仪器分析基础知识-201406

1、仪器分析基础知识卫星石化辅助部：唐建良目录1 气相色谱2 液相色谱3 分光光度计4 卡尔费休水份 气相色谱基础知识1 气相色谱发展背景2 色谱法的优缺点3气相色谱基本概念4气相色谱分析的基本原理5气相色谱仪器故障的诊断与排除1 气相色谱发展背景 植物学家茨维特在研究植物色素的过程中，在一根玻璃管的底部塞上一团棉花，在管中填入粉末状吸附剂，例如碳酸钙等，然后把该吸附柱与吸虑瓶连接，把有色植物的叶子的石油醚萃取液倾注到柱内的吸附剂上面，然后用纯净的石油醚洗脱。植物叶中的几种色素就在柱上展开了， 在管内的碳酸钙上形成三种颜色的5个色带。当时茨维特把这种色带称之为“色谱”（Chromatography

2、）。其中玻璃管相当于色谱柱，碳酸钙为固定相，纯净的石油醚为流动相。如图：2 色谱法的优缺点 色谱法的优点： 1、分离效率高 2、应用范围广 3、分析速度快 4、样品用量少 5、灵敏度高 6、分离和测定一次完成 7、易于自动化，可在工 业流程中使用 色谱法的缺点：1、对所分析对象的鉴别功能较差3 气相色谱基本概念 t0：死体积 tr：保留时间 H：峰高 W：峰宽 A：峰面积 W1/2 ：半峰宽4 气相色谱分析的基本原理1、色谱分离的本质：分配系数的差异 分配系数是在一定温度下，溶质在互不混容的两相中浓度之比。2、GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附物质的差异来实现混合物的分离。如图：样品进样汽化

3、载气色谱柱分离检测器检测器信号记录气相色谱仪器及操作 1、仪器基本配置温度设置v1 进样器v2 柱温v3 检测器程序升温与恒温对分离的影响比较如图：恒温：恒温：45oC程序升温：程序升温：30180oC恒温：恒温：145oC温度低，分离效果较好，但分析时间长程序升温，分离效果好，且分析时间短温度高，分析时间短，但分离效果差检测器检测器的种类繁多，主要有以下几类：1. 热导检测器(TCD)2. 氢火焰离子化检测器(FID)3. 电子捕获检测器(ECD)4. 火焰光度检测器(FPD)5. 氮磷检测器( NPD )也称热离子检测器(TID)6. 原子发射检测器(AED) 7. 硫荧光检测器( SCD

4、 )5 气相色谱仪器故障的诊断与排除122 液相色谱基础知识1 高效液相色谱法的概念高效液相色谱法的概念2 高效液相色谱的组成及高效液相色谱的组成及优缺点优缺点3 高效液相色谱中常遇见的问题及处理方法高效液相色谱中常遇见的问题及处理方法 1 1 高效液相色谱法的概念高效液相色谱法的概念v 高效液相色谱法（高效液相色谱法（HPLC)是一种现代液相色谱法，其基本是一种现代液相色谱法，其基本v方法是用高压输液泵将流动相泵入到装有填充剂的色谱柱，方法是用高压输液泵将流动相泵入到装有填充剂的色谱柱，v注入的供试品被流动相带入柱内进行分离后，各成分先后进注入的供试品被流动相带入柱内进行分离后，各成分先后进

5、入入v检测器，用记录仪或数据处理装置记录色谱图并进行数据处检测器，用记录仪或数据处理装置记录色谱图并进行数据处理，理，v得到测定结果。得到测定结果。v 本法具有分离性能高、分析速度快的特点。本法具有分离性能高、分析速度快的特点。2 高效液相色谱的组成及高效液相色谱的组成及优缺点优缺点v 高效液相色谱仪由输液泵、进样器、高效液相色谱仪由输液泵、进样器、色谱柱色谱柱、检测器检测器和色谱数据处理系统组成。和色谱数据处理系统组成。v优点：灵敏度高、噪音低、线性范围宽，对优点：灵敏度高、噪音低、线性范围宽，对流速和温度的波动不灵敏。流速和温度的波动不灵敏。v缺点：只能检测有紫外吸收的物质，流动相缺点：只

