气相色谱定性和定量分析实验报告

气相色谱定性和定量分析实验报告 实验六 气相色谱的定性和定量分析 实验六、气相色谱的定性和定量分析 一、实验目的: 1. 熟练掌握气相色谱仪的使用和进样技术。 2. 了解氢火焰离子化检测器的基本结构和工作原理。 3. 熟练掌握定量校正因子的测定。 4. 熟悉用归一化法定量测定混合物各组分的含量。 二、实验原理 在一定的色谱条件下，组分i的质量mi与检测器的响应信号峰面积Ai，成正比: mi?fiA?Ai (6-1) 式中，fiA称为绝对校正因子。式(6-1)是色谱定量的依据。不难看出，响应信号A及校正因了的准确测量直接影响定量分析的准确度。 由于峰面积的大小不易受操作条件如柱温、流动相的流速、进样速度等因素的影响，故峰面积更适于作为定量分 析的参数。 由式(6-1)，绝对校正因子可用下式表示: fiA? mi 6-2 Ai 式中，mi可用质量、物质的量及体积等物理量表示，相应的校正因子分别称为质量校正因子、摩尔校正因子和体积校正因子。由于绝对校正因子受仪器和操作条件的影响很大，其应用受到限制，一般采用相对校正因子。相对校正因子是指组分i与基准组分s的绝对校正因子之比，即: fisA? ASmi 6-3 Aims 因绝对校正因子很少使用，一般文献上提到的校正因子就是相对校正因子。 根据不同的情况，可选用不同的定量方法。归一化法是将样品中所有组分含量之和按100%计算，以它们相应的响应信号为定量参数，通过下式计算各组分的质量分数: m?i?i? m总 f ni?1 Ais ?Ai Ais ?100%6?4 ?f Ai 该法简便、准确。当操作条件变化时，对分析结果影响较小，常用于定量分析，尤其适于进样量少而体积不易准确测量的液体试样。但采用本法进行定量分析时，要求试样中各组分产生可测量的色谱峰。 三、主要仪器和试剂 1.仪器:气相色谱仪GC1690(配FID，杭州科晓) 色谱柱:AT?SE-30 (30(转 载 于:wWW.xIElw.COM 写论文网:气相色谱定性和定量分析实验报告)m×0.25mm×0.33μm) 氮气钢瓶，氢气钢瓶，空气钢瓶 5.0μL微量注射器 5.0mL容量瓶 2.试剂: 乙醇(HPLC)，乙酸乙酯 (HPLC) 环己烷(HPLC)正庚烷(HPLC) 四、实验步骤 1. 称样，准确称取乙醇、乙酸乙酯、环己烷和正庚烷各约1.0g (准确至小数点后四位)于容量瓶中，混匀，待测。 2. 先打开载气，再开电源，设定仪器参数，进样口温度120?(INJ 120 ENTER)，柱温80?(COL I.TEMP 80 ENTER),检测器温度120?(SHIFT DET 120 ENTER)。 3. 各参数READY后，设置燃气 0.10MPa(氢气50mL/min)和助燃气0.12 MPa (空气500mL/min)，点火。打开色谱工作站，基线平滑后，进样0.50μL，重复进样3次，色谱图上各峰的保留时间tR和峰面积A。计算各组分的质量校正因子 4. 取未知混合试样0.5μL，重复进样3次，记录色谱图上各峰的保留时间tR和峰面积A。计算各 组分的质量分数。 5. 实验完毕，先关闭氢气和空气，再将温度设置到室温，待温度达到后， 关闭GC电源，关闭载气。 五、数据处理和报告 1.定量校正因 子的测定 记录项目 ethanol 质量 /g t/min R ? A / f ? tR/min A / f tR/min ? A / f / ? f Acetic ether cyclohexane n-heptane 2. 未知混合试样中各组分的质量分 数。 ? 记录项目 tR/min ethanol A ω/% ? tR/min A ω/% tR/min ? A ω/% ?/% ? Acetic ether cyclohexane 六、思考题 1.计算f时，若以其它组分为基准物对测定结果是否有影响, 2.实验中，是否要严格控制进样量，为什么,、 篇二:气相色谱法实验报告 实验五—气相色谱法实验 气相色谱法实验 一、 实验目的 1.了解气相色谱仪的各部件的功能。 2.加深理解气相色谱的原理和应用。 3.掌握气相色谱分析的一般实验方法。 