1、实验一火焰原子吸收分光光度法测定水中镁的浓度实验一 火焰原子吸收分光光度法测定水中镁的浓度【实验目的】1. 掌握火焰原子吸收分光光度法测定镁的基本原理和方法；2. 了解原子吸收测定中存在的干扰类型及消除方法；3. 了解火焰原子吸收光谱仪的基本结构和使用方法。【方法原理】在使用锐线光源条件下，基态原子蒸汽对共振线的吸收，符合朗伯-比尔定律，即式中：A -吸光度；I0-特征谱线强度；I-透光强度；K-原子蒸汽的吸收系数；L-原子蒸汽的厚度；N0-基态原子数。在一定实验条件下，待测元素的原子总数与其在试样中的浓度呈正比，则。用标准曲线法或标准加入法，可以求算出元素的含量。 对于天然水中镁的测定，如果
2、水中存在悬浮物，则首先必须分离并用硝酸消解。清洁而澄清的水用 1% 硝酸酸化，如果镁的浓度太大，可用 1% 硝酸稀释，天然水中镁的测定不存在干扰。【仪器及试剂】1. 仪器GBC932型原子吸收分光光度计；空气压缩机；乙炔钢瓶。2. 试剂：除特别注明，所有试剂均为分析纯。2.1氧化镁，800 灼烧至恒重；浓盐酸；1%硝酸；25%氯化锶，二次蒸馏水2.2镁标准储备液 (Mg) =1000 ug/mL 准确称取 0.1660 g 氧化镁，溶于 2.5 mL 盐酸及少量水中，移入 l00 mL 容量瓶中稀释至刻度，摇匀。2.3镁标准应用液 (Mg) =50 ug/mL 取5mL镁标准储备液（2.2），
3、用纯水稀释定容至100mL，摇匀备用。【操作步骤】1. 标准溶液系列浓度的配制 取五个50mL比色管，分别加入 0.00mL；1.00mL；2.00mL；3.00mL；4.00 mL镁标准应用液，各加入浓盐酸 1.00mL，25%氯化锶 2.00 mL。稀释至刻度，摇匀备用。2. 工作曲线的绘制2.1按仪器操作规程开启光谱仪，开始预热。2.2仪器工作条件 吸收波长：284.2nm，灯电流：6mA，狭缝宽度：0.2nm，空气流量：8L/min，乙炔流量：1.8L/min，燃烧器高度：7mm2.3按仪器操作规程开启供气系统，点火。然后喷去离子水清洗原子化系统，待仪器稳定后开始测定。2.4以二次蒸馏
4、水调零，然后按浓度由低到高的顺序依次测标液的吸光度。2.5以吸光度A为纵坐标，待测溶液浓度c为横坐标，绘制工作曲线，求得回归方程。3. 样品测定3.1按同样方法测定待测水样的吸光度。如水样吸光度超过最大浓度标液的1.5倍，则应对该水样作适当的稀释。3.2测完全部试样后喷二次蒸馏水清洗原子化系统510min，然后关闭乙炔气源，待火焰熄灭后再按仪器操作规程关闭光谱仪。4. 数据处理试样中镁的含量按式（1-2）计算：式中:-水中Mg的质量浓度，mg/L； -由工作曲线和回归方程的到的Mg的浓度，g/mL；F-水样的稀释倍数【注意事项】1. 实验时应打开通风设备，使金属蒸汽及时排出室外。2. 点火时，
5、先开空气后开乙炔；熄火时先关乙炔后关空气；室内若有乙炔气味，应立即关闭乙炔气源，打开通风，排除问题后，再继续实验。3. 更换空心阴极灯使要将灯电流开关关掉，以防触电和造成灯电源短路。4. 测定过程中要注意仪器的零点漂移，经常用去离子水重新调零；5. 废液罐应水封，防止回火。6. 钢瓶附近严禁烟火。【思考题】1. 原子吸收分析时为什么要使用锐线光源？2. 火焰原子吸收法具有哪些特点？3. 如何消除原子吸收分析中的化学干扰？实验二 石墨炉原子吸收分光光度法测定水中Cd的含量【实验目的】1. 掌握石墨炉原子吸收分光光度法测定水中Cd含量的方法原理；2. 熟悉石墨炉原子吸收分光光度法的操作程序和实验技