6、能检测有紫外吸收的物质，流动相的选择有一定限制，流动相的截止波长必须的选择有一定限制，流动相的截止波长必须小于检测波长。小于检测波长。3 高效液相色谱中常遇见的问高效液相色谱中常遇见的问题及处理方法题及处理方法3.1 3.1 保留时间变化保留时间变化v1.柱温变化柱温变化v2.等度与梯度间未等度与梯度间未能充分平衡能充分平衡v3.缓冲液容量不够缓冲液容量不够v4.柱污染柱污染v5.柱内条件变化柱内条件变化v6.柱快达到寿命柱快达到寿命v1.柱恒温柱恒温v2.至少用至少用10倍柱体积的流倍柱体积的流动相平衡柱动相平衡柱v3.用用25mmol/L的缓冲液的缓冲液v4.每天冲洗柱每天冲洗柱v5.稳定

7、进样条件稳定进样条件,调节流动调节流动相相v6.采用保护柱采用保护柱3.2 3.2 保留时间缩短保留时间缩短v1.流速增加流速增加v2.样品超载样品超载v3.键合相流失键合相流失v4.流动相组成流动相组成变化变化v5.温度增加温度增加v1.检查泵检查泵,重新设定流重新设定流速速v2.降低样品量降低样品量v3.流动相流动相PH值保持在值保持在37.5检查柱的方向检查柱的方向v4.防止流动相蒸发或防止流动相蒸发或沉淀沉淀v5.柱恒温柱恒温3.3 3.3 保留时间延长保留时间延长v1.流速下降流速下降v2.硅胶柱上活性硅胶柱上活性点变化点变化v3.键合相流失键合相流失v4.流动相组成变流动相组成变化

8、化v5.温度降低温度降低1.1.管路泄漏管路泄漏, ,更换泵密封圈更换泵密封圈, ,排排除泵内气泡除泵内气泡2.2.用流动相改性剂用流动相改性剂, ,如加三乙如加三乙胺胺, ,或采用碱至钝化柱或采用碱至钝化柱3.3.流动相流动相PHPH值保持在值保持在37.537.5检查柱的方向检查柱的方向4.4.防止流动相蒸发或沉淀防止流动相蒸发或沉淀5.5.柱恒温柱恒温3.4 出现肩峰或分叉出现肩峰或分叉1.1.样品体积过大样品体积过大2.2.样品溶剂极性过样品溶剂极性过强强3.3.柱塌陷或形成短柱塌陷或形成短路通道路通道4.4.柱内烧结不锈钢柱内烧结不锈钢失效失效5.5.进样器损坏进样器损坏1.1.用流

9、动相配样用流动相配样, ,总的样品体积小总的样品体积小于第一峰的于第一峰的15%15%2.2.采用较弱的样品溶剂采用较弱的样品溶剂3.3.更换色谱柱更换色谱柱, ,采用较弱腐蚀性条采用较弱腐蚀性条件件4.4.更换烧结不锈钢更换烧结不锈钢, ,加在线过滤器加在线过滤器, ,过滤样品过滤样品5.5.更换进样器转子更换进样器转子3.5 3.5 鬼峰鬼峰v1.进样阀残进样阀残余峰余峰v2.样品中未样品中未知物知物v3.柱未平衡柱未平衡v4.水污染水污染1.1.每次用后用强溶剂清洗阀每次用后用强溶剂清洗阀, ,改进阀和样品的清洗改进阀和样品的清洗2.2.处理样品处理样品3.3.重新平衡柱重新平衡柱, ,

