气相色谱法测定乙醇等4种溶剂的含量—内标法

实验实验 二二 气相色气相色 谱谱 法法 测测 定乙醇等定乙醇等 4种溶种溶 剂剂 的含量的含量 内内标标 法法1 实验 目的 1.1 了解并掌握其相色了解并掌握其相色 谱谱 法的分离原理法的分离原理 1.2 学学 习习 并掌握气相色并掌握气相色 谱仪谱仪 的操作的操作 1.3 学学 习习 并掌握内并掌握内 标标 法定量法定量 1.4 学学 习习 使用使用 VARIAN Star 6.0英文版色英文版色 谱谱 工工作站并作站并 简单处简单处 理分析数据理分析数据2 实验实验 原理和原理和 仪仪 器器 结结 构构 2.1 实验 原理在色 谱 分离中， 组 分在色 谱 柱上的保留程度取决于它 们 在固定相和流 动 相之 间 的分配系数K， 分配系数的差异是色 谱 法 组 分被分离开的依据 。慢中等快色谱分离色谱分离Temporal course淋洗液 2.2 仪仪 器器 结结 构构1 高高 压压 气瓶（气瓶（ 载载 气）；气）； 2 减减 压阀压阀 （ 氢氢 气表或氧气表）；气表或氧气表）； 3 净净 化器化器； 4 稳压稳压 表；表； 5 压压 力表；力表； 6 进样进样 器；器； 7 汽化室；汽化室； 8 检测检测 器；器； 9 静静 电计电计 ； 10 记录仪记录仪 ； 11 模数模数 转换转换 器；器； 12 数据数据 处处 理系理系 统统 ； 13 毛毛 细细 管柱；管柱； 14 尾吹气尾吹气； 15 柱恒温箱；柱恒温箱； 16 针阀针阀 ； 17分流分流 阀阀 ； 18 吹吹 扫扫 气气毛毛 细细 管气相色管气相色 谱仪谱仪 流程示意流程示意 图图一般一般 200-300一般一般 60-100o 初始效 应o 冷却效 应（ 进样时间 ）o 基 质 效应o吹吹 扫扫 ：克服：克服 记忆记忆 效效 应应o分流：防止分流：防止 过载过载o 分流比：分流比： 样样 品气化后放空的体品气化后放空的体 积积 与与 进进 入入色色 谱谱 柱体柱体 积积 之比。之比。o尾吹：克服尾吹：克服 检测检测 器的死体器的死体 积积 ，使色使色 谱谱 峰形状尖峰形状尖 锐锐 。毛毛 细细 管气相色管气相色 谱仪谱仪 各气路的作用各气路的作用蓝蓝 色色 谱图谱图 为为 不分流不分流 红红 色色 谱图谱图 分流比分流比 101 绿绿 色色 谱图谱图 分流比分流比 1001不分流，溶不分流，溶 剂剂 会会 过过载载 ，分离的，分离的 组组 分流出在溶分流出在溶剂剂 的拖尾峰上，的拖尾峰上， 导导 致无法致无法正确定量正确定量 积积 分。分。尾吹起的作用尾吹起的作用红红 色色 线线 条的色条的色 谱图为谱图为 关关 闭闭 尾吹气尾吹气溶溶 剂剂 （甲醇）甲醇） （乙醇（乙醇） 丙丙 酮酮 （内（内 标标 物）物）（二（二 氯氯甲甲 烷烷 ） （乙（乙 腈腈） （乙酸乙（乙酸乙 酯酯） 3 实验仪实验仪 器器 设备设备 、 试剂试剂 、溶、溶液和液和 实验实验 用品用品3.1 仪仪 器器气相色气相色 谱仪谱仪 ： VARIAN CP-3800， 氢氢 火焰离子火焰离子 检检 测测 器（器（ FID），）， VARIAN Star 6.0英文版色英文版色 谱谱 工作站；工作站；BS 210S型型 电电 子分析天平；子分析天平； 10 L微量微量 进样进样 器。器。3.2 试剂试剂 与与 样样 品品甲醇（甲醇（ 99.5%）、乙醇（）、乙醇（ 99.8%）：）： 优级纯优级纯 ；丙；丙 酮酮 （ 99.5%）、二）、二 氯氯 甲甲 烷烷 （ 99.0%）、乙）、乙 腈腈 （ 99.5%）、乙、乙 酸乙酸乙 酯酯 （ 99.5%）：分析）：分析 纯纯 ； 试样试样 。 3.3 溶液溶液约约 185 g/L 丙丙 酮酮 甲醇内甲醇内 标标 溶液；乙醇（溶液；乙醇（ 约约30 g/L）、二）、二 氯氯 甲甲 烷烷 （ 约约 90 g/L）、乙）、乙 腈腈 （ 约约 40 g/L）、乙酸乙）、乙酸乙 酯酯 （ 约约 36 g/L）混合）混合 标标 准工作溶液；准工作溶液； 试样试样溶液。溶液。 