1、色谱分析法实验实验一填充柱气相色谱进样技术练习一 实验目的色谱分析法实验实验一 填充柱气相色谱进样技术练习一、实验目的 1、熟悉填充柱色谱仪进样系统结构。 2、掌握微量注射器的使用方法。 3、练习进样技术。 二、仪器与试剂 1、仪器 气相色谱仪一台，上海分析仪器厂。 2、试剂 甲乙酮、环已烷、苯，均为色谱纯或优级纯。 三、实验步骤 1、色谱条件 柱2 mX3mm不锈钢柱，载体：硅烷化白色载体(6080目)固定液，DNP，配比：20：100，柱温90，捡测器温度了90，气化室温度：130，氢火焰离子化检测器。 2操作：(1) 调整仪器，使其正常运行(2) 用1l注射器分别取0.1l三种纯物质，多
2、次进样，观察同一物质相同进样量情况下色谱峰重现性。(3) 将三种物质按一定比例混合，制成混合样，用10l注射器进样0.2l ，多次进样观察每次进样时色谱峰重现情况。 四、问题讨论 1、为什么有时同一样品同一进样量时色谱峰形(如峰高)不同? 2为什么有时进样后不出峰? 五、注意事项 1、一取好样后应立即进样，进样时整个动作应稳当、连贯、迅速。 2、硅橡胶密封垫圈在几十次进样后容易漏气，需及时更换。 实验二 有关色谱参数的测试及计算 一、目的要求1、通过本实验基本色谱参数的测试与计算，定量地了解溶质组分在色谱柱过程中热力学和动力学作用的量度。2理解各色谱参数的意义及其相互关系。3、通过本实验进一步
3、掌握柱效、柱选择性、分离能力、保留值等性质，使之能选择出最佳色谱操作条件，得到可靠的定性，定量结果。 二、基本原理 在规定的色谱条件下，测定惰性组分的死时间(tM)及被测组分的保留时间(tR)、半高峰宽(wh/2)及峰宽(w)等参数，便可计算出基本色谱参数值。三、仪器与试剂 1 仪器 气相色谱仪一套，色谱柱2000mmX3mm一支，FID检测器；微量注射器(510l)一支。 2 试剂 甲烷(自制)，正己烷，正庚烷，正辛烷，乙酸正丁酯，102白色载体(6080目)；ApienzonL；石油醚(低沸程馏分)；DNP，乙醚，二氯甲烷。 四、实验步骤1联结好仪器系统，检查并排除故障至正常工作状态。2制
4、备填充色谱柱： (1)Apienzon-L柱：经计算称取适量102白色硅烷化载体(60- 80目)和ApienzonlL油酯(以5%重量比计)，用CH2Cl2将其溶解并均匀地涂渍在载体上，挥发溶剂至干。负压装柱至均匀满口，按老化程序老化好待用。(2)DNP柱：以15%重量比计算称取DNP足量，用乙醚溶解，均匀涂渍在102白色硅烷化载体上，挥发溶剂至于，装柱，老化待用。 3色谱条件 Tj120，Tc100，Td120；载气：N2流速30m1min，H2流速40mlmin，空气流速350m1min记录仪灵敏度10mV25cm, 纸速10mmmin；甲烷,乙酸正丁酯 n-C06n-C07 n-C08
5、混合样41，信号衰减视灵敏度状况而定。 4测试 待仪器开启运行至基线平稳后，取自制纯净CH4样品101注入GC仪器系统(如信号过截则可以适当减少进样量)，计时，准确记录保留时间(tM)。重复进样510次，至tM值绝大多数重复为止。取其平均值，为本实验的tM值tM (甲烷)。再取四种混合组分的样品溶液4l 注入仪器系统，得到较理想谱图后，再重复进样3 5次，取其平均保留时间为本实验各组分的保留时间tR (乙酸正丁脂)，tR (正已烷)、tR (正庚烷)、tR (正辛烷)。 5测试结果 在仪器操作条件稳定无误的情况下，应得到分离状况良好的色谱图。五、数据处理1、记录甲烷的tR值和四组分混合样的各保
6、留值(平均值)。令tn-1=tR(正己烷); tn=tR(正庚烷);tn 1=tR (正辛烷);ti=tR (乙酸正丁酯)。2按g494085色谱术语标准测量并记录各组分的半高峰宽Wh/2和峰宽W值。 3各基本参数计算： (1)调整保留时间：以t R = tR tM关系计算出tn-1、 tn 、tn 1 及ti； (2)相对保留值(ri,s)：按ri,s=t R(i)/ tM的关系，计算出正庚垸，正已垸，乙酸正丁酯，正已烷，正辛烷，正已垸(以正已烷作标准物时)； (3)容量因子：根据Kt R/tM的关系，计算出K (正己烷) K (正庚烷)，K(乙酸正丁脂)，K(正辛烷)值;(4)理论塔板数：