6、能；3. 了解石墨炉原子吸收分光光度法测定水中微量金属元素的分析过程与特点。【基本原理】水中的Cd含量一般较低，用火焰法很难得到满意的效果，常用石墨炉原子吸收分光光度法测定。石墨炉原子化法具有试样用量少，共存元素的干扰少和灵敏度高的特点。水样品在热解石墨管中通过程序升温将样品干燥、灰化及原子化，成为气态基态原子，对空心阴极灯发射的特征谱线（228.8nm）产生吸收。在一定实验条件下，其吸光度与溶液中铅的浓度成正比，即A=Kc，据此进行定量分析。【仪器及试剂】1. 仪器 TAS-986原子吸收分光光度计，原子吸收分光光度计（带石墨炉），Cd空心阴极灯，全热解石墨管，1.5mL具盖聚乙烯塑料离心管
7、，微量移液器。2. 试剂 2.1Cd标准溶液（(Cd)=1000g/mL，国家标准物质）2.2Cd标准储备液(Cd)=10g/mL)：准确移取1000g/mL Cd标准溶液1.00mL于100mL容量瓶中加水定容，摇匀。2.3Cd标准应用液(Cd)=100ng/mL)：准确移取10g/mL Cd标准溶液1.00mL于100mL容量瓶中加水定容，摇匀。【操作步骤】1. 仪器工作条件 波长228.8nm，灯电流3mA，狭缝宽0.4nm，氘灯背景校正，氩气流量0.6L/min，进样体积10L，读数方式为峰高。石墨炉工作条件：干燥1:90，20秒；干燥2:120，20秒；干燥3：250，15秒；灰化：
8、350，25秒；原子化（停气）：1800，3秒；清洗：1900，2秒。2. 工作曲线的绘制 2.1Cd标准系列的配制：准确吸取0.00，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50mL 100ng/mL标准溶液于50mL比色管中，定容，配制成Cd浓度为0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00ng/mL的标准系列溶液。2.2按仪器工作条件依次测定吸光度，从25管的吸光度减1管的吸光度为纵坐标，以Cd的质量浓度(g/L)为横坐标绘制工作曲线。3. 样品测定 按测定工作曲线的仪器测定条件测定样品4. 数据处理 试样中微量Cd的含量按式（2-1）计算：式中：-水中Cd的质量浓度，
9、g/L；c-由工作曲线和回归方程的到的Cd的浓度，ng/mL；F-水样的稀释倍数。【注意事项】1. 待稳压电源灯亮后，再开主机开关，实验结束时，先关主机再关稳压电源。2. 先开载气阀、循环水，再开石墨炉电源控制系统开关。【思考题】1. 原子化温度对灵敏度有何影响？2. 如果试样成分比较复杂，应该怎样测定？实验三 原子荧光法测定虾肉中的总砷【实验目的】1. 掌握原子荧光法测定总砷的原理和方法；2. 熟悉测定食品总砷的预处理方法。【基本原理】样品经湿法消解或干灰化法处理后，加入硫脲使五价砷预还原为三价砷，在酸性条件下，以硼氢化钾为还原剂，使砷生成砷化氢，又载气（氩气）载入石英原子化器受热分解为原子
10、态砷，在高强度砷空心阴极灯发射光的照射下，基态砷原子被激发至高能态，发射出特征波长的荧光，其荧光强度在固定条件下，一定浓度范围内与砷含量成正比，与标准系列比较定量。【仪器及试剂】1. 仪器AFS-230型双道原子荧光光度计，砷空心阴极灯，高速粉碎机，微波消解仪，电子天平（感量为0.1mg和1mg）2. 试剂：除特殊注明外，所用试剂均为优级纯，实验用水为去离子水。2.1氢氧化钾溶液（5g/L）：称取5.0g氢氧化钾，溶于水并稀释至1000mL。2.2硼氢化钾溶液（20g/L）：称取硼氢化钾20.0g。溶于1000mL 5g/L氢氧化钾溶液中，混匀。2.3硫脲+抗坏血酸溶液：称取10.0g硫脲，加