3.4 实验实验 用品用品每小每小 组组 按按 4人人 计计 ，容量瓶：，容量瓶： 50 mL 2只（共只（共用）、用）、 100 mL 1只（共用）；具塞刻度只（共用）；具塞刻度 试试 管：管： 10 mL 2支；移液管：支；移液管： 2 mL 2支、支、 5 mL 2支、支、 10 mL 2支、支、25 mL 1支。支。4 气气 相色相色 谱仪谱仪 的操作条件的操作条件 色色 谱谱 柱：柱： AC 10（ 60 m0.22 mm0.25 m）石英）石英毛毛 细细 管柱；管柱； 汽化室：汽化室： 200 ； 检测检测 室：室： 200 ； 柱温：柱温： 60 (保持保持 1 min) 7 /min 180 ；运行；运行 9min后手后手 动动 停止。停止。 载载 气：普氮，柱前气：普氮，柱前 压压 ：中：中 间间 EFC 20 psi； 分流比：分流比： 20 1； 进样进样 量：量： 1 L； 保留保留 时间时间 ：乙醇：乙醇： 约约 7.4 min；丙；丙 酮酮 （内（内 标标 物）：物）： 约约 7.7 min；二；二 氯氯 甲甲 烷烷 ： 约约 7.9 min；乙；乙 腈腈 ： 约约 8.0min；乙酸乙乙酸乙 酯酯 ： 约约 8.6 min。 5 实验实验 步步 骤骤5.1 内内 标标 溶液、混合溶液、混合 标标 准工作溶液、准工作溶液、 试样试样 溶液的溶液的配制配制内内 标标 溶液的配制：溶液的配制： 先取少先取少 许许 甲醇加入甲醇加入 100 mL容量中，容量中， 置于分析天平上，去皮置于分析天平上，去皮 归归 零，量取零，量取 24 mL丙丙 酮酮 于容量瓶中于容量瓶中，称重，精确至，称重，精确至 0.001 g。用甲醇定容至刻度。用甲醇定容至刻度 摇摇 匀即制匀即制 备备成内成内 标标 溶液。溶液。混合混合 标标 准工作溶液的配制：准工作溶液的配制： 先取先取 10 mL内内 标标 溶液加入溶液加入 50 mL容量瓶中，置于分析天平上，去皮容量瓶中，置于分析天平上，去皮 归归 零，用移液管分零，用移液管分别别 量取量取 2.0 mL乙醇（乙醇（ 约约 1.5 g）、）、 3.5 mL二二 氯氯 甲甲 烷烷 （ 约约4.5 g）、）、 2.5 mL乙乙 腈腈 （ 约约 2 g）、）、 2.0 mL乙酸乙乙酸乙 酯酯 （ 约约1.8 g）于容量瓶中并依次称重，精确至）于容量瓶中并依次称重，精确至 0.0001 g，然后用，然后用甲醇定容至刻度即甲醇定容至刻度即 为为 混合混合 标标 准工作溶液。准工作溶液。 试样试样 溶液的配制：溶液的配制： 取取 10 mL内内 标标 溶液于溶液于 50 mL容量瓶中，置于分析天平上，去皮容量瓶中，置于分析天平上，去皮 归归 零，零，用移液管量取适量的用移液管量取适量的 试样试样 溶液，称重，精确至溶液，称重，精确至0.0001 g，用甲醇定容至刻度即，用甲醇定容至刻度即 为试样为试样 溶液溶液。 实验课实验课 教教 师负责师负责 配制含不同配制含不同 组组 分和含量的分和含量的试样试样 溶液，配制后分溶液，配制后分 发给发给 各各 实验实验 小小 组组 。5.2 开机开机 测测 定定 样样 品品 安装色安装色 谱谱 柱：柱： 打开色打开色 谱仪谱仪 柱箱，安装色柱箱，安装色 谱谱 柱，适当旋柱，适当旋 紧紧两端固定螺两端固定螺 丝丝 ，保，保 证证 不漏气。不漏气。 通气：通气： 按气相色按气相色 谱仪谱仪 各种气体各种气体 压压 力的要求接入气体：力的要求接入气体： 载载气普通氮气气普通氮气 N2 0.5 MPa，燃气，燃气 H2 0.3 MPa；助燃气空气；助燃气空气0.3 MPa。必要。必要 时时 用用 检检 漏液（色漏液（色 谱仪谱仪 外可用肥皂水，内部外可用肥皂水，内部可用异丙醇）可用异丙醇） 检查连检查连 接接 处处 是否漏气，如漏气，是否漏气，如漏气， 进进 一步旋一步旋紧紧 螺螺 丝丝 或更或更 换垫换垫 。 打开打开 计计 算机算机 电电 源：源： 进进 入入 WINDOWS XP操作系操作系 统统 。双。双 击击Star Toolbar，启，启 动动 工作站。工作站。 打开打开 GC主机主机 电电 源开关。源开关。 大大 约约 1 min，听到各种，听到各种 阀动阀动 作声作声音后，工作站界面音后，工作站界面 Waiting变为闪烁变为闪烁 的的 红红 色色 NOT READY。 