4.学会使用FID气相色谱对未知物进行分析。 二、 实验原理 1.气相色谱法基本原理 气相色谱的流动向为惰性气体，气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。如此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。气相色谱仪器框图如图1所示: 图1.气相色谱仪器框图 仪器均由以下五个系统组成: 气路、进样、分离、温度控制、检测和记录系统。 2.气相色谱法定性和定量分析原理 在这种吸附色谱中常用流出曲线来描述样品中各组分的浓度。也就是说，让分离后的各组分谱带的浓度变化输入换能装置中，转变成电信号的变化。然后将电信号的变化输入记录器记录下来，便得到如图2的曲线。 它表示组分进入检测 器后，检测器所给出的信号随时间变化的规律。它是柱内组分分离结果的反映，是研究色谱分离过程机理的依据，也是定性和定量的依据。 图2.典型的色谱流动曲线 3.FID的原理 本次试验所用的为氢火焰离子化检测器(FID)，它是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。 三(实验试剂和仪器 (1)试剂:甲醇、异丙醇、异丁醇 (2)仪器:气相色谱仪带氢火焰离子化检测器(GC-2014气相色谱仪); 氢-空发生器(SPH-300氢气发生器)、氮气钢瓶;色谱柱; 微量注射器。 四(实验步骤 1. 打开稳定电源。 2. 打开N2钢瓶(减压阀)，以N2为载气，开始通气，检漏;调整柱前压约 为0.12MPa。 3. 调节总流量为适当值(根据刻度的流量表测得)。 4. 调节分流阀使分流流量为实验所需的流量。 5. 打开空气、氮气开关阀，调节空气、氮气流量为适当值。 6. 根据实验需要设置柱温、进样温度和FID检测器温度。本实验柱温的初 始温度恒温。气化室及检测器温度设定，一般比柱温高50~100?。 7. 打开色谱工作站，设定相关参数。 8. 待仪器稳定后，进样分析，注意进样量，1μ L左右。 9. 峰记录与处理，微机化后自动获得积分面积、高、保留时间等数据。 10. 实验结束后首先调节柱温到室温，调节氢气、空气流量为零，随后关闭 氢-空发生器，待柱温降到室温后关闭色谱仪，最后将氮气钢瓶关闭。 五(数据记录和处理 用气相色谱法对未知混合物进行气相色谱测定，可得其色谱图如图3所示: 2.341/2386957 uV(x1,000,000)2.622/1451103 2.833/7671 图3.未知混合物的气相色谱图 将未知物与溶液对照，发现未知混合物的色谱图与异丙醇和异丁醇的气相色谱图标准溶液相吻合，第一个峰:停留时间2.341与异丙醇接近，第二个峰停留时间2.622，与异丁醇接近。可推断该混合物为异丙醇和异丁醇的混合物。 篇三:气相色谱的原理及定性定量分析 气相色谱的原理及定性定量分析 基本原理 气相色谱是将有机物分离的一种方法，它也可以对混合物的组成进行定性定 量分析。混合物是通过在流动相和固定相中的相作用而分离的。流动相和固定相 构成色谱法的基础。流动相可以有气体和液体两种状态，固定相则有液体和固体 两种状态。流动相是气体的称作气相色谱。流动相是液体的称做液相色谱。气相 色谱是一种分配色谱，其固定相是由特定的液体黏附在一些固体基质上组 成的。 各种气相色谱仪虽然在功能、价格和操作上有所不同，但其都是由气流系统、分 离系统、检测系统和数据处理系统所组成的。如下图: 气相色谱的气流系统主要包括气源和气体纯化及调节装置。气源一部分是作 为流动相 的载气，我们所使用的载气是氮气。气源的另一部分是作为后期检测所用的燃烧 气体，主要是氢气和空气。由于进入分离系统的气体纯度需要保证，所以不论气 源纯度如何，都应通过气体净化装置才能进入色谱分离系统。虽然根据检测器或 色谱柱不同，气相色谱的气体纯度有所差异，但所有气体的纯度至少要达到99, 以上，许多情况下应达99?99,。气相色谱分离系统包括样品汽化室和色谱柱两 部分。气相色谱分离技术需要所测有机物样品必须在气态才能进行，因此，首先 需要将液态或固态的样品加热 (100一300?)