11、约80mL水，加热溶解，待冷却后加入10.0g抗坏血酸，溶解稀释至100mL。现用现配。2.4氢氧化钠溶液（100g/L）: 称取10.0g氢氧化钠，溶于水并稀释至100mL。2.5盐酸溶液（1+1）：量取盐酸100mL，缓缓倒入100mL水中，混匀。2.6硫酸溶液（1+9）：量取硫酸100mL，缓缓倒入900mL水中，混匀。2.7硝酸溶液（2+98）：量取硝酸20mL，缓缓倒入980mL水中，混匀。2.8砷标准储备液（100mg/L，按As计）：准确称取于100干燥2h的三氧化二砷0.0132g，加100g/L氢氧化钠溶液1mL和少量水溶解，转入100mL容量瓶中，加入适量盐酸调整其酸度近中
12、性，加水稀释至刻度。4避光保存，可保存一年。2.9 砷标准使用液（1.00mg/L，按As计）：准确吸取1.00mL砷标准储备液（100mg/L）于100mL容量瓶中，用硝酸溶液（2+98）稀释至刻度。现用现配。【操作步骤】1. 样品预处理取新鲜虾肉洗净晾干，匀浆，于4冰箱冷藏备用。2. 试样消解称取0.2g0.5g（精确到0.001g）样品于消解罐中，加入5mL硝酸，放置30min，盖好安全阀，将消解罐放入微波消解系统中消解，消解条件见表4-1，消解完全后赶酸，将消化液转移至25mL容量瓶或比色管中，用少量水洗涤内罐3次，合并洗涤液，各加硫酸溶液（1+9）12.5mL，硫脲+抗坏血酸溶液2m
13、L并定容至刻度，混匀。同时作空白试验。表4-1 虾肉微波消解条件步骤功率升温时间/min控制温度/保持时间/min11200W100%5120621200W100%5160631200W100%5190203. 仪器测定条件负高压：260V；砷空心阴极灯电流：50mA80mA；载气：氩气；载气流速：500mL/min；屏蔽气流速：800 mL/min4. 绘制标准曲线取25 mL容量瓶或比色管6支，依次准确加入1.00 g/mL砷标准使用液0.00mL、0.10mL、0.25 mL、0.50 mL、1.5 mL、3.0mL（分别相当于砷浓度0.0 ng/mL、4.0ng/mL、10 ng/mL
14、、20 ng/mL、60 ng/mL、120ng/mL），各加硫酸溶液（1+9）12.5mL，硫脲+抗坏血酸溶液2mL，补加水至刻度，混匀后放置30min后测定。仪器预热稳定后，将试剂空白、标准系列溶液一次引入仪器进行原子荧光强度的测定。以原子荧光强度为纵坐标，砷浓度为横坐标绘制标准曲线，得到回归方程。5. 样品测定在相同条件下，将样品溶液引入仪器进行测定。6. 数据处理试样中的总砷含量按式（3-1）计算：式中：-试样中砷的含量，mg/kg； -试样被测液中砷的测定浓度，ng/mL；-试样空白消化液中砷的测定浓度，ng/mL； -试样消化液总体积，mL； -试样质量，g；-换算系数。【注意事项
15、】1. 原子荧光仪使用前后一定要将管道冲洗干净。2. 微波消解时一定要消解完全，否则会使测定量偏低。3. 配制硼氢化钾溶液时须在碱性条件下，否则硼氢化钾要分解。【思考题】1. 试验中硫脲+抗坏血酸溶液的作用是什么？2. 屏蔽气流速过慢对实验有何影响？实验四 气相色谱法中流动相速度对柱效的影响【实验目的】1. 熟悉理论塔板数计理论塔板高度的概念及计算方法；2. 绘制H-曲线，深入理解流动相速度对柱效的影响。【基本原理】流动相速度可用线速（）表示，也可用体积速度表示。线速用下式表示：式中： -柱长；-非滞留组分的保留时间，又称死时间。柱后体积速度可用皂膜流量计测量，单位为mLmin-1。在选择好固