建立新的方法文件：建立新的方法文件： 在工作站界面在工作站界面 Method中，点中，点 击击另存另存 为为 快捷快捷 键键 ， 为为 新的方法文件命名，激活新建方法新的方法文件命名，激活新建方法文件，文件， 设设 置色置色 谱谱 条件。汽化室：点条件。汽化室：点 击击 Injector，中，中 间间Injector Oven 为为 On， 设设 定温度定温度 200 ，分流比，分流比 设设 定定20，前面，前面 Injector Oven设为设为 Off； 压压 力：点力：点 击击FLOW/PRESSURE， 设设 定前面的定前面的 EFC压压 力力 为为 0.1 mL/min，中，中 间间 EFC压压 力力 为为 20 psi（ 137.9 KPa）；柱）；柱温：点温：点 击击 Column Oven，在柱温，在柱温 设设 置表中第一行置表中第一行 设设置置 60 ，保持，保持 1 min，第二行中，第二行中 设设 置置 180 ，升温速，升温速率率 设为设为 7 /min， 维维 持持 1.86 min， 总时间总时间 20 min；检测检测 器：器： 设设 定前面的定前面的 FID检测检测 器器 为为 On，温度，温度 为为 200，中，中 间间 的的 ECD检测检测 器器 为为 Off。保存。保存 设设 定好的条件，重定好的条件，重新激活新激活 该该 方法文件，平衡好后，界面上的灯均方法文件，平衡好后，界面上的灯均 变变 成成 绿绿色，即可色，即可 进样进样 分析。分析。 样样 品品 测测 定：定： 在上述分析条件下，待基在上述分析条件下，待基 线线 平平 稳稳 后，后， 连连续续 注入数注入数 针针 混混 标标 溶液，直至相溶液，直至相 邻邻 两两 针针 的峰面的峰面 积变积变 化化小于小于 1.5 %时时 ，按照，按照 进样规则进样规则 的的 顺顺 序（序（ 标样标样 溶液、溶液、 试试样样 溶液、溶液、 试样试样 溶液、溶液、 标样标样 溶液）溶液） 进样进样 分析。本分析。本 实验实验已已 对对 甲醇、乙醇、丙甲醇、乙醇、丙 酮酮 、二、二 氯氯 甲甲 烷烷 、乙、乙 腈腈 、乙酸乙、乙酸乙酯单标酯单标 溶液逐一溶液逐一 进样进样 分析，确定了它分析，确定了它 们们 的各自相的各自相 对对保留保留 时间时间 。接下来用混合。接下来用混合 标标 准工作溶液准工作溶液 进样进样 建建 标标 后后， 获获 得相得相 应应 的色的色 谱图谱图 （ 见图见图 5-2），并在相同分析条），并在相同分析条件下件下 对试样对试样 溶液溶液 进进 行行 测测 定，确定，确 证证 各各 组组 分并分并 计计 算算 结结 果果。 关机：关机： 测试测试 完完 毕毕 ，将柱温，将柱温 设设 置置 为为 50 ，平衡后，平衡后，顺顺 序关序关 闭闭 工作站、主机工作站、主机 电电 源、气源、气 阀阀 。 处处 理数据，打印理数据，打印报报 告后关告后关 闭计闭计 算机和算机和 总电总电 源开关。源开关。1 溶溶 剂剂 （甲醇）；（甲醇）； 2 乙醇；乙醇； 3 丙丙 酮酮 （内（内 标标 物）；物）； 4 二二 氯氯 甲甲 烷烷 ； 5 乙乙 腈腈 ； 6 乙酸乙乙酸乙 酯酯混混 标标 溶液气相色溶液气相色 谱谱 分离分离 图图E/mVt/min6 实验实验 数据数据 处处 理理6.1 试样试样 溶液中溶液中 组组 分含量的分含量的 计计 算算6.1.1 内内 标标 法手法手 动计动计 算算 试样试样 中各中各 组组 分的百分含分的百分含量量本本 实验实验 采用内采用内 标标 法。将法。将 测测 得的两得的两 针试样针试样 溶溶液以及其前后两液以及其前后两 针针 混混 标标 溶液，相溶液，相 应组应组 分与内分与内 标标 物物峰面峰面 积积 的比的比 值值 ，分，分 别进别进 行平均。以行平均。