汽化才能进入色谱柱进 行分离。这样气相色谱进样是用人工或自动注射的方式将有机样品首先注入汽化 室。 气相色谱的定性定量分析 气相色谱主要功能不仅是将混合有机物中的各种成分分离开来，而且还要对 结果进行定 性定量分析。所谓定性分析就是确定分离出的各组分是什么有机物质，而定量分 析就是确定分离组分的量有多少。色谱在定性分析方面远不如其它的有机物结构 鉴定技术，但在定量分析方面则远远优于其它的仪器方法。 有机物进入气相色谱后得到两个重要的测试数据:色谱峰保留值和面积，这 样气相色谱可根据这两个数据进行 定性定量分析。色谱峰保留值是定性分析的依 据，而色谱峰面积则是定量分析的依据。 ? 定性分析 气相色谱的定性分析主要有保留值定性法、化学试剂定性法和检测器定性 法。气相色谱的保留值有保留时间和保留体积两种，现在大多数情况下均用保留 时间作为保留值。在相同的仪器操作条件和方法下，相同的有机物应有同样的保 留时间，即在同一时间出峰。但必须注意:有同样保留时间的有机物并不一定相 同。气相色谱保留时间定性分析方法就是将有机样品组分的保留时间与已知有机 物在相同的仪器和操作条件下保留时间相比较，如果两个数值相同或在实验和仪 器容许的误差范围内，就推定未知物组分可能是已知的比较有机物。但是，因为 同一有机物在不同的色谱条件和仪器中保留时间有很大的差别，所以用保留时间 值对色谱分离组分进行定性只能给初步的判断，绝对多数情况下还需要用其它方 法作进一步的确认。一个最常用的确证方法是将可能的有机物加到有机样品中再 进行一次气相色谱分析，如果有机样品中确含已知有机物的组分，则相应的色谱 峰会增大。这样比较两次色谱图峰值的变化，就可以确定前期初步推断是否正确。 ? 定量分析 气相色谱是对有机物各组分定量分析最有效的方法，其准确性远远超越光谱 和质谱等仪器对有机物组分的定量分析。所谓定量分析就是要通过气相色谱测试 有机混合样品中各种组分的准确含量。气相色谱的定量分析是指在某些条件限定 下，仪器检测系统的响应值 (色谱峰面积)与相应组分的量或浓度成正比关系。 这样气相色谱的定量分析首先要取得很好的分离和定性效果，即有机混合物中的 各组分要被完全分离开，没有很好分离的气相色谱结果是不能进行定量分析的。 其次要解决色谱峰面积和组分重量的关系问题，这方面涉及色谱峰面积准确测 量，定量校正因子和定量计算方法3个根本性问题。因此，气相色谱的定量分析 实质上就是如何测定色谱峰面积，并在确定定量校正因子的基础上选择合适的定 量计算方法。 ? 色谱峰面积测量 有机样品进入气相色谱，各组分经过检测器就产生相应的响应信号，这种信 号就是色谱峰。信号的大小与各组分含量相关，因而色谱峰面积大小就与 相应组 分的浓度显著相关。这样，气相色谱定量分析首先要准确得到待分析组分的色谱 峰面积。对于完全分开并且对称的标准色谱峰面积的确定是很容易的事情，但大 多数情况下气相色谱峰并不是理想的，对于这类色谱峰面积的测量需要采取许多 办法。现在的气相色谱仪都有计算机数据处理系统，使用积分仪，在设定合适的 参数后就可以直接给出色谱峰面积数据。色谱峰面积的准确测量非常重要，它是 气相色谱定量分析最基本的数据。 ? 定量校正因子 由于仪器条件和其它因素的影响，进入气相色谱中有机物各组分的真实量或 浓度与仪器检测器的响应信号并不完全相同，也就是说各组分的量或浓度(W)并 不等同于色谱峰面积 (A)，但两者成 正比关系，可用下式表示: W = f × A 上式中f是定量校正因子，它与气相色谱仪器操作条件和检测器类型等都有 关系。一般而言，热导检测器在氢气和氦气为载气旷定量校正因子基本上可以通 用，两者误差不超过3，但若用氮气作载气，则校正因子不再可用。 气相色谱定量校正因子的测定有很多种方法，也涉及太多的数学转换，但主 要原理是用已知组分的标准物质，以准确的量加入到有机混合样品中，然后进行 气相色谱分析，所得峰面积进行必要的计算分析就可以得到校正因子。一般来说， 对于同一仪器，同一批有机物样品，在做气相色谱定量分析前都需要测定定量校 正因子，而不能参考文献或在其它条件下测定的定量校正因子。 