7、以其中K=25的某组分为代表，根据n=554(tRWh/2)2或n=16(tRW)2的关系计算出柱效率(每米柱长所具有的理论塔板数);(5)有效塔板数:neff=554(tRWh/2)2或neff=16(tRW)2的关系计算出有效塔板数(仍可用K=25的组分)。当K值足够大时，nneff； (6)分离度:可根据R=2(tR2tR1)/(W1 W2)关系，计算出四种组分中较难分离的二组分间的分离度; (7)分离数：可根据TZ=(tR(Z 1)tR(Z)/( Wh/2(Z) Wh/2(Z 1)的关系，计算出任意二相邻正构烷烃峰之间的TZ值(即二峰间可容纳的峰数)。 (8)保留指数：是色谱定性的重要
8、指标，准确测量十分重要。只要严格保证色谱条件的一致性(同文献Sandtler保留指数的色潜条件比较)，该指数可作为未知物可靠的定性指标。保留指数计算可按I=100(log t R(?)log t R(z)/ (log t R(z 1)log t R(Z) z的关系计算出任意二相邻正构烷烃伺某组分的I值。如载气流速不非常稳定时,可用VR(i), VR(z), VR(z 1),代替上述的t R(?)、 t R(z) 和t R(z 1)，这样可以使I值测量更准确些。 例 在上述条件下测得以下实验数据：乙酸正丁酯 t R(乙酸正丁脂)= 3.10min log3.10=0.4914 正 庚 烷 t R
9、(正庚烷)=1.74min logl.74=0.2405 正 辛 烷 t R (正辛烷)=3.73min log3.73=0.5722 试计算乙酸正丁酯的保留指数。 解 因z=7，所以 I(乙酸正丁脂)=100(0.09140.2405)/(0.57220.2405 =75.6 700.0=775.6 六、问题讨论 1色谱基本参数测量与计算的关键问题是什么?2K值及Wh/2值的大小与色谱柱过程的哪些因素有关?其原因何在?控制哪些操作条件可以得到适宜K值和Wh/2值?3保留指数的测定为什么选择组分的保留值介子二相邻正构烷烃之间?选在碳原子数相差大于1的二相邻正构烷烃间可否?为什么? 4、本实验测
10、量8种色谱基本参数，它们之间的关系基础是什么?试解释清楚。5色谱定性尚有一些色谱参数可以用，如tR ,t R , VR,ri,s等，为什么说用I值最可靠? 七、注意事项 1色谱基本参数的测定，要严格控制操作条件的稳定性, 否则易产生误单。2关于tM值的测量：从tM定义看，tM值的测量规定为惰性组分从进样开始至柱后流出浓度极大点所对应的时间，即该惰性组分不能与固定相发生任何作用(溶解或吸附)便流出色谱柱。实际上不存在这种州想的惰性组分，或多或少在柱中有保留作用，因此直接测量而得到的tM值，相对说不那么准确，特别是数值小的tM，会引入一定的误差(而数值大的沏误差往往可以略而不计)。因tM射值是诸色
11、谱参数的基淮数据，故有许多人研究它的准确计算方法。Pe托rSOil及Haferkamp等、利用三个同系物的保留值来推算死时间。其三个同系物的碳数必须符合如下条件， CnC(ni)=C(n i)Cn (311)又根据同系物的碳原子数与调整保留时间的对数呈线性关系而推导出来的方程式，即 Cn=mlog tn q= mlog (tntM ) q (312) 式中， Cn同系物中的赖原子数3tn具有Cn同系物的保留时间;tnCn同系物的调整保留时间; m、q方程式中常数。由此便可以准确计算出f值。三个同系物(正己烷，正庚烷，正辛烷)的t R值可分别设定为t(n-i)tM、tntM、t(ni)tM，把它
12、们代入(312)式；则得：C(ni)= mlog (t(n-i)tM ) q (313)Cn=mlog(tntM ) q (314)C(n i)= mlog (t(n i)tM ) q (315) 将(314)式减去(313)式，(315)式减去(314)式得:CnC(ni)= mlog (tntM )/(t(n-i)tM ) (316) C(n i)Cn = mlog (t(ni)tM )/(tntM ) (317)又因为存在(311)式的关系，所以得： (tntM )/(t(n-i)tM ) =(t(ni)tM )/(tntM (318)整理(318)式，得到最终结果： tM（t(ni)t