16、定液，并制备好色谱柱后，必然要测定柱的效率。表示柱效高低的参数是：理论塔板数（n）和理论塔板高度（H）。人们总希望有众多的理论塔板数和很小的理论塔板高度。计算n和H的一种方法如下：式中：-组分的保留时间；-为半峰宽； -柱长。 对气液色谱柱来说，有许多实验参数影响H值。但对给定的色谱柱来说，当其他实验参数都确定不变以后，流动相线速（）对H的影响可由实验测得。将以外的参数视作常数，则H与的关系可用简化的范氏方程来表示：式中： -涡流扩散； -纵向分子扩散； -两相传质阻力； -流动相线速。上式中三项分别代表涡流扩散、纵向分子扩散及两相传质阻力对H的贡献。可见，过小，使组分分子在流动相中的扩散加剧
17、；过大，使组分在两相中的传质阻力增加。两者均导致柱效下降。显然，在的选择上发生了矛盾。但总可以找到一个合适的流速，在此流速下，兼顾了分子扩散和传质阻力的贡献，柱效最高，H值最小。此流速称为最佳流速（opt），相应的值称最小理论塔板数（H min）。 【仪器及试剂】1. 仪器 102G型气相色谱仪（上海分析仪器厂）；色谱柱：邻苯二甲酸二壬酯，5%，2m3mm；热导检测器；微量注射器；秒表。2. 试剂：正己烷（A.R.）。【操作步骤】1. 仪器测定条件柱温及热导检测器温度：80；气化温度：80左右；热导池电流：120mA2. 流速探索测定2.1开启氢气钢瓶和载气（N2）稳压阀，使载气通入色谱仪。按
18、操作说明书使仪器在测定条件下正常运行。2.2调节载气流速至某一值，待极限稳定后，注入0.5L正己烷，同时按下秒表。当色谱峰达到顶端时，停走秒表，记下保留时间。再注入0.1mL空气（非滞留组分），记下保留时间，并用皂膜流量计测定速度。2.3再分别改变5种不同的流速（大、中、小应均有）。每改变一种流速后，按步骤2.2进行测定。2.4结束后，按操作说明书关好仪器。3. 结果处理3.1作出H-图，并求出最佳线速寄最小理论塔板数。3.2将另一组同学的数据也绘制在你的同一方格纸上，并加以比较和讨论。【注意事项】1. 必须先通入载气，再开电源。否则，会有热导池钨丝被烧毁的危险！试验结束后，应先关掉电源，再关
19、载气。2. 旋动色谱仪旋钮及阀要缓慢。3. 使用微量注射器时，必须严格遵守教师的操作要求。4. 调节流速到最小值进行实验时，可能流量计已无读数显示，此时必须验证柱后有载气流出。每调整一次流速，必须间隔一段时间，待基线稳定后再进样。5. 色谱峰过大或过小，应利用“衰减”旋钮调整。6. 半峰宽的测量应准确进行。【思考题】1. 过高或过低流动相速度为什么使柱效下降？2. 若载气改为N2后，预测H-曲线的变化，并解释原因。3. 在得H-曲线后，你能利用它求出简化范氏方程中的常数A、B和C吗？提示：(1) 由简化的范氏方程得到的图像，可看作三个独立函数（即H1=A，H2=B/，H3=C）的图像叠加而成。
20、(2) 利用极点值的性质。4. 柱前压力表读数为0.1MPa，则柱入口载气压力就是0.1MPa吗？为什么？实验五 气相色谱法测定水中苯系物【实验目的】1. 掌握气相色谱法测定苯系物的原理及实验方法；2. 熟悉内标标准曲线法的定量方法；3. 了解气相色谱仪的基本结构和使用方法。【基本原理】苯、甲苯等苯系物在弱极性或中等极性（OV-101或有机皂土和邻苯二甲酸二壬酯混合固定液等 ）固定相上的分配系数不同，随着流动相的推移，各组分在两相中经过反复多次的分配发生差速迁移，最后达到分离。它们以沸点不同由低到高先后流出色谱柱。由于在气相色谱中的保留时间不同，因此用保留时间对样品中的苯系物进行定性分析，用峰