定量校正因子测量一般使用已知浓度的基准物质和被测物质，在设定的色 谱 条件下，然后以准确体积进样，最后根据所得色谱峰面积和进样量可以依据下式 求出校正因子: f = A1m2 / A2m1 上式中A1和A2分别是基准物质和被测物质的色谱峰面积;m1和m2分别是 基准物质和被测物质的进样量或浓度。 只要有了定量校正因子，就可以根据色谱峰面积对各组分进行定量分析。必 须指出: 气相色谱的定量校正因子是针对相应的组分而言的，也就是说气相色谱图上的每 一个峰都有一个校正因子，而不是一个校正因子适用于全部组分。如表所示 : 有4种组分的气相色谱定量分析，4个峰都有各自的定量校正因子，虽然这 4个校正因子差异不大，但都不能互换使用。 ? 定量计算方法 在得到气相色谱峰面积和相应的定量校正因子后，就可以选择合适的计算方 法对相应的组分进行定量分析了。气相色谱的定量分析一般采用归一化法、内标 法和外标法三种方法。 归一化法是将有机样品中所有组分的含量之和定为100，计算出其中某一组 分含量的百分数。归一化法的优点是方便简单，样品进样量和流动相载气流速等 对计算结果影响不大。主要问题是归一化法必须在有机样品中各组分都完全分 开，即气相色谱峰面积能准确地计算的前提下才能进行。因此，归一化法仅对组 分少，且色谱峰很标准的有机样品进行定量分析。 内标法是向有机样品中加入标准已知含量的纯有机物 (可以和样品中组分 相同，也可以是不相同)进行气相色谱测定，然后利用欲测组分和内标物的 色谱 峰面积和定量校正因子进行定量分析。内标法的特点是不需要全部组分的色谱峰 面积和校正因子，只需欲测组分和内标物的色谱峰面积和校正因子就可进行定量 分析，这就避免了归一化方法的缺点。内标法的缺点是需要标准称取有机样品和 内标物的重量，而且选用的内标物必须能与有机样品有很好的互溶性，且不能与 样品中任一组分进行化学反应。另外，内标物还必须不与样品中的任一组分峰重 叠，且最好能在欲测组分色谱峰附近出峰，以减少误差。若选用有机样品中相同 组分的纯物质作为内标物，则首先要在相同条件下测定末加内标物的样品气相色 谱图，然后再测试加入内标物的样品气相色谱，然后通过对两种情况下相关色谱 峰面积的差异，经过必要的转换，计算出相应组分的含量。 外标法是在进样量、色谱仪器及操作等分析条件严格固定不变的前提下，先 使用不同含量的组分纯物质等量进样进行色谱分析，求出纯物质含量和色谱峰面 积的关系，并给出相应的定量校证曲线或给出线性方程式。然后将有机样品在相 同条件下进行色谱分析，并根据定量校正曲线或线性方程式，计算出所需组分的 定量分析结果。外标法方法也比较简便，尤其适合相同样品的大批量测试，这对 工业化生产或环境中某种有机物的检测或控制非常有效。但这一方法对液体或挥 发性不好的有机物组分定量分析时，往往误差较大。 (一)利用保留值定性 1. 已知物对照法 各种组分在给定的色谱柱上都有确定的保留值，可以作 为定性指标。即通过比较已知纯物质和未知组分的保留值定性。如待测组分的保留值与在相同色谱条件下测得的已知纯物质的保留值相同，则可以初步认为它们是属同一种物质。由于两种组分在同一色谱柱上可能有相同的保留值，只用一根色谱往定性，结果不可靠。可采用另一根极性不同的色谱柱进行定性，比较未知组分和已知纯物质在两根色谱柱上的保留值，如果都具有相同的保留值，即可认为未知组分与已知纯物质为同一种物质。 利用纯物质对照定性，首先要对试样的组分有初步了解，预先准备用于对照的已知纯物质(标准对照品)。该方法简便，是气相色谱定性中最常用的定性方法。 2. 相对保留值法 对于一些组成比较简单的已知范围的混合物或无已知物时，可选定一基准物按文献报道的色谱条件进行实验，计算两组分的相对保留值: (5) 式中:i-未知组分;s-基准物。 并与文献值比较，若二者相同，则 可认为是同一物质。(ris仅随固定液及柱温变化而变化。) 可选用易于得到的纯品，而且与被分析组分的保留值相近的物质作基准物。 2. 保留指数法 又称为Kovats指数，与其它保留数据相比，是一种重现性较好的定性参数。 保留指数是将正构烷烃作为标准物，把一个组分的保留行为换算成相当于含有几个碳的正构烷烃的保留行为来描述，这个相对指数称为保留指数，定义式如下: