氣質測定苯系物實驗報告

1、氣相色譜-質譜聯(lián)用測定苯系物實驗報告一、 實驗目的1 掌握氣相色譜的基本原理。2 掌握氣相色譜儀組成結構及作用。3 了解氣相色譜-質譜聯(lián)用法原理、特點和使用方法。4 掌握氣相色譜中質譜庫定性的基本原理及外標定量方法和特點。5 了解利用弱極性毛細管柱測定非/弱極性有機物的注意事項。6 掌握吹掃捕集原理、使用特點、注意事項及其選擇原則。二、 基本原理：2.1 氣相色譜工作原理氣相色譜是利用試樣中各組份在氣相和固定液液相間的分配系數不同，當汽化后的樣品被載氣帶入色譜柱中運行時，組份就在其中的兩相間進行反復多次分配，由于固定相對各組份的吸附或溶解能力不同，因此各組份在色譜柱中的運行速度就不同，經過一定

2、的柱長后，便彼此分離，按順序離開色譜柱進入檢測器，產生的離子流訊號經放大后，在記錄器上描繪出各組份的色譜峰。2.2 氣相色譜儀的組成及作用氣相色譜的結構由以下幾個系統(tǒng)組成：載氣系統(tǒng)，進樣系統(tǒng)，色譜柱，檢測器，記錄系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。(1) 載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制裝置三部分，作用是提供穩(wěn)定流量/壓力的高純載氣。氣源提供載氣流動相，氣體凈化裝置去除載氣中的雜質和水汽，純化載氣，氣體流速控制裝置可控制載氣的流量。(2) 進樣系統(tǒng)：包括注射器和進樣口（隔墊、襯管），樣品被注射器注入襯管后（液體樣品將瞬間汽化），被載氣帶入色譜柱，分流功能也在進樣口實現(xiàn)。(3) 色譜柱：色譜柱是混合物

3、樣品中的各組分分離的場所，是氣相色譜最重要的結構之一。色譜柱按照固定相是固體還是液體有填充柱和毛細管柱兩種。(4) 檢測系統(tǒng)：獲得與各組分含量呈比例的信號。(5) 記錄系統(tǒng)：包括放大器及記錄儀，或數據處理裝置及工作站，記錄檢測器獲得的信號，得到色譜圖，并可以對色譜峰進行積分等處理。(6) 溫度控制系統(tǒng)：柱溫箱的主要作用是控制柱室和氣化室的溫度。在恒溫或程序升溫控制下，樣品中各組分在色譜柱上實現(xiàn)分離。2.3 質譜檢測器的工作原理質譜儀主要由離子源、質量分析器、檢測器、真空系統(tǒng)組成。離子源是質譜儀的核心，其作用是將被測樣品分子電離成帶電的離子，并對離子加速使其進入質量分析器。質量分析器的作用是將離

4、子源產生的離子按照荷質比的大小分開并排列成譜圖。檢測器的作用是對離子進行記錄并轉換成電信號放大輸出，輸出的信號經過計算機采集和處理，最終得到按m/z大小排列的質譜圖。真空系統(tǒng)的作用是提供真空環(huán)境，保證離子源中燈絲的正常工作，保證離子在離子源和分析器中的正常運行，減消不必要的離子碰撞，散射效應，復合反應和離子-分子反應，減小本底與記憶效應。以電子轟擊或其他的方式使被測物質離子化，形成各種質荷比（m/e）的離子，然后利用電磁學原理使離子按不同的質荷比分離并測量各種離子的強度，從而確定被測物質的分子量和結構。有機質譜儀主要用于有機化合物的結構鑒定，它能提供化合物的分子量、元素組成以及官能團等結構信息