21、面积进行定量分析。试样中苯系物由二硫化碳（CS2）萃取后，经气相色谱分离，火焰离子化检测器检测。以氯苯作内标物，采用内标标准曲线法进行定量。【仪器及试剂】1. 仪器与器皿 气相色谱仪；色谱柱：玻璃（或不锈钢）柱，内径34mm，长2m；固定相：3有机皂土和2.5邻苯二甲酸二壬酯，101酸洗白色担体（或102型白色担体），6780目；或宽口径石英毛细管柱，长30m、内径0.52mm，内壁涂5OV-101Chromosorb W-HB固定液；检测器：火焰离子化检测器；数据记录装置：记录仪/积分仪/色谱工作站；10L微量注射器；10mL容量瓶。2. 试剂2.1苯、甲苯、氯苯（均为色谱纯试剂）。2.2二
22、硫化碳：若在苯系物出峰位置有干扰峰，按下法提纯：配制甲醛-硫酸溶液：在100mL浓硫酸中慢慢加入1mL40甲醛溶液，不断摇匀。取250mLCS2放入分液漏斗中，加10mL甲醛-硫酸溶液，充分振摇5分钟，静置分层后弃去水相。再依次用10mL和5mL甲醛-硫酸溶液洗涤萃取，静置分层后弃去水相，加热蒸馏洗过的CS2，收集4647馏分。经色谱检查无干扰峰时即可使用。2.3标准贮备液配制：于3支10mL容量瓶，分别加入1.15mL苯（比重为0.8777）、1.15mL甲苯（比重为0.8650）、2.50mL氯苯（比重为1.107），用CS2定容至刻度，摇匀。贮备液质量浓度分别为：苯100.9mg/mL、
23、甲苯99.5mg/mL、氯苯 276.8mg/mL。【操作步骤】1. 样品处理 用移液管取水样25mL（含苯、甲苯2025 ）于125mL分液漏斗中，加5.0mL，振摇1分钟（注意多次放气），静置分层，分出下层层于具塞试管中。取萃取液1.0mL于10.0mL容量瓶中，加入氯苯20 ，用定容至10.0mL，备用。2. 色谱条件FID检测器；柱温：80，检测器温度：180，气化室温度：140；气体流量：氮气25mL/min，氢气60mL/min，空气550mL/min（氢气和空气最佳流速比约为1:10）。3. 标准系列的测定3.1标准系列的配制：取5支10mL的容量瓶，分别加入苯、甲苯标准贮备液1
24、0 、20 、30 、40 、50 ，各管中均加入氯苯20 ，用定容至10.0mL，备用。3.2标准系列的测定：将标准系列由低到高浓度依次进样1.0 ，得各标样的色谱峰面积及各组分的保留时间。计算苯、甲苯与内标物氯苯的峰面积之比，以峰面积之比为纵坐标，浓度为横坐标，分别得到苯、甲苯的两条内标标准曲线。4. 样品测定在相同色谱条件下，进样品试液1.0 ，得样品色谱图及各组分的保留时间。5. 结果处理5.1将样品中各组分的保留时间与标样中各组分的保留时间进行比较，对样品中各组分进行定性分析。5.2测量样品萃取液色谱图各组分的峰面积，计算苯、甲苯与内标物氯苯的峰面积之比。 样品中各组分的质量浓度按式
