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顶空气相色谱法
顶空气相色谱法
顶空气相色谱法(HS-GC)又称液上气相色谱分析,它采纳气体进样,可专一性搜集样品中的易挥发性成份,与液-液萃取和固相萃取相较既可幸免在除去溶剂时引发挥发物的损失,又可降低共提物引发的噪音,具更高灵敏度和分析速度,对分析人员和环境危害小,操作简便,是一种符合“绿色分析化学”要求的分析手腕。
顶空分析方式随气相色谱分析方式的进展在不断更新和进展,现代顶空分析法已形成一个相对较为完善的分析体系。
要紧分为静态顶空分析、动态顶空分析、顶空-固相微萃取三类。
简述顶空气相色谱原理和应用
顶空气相色谱法(HS-GC)是在气相色谱仪进样口前面增加一个顶空进样装置的一种色谱技术,常说明为将顶空装置与气相色谱仪联用的仪器。
它利用被测样品(气-液和气-固)加热平稳后,取其挥发气体部份进入气相色谱仪。
它专用于分析易挥发的微量成份,如对甲醇、乙醇等许多易挥发的有机溶剂类,不同季节的花香气、香水类,带有易挥发成份的中草药类,特殊气味的蔬菜和调味品类等都可用它进行定量分析。
顶空气相色谱与质谱联用法(HS-GC-MS)用于对未知的挥发成份进行定性分析的方式。
顶空气相色谱法经常使用于酒后开车司机或行人发生交通事故后对其血液中酒精进行定性定量确证分析、中西医药投入市场前其残留溶剂的标准分析、刑事案件中有毒气体和挥发性毒物的认定分析等,另外许多行业需要操纵产品质量或开发新产品等均会用到这种仪器。
这种分析方式可幸免水分、高沸点物或非挥发性物质对分析柱造成超载和污染问题。
而且操作简单、快速,分析结果与气相色谱一样灵敏、靠得住、准确。
顶空气相色谱系列讲座
(2)
血中酒精的顶空色谱分析法
研究血中酒精浓度的分析方式,对解决酒后开车、酗酒肇事、酒中投毒等刑事案件中的法律责任问题十分重要。
若是因交通事故或中毒死亡后无法取到合格的检材心血或静脉血时,本方式也适用取用其他体液或脏器进行分析,乘以比例系数,换算为血中的酒精量。
样品配制:
⒈标准样品
①含内标的乙醇溶液
用%生理盐水配制%乙醇和%特丁醇(内标)
②内标溶液
用%生理盐水配制%特丁醇(内标)
③混合标样
用%生理盐水配制甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇和特丁醇七种醇各%
⒉对照样品
①阴性对照样
取或空白脏器或体液,加内样溶液
②血中阳性对照样
取空白血(血站购得,用前需检查不含乙醇),加含内标的乙醇溶液
③水中阳性对照样
取蒸馏水,加含内标的乙醇溶液
④肝中阳性对照样
取空白肝(可用猪肝代替)加含内标的乙醇溶液
⒊待测样品
准确取死者心血(活者静脉血)死者肝,各加内标溶液。
或准确取被检血,加%生理盐水,再加内标溶液。
顶空色谱分析系列讲座(3)
介绍血中酒精顶空色谱分析条件实验,别离对色谱柱、柱温、样品温度、样品加温时刻、进样增压时刻、和载气流速等色谱参数进须行挑选结果:
①多种单一固定相填充柱和毛细柱均适合醇类顶空色谱分析,选极性大的固定相较较好,如PorapakQ60~80M(2m×2mm)、Tenax60~80M(3m×2mm)、2%FFAP(4m×2mm)、FFAP(30m×)、SE-54或OV-17(25m×)等柱
②利用不同柱子,操作参数稍有不同,下面条件范围用内标来分析醇类成效专门好
柱温:
填充柱在100℃~160℃,毛细柱在40℃~60℃
柱前压:
填充柱在270~350kpa,毛细柱在150~180kpa
样品预加热温:
均在70℃~80℃,
样品增压时刻:
只需1~4min,依照样品性质确信操作进程固定不变值。
样品加温时刻:
一样选用15~20min
③其检测器的选择,与气相色谱要求一致,要依照被测样品的成份来决定,如只含C、H、O的挥发化合物选用HS-GC-FID;当还含有其它元素时,含卤素等选用HS-GC-ECD;含N元素选用HS-GC-NPD;含S元素选用
HS-GC-FPD(S型)等
l用上述条件测定七种醇回收率结果如下表:
七种醇回收率%(n=5)
醇类名称水中肝中标准误差μl/mL变异系数%
甲醇
乙醇
异丙醇
特丁醇(内标)
丙醇
异丁醇
丁醇
l以上顶空气相色谱条件将柱温改成慢速程序升温的方式,将可测许多挥发性的化合物,如花香气、调味品、化妆品等。
用毛细柱进行分析时,起始温50℃,保留2min后,以5℃/min升至150℃以上即可
顶空色谱分析系列讲座(4)
用本方式分析交通事故中肇事者或受害者的血液中乙醇含量时,需了解并注意以下几个问题,以利于测试准确靠得住:
l必需利用内标(特丁醇)分析方式。
与一样分析方式相较顶空色谱分析选择适合内标更为重要,对分析结果准确阻碍也更大。
l血中乙醇含量通常称血醇含量,血醇含量的单位表示有三种:
含义单位
每毫升血中含多少毫克乙醇mg/mL
每100毫升血中含多少毫克乙醇mg%
每100毫升血中含多少克乙醇%
通常鉴定报告中利用后两种单位表示,例如,利用系列讲座(3)条件,测得交通事故中司机血醇含量为每毫升血含毫克乙醇,其三种单位表示为:
①mL②110mg%③%.
l正规鉴定报告中的测得值是具有法律作用的一组准确数据,用来判定司机是酒后开车仍是醉酒开车的重要依据,因血醇量不同其生理反映明显不相同见下表
血中酒精浓度与醉酒程度
血醇浓度(mg%)酒后病症
<50表面几乎无病症,与正常人状态没有区别,但其判定和反映力有小区别。
50-100面红、欣快、飘然感,精准检查可发觉眼睛的灵敏性、动作和谐能力都有降低,无饮酒体会者开车可能发生意外。
100-150话多、兴奋、自我评论,缺理智、易激怒,瞳孔扩大、眼球震颤、说话含糊、共济失调,脸部充血或发青,操纵机动车容易发生危险。
150-250动作不和谐,意识混乱,舌重口吃,绝对不能开车
250-350步行困难,意识模糊,眼睛发亮,开始进入昏迷状态。
300-400昏睡状态,呼吸有鼾声,体温下降,对刺激无反映,有生命危险。
400-500,深度昏迷,呼吸麻痹而死亡.
由实验平均值取得血中酒精不同浓度将酒后病症分为以上七类,是大多数醉酒者的病症进展进程。
人对酒的耐受性有专门大的个体不同,有的人血醇浓度为30mg%便显现醉意,有的人150mg%还能自持。
空肚剧饮者病症严峻且进展快,边吃边饮者病症进展慢且轻,多数情形血酒浓度在200-350mg%之间大多会醉倒。
l综合搜集许多测试数据取得各脏器与血含醇的比例关系,以利无血检材时,分析其它检材的乙醇含量乘以比例系数,也能间接取得血醇含量。
供鉴定者参考利用。
比例系数如下,:
血中乙醇含量为
脑平均含量为
尿平均含量为
肝平均含量为
唾液中含量为
血块中含量为
血浆中含量为
血清中含量为
顶空气相色谱系列讲座(5)
苯类化合物的顶空色谱分析
苯、甲苯、二甲苯均破坏人体的造血功能和神精系统,令人一辈子再生障碍性贫血病,严峻时造成死亡。
依照TJ36-79行业标准,室内空气中最高许诺含量:
苯为40mg/m3;甲苯为100mg/m3;二甲苯为100mg/m3。
血中苯>μg/mL即达致死浓度。
研究了生物体内苯类化合物的顶空色谱法的测试条件、回收率、线性关系、检测限、等。
水中回收率能达90%,肝中回收率能达80%,内标定量的变异系数(CV%),标准误差(μg/mL),检测限别离为:
苯2μg/mL、甲苯10μg/mL、二甲苯30μg/mL。
仪器——sigma2B色谱仪,HS-6型顶空装置(美国PE公司),CR-3A微处置机(日本岛律).
样品制备——⒈标准溶液(V/V):
①苯类标准液-苯:
甲苯:
二甲苯:
乙苯(内标)=:
1:
3:
;②内标溶液-乙苯:
己烷=(2:
100);③苯类标准溶液稀释液-苯类标准溶液:
己烷=1:
25。
⒉对照样品:
①阴性对照样-称(mL)空白脏器(肝或血等)加25μL己烷,再加盐水溶液(%生理盐水);②肝中阳性对照样-称取空白肝组织,加生理盐水溶液,再加25μL苯类标准溶液稀释液;③水中阳性对照样-取苯类标准溶液稀释液25μL,加生理盐水溶液.