10、用流动相作样用流动相作样品溶剂品溶剂 ( (尤其是离子对色谱尤其是离子对色谱) )4.4.通过变化平衡时间检查水质通过变化平衡时间检查水质量，用量，用HPLCHPLC级的水级的水3.6 基线噪声基线噪声v1.气泡气泡(尖锐峰尖锐峰)v2.污染污染(随机噪随机噪声声)v3.检测器灯连续检测器灯连续噪声噪声v4.电干扰电干扰(偶然偶然噪声噪声)v5.检测器中有气检测器中有气泡泡1.1.流动相脱气流动相脱气, ,加柱后背加柱后背压压2.2.清洗柱清洗柱, ,净化样品净化样品, ,用用HPLCHPLC级试剂级试剂3.3.更换氘灯更换氘灯4.4.采用稳压电源采用稳压电源, ,检查干检查干扰的来源扰的来源

11、( (如水浴等如水浴等) )5.5.流动相脱气流动相脱气, ,加柱后背加柱后背压压3.7 3.7 峰拖尾峰拖尾v1.柱超载柱超载v2.峰干扰峰干扰v3.硅羟基作用硅羟基作用v4.柱内烧结不柱内烧结不锈钢失效锈钢失效v5.柱塌陷或形柱塌陷或形成短路通道成短路通道v6.死体积或柱死体积或柱外体积过大外体积过大v7.柱效下降柱效下降1.1.降低样品量降低样品量, ,增加柱直径采用较高容增加柱直径采用较高容量的固定相量的固定相2.2.清洁样品清洁样品, ,调整流动相调整流动相3.3.加三乙胺加三乙胺, ,用碱致钝化柱增加缓冲液用碱致钝化柱增加缓冲液或盐的浓度降低流动相或盐的浓度降低流动相PHPH值值,

12、 ,钝化样钝化样品品4.4.更换烧结不锈钢更换烧结不锈钢, ,加在线过滤器加在线过滤器, ,过滤过滤样品样品5.5.更换色谱柱更换色谱柱, ,采用较弱腐蚀性条件采用较弱腐蚀性条件6.6.连接点降至最低连接点降至最低, ,对所有连接点作合对所有连接点作合适调整适调整, ,尽可能采用细内径的连接管尽可能采用细内径的连接管7.7.用较低腐蚀条件用较低腐蚀条件, ,更换柱更换柱, ,采用保护柱采用保护柱3.8 3.8 峰展宽峰展宽1.进样体积过大进样体积过大2.在进样阀中造成峰扩在进样阀中造成峰扩展展3.数据系统采样速率太数据系统采样速率太慢慢4.流动相粘度过高流动相粘度过高5.检测池体积过大检测池体

13、积过大6.保留时间过长保留时间过长7.柱外体积过大柱外体积过大8.样品过载样品过载1. 1. 用流动相配样用流动相配样, ,总的样品体积总的样品体积小于第一峰的小于第一峰的15%15%2.进样前后排出气泡以降低扩散进样前后排出气泡以降低扩散3.设定速率应是每峰大于设定速率应是每峰大于10点点4.增加柱温增加柱温,采用低粘度流动相采用低粘度流动相5.用小体积池用小体积池,卸下热交换器卸下热交换器6.等度洗脱时增加溶剂含量也可等度洗脱时增加溶剂含量也可用梯度洗脱用梯度洗脱7.将连接管径和连接管长度降至将连接管径和连接管长度降至最小最小8.进小浓度小体积样品进小浓度小体积样品3 分光光度计1 1 分

14、光光度法步骤分光光度法步骤2 2 分光光度法原理分光光度法原理3 3 分光光度计工作原理分光光度计工作原理1 1 分光光度法步骤分光光度法步骤计算结果计算结果测定吸光度测定吸光度显色反应显色反应（关键）（关键）萃取萃取固体固体液体液体吸收吸收液液气体气体2 2 分光光度法原理分光光度法原理v 遵循朗伯-比耳定律,即溶液对光吸收的程度与液层厚度和溶液浓度的乘积成正比.3 3 分光光度计工作原理分光光度计工作原理v 由钨丝灯发射出的白色光, 通过透镜成为平行光,进入棱镜色散后得到单色光, 经狭缝选择某一波长的光, 照射入盛被测溶液的比色杯上, (强度减弱后的)透射光经过检流计将光电流转化为电信号,

