地下流体之色谱观测原理及方法

第一部分离子色谱主要内容：色谱分析概述离子色谱基本理论离子色谱工作原理离子色谱仪器结构离子色谱观测流程谱分析概述色谱法亦称色层法、层析法，是近代发展起来的一种高效分离技术，是一种物理及物理化学相结合的分离分析方法，是利用样品组分在互不相溶的两相中具有不同的分配系数（或吸附系数、渗透性），当两相做相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配，在移动速度上产生差异而实现分离。色谱法按流动相状态分类可分为气相色谱、液相色谱、超临界流体色

谱；按固定相状态，气相色谱可分为气-固色谱法，气-液色谱法，液

相色谱亦可分为液-固色谱、液-液色谱法；按组分在两相间的分离机

理分类可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、离子对色谱、凝

胶渗透色谱等；按固体相在色谱分离系统中的形态分类可分为柱色谱、薄层色谱和纸色谱等；按固定相材料不同进行分类，离子交换色谱，

尺寸排阻色谱，键合相色谱。二、离子色谱理论离子色谱〔IC〕是高效液相色谱的一种，是以离子型化合物为分析对象的液相色谱方法，使用离子交换剂固定相和电导检测器，检测无机阴阳离子组分。离子色谱可快捷方便地对常规的8种阴离子(F-、2

3

4Cl-

、

Br-

、

Br03

、

NO

-

、

NO

-

、

PO

3-

、4SO42-)、6种阳离子(Li+、Na+、NH

+、K+、Ca2+、Mg2+）进量。离子色谱具有灵敏度高、选择性好、可同时分析多种离子化合物、分离柱稳定性好容量高的特点。三、离子色谱的基本原理离子色谱的原理是基于离子交换树脂上可离解的离子与流动相中具有相荷的溶质离子之间进行的可逆交换和分析物溶质对交换剂亲和力的差别而被分离。适用于亲水性阴、阳离子的分离。

分离是基于发生在流动相和键合在基质上的离子交换基团之间的离子交换过程，也包括部分非离子的相互作用。这种分离方式可用于有机和无

机阴离子和阳离子的分离。例如几种阴离子的分离，样品溶液进样之后，首先与分析柱的离子交换位置进行离子交换（即被保留在柱上），如用2-NaOH作淋洗液分析样品中的F-、Cl-和SO4

，保留在柱上的阴离子即被淋洗液置换并从柱上被洗脱。对树脂亲和力弱的分析物离子先于亲和力强的分析物离子依次被洗脱，淋出液经过化学抑制器，将来自淋洗液的背景电导抑制到最小，这样当被分析物离开进入电导池时就有较大的可准确测量的电导信号。现代离子色谱以离子交换机理为主，以电导为主要检测器，主要检测对象早期为无机阴阳离子，后应用到其它领域。四、离子色谱仪的结构1、离子色谱仪主要由输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、数据处理系统五个部分构成。2、输液系统包括流动相瓶（聚乙烯瓶）、滤头、气液分离器装置、 脱气装置、泵粗四氟流路管、泵流路管接头及卡套、泵、压力传感器、锥形接头及PEEK管等等。3、进样系统包括六通阀（配套螺丝，卡套，进样针）、流路管、注射器等。4.2自动进口高压六通阀具有扳阀后信号自动 功能；3.6流路系统具有漏液装置。4、分离系统包括色谱柱和保护柱，色谱柱是仪器的 ，也是相对较脆弱的部件，使用和 至关重要。5、检测系统包括抑制器和电导池。检测器可以提高待测离子子的电导值以提高灵敏度，降低背景电导(淋洗液)以减少噪音。6、数据处理系统即色谱工作站，全中文显示，配有 操作演示，操作简

单，易于掌握，具有量程自动选择，基线自动调零，谱图、工作曲线定时显示、谱图平移、工作条件选择 等功能，自动给出分析结果和进行各种不同的校正，具有中文显示

、打印谱图、校正曲线、分析结果等功能。7、具有常规检测和高精检测两种检测模式，高精档灵敏度提高10倍，可对低浓度样品进行准确测量。8、 整机，数字化控制，屏幕液晶显示，全屏显示电压、电导、电流、流量、量程、压力等工作参数，便于仪器的实时 。具有智能化进行量程的选择，基线自动调零等功能。五、离子色谱观测流程1、配置储备液：包括阴、阳离子淋洗液；阴、阳离子标准溶液；制作标准曲线用混合标准溶液。2、色谱工作站安装：对仪器和电脑建立信号连接，在色谱仪开机状态下安装色谱工作站到电脑，安装位置最好选择非C盘，以便以后工作中的标准曲线、模板、数据的

。3、制作标准曲线打开色谱工作站；引进做标准曲线用模板；跑基线，待基线稳定后，将各个标准样品按照浓度由低到高的顺序一次进样，同时在各样品的“定量组份”中输入各组分的套峰时间、组分名称及浓度，同时在“定量方法”中选择“标准样品（计算校正因子）”，谱图出完后停止采集信号并保存。将标准曲线的谱图全部打开，然后按照一定次序分别单击各谱图的“定量结果”中的“当前表存档”并确定，就将各谱图存档了，然后单击“定量方法”中“工作曲线”里的“用档计算”按钮，则标准曲线计算成功，此