⒊待测样品:
准确称取(mL)死者脏器(肝、血等)或动物中毒兔脏器,加25μL内标溶液,再加生理盐水溶液。
顶空气相色谱系列讲座(6)
苯类化合物的顶空色谱分析(6)
顶空色谱分析的条件实验
l色谱条件:
选用毛细柱有利将邻、对、间二甲苯取得完全分离,中等偏弱极性的毛细色谱柱都可用,极性不同程序升温也要相应改变。
如SE-54(25m×0.25mm×μm);柱温70℃维持3min,以5℃/min升至100℃,保留2min;进样口温120℃;检测器温(GC/FID)180℃;载气(N2)97kpa;燃气(H2)138kpa;助燃气(空气)207kpa;样品温80℃,样品保温平稳时刻20~25min,进样增压时刻5s,柱分流比为10:
1
l回收率测定:
取25μL苯类标准稀释液两份,一份加生理盐水即%医用盐水,(做水中回收率),另一份加生理盐水和0.5g空白肝组织(做肝中回收率)
苯类化合物的回收率表
峰号化合物名称回收率标准误差变异系数
水中肝中μL/mL%
2苯9188
3甲苯9693
4乙苯(内标)----
5间二甲苯9491
6对二甲苯9593
7邻二甲苯102100
l线性范围和相关系数:
别离取苯类标准稀释液五、10、20、2五、50μL五份,各加1mL生理盐水,在相同前述条件下进行顶空色谱分析,苯、甲苯、乙苯(内标)、二甲苯测得结果见图,本实验定量检测限(μg/mL)苯为二、甲苯为10、二甲苯为30.。
l盐效应挑选:
取苯类标准稀释液6份,每份25μL,别离加入1mL各5%NaCl、CuSO4、K2CO3、KAl(SO4)二、NaAc和生理盐水,用内标计算结果KAl(SO4)2溶液使苯系列的活度系数相对增加较大,但考虑增加值相差不多,而生理盐水的取得、利用、纯度也合要求又方便,咱们更喜爱用%NaCl生理盐水。
l保温时刻对响应的阻碍:
取苯类标准稀释液25μL共七份,各添加1mL生理盐水,在样品温度80℃下,别离保温时刻为10、20、30、40、50、70min和480min,然后进样内标计算结果20~30min为宜,保温480min之久的样品,有许多组分已测不出来了。
l同时做了二只体重2kg白兔实验,使其空肚16h后,灌服苯类混合标准溶液(苯:
甲苯:
二甲苯=5:
10:
15)30mL,10min后大小便失禁,30min内再无其他病症转变,以后显现呼吸急促发颤,6h后击脑处死,当即解剖进行分析,结果各脏器含量递减顺序如下:
苯——胃内容→胃→血→肝→脑→肺→肠内容→肾→膀胱→眼液→心→胆→腹肌肉→腿肌肉→大肠→脾;
甲苯——胃内容→肠内容→胃→脑→肝→肾→膀胱→小肠→心→胆→大肠→腹肌肉→眼液→腿肌肉→脾
二甲苯——胃内容→肠内容→胃→脑→肝→膀胱→小肠→肾→大肠→心→胆→腹肌肉
顶空气相色谱系列讲座(7)
五种低碳卤代烃的顶空色谱分析
低碳卤代烃是化学工业的重要产品,又是工业生产上的原材料,也是实验室经常使用有机试剂。
低碳卤代烃中毒死亡案时有发生,生产厂家的污水未经处置直接排入河流造成渔民、鱼鹰死亡,车间空气污染造成工人中毒等。
本文通过动物实验,和案例对所成立的顶空色谱分析方式进行论述。
⒈仪器和试剂
SIGMA2B气相色谱仪
HS-6型顶空进样装置(以上为美国P-E公司产品)
CR-3A微处置机(日本岛津公司产品)
全数试剂均为分析纯(天津化学试剂二厂生产)
⒉顶空色谱条件
进样口温度100℃,FID温度150℃,毛细柱SE-5425m´,柱温度70℃,样品温度80℃,样品保温时刻20-25min,进样增压时刻5sec,分流比10:
1,N2124KPa,H2138KPa,Air207kpa。
⒊样品制备
①标准样品(V/V)
浓混合标准液CH2Cl2:
CCl4:
CHCl3:
C2H4Cl2:
C2HCl3
=:
:
1:
:
内标溶液C2H4Cl2:
CH3OH=:
100
稀混合标准液浓混合标准液:
甲醇=1:
25
②对照样品
阴性对照样空白脏器(肝)加25ml甲醇,再加生理盐水。