13、(n-i)-tn2）/ (t(ni) t(n-i)2tn (319) 式中i=1，2，3.； tn-i 第一个同系物的保留时间(正己烷)l tn 第二个同系物的保留时间(正庚烷)， tn i第三个同系物的保留时间(正辛烷)。 X，Guardino等人的验证认为(31-9)式准确可靠，并提出i值愈大则计算出来的tM值愈准确。 请同学们根据本实验测得的tn-i 、tn 、tn i值，试计算出tM与甲烷组分实测值的比较值，观其误差。实验三 气液填充色谱柱的制备及评价一、目的要求 1学会固定液的配制及涂渍方法。 2掌握装柱及老化技术。 3掌握评价柱性能的方法。 二、基本原理 实际中应用最广的是气液填充
14、色谱柱，其柱性能好坏，灾于固定相的选择和制备技术。 由载体的堆比重和柱内体积即可估算所装载体质量。 V=r2L式中 r柱内半径;L柱长。 堆比重=载体质量/载体体积(gm1)应装载体质量堆比重V(1 0.2) 按液载比，计算应称固定液的质量。 为保证固定液全部溶解，一般溶剂量为载体体积的1.3倍。根据固定液性质、配比的不同，将固定液涂附在载体颗粒表面的方法也不同。一般液载比大于5以上，可用“常视”涂渍法。 装柱要求均匀、紧密，载体不能破碎，一般采用泵抽法。老化是为了进一步除去固定相中残余的 溶剂和某些挥发性杂质；使固定液涂布得更均匀、牢固，促使固定相装填更加紧密。 制备好的柱子需测定其性能，考
15、察柱制备技术和欲测对象的分离情况。柱性能一般用以下指标来评价。理论塔板数(n)或有效塔板数(neff)反映了柱效能，主要由固定相的性质和动力学因素(操作参数)决定。 n =5.54(tR/wh/2)2 = 16(tR/w)2 412 neff =5.54(tR/wh/2)2 = 16(tR/w)2 413式中 tR保留时间(s); tR调整保留时间(s); wh/2半峰宽度(cm) w峰底宽度(cm) 柱效也可用塔板高度(H)和有效塔板高度(Heff)表示。 柱选择性(r2,1)也是评价填充柱性能的重要指标之一，它表示相邻组分的分离情况, 主要考虑难分离物质对。 柱容量(k)是衡量平衡过程中色
16、谱柱保留能力的重要参数。由组分和固定液的热力学性质决定，与固定液的配比和分配系数有关。 不同k的物质具有不同的Heff值，Heff随k值的增大而减小。因此可采用k为一定值时的Heff值来评价色谱柱的实际操作效能。分离度(R)是一个综合捐标，既反映柱效能，又反映了柱选择性。由基本分离方程式，可明显看出它综合了色谱过程热力学、动力学的各参数关系。 当R1.5时，二峰可达基线分离， 即分离纯度可达99.7%. 当R=1.0时，分离纯度可达98%。 R需多大, 主要取决于分析的目的和要求。三、仪器与试剂仪器 气相色谱仪，TCD;真空泵，红外灯，微量注身器，量筒，培养皿(79cm)。试剂 丙酮(AR)，
17、苯，环已烷，邻苯二甲酸二壬酯(DNP)，上试101白色载体(6080目)。四、实验步骤 1气液填充柱的制备： (1) 计算3mm 2m不锈钢柱应装101白色载体的质量。 (2) 用微量烧杯在分析天平上称取液载比为10%的固定液质量。 (3) 固定液涂渍采用“常视法：用丙酮将固定液转移至培养, 待固定液全部溶解，加入载体，迅速摇匀，使溶液正好淹没载体。室温下，置于通风橱内，待溶剂均匀挥发近干, 在红外灯下(80)烘干。 (4) 装柱 将选好的不锈钢柱先用5一10%NaOH热溶液清洗内壁，依次用自来水稀盐酸自来水冲洗至中性，最后用蒸馏水和少量95%酒精冲洗，烘干后备用。用泵抽法装柱：在柱一端塞上少