5、。分為四極桿質譜儀、離子阱質譜儀、飛行時間質譜儀和磁質譜儀等。本實驗中使用的是四極桿質譜儀。2.4 質譜圖定性方法以相同的70 eV能量電子轟擊樣品束，同一種物質應具有相同的質譜圖。國際上通用的標準質譜庫收集了大部分已知化合物在70 eV電子轟擊電離源下產生的質譜圖，如NIST庫。用未知物組分的質譜與質譜庫中的標準圖比對，按照相似度可排列出可能的化合物。如果要進一步確認，則需用標準樣品進樣，以保留時間輔助確定。2.5 氣相色譜外標法定量的定義和特點色譜定量分析的依據是被測物質的量與它在色譜圖上的峰面積（或峰高）成正比。數據處理軟件（工作站）可以給出包括峰高和峰面積在內的多種色譜數據。因為峰高比

6、峰面積更容易受分析條件波動的影響，且峰高標準曲線的線性范圍也較峰面積的窄，因此，通常情況是采用峰面積進行定量分析。外標法是色譜分析中一種簡便的定量方法。當樣品中所有組分都得到良好的分離并都能被檢測而得到色譜峰時，則可利用外標法定量計算樣品中各組分的濃度。2.6 非極性/弱極性毛細管氣相色譜柱苯系物是非極性的化合物，部分有弱極性，針對苯系物樣品的測定，選擇固定相為5%苯基、95%二甲硅亞芳基硅氧烷的非極性柱DB-5MS，“MS”是指針對質譜檢測器設計的低流失氣相色譜柱。三、 儀器與試劑3.1 儀器l 儀器型號：島津氣質聯(lián)用儀。l 儀器廠商：日本島津公司。l 色譜柱： DB-5MS（30 m

7、15;0.25 mm×0.25 m）。3.2 試劑l 標準樣品：甲苯、氯苯、對二甲苯、苯乙烯、1-甲基乙基-苯、丙基苯、1,3,5-三甲苯、叔丁苯的八種混合物，以乙酸乙酯為溶劑，0.2、0.5、0.8、1.0、2.0ppm系列。l 載氣：高純氦氣。3.3 儀器特點和應用范圍島津高性能色/質聯(lián)用儀，250 L/sec分子渦輪泵，配備島津氣相色譜儀、島津氣相色譜具有七階八段溫度程序控制柱箱。單四極桿質量分析器配備有預四極桿，質量數范圍1-1050amu。最快掃描速度為10000 amu/sec，質量軸穩(wěn)定度為0.1 amu/12hrs，掃描模式包括全掃描、選擇離子掃描（SIM）和全掃描、

8、選擇離子掃描(SIM)交替進行，每個采集段可最多有10次掃描。SIM模式每組可有24個質量數或質量數范圍，最多可有100個SIM組。離子源是獨立加熱和控制以保證在任何模式下均最為優(yōu)化的條件色-質聯(lián)機集高效分離、多組分同時定性和定量為一體，是分析混合物（主要是有機物）最為有效的工具。四、 實驗步驟(一)、準備與開機1 打開斷電保護電源，開穩(wěn)壓電源，保持3-5分鐘（在開穩(wěn)壓電源前保證其它儀器處于關閉狀態(tài)）；2 開載氣（氦氣），松開小閥，打開總閥，緊小閥為0.5 mpa；3 開氣相色譜電源；4 氣相色譜自檢；5 將測試方法傳到氣相；6 開質譜電源；7 待Turbo pump RPM，Vaccum為O

9、K，F(xiàn)ore pressure 為100 mttor以下后將離子源溫度設為250 （instrument/set temperature）；8 待離子源溫度達到250 ，F(xiàn)ore pressure為50 mttor以下時可做樣品；9 experiment / full scan 選擇質量數10-50，看水，氧氣，氮氣的比例，檢測真空是否漏；10 experiment / full scan 選擇質量數50-650，看有機本底。11 cal gas (全氟三丁胺，69，131，219，264，414，502，614)，質量數在正負0.3內，則可以；12 tune/autotune（平常選擇mas

10、s calibration 和maintenance；初始調選擇RF，DETECTOR，POSITIVE，F(xiàn)ULLOPTIMAL，LEAK）。(二)、樣品序列建立及樣品分析1 在 Xcalibur Roadmap 主頁上，點擊Sequence Setup按鈕，建立樣品序列；2 序列建立：A 選擇樣品類型 Sample Type：Unknown，QC，Blank，Std Bracket；B 輸入文件名稱 File Name：可以手動輸入，也可點擊鼠標右鍵瀏覽，選擇已經存在的文件的文件名；C 設定文件保存路徑Path：雙擊鼠標左鍵(或者點擊鼠標右鍵，選擇<Browser>，設定文件保存

