實驗十一氣相色譜能測定與條件選擇方法

1、實驗十一氣相色譜能測定與條件選擇方法色譜法的起源 色譜法早在1903年由俄國植物學(xué)家茨維特分離植物色素時采用。 他在研究植物葉的色素成分時，將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內(nèi)，然后加入石油醚使其自由流下，結(jié)果色素中各組分互相分離形成各種不同顏色的譜帶。這種方法因此得名為色譜法。以后此法逐漸應(yīng)用于無色物質(zhì)的分離，“色譜”二字雖已失去原來的含義，但仍被人們沿用至今。石油醚石油醚碳酸鈣顆粒碳酸鈣顆粒色素色素色譜色譜組分組分 在色譜法中，將填入玻璃管或不銹鋼管內(nèi)靜止不動的一相（固體或液體）稱為固定相固定相 ；自上而下運動的一相（一般是氣體或液體）稱為流動相流動相 ；裝有固定相的管子（玻璃管

2、或不銹鋼管）稱為色譜色譜柱柱 。當(dāng)流動相中樣品混合物經(jīng)過固定相時，就會與固定相發(fā)生作用，由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相相互作用的類型、強弱也有差異，因此在同一推動力的作用下，不同組分在固定相滯留時間長短不同，從而按先后不同的次序從固定相中流出。氣體為流動相的色譜稱為氣相色譜（GC） 現(xiàn)代色譜法的分離過程與其含量測定過程是在線的，即連續(xù)進行。當(dāng)一個二組分（A和B）的混合樣品在t1時間從柱頭加入。 隨著流動相不斷加入，洗脫作用連續(xù)進行，直至A和B組分先后流出柱子而進入檢測器，從而使各組分濃度轉(zhuǎn)變成電信號后記錄在記錄儀上。 液體為流動相的色譜稱液相色譜（LC）關(guān)于程序升溫 基本原理： 在一

3、個分析周期里，柱溫連續(xù)的隨時間由低溫到高溫線性的或非線性的變化過程。分為線性升溫或單階線性升溫 、非線性升溫或多階線性升溫。方法特點： 適用分析對象為多組分、沸點范圍寬的樣品。單階程序升溫柱溫時間多階程序升溫柱溫時間關(guān)于塔板理論 假定假定:(1)在每小段在每小段,氣相平均組成與液相平均組成可以很快達氣相平均組成與液相平均組成可以很快達到平衡到平衡,每小段高度稱為理論塔板高度每小段高度稱為理論塔板高度(2)載氣進入色譜柱是脈動似的載氣進入色譜柱是脈動似的,每次進氣為一個板體積每次進氣為一個板體積(3)試樣開始均加在第試樣開始均加在第0號板上號板上(4)分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)分配系數(shù)在各塔板上是

4、常數(shù)(線性色譜線性色譜)內(nèi)容內(nèi)容:(1) 理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)n50(n=L/H)時時,可得到基本對稱的峰型可得到基本對稱的峰型曲線曲線(2)樣品進入色譜柱后樣品進入色譜柱后,可得到良好分離可得到良好分離(3)n與半峰寬及半高峰寬的關(guān)系式與半峰寬及半高峰寬的關(guān)系式理論塔板數(shù)理論塔板數(shù): n= 5.54(tR / W1/2)2 、理論塔板高度、理論塔板高度: H = L / n 有效板數(shù)：有效板數(shù)： n有效有效= 5.54(tR / W1/2)2 、 有效板高有效板高 ： H有效有效 = L / n有效有效tR和W1/2的測量峰高 h峰面積 A峰拐點 E、F峰寬 wb 半峰寬 w1/2 關(guān)于分離

5、度 分離度R是一個綜合性指標(biāo)。 分離度是既能反映柱效率又能反映選擇性的指標(biāo)，分離度又叫分辨率，它定義為相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩組分色譜峰底寬總和之半的比值，即 R = 2 (tR2 - tR1) / W1 +W2 R值越大，表明相鄰兩組分分離越好。一般說，當(dāng)R1時，兩峰有部分重疊；當(dāng)R=1時，分離程度可達98%；當(dāng)時，分離程度可達99.7%。通常用作為相鄰兩組分已完全分離的標(biāo)志。計算分離度時兩峰之差和峰寬測量氫焰檢測器的原理氫焰檢測器的原理A A區(qū)：預(yù)熱區(qū)區(qū)：預(yù)熱區(qū)B B層：點燃火焰層：點燃火焰C C層：熱裂解區(qū)：層：熱裂解區(qū)：溫度最高溫度最高D D層：反應(yīng)區(qū)層：反應(yīng)區(qū)a. 當(dāng)含有機物當(dāng)

6、含有機物 CnHm的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在C層發(fā)生裂解反層發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生自由基應(yīng)產(chǎn)生自由基 ：CnHm CHb. 產(chǎn)生的自由基在產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應(yīng)：發(fā)生如下反應(yīng)： CH + O CHO+ + ec. 生成的正離子生成的正離子CHO+ 與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)：與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)： CHO+ + H2O H3O+ + COd. d. 化學(xué)電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩化學(xué)電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加

7、恒定直流電場的作用下分別向兩極極定向定向運動而產(chǎn)生微電流運動而產(chǎn)生微電流（約（約10-610-14A）；）；e. 在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比，在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比，所以所以氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器；氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器；f. 組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離；組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離；g. g. 離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線。出曲線。關(guān)于靈敏度和檢測限 靈敏度和檢測

8、線是衡量檢測器敏感程度的指標(biāo)(參下張圖)。單位量物質(zhì)通過檢測器時所產(chǎn)生信號的大小為檢測器對該物質(zhì)的靈敏度。檢測器分為濃度型（如TCD）和質(zhì)量型(如FID)兩類 。 S=R/ Q 計算公式 濃度型：ST=AFC/W（mvml/mg）或（mvml/ml） Dg=2N/Sg（mg / ml）或Dv= 2N/Sv （ml/ml） 質(zhì)量型： Sm= A/W（mvs/g）Dt =2N/Sm（g/s）R 物質(zhì)量與響應(yīng)值關(guān)系 R Q Q 噪聲和漂移1.恒溫、程序升溫對混合樣品的分離比較（1）柱溫50:首先按上述色譜條件接通載氣，打開儀器電源開關(guān)，設(shè)置檢測器、汽化室溫度，再設(shè)置柱溫度50。待各溫度達到設(shè)定值后，通入氫氣、空氣，并為FID點火。同時接通計算機電源，啟動色譜工作站。待基線穩(wěn)定后，取1l混合樣品進樣，出峰完畢，停止數(shù)據(jù)采集，從工作站報告中記錄七種物質(zhì)tR。（2）柱溫80：將柱溫設(shè)置為80，待基線穩(wěn)定后，取1混合樣品進樣，停止數(shù)據(jù)采集后，記錄七種物質(zhì)tR。 實驗步驟2.塔板數(shù)、靈敏度和檢測線的測定（1）在色譜儀上設(shè)置柱溫為75，“RANGE” 輸入“9”，“ATT” 輸入“3”，待