18、许玻璃棉，用布包住，与真空泵I橡皮管相连。另一端与装填漏斗相连。启动真空泵，从漏斗上慢慢加I入固定相，并轻轻敲打柱，直至固定相不再下沉为止，将柱与漏斗脱I开并在柱的另一端也塞上少许玻璃棉。(5) 老化 将装好的柱子的进填料一端接汽化室，另一端暂不接检测器。开启载气，在510mlmin流速，柱温高于操作温度510(低于固定液最高使用温度)的条件下,老化1518h,直至记录仪基线平直为止。 2色谱条件 3mm2m不锈钢柱;10%DNP，101白色担体(60一80目)；Tc= 80， Ti=100， Td=100; 载气H2:30mlmin;桥电流120180mA;进样量1l;纸速自选。3、柱性能测
19、定 将老化好的柱子的另一端与监测器相连，开机待基线平直后，在最佳流速下，进苯、环己烷混合样ll，空气5l 记录色谱图及tM、tR。 五、数据处理1填充柱制备记录：2根据色谱图，tM、tR、wh/2计算最佳流速时柱效能滑标。六、问题讨论 1、常规涂渍时应注意些什么? 2装填固定相的方法有几种?使用泵抽法应注意些仕么? 3柱老化的目的及要求是什么?4、 为什么要将装填料一端接汽化室，另一端接检测器?能否颠倒?为什么?七、注意事项1涂溃过程切勿图快用烘箱或在高温下烘烤。 2蒸发溶剂时，不能用玻璃棒搅拌。填充过程中不得敲打过猛，以免载体弄碎。 3低沸点、易挥发的固定液不能用泵抽装填法。4气路应严格检漏
20、、热导池出口端应用聚乙烯管连接并通至室外放空，防止H2在室内积聚引起爆炸。5、柱温切勿超过85，否则会因固定液流失而造成基线漂移。 6桥流根据仪器型号选定。 实验四 毛细管柱安装及基本性能评价指标 的测定与计算 一、目的更生 通过本实验掌损毛细管柱的安装方法和柱性能评价指标的测定与计算。 二、基本原理 毛细管固定相有大的相比和比渗透性以及高的柱效，因此，常用在复杂物质的分析。由于毛细管柱的性能会因涂渍方式、膜的厚度、膜的均匀性、柱子安装技术等因素而变化，因此，必须对毛细管柱的性能进行评价。柱评价通常选用3的组分测定其保留时间与半峰宽度，计算它的理论板数；同时选用难分离的一对物质测定其分离能力，
21、通过观察峰的拖尾程度评价柱避的惰性度。三、仪器与试剂 1仪器 毛细管气相色谱仪，FID；色谱柱：SE30WCOT柱，25m0.3mm;2试剂 环己酮，2，4二甲基苯胺，正辛醇1，n-C12，萘，2,4二甲酚，nCl4。 四、实验步骤1、毛细管色谱柱的安装:在安装前先检查毛细管口端有无异物堵塞，按照图511将柱入口端与分流装置的附件接上，通载气检查系统是否漏气(观察流量计转子是否下沉到底)，是否通气。当气路畅通时将柱的另一端与装有尾吹装置的附件接上。2注入甲烷气检查安装是否正确，当柱子连接好后将检测室升温至150，通氢气和空气并点火，再通尾气(N2)，约30mlmin，注入10l甲烷气，待甲烷出
22、峰后，调整分流比约1:50或1:loo，线速约10cms。在此条件下，甲烷峰底峰宽约在1s左右，说明安装正确，此时，可将柱温升到80110，TD:250，载气线速u=15cmS。 3分流比的测定与计算：分流管的流速用皂膜流量计测定，柱流速根据柱体积和tM求得，将两个流速校正在同一温度下进行比较即得分流比。4色谱条件 (1)标准混合物的配制 将上述试剂配成1正乙烷溶液。(2)色谱条件 Tc=110,Ti=200,TD=180;进样量：0.2l ,分流比：100:1；尾吹气(N2)40m1min，载气(N2)(99.995%)；线速:10cms。 五、数据处理1理迫塔极数的测定与计算：以正十四烷作
23、标准测定其保留值和半宽度，根据下式计算n值。 n=554(tRWh/2)2。 2、计算nC12和nC14的分离度R=2(tR C14tR C12)/(WC12 WC14) 3观察2,4二甲基苯胺和2，4二甲酚的峰形是否拖尾。 六、问题讨论 1简述毛细管色谱法的优缺点。 2细内径毛细管柱分析时为什么要采用分流方式?怎样测定分流比? 3怎样评价毛细管柱的特性? 七、注意事项 1毛细管两端不能被异物堵塞。2毛细管应插入气化室的载气高流速区，保证样品分流时不失真，接检测器的一端要超过尾吹气和氢气的进口部位，使柱末端处在气体高流速区，这样有利于柱出口组分的峰形拔尖。实验五 氢火焰离子化检测器(FID)