11、路徑；D 選擇分析方法 Inst Meth：雙擊鼠標左鍵(或者點擊鼠標右鍵，選擇<Browser>，打開Step1.2中所建立的分析方法；E 設定樣品瓶在進樣器中的位置 Position：A：1-A:40，B：1-B:40，C：1-C:40，D：1-D:40，E：1-E:40；F 輸入進樣體積；G 保存序列：單擊File菜單，選擇Save As，選擇保存路徑并輸入序列文件名稱，保存序列(. Sld文件)。3 樣品分析：A 運行單個樣品：在Sequence序列表中鼠標點擊選擇需要運行的樣品， 在出現(xiàn)的界面中輸入操作人員姓名User，設定樣品運行結束后儀器狀態(tài)After Sequenc

12、e Set System (On，儀器仍在掃描狀態(tài)；Standby，儀器處在待機狀態(tài)；Off，儀器關機)，單擊OK，開始進樣分析；B 運行多個樣品：在出現(xiàn)的界面中，輸入操作人員姓名User，在Run Rows空格中輸入要運行的樣品范圍(在序列表中的行標，如1-6)，設定樣品運行結束后儀器狀態(tài)Afterequence Set System (On，儀器仍在掃描狀態(tài)；Standby，儀器處在待機狀態(tài)；Off，儀器關機)，單擊OK，開始進樣分析。(三)、關機1 在DSQtune 中 instrument/set temperature/設源溫為50 ；2 在DSQtune 中 instrument/

13、shut down；3 將shutdown 方法傳到GC；4 計算機顯示可以關質譜時關閉質譜電源；5 當進樣口，柱溫和MS-line溫度達到50 時，可以關閉色相電源；6 關閉載氣氦氣，關穩(wěn)壓電源。五、 實驗數據記錄標準樣品中含有甲苯、氯苯、對二甲苯、苯乙烯、異丙苯、正丙苯、1,3,5-三甲苯、叔丁苯。本實驗中配制了5種濃度的標準樣品，濃度分別為0.2、0.5、0.8、1.0、2.0ppm，它們的峰面積見表1。表1 標準樣品的濃度及峰面積甲苯峰面積2744186328144909157570315726濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0氯苯峰面積161875389696893118

14、366247247濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0對二甲苯峰面積23333973812132860162399338946濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0苯乙烯峰面積2502369200119657143987296312濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0異丙苯峰面積2991093853167944202190420794濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0正丙苯峰面積36059113728201559246542515787濃度/(ppm)0.20.50.81.02.01,3,5-三甲苯峰面積2663084409149081182137383

15、500濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0叔丁苯峰面積2297972935131458160210340637濃度/(ppm)0.20.50.81.02.0六、 結果與討論分別對甲苯、氯苯、對二甲苯、苯乙烯、異丙苯、正丙苯、1,3,5-三甲苯、叔丁苯的峰面積對濃度繪圖，并用線性擬合，分別見圖18。 圖1 甲苯的標準曲線 圖2 氯苯的標準曲線 圖3 對二甲苯的標準曲線 圖4 苯乙烯的標準曲線 圖5 異丙苯的標準曲線 圖6 正丙苯的標準曲線 圖7 1,3,5-三甲苯的標準曲線 圖8 叔丁苯的標準曲線將三個樣品中8種苯系物的峰面積分別代入各標準曲線，即可得樣品中8種苯系物的濃度，見表2、表3、表4。表2 樣品一中8種苯系物的濃度物質峰面積濃度(ppm)甲苯925400.557氯苯657080.582對二甲苯910900.586苯乙烯821880.577異丙苯1137920.581正丙苯1380310.5821,3,5-三甲苯1011360.577叔丁苯905000.588表3 樣品二中8種苯系物的濃度物質峰面積濃度(ppm)甲苯1540500.949氯苯