以 质质 量百分数表量百分数表示的各示的各 组组 分含量分含量 X，按下式，按下式 计计 算：算：式中：式中： 标样标样 溶液中，相溶液中，相 应组应组 分与内分与内 标标 物峰面物峰面 积积 比的比的平均平均 值值 试样试样 溶液中，相溶液中，相 应组应组 分与内分与内 标标 物峰面物峰面 积积 比的比的平均平均 值值m1 标样标样 的的 质质 量，量， gm2 试样试样 的的 质质 量，量， gP 混混 标样标样 品中各品中各 标样纯标样纯 度度每小组至少计算出每小组至少计算出 2个待测组分的含量的测定结果个待测组分的含量的测定结果。 6.1.2 用用 VARIAN Star 6.0英文版色英文版色 谱谱 工作工作站自站自 动计动计 算算 试样试样 中各中各 组组 分的百分含量分的百分含量点点 击击 工作站任工作站任 务栏务栏 左数第三个左数第三个 图标图标View/Edit Chromatograms， 查查 找打开数据文件找打开数据文件（在（在 进样进样 前指定的路径下）。双前指定的路径下）。双 击击 混混 标标 工作溶液工作溶液和和 试样试样 溶液数据溶液数据 谱图谱图 文件，装入表中。点文件，装入表中。点 击击 右下右下角的角的 Open Files，点，点 击击 Edit Method Calibration Setup， Calibrtion Type(校正校正 类类 型型 )选选 Internal Standard(内内 标标 法法 )。Numbers of Calibration Levels( 校正水平校正水平 级级 数数 )为为 1（有几个（有几个 标样浓标样浓 度梯度度梯度 选选 几）。几）。 Curve Defaults(曲曲 线设线设 置置 )为为 Force，其他，其他 项为项为 缺省缺省 值值，点，点 击击 Save。 点点 击击 Edit Method Peak Table，在，在 Retention Time栏栏 内自上而下按出峰内自上而下按出峰 顺顺 序依次序依次 输输 入内入内 标标 物和物和 标标样样 的保留的保留 时间时间 （可以从色（可以从色 谱图谱图 上得到）。上得到）。 Peak name下下 输输 入相入相 应应 的内的内 标标 物和物和 标样标样 的中文名称，在的中文名称，在Level 1处输处输 入内入内 标标 物和物和 标样标样 称称 样样 量（注意量（注意 标样纯标样纯 度度的手工校正）。内的手工校正）。内 标标 物物 选选 定定 std项项 ， 标样标样 不不 选选 。点。点 击击save保存。保存。 选择选择 Results Reintergration List（再（再 积积 分分清清 单单 ），）， Sample Type项项 下，下， 标样标样 文件文件 设设 置置 为为Calibration； 样样 品文件品文件 设设 置置 为为 Analysis。在。在Internal Standard项项 下，点下，点 击击 Amounts按按Update List， 对话对话 框出框出 现现 内内 标标 物名称和量物名称和量 值值 。 注意注意 标样标样 文件和文件和 样样 品文件都要点品文件都要点 击击 。按。按 Save Changes退出。退出。 样样 品文件后面如用百分含量表示品文件后面如用百分含量表示 结结果，因果，因 标样标样 溶液和溶液和 样样 品溶液定容体品溶液定容体 积积 一致一致 时时 ，multipliers设设 置置 为为 100； divisor设设 置置 为样为样 品的称品的称 样样量。量。 选选 定定 Incorporate New Calibration Into Data Set, 点点 击击 Calculate Results积积 分分 计计 算分析算分析 结结 果。果。保存保存 处处 理方法。点理方法。点 击击 Results指向指向 样样 品文件品文件 处处 ，View Result Only或或 View Standard Report， 查查 看看或打印或打印 实验实验 数据或数据或 报报 告。告。7 注意事注意事 项项7.1 气相色气相色 谱谱 开机开机 时时 先通先通 载载 气后通气后通 电电 ；关机；关机时时 ，先关，先关 电电 源后关源后关 载载 气。气。7.2 经经 常常 检查检查 气路的气密性和减气路的气密性和减 压阀压阀 的的 压压力指示。力指示。7.3 用微量用微量 进进 器器 进样时进样时 ，切，切 记记 防止用力防止用力 过过猛，避免折弯