24、基本性能指标的测量 一、目的要求 1掌握FID的结构、检测原疵及调试方法，2学会FID基本性能指标的测矗和计算方法。二、基本原理FID为质量型检测器，其灵敏度高、响应快、线性范围宽，主要用于测定有机化合物。FID结构的核心是离子室，室内有喷咀、发射极和收集极等三主要部件。载气和氢气按比例从入口混合进入喷咀，空气为助燃气，点螂后的氢焰是组分离子化的能源。在极化极和收集极之间施加一定的直流电压，构成一个外加电场，使离子化产生的离子流定向移动。检测器只有载气通过时，因极微量有机杂质被电离形成的离子流(10111012A)，称为“基流”。当载气携带样品进入喷咀时，由于“有杌物在火焰中热裂解生成自由基，
25、自由基与其他分子碎片或原子相互碰撞便产生了离子，这时离子流可增大为107A。在一定范围内，离子流的大小与引入火焰中的有机物的质量、速率成正比。但这种电梳需经高阻(1071010?)转变成电压信号，再经放大器放大后，由记录仪记录下来。 FID灵敏度其物理意义是单位质量速率下，溶质在检测器中产生的瞬时电信号值。 因为输出信号放大了，检测器中电子部件的噪声也同时被放大，有时甚至噪声掩盖了响应信号，所以判断FID的质量，不仅要看灵敏度，还要看检测限。FID检测限指检测器恰能产生2倍于噪声信号时，单位时间(s)，通过检测器的质量，它是衡量检测器性能好坏的主要指标。 三、仪器与试剂 1仪器 气相色谱仪，F
26、ID，1l微量注射器，秒表。2试剂 苯(色谱纯)，CS2(AR)，SE-30(色谱级)，上试102白色载体(6080目)。 四、实验步骤 1色谱条件 3mm2m不锈钢柱，20SE-30；Tc=85,Ti=100120,TD=100120；载气；N2 30mlmin，H2 40mlmin，Air 400500mlmin;放大器灵敏度：103，衰减：12;记录仪量程1mV;纸速16mmmin;样品：104gml苯的二硫化碳溶液，进样量0.51l 。2仪器调试： (1) 先通裁气，再接通主机电源； (2) 将检测室(不低于100)、柱室和汽化室升到所需温度； (3) 打开“微电流放大器”电源和开关；
27、(4) 打开记录仪电源和记录笔开关，调整放大器“零调”，使记录笔位于适当位置；(5) 把空气流量调到400500m1min，氢气流量约100m1min； (6) 点火，约10s后，即把引燃开关拨下。火焰刚点着时能听到“噗”声，这时记录仪指针巳不在原来位置，说明氢焰巳点燃(也可通过改变氢气流量大小或切换灵敏度开关，观察指针是否有反应，来确定火是否点燃)； (7) 将H2流量慢慢调到需要值；(8) 调“基补”电位器，将记录笔调到所需位置；待基线平直后即可进行测定(不同型号的仪器操作见其说明书)。 3仪器运转正常后，记录半小时内基线飘移和噪声。4灵敏度的测定 吸取104gml苯的CS2溶液0.5l
28、，进样分析，记录色谱图，重复进样3次，取其平均值，计算灵敏度。 5关机 先关H2、空气，再关各电器部件的电源，待柱温降 至室温时再关栽气。 五、数据处理 1、测定灵敏度在达到规定指标情况下的基线飘移和噪声。 2根据色谱图测量峰面积，计算FID的灵敏度。3由RN和S计算检测限D。 4由Wh/2和D计算最小捡知量mmin。 5由mmin和进样量计算cmin。 六、问题讨论1如何判断氢焰是否点燃? 2如果基线的噪声太大，可采取哪些措施以降低噪声?3说明控制FID与TCD检测室的温度对灵敏度的影响有何不同? 4、氢焰点不着火的原因有哪些?如何排除? 七、注意事项 1通H2后，待管道中残余气体排出后，应
29、点火，并保证火焰是点着的。 2氢焰点燃后，必须将“引燃”开关及时扳下，不然放大器无法工作。3使用FID时，离子室外罩须罩住，以保证良好的屏蔽和防止空气侵入。如果离子室积水，可将端盖取下，待离子室温度较高时，再盖上。工作状态下，取下检测器罩盖，不能触及极化极，以防触电。4离子室温度应大于100，待层析室温度稳定后，再点火，否删离子室易积水，影响电极绝缘而使基线不稳。 实验六 保留值定性 一、目的要求 1掌握用保留值定性的方法。 2了解影响定性准确度的因素。 二、基本原理 在一声的色谱条件下，组分有固定不变的保留值。在具备已知标准样情况下，可采用保留值直接对照定性。 三、仪器与试剂 1仪器 SP-2305气相色谱