阳性对照样空白脏器(肝)加25ml稀混合标准液,再加生理
盐水
③待测样品
准确称取(mL)中毒死亡兔各脏器(包括体液),各加25ml内标溶
液,再各加生理盐水。
⒋回收率的测定
称取空白肝,加生理盐水,再加25ml稀混合标准液,混匀后
做肝中回收率(n=4)(图1),数据见下表:
顶空气相色谱系列讲座(8)
五种低碳卤代烃的顶空色谱分析(8)
5线性关系、检测限的测定
别离取稀混合标准液、、、、,各加生理盐水溶液至1ml,以C2H4Cl2为内标测得曲线图很中意。
检测限别离为CH2Cl21mg/ml,CHCl3ml,CCl420mg/ml,C2HCl320mg/ml。
6动物实验
2kg的灰兔空肚16小时后,灌服混合卤代烃(CH2Cl2:
CHCl3:
C2H4Cl2:
C2HCl3=
5:
5:
5:
10)约25ml,5分钟后灰兔侧卧倒下,10分钟后嚎叫急喘,30分钟后喘粗气流涎,约1小时后死亡。
当即解剖以CCl4为内标,测试各脏器各卤代烃的含量散布如下:
7讨论
l以上八讲共介绍了十多种有机溶剂的顶空色谱分析方式。
与一样色谱法相较,省去了繁琐的样品处置手续,幸免了因样品处置引入对被测成份的干扰及对柱子的污染。
这是一种用于分析易挥发成份的有效方式。
具有简单、快速、灵敏、靠得住的优势。
l测试顶空色谱的标准曲线必需利用同一时刻配制的不同浓度的系列样品。
对已配好装入密封顶空瓶内的样品,在低温冰箱内贮存不能超过7天。
尤其对混合组分其蒸气压相差较大的样品,要随配随做。
l本方式误差要紧来自配制样品时所选择的溶剂、样品平稳时刻的长短、添加内标浓度大小匹配实测样品成份浓度、和空白脏器有吸附作用的不同阻碍回收率。
应选择能完全溶解被测成份的溶剂,测出较适合的恒温平稳时刻,添加内标浓度准确性,增加顶空瓶内载气(N2)压力,调剂增压时刻,使不同黏度的气态化合物混合均匀,以取得分析结果的良好重现性。
l顶空色谱法对内标物选择十分重要,除一样色谱定量分析对内标物的要求外,还应注意对单一成份样品要求内标物的蒸气压接近样品组分的蒸气压;对混合组分样品要求内标物蒸气压接近样品混合成份的中间值,或选多个内标物的分析方式。
l由于液面上的浓度通常很低,为避免对含量很低的挥发组分漏检,能够通过增加样品温度,加大瓶内载气压力,用盐效应增加活度系数和用选择性高的检测器等来提高灵敏度。
目前的样品前处置用来富集痕量成份的方式有:
用固相微萃取、吸附浓缩/电热脱附、固相抽提等
本文论述的顶空色谱查验方式,已有效于办理刑事案件。
顶空气相色谱系列讲座(9)
介绍一种土法顶空色谱定量分析生物样品中的乙醇方法(9)
当本单位的顶空进样器出了毛病或暂没有顶空进样器的时候,为应急利用土法顶空,即无全自动顶空进样器,采纳人工操纵、手动进样也能解决实际分析挥发成份的需要。
举一案例来讲明
1998年年末河北省某村肖小宝与本村吕某打架,两边均有小伤,吕生急时操起猎枪将肖打死,现需排除两人是不是酒后斗欧。
一、仪器和设备
仪器——HP5890GC/FID和岛律QP5000GC/MS,无顶空进样器
设备——进样前样品处置利用的要紧设备
顶空气相色谱系列讲座(10)
介绍一种土法顶空色谱分析方法-2
上面(9)中将土法顶空色谱分析方式经常使用的设备拍成照片,图-1样品瓶有两种体积(9mL,12mL),依照样品用量不同选用;图-2密封钳(红色为封瓶口钳,黑色为开瓶口钳);图-3取样器(从50μL~1000μL)能准确吸取液体样品的重要工具;图-4加热块(俯视和正视可调温度加热块图,用来加热样品瓶)。
一样用10~25μL注射器抽取液上气体进样。
二、试剂和样品
⒈标准样品含内标的乙醇溶液:
用%生理盐水配制%乙醇和%特丁醇(内标);内标溶液:
用%生理盐水配制%特丁醇(内标);混合标样:
用%生理盐水配制甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇和特丁醇七种醇各%。
⒉被测样品——⑴提取死者肖小宝心血和胃内容各5mL⑵吕某的静脉血各4mL,密封、冰冻保留当即送检
