP-INNOWAX（30m×0.32mm×0.5μm）空气、氢气、氮气发生器微量进样器1μL色谱纯苯、甲苯、乙苯、间二甲苯四、测定步骤1、按仪器操作规程开机，打开色谱工作站，设置仪器主要操作条件。载气：N2；载气线速：40cm/s；柱温：85℃；检测器：FID；检测器温度：200℃；氢气流量：40mL/min；空气流量：400mL/min；气化室温度：160℃；分流比：50:1；尾吹：30mL/min。2、校正因子的测定称取苯、甲苯各约1g（精确至0.001g），乙苯、间二甲苯各约0.3g（精确至0.001g）于10mL干燥比色管中，摇匀，得到混合标准试样。待仪器准备就绪，进0.2μL混合标准试样，分离后得到色谱图1（标准）及数据，打印。3、加纯物质增加峰高法定性向剩余的混合标准试样中加入约10滴乙苯，混匀。进0.2μL添加了乙苯的混合标准试样，在相同的操作条件下进行色谱分析。分离后得到色谱图2（定性）及数据，打印。4、样品的测定进0.2μL混合样品，在相同的操作条件下进行色谱分析。分离后得到色谱图3（样品）及数据，打印。五、注意事项1、保持室内通风，无明火。2、不要随意按动仪器面板按键或改动仪器测量参数。3、小心使用进样针。4、苯系物有一定毒性，废液回收。5、苯系物易挥发，操作要迅速，且注意防止污染。六、数据处理及结果1、色谱定性：比较色谱图2与色谱图1，对应峰（保留时间相同或相近）前后峰高之比（见表一）最大的是（）号峰，该峰为乙苯峰。表一峰高比峰号色谱图2各峰高色谱图1各峰高峰高比（图2/图1）12342、根据色谱图1的数据，以苯作为标准物质，分别计算各组分的质量校正因子。见表二。注：出峰顺序分别为苯、甲苯、乙苯、间二甲苯。3、根据色谱图3的数据，用归一化法计算混合样品中各组分的质量分数（结果保留到小数点后第三位，即0.XXX）。见表二。表二质量校正因子及样品质量分数组分质量/g峰面积校正因子峰面积质量分数（标准）（图1）（图3）（样品）苯1.00甲苯乙苯间二甲苯七、思考题1、为什么本实验可以用归一化法定量?2、气相色谱仪一般由哪几部分组成？岛津GC-2014C气相色谱仪操作规程1、开气（Air、N2、H2）。2、开GC（之前装好色谱柱）。3、开GCsolution软件，点击操作—分析1—登录—确定，进入实时分析界面。4、点击仪器参数：新建方法文件，设置仪器参数（本实验为进样口温度160℃，分流，分流比50，线速度40，柱温85℃，保持时间4min/6min，检测器温度200℃，尾吹30，H240，Air400，等等），点击下载参数。或双击资源管理器中的方法文件-苯系物，点击下载参数。5、点击开启系统，等待GC状态为就绪。在基线平稳后，点击零点调节。6、点击单次分析—样品记录，输入样品名称和实际文件名，确定。7、点击开始。手动进样后，立即按仪器上的开始键。此时系统自动进行数据采集。8、采集完成后，等状态就绪，可重复步骤6-8。9、双击资源管理器中的数据文件，进入再解析界面。或点击操作—再解析，进入再解析界面。双击资源管理器中的报告格式，拖动数据文件，打印报告。10、关闭再解析界面，点击实时分析界面中的新建方法，点击下载参数，等柱温降到40℃以下，关闭系统，关闭程序，关GC仪器，关气。注意事项：1、先开气，后开机；先关机，后关气；2、若出现压力上不去或压力不稳①检查气源压力是否正常；②检查进样垫是否漏气，及时更换；③检查色谱柱及其它地方是否漏气。3、进样针应注意经常清洗。微量注射器的使用及注意事项气相色谱分析中常用注射器手动进样。气体试样一般使用0.25，1，2，5mL等规格的医用注射器，液体试样则使用1，5，10，50，100μL等规格的微量注射器。使用时应注意：1、注射器是易碎器械，使用时应多加小心，不用时要洗净放入盒内，不要随便玩弄，来回空抽，特别是在将干未干情况下来回拉动，否则会严重磨损，损坏其气密性，降低准确度。2、注射器在使用前后都须用丙酮等溶剂清洗，当试样中高沸点物质玷污注射器时，一般可用下列溶液依次清洗，5％氢氧化钠，水溶液，蒸馏水，丙酮，氯仿。3、对于10-100μL的注射器，如遇针尖堵塞，宜用直径为0.1mm的细钢丝耐心穿通，不能用火烧的方法，防止针尖退火而失去穿戳能力。4、若不慎将注射器芯子全部拉出，则应根据其结构小心装配。5、用注射器取液体试样，应先用少量试样洗涤几次或将针头插入试样反复抽排几次，再慢慢抽入试样，并稍多于需要量。如内有气泡则将针头朝上，使气泡上升排出，再将过量的试样排出，用无棉的纤维纸(如擦镜纸)吸去针尖外所沾试样。注意切勿使针头内的试样流失。6、取气体试样也应先洗涤注射器，取样时应将注射器插入有一定压力的试样气体容器中使注射器芯子慢慢自动顶出，直至所需体积以保证取样正确。7、取好样后应立即进样，进样时，注射器应与进样口垂直，针尖刺穿硅橡胶垫圈，插到底后迅速注入试样，完成后立即拨出注射器，整个动作应进行得稳当、连贯、迅速。针尖在进样器中的位置、插入速度、停留时间和拔出速度等都会影响进样的重复性，操作时应注意。8、医用注射器进气体试样时，应防止注射器芯子位移，可用拿注射器的右手食指卡在芯子与外管的交界处，以固定它们的相对位置，从而保证进样量的准确。