25、（5-1）计算：式中： -为苯系物质量浓度，mg/mL； -内标标准曲线上查得的样品管中各组分的浓度，mg/mL；-水样体积，mL；-取样品萃取液体积，mL。【注意事项】1. 用萃取水样时，因比重大，静置分层后在分液漏斗的下层。从分液漏斗的下部放出下层萃取液时，应打开分液漏斗盖。2. 极易挥发，取样后应立即盖好试管塞和容量瓶塞。 3. 内标标准曲线法定量，各标准管和试样管中加入内标物氯苯的量必须相同。每次测定取的试样量也必须相同【思考题】1. 内标标准曲线法定量的依据是什么？2. 为什么各标准管和试样管中加入内标物氯苯的量必须相同？每次测定取的试样量也必须相同？3. 试述内标法和外标法定量的优
26、缺点，内标标准曲线法比内标法又有何优越性？4. 试解释苯、甲苯、氯苯流出的先后顺序。实验六 高效液相色谱法测定饮料中的苯甲酸、山梨酸钾【实验目的】1. 掌握高效液相色谱法测定饮料中苯甲酸和山梨酸钾的原理和方法；2. 熟悉饮料中苯甲酸和山梨酸钾的样品处理方法；3. 了解高效液相色谱仪的基本结构与使用方法。【基本原理】样品经超声波水浴振荡除去乙醇和二氧化碳，调PH至中性，过滤后进高效液相色谱仪，经反相色谱分离后，根据保留时间进行定性分析，利用外标法比较在相同条件下测得的组分纯物质与样品中的组分峰面积或峰高进行定量分析。【仪器及试剂】1. 仪器高效液相色谱仪(岛津SPD-20A，配备紫外检测器)，超
27、声水浴震荡器（KQ3200E，昆山市超声仪器有限公司），万分之一天平（FA1004C，上海越平科学公司）旋涡混合器，离心机，恒温水浴箱，50mL容量瓶，移液管，50mL烧杯，比色管，微量进样器，0.45m微孔滤膜。2. 试剂2.1稀氨水（1:1）：氨水与水1:1混合；碳酸氢钠溶液：20g/L；甲醇（色谱纯）。2.2醋酸铵溶液：称取1.54g乙酸铵（分析纯，科隆化工），加水至1000mL，溶解，经0.45um滤膜过滤。2.3碳酸氢钠溶液：称取2g碳酸氢钠（优级纯），加水至100mL，振摇溶解。 2.4苯甲酸标准储备溶液：准确称取0.1000g苯甲酸，加碳酸氢钠溶液(20g/L) 5mL，加热溶解
28、，移入100mL容量瓶中，加水定容至100mL，作为苯甲酸标准储备溶液。 2.5山梨酸标准储备溶液：准确称取0.1000g山梨酸，加碳酸氢钠溶液(20g/L)5mL，加热溶解，移入100mL容量瓶中，加水定容至100mL，作为山梨酸标准储备溶液。 2.6苯甲酸、山梨酸标准混合标准使用溶液：取苯甲酸、山梨酸标准储备溶液各50.0mL，放人100mL容量瓶中，加水至刻度。经0.45um滤膜过滤。2.7亚铁氰化钾溶液：称取106g亚铁氰化钾K4Fe(CN)63H2O加水至1000mL。2.8醋酸锌溶液：称取220g醋酸锌Zn(CH3COO)22H2O，溶于少量水中，加入30mL冰醋酸，加水稀释至10
29、00mL。【操作步骤】1. 仪器测定条件色谱条件：色谱柱：C18，4.6mm250mm；流动相：甲醇：醋酸铵溶液（0.02mol/L）（5:95）；流速：1mL/min；检测波长：230nm。2. 样品处理2.1碳酸饮料、果酒、葡萄酒等：称取10g样品（准确至0.001g），放入小烧杯中，超声波水浴震荡除去二氧化碳和乙醇，用稀氨水调节pH至近中性，倒入50mL容量瓶中，加蒸馏水定容至刻度，混匀，用微孔滤膜（0.45 ）过滤，滤液备用。2.2乳饮料、植物蛋白饮料等：称取10g样品（准确至0.001g）于50mL容量瓶中，加入2mL亚铁氰化钾溶液，混匀，再加入2mL醋酸锌溶液，混匀，沉淀蛋白质，加蒸馏水定容至刻度。4000r/min离心10分钟，取上清液，用微孔滤膜（0.45 ）过滤，滤液备用。3. 绘制标准曲线取6支10mL比色管（或容量瓶）分别编上号码，分别准确加入标准混合使用液0.00mL、0.20mL、0.40mL、1.0