三、条件和图谱
⒈色谱条件——柱温:
填充柱在100℃~160℃,毛细柱在40℃~60℃。
柱前压:
填充柱在270~350kpa,毛细柱在150~180kpa。
样品瓶加热温度:
均在75℃~85℃。
样品瓶加温平稳时刻:
一样选用20~25min。
⒉结果图谱——
四、结果和讨论
⑴加有内标(特丁醇)含乙醇样品的定量分析,在数据处置条件设置适合情形下(如在含量低时,内设值峰宽不能用5而应改成二、最小面积相应改成100,不能设为500等),实践证明,采纳土法顶空进样分析结果一样准确靠得住,保留了顶空色谱分析方式的全数优势。
⑵样品加热平稳时刻长点好,一样设为20min-25min,边加热边小振摇,有利乙醇的挥发。
注射器在利用之前也需预热,并用被测样品瓶中气体洗涤饱和后方可进样。
⑶当顶空进样器坏了或分析不准确时,也有采纳三氯乙酸沉淀蛋白,高速离心后,直接将上清液进样,这是一种要求在高温下进样,对柱子的污染会少点,但容易造成份离不完全,计算不准确的后果。
⑷土法顶空进样与顶空进样器进样要紧不同在加热块升温、样品瓶加热和振摇、抽取液上气体和注入色谱仪进样口等,全进程均为人工操纵,手动完成,与顶空进样器全进程是自动化不同,容易造成重现性差。
如内标物选择适当,操作误差不阻碍分析结果,但同一时刻内平行操作十分重要。
⑸土法顶空进样需用注射针,一样利用10-25μL或体积,在进样前需将注射针先预热,用被测液上气相抽洗或饱和注射针,然后抽取所需体积的气体注入气相色谱进样口,全数操作在相同条件下进行。
顶空气相色谱系列讲座(11)
石油液化气和天然气的HS/GC/FID和HS/GC/MS检验
利用液化气和天然气自杀和他杀的刑事案时有发生,这些气体的都是亲脂性物质,作用人们中枢神经系统,先引发人的兴奋渐渐转为抑制的中毒进程,严峻时产生呼吸麻痹而死亡。
石油液化气是一种混合物,属于石油裂解加工中的一种气体产品,要紧成份含C1~C4的烷烃和烯烃,但常能闻到臭味是由于其中还含有少量的硫化氢。
天然气俗名为沼气,是石油开采进程中从石油中分离出来的气体,也称油田气,其要紧含甲烷、乙烷,占整体积的65~90%,还有少量的低碳烃。
一、毒性和中毒病症
中毒病症表现为头昏、头痛、咳嗽、食欲消退、乏力、失眠;重者头痛、失去知觉、小便失禁、呼吸变慢变浅,最后呼吸抑制而死亡。
液化石油气的爆炸极限为%~%(V/V),在美国空气中许诺的浓度为800ppm(1900mg/m3)。
二、检材要求和保留
通过呼吸渠道中毒死亡的检材以心血和肺组织最好。
检材应装满或至少达盛装容器的4/5以上,必需密封容器口,贴上明确信息的标签,低温冰箱保留,对气体毒物要求即时查验。
三、查验方式
⒈检材预处置
取检材血3~5mL、肺组织快速搅碎称3~5g、三份空白血(正常献血者血),一份通石油液化气(阳性对照样),一份通天然气(阳性对照样),第三份空白血作阴性对照样。
置于顶空瓶中,加适量的饱和氯化钠蒸馏水溶液,不超过瓶体积的1/2~1/3处封口、摇匀、70℃水浴或电热块加热10~15min后,抽取液上平稳气体50~100μL进样
⒉定性、定量查验
预处置后的检材用顶空方式进样,做气相色谱定量分析(见图-1天然气HS-GC-FID色谱)或气-质联用定性分析(见图-2液化石油气HS-GC-MS总离子流)
⑴气相色谱法条件
色谱柱:
PlotQ80~100(10ft×1/8in,odsspw),柱温35℃,载气(He)
50mL/min~60mL/min,检测器:
FID温度为250℃
⑵气-质联用法条件
色谱柱:
porapak弹性石英毛细管柱(25m××μm),柱温:
50℃维持
1min(做天然气要维持10min),程序升温10℃/min,升至240℃。
扫描范围
10amu~200amu,无溶剂延迟。
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- 关 键 词:
- 空气 色谱