15、 最后记录吸光度结果.分光光度计工作流程图记记 录录检测检测比色杯比色杯狭狭 缝缝棱棱 镜镜透透 镜镜光光 源源4 卡尔费休水份1 原理2 KF滴定的优越性及其特点3 滴定度4 水分测定结果的影响因素5 影响水分测定精密度因素6 注意事项1 原理v化学反应化学反应vI 2 + SO2 +H2O 2HI+SO3v吡啶存在时无水吡啶能定量地吸收吡啶存在时无水吡啶能定量地吸收HI和和SO3，生，生成氢碘酸吡啶和亚硫酸吡啶。成氢碘酸吡啶和亚硫酸吡啶。vC5H5NI2+ C5H5NSO2+C5H5N+ H2Ov 2C5H5NHI+C5H5NSO3亚硫酸吡啶不稳定，能与水发生副反应，消耗一部分水，因而干扰

16、测定。如下反应：C5H5NSO3+ H2O C5H5NHSO4 H加入无水甲醇避免了上述副反应的发生。 C5H5NSO3+ CH3OH C5H5NHSO4CH3综上总的反应式: C5H5NI 2+C5H5NSO2 +C5H5N+CH3OH+H2O 2C5H5NHI +C5H5NHSO4CH3v所有的水都与碘进行了反应,滴定杯中的混和液中就会有游离态的碘,此游离碘将促使离子导电并且降低电压,以使极化电流稳定,当电压降至某一设定值时,滴定终止.2 KF滴定的优越性及其特点1 试剂对水的作用灵敏性和专一性高，是较理想的水分测定方法。2 适用于遇热易分解的物质或含有挥发性成分的供试品的水分测定。3 试

17、剂本身可以作为指示剂，也可用永停滴定法指示终点。4 非水溶液的氧化还原滴定方法，所以具有与碘可以发生反应的物质不适用本法。5 受空气湿度的影响较大，空气湿度大和阴雨天气不宜进行。3 滴定度滴定度滴定度 = WE mg/mLWE (水当量水当量) = mg H2O / mL 滴定剂滴定剂举例举例: 滴定度滴定度 = 5.125意味着意味着: 如果滴定过程消耗了如果滴定过程消耗了 1.00 mL 滴定剂滴定剂, 则被滴定的水的量为则被滴定的水的量为 5.125 mg。 温度影响温度影响: + 1C -0.1% 滴定度滴定度4 水分测定结果的影响因素(1)环境湿度 环境湿度是导致卡尔 费休法滴定出现

18、误差的最常见的因素之一.实验室内可通过使用空调降低室内温度来降低湿度.在湿度很大的情况下实验室内要配置除湿机. （2）温度 温度对卡尔 费休滴定速度有明显的影响.在低温下可以降低反应速度,减少影响滴定结果的副反应发生;在高温下可加快样品的溶解及水分的萃取,使滴定时间缩短.（3）仪器的密封性能 新购的仪器密封性较好，随着使用时间的延长，密封程度会有所变化：密封圈的老化，干燥剂失效，长时间不使用导致仪器内部管路、滴定瓶、溶剂等吸附环境水分，使测定过程出现终点达到延长，重现性差等问题。（4）电极的敏感度 影响双铂电极敏感度的主要因素是沉积在电极表面的污垢。将电极保存在清洁的溶剂中并定期清洗，以保持电极对电化学反应的灵敏度。5 影响水分测定精密度因素v取样方法和进样量的大小v由于卡尔费休滴定试剂很容易吸收水分,系统密封很重要，