时可以在“显示”中看各组分的标准曲线。分别看r值大小，r值≥0.995即可（三个9是比较好的）。在“定量方法”中选“多点校正”；将原来的默认模板放入上月模板文件夹内；在文件中选择“存为默认模板”。工作站主要分六个板块，谱图参数、谱图处理、定量结果、定量组分、定量结果和分析报告，在制作模板的时候首先要选择合适的谱图参数，以满屏美观为宜，谱图处理部分主要是选择“

判峰”和“峰分离”的点；定量组分按照各个离子出峰的时间填写套峰时间和各个离子名称与浓度，也可选择自动填写套峰时间在修正；定量方法选择计算校正因子（标准样品）；定量结果就是点击上面的计算器的标识，计算校正因子，然后存为模板。PS：

板用配好的“混标溶液”4、样品分析（1）进入后，首先开启电脑显示器、主机、离子色谱仪、柱温箱、气液分离器及

脱气的电源开关，三十秒后开启脱气的脱气开关，打开泵，开电流同时将柱温箱的温度设为45℃。开启电脑中的离子色谱工作站，单击 中的“谱图

”按钮，让工作站

信号，同时设置好保存

。将色谱柱放入柱温箱中，更换淋洗液瓶中的淋洗液，将滤头放入淋洗液中，将流量调为0.3ml/min，开启泵，将色谱柱连入流路中，同时再放入柱温箱中，打开电流开关，调整电流为70±5mA，然后将流量调为0.5ml/min，一分钟后将流量调为0.7ml/min（阴离子柱最大承受流量），通淋洗液直到基线稳定（大约需要40min左右）。样品预处理：用

聚乙烯塑料瓶常压下取50mL水样，分析前进行过滤杂质、稀释浓度等预处理。样品检测：使工作站停止信号，用注射器吸取1ml样品，将六通阀搬到进样位置，注入样品，迅速扳到分析位置，此时工作站自动开始信号，分析完成后存盘保存样品分析数据。分析完毕，关闭柱温箱，将流量调为0.5ml/min，一分钟后将流量调为0.3ml/min，关闭电流，关闭泵，关闭气液分离器电源开关，关闭离子色谱仪的电源开关，关闭电脑，拔掉电源，离开

。离子色谱基本流程图泵色谱柱数据处理输液分离检测数据处理NO3-F-

Cl-NO2-Br-SO42-HPO42-抑制器检测器进样淋洗液脱气 气液分离器进样阀保护柱下关温泉水样分析谱图第二部分气相色谱主要内容气相色谱基本理论气相色谱基本原理气相色谱仪结构气相色谱仪器操作流程一、气相色谱基本理论气相色谱是以气体为流动相的柱色谱分析方法，约20％的物质可用此法分析。气相色谱利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。气相色谱的主要特点是分离效能高、选择性高、灵敏度高、分析速度快、样品用量少、定性重复性好、定量精确度高、应用范围广。气－固色谱常用于性气体及低碳数化合物的分离。例如：氮气、氢气、氧气等。气－液色谱的应用较广，只要在气相色谱仪允许的条件下可以气化而不分解的物质都可以分析。对部分热不稳定的物质，或难以气化的物质，通过化学衍生化的方法也可分析。二、气相色谱基本原理气相色谱分析是基于被测组分在两相之间的分配，这两相中一个是表面积很大的固定相，另一个是载送

被测组分前进的流动相气体，由于样品中不同物质在

两相中具有不同分配系数，当两相作相对运动时，这

些物质随流动相运动，并在两相中进行反复多次的分

配，使那些分配系数只有微小差异的物质，在移动速

度上产生了很大的差别，从而达到相互分离，然后再

定性和定量。气相色谱仪就是实现此分析过程的装置。三、气相色谱仪结构气相色谱仪由六大部分组成：气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、及处理系统、辅助系统。1、气路系统的作用是为仪器提供稳定的载气和检测器所需的辅助气，载气负责携带分析试样通过色谱柱，提供其在柱内运行的动力，辅助气则提供检测器燃烧或吹扫用。2、进样系统包括注样器和六通阀，作用是将样品送入仪器，并使之气化。3、分离系统主要指色谱柱，作用是将混合物分离成单一组分。4、检测系统的作用是对柱后已分离组分进行检测，并用电信号的形式输出。5、

及处理系统的作用是

并处理检测器输出的信号，记录色谱图，给出最终的定性和定量结果。6、辅助系统的作用是控制和显示INJ、CoL、DeT及辅助部分的温度。四、气相色谱仪操作流程1、安装色谱工作站：对仪器和电脑建立信号连接，开载气，检查压力表，打开主机后，安装

到电脑，安装位置最

好选择非C盘，以便以后工作中的标准曲线、模板、数据的。2、日常观测操作规程（1）打开载气，观察压力表指示是否正常，打开电源开关；（2）根据配制方法按步骤建立色谱条件配置表；（3）建立方法，按步骤建立和配置方法1、方法2；（4）等待仪器各个温区升温到达设置温度，开启检测器，设定桥电流；（5）仪器稳定后用标准气进样制作标准模板；（6）、引进标准模板，用注射器准确吸取1mL气体样