仪器分析基础知识201406

仪器分析基础知识卫星石化辅助部：唐建良第一页，共46页。目录1气相色谱2液相色谱3分光光度计4卡尔费休水份第二页，共46页。

气相色谱基础知识第三页，共46页。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第四页，共46页。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）。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。第五页，共46页。如图：第六页，共46页。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第七页，共46页。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

：半峰宽第八页，共46页。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：样品进样汽化载气色谱柱分离检测器检测器信号记录第九页，共46页。第十页，共46页。气相色谱仪器及操作1、仪器基本配置第十一页，共46页。温度设置1进样器2柱温3检测器第十二页，共46页。程序升温与恒温对分离的影响比较如图：恒温：45oC程序升温：30~180oC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，但分离效果差第十三页，共46页。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)第十四页，共46页。5气相色谱仪器故障的诊断与排除12第十五页，共46页。2液相色谱基础知识第十六页，共46页。1高效液相色谱法的概念2高效液相色谱的组成及优缺点3高效液相色谱中常遇见的问题及处理方法第十七页，共46页。1高效液相色谱法的概念

高效液相色谱法（HPLC)是一种现代液相色谱法，其基本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，注入的供试品被流动相带入柱内进行分离后，各成分先后进入检测器，用记录仪或数据处理装置记录色谱图并进行数据处理，得到测定结果。本法具有分离性能高、分析速度快的特点。第十八页，共46页。2高效液相色谱的组成及优缺点

高效液相色谱仪由输液泵、进样器、色谱柱、检测器和色谱数据处理系统组成。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。缺点：只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小于检测波长。第十九页，共46页。3高效液相色谱中常遇见的问题及处理方法第二十页，共46页。3.1保留时间变化1.柱温变化2.等度与梯度间未能充分平衡3.缓冲液容量不够4.柱污染5.柱内条件变化6.柱快达到寿命1.柱恒温2.至少用10倍柱体积的流动相平衡柱3.用>25mmol/L的缓冲液4.每天冲洗柱5.稳定进样条件,调节流动相6.采用保护柱第二十一页，共46页。3.2保留时间缩短1.流速增加2.样品超载3.键合相流失4.流动相组成变化5.温度增加1.检查泵,重新设定流速2.降低样品量3.流动相PH值保持在检查柱的方向4.防止流动相蒸发或沉淀5.柱恒温第二十二页，共46页。3.3保留时间延长1.流速下降2.硅胶柱上活性点变化3.键合相流失4.流动相组成变化5.温度降低1.管路泄漏,更换泵密封圈,排除泵内气泡2.用流动相改性剂,如加三乙胺,或采用碱至钝化柱3.流动相PH值保持在检查柱的方向4.防止流动相蒸发或沉淀5.柱恒温第二十三页，共46页。

出现肩峰或分叉1.样品体积过大2.样品溶剂极性过强3.柱塌陷或形成短路通道4.柱内烧结不锈钢失效5.进样器损坏1.用流动相配样,总的样品体积小于第一峰的15%2.采用较弱的样品溶剂3.更换色谱柱,采用较弱腐蚀性条件4.更换烧结不锈钢,加在线过滤器,过滤样品5.更换进样器转子第二十四页，共46页。3.5鬼峰1.进样阀残余峰2.样品中未知物3.柱未平衡4.水污染1.每次用后用强溶剂清洗阀,改进阀和样品的清洗2.处理样品3.重新平衡柱,用流动相作样品溶剂

(尤其是离子对色谱)4.通过变化平衡时间检查水质量，用HPLC级的水第二十五页，共46页。3.6基线噪声1.气泡(尖锐峰)2.污染(随机噪声)3.检测器灯连续噪声4.电干扰(偶然噪声)5.检测器中有气泡1.流动相脱气,加柱后背压2.清洗柱,净化样品,用HPLC级试剂3.更换氘灯4.采用稳压电源,检查干扰的来源(如水浴等)5.流动相脱气,加柱后背压第二十六页，共46页。3.7峰拖尾1.柱超载2.峰干扰3.硅羟基作用4.柱内烧结不锈钢失效5.柱塌陷或形成短路通道6.死体积或柱外体积过大7.柱效下降1.降低样品量,增加柱直径采用较高容量的固定相2.清洁样品,调整流动相3.加三乙胺,用碱致钝化柱增加缓冲液或盐的浓度降低流动相PH值,钝化样品4.更换烧结不锈钢,加在线过滤器,过滤样品5.更换色谱柱,采用较弱腐蚀性条件6.连接点降至最低,对所有连接点作合适调整,尽可能采用细内径的连接管7.用较低腐蚀条件,更换柱,采用保护柱第二十七页，共46页。3.8峰展宽1.进样体积过大2.在进样阀中造成峰扩展3.数据系统采样速率太慢4.流动相粘度过高5.检测池体积过大6.保留时间过长7.柱外体积过大8.样品过载1.用流动相配样,总的样品体积小于第一峰的15%2.进样前后排出气泡以降低扩散3.设定速率应是每峰大于10点4.增加柱温,采用低粘度流动相5.用小体积池,卸下热交换器6.等度洗脱时增加溶剂含量也可用梯度洗脱7.将连接管径和连接管长度降至最小8.进小浓度小体积样品第二十八页，共46页。3分光光度计1分光光度法步骤2分光光度法原理3分光光度计工作原理第二十九页，共46页。1分光光度法步骤计算结果测定吸光度显色反应（关键）萃取固体液体吸收液气体第三十页，共46页。2分光光度法原理

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.第三十一页，共46页。3分光光度计工作原理

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,最后记录吸光度结果.第三十二页，共46页。分光光度计工作流程图记录检测比色杯狭缝棱镜透镜光源第三十三页，共46页。4卡尔费休水份1原理2KF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注意事项第三十四页，共46页。1原理化学反应I2+SO2+H2O2HI+SO3¯吡啶存在时无水吡啶能定量地吸收HI和SO3¯，生成氢碘酸吡啶和亚硫酸吡啶。C5H5N·I2+C5H5N·SO2+C5H5N+H2O2C5H5N·HI+C5H5N·SO3第三十五页，共46页。亚硫酸吡啶不稳定，能与水发生副反应，消耗一部分水，因而干扰测定。如下反应：C5H5N·SO3+H2OC5H5NHSO4H加入无水甲醇避免了上述副反应的发生。

C5H5N·SO3+CH3OHC5H5NHSO4CH3综上总的反应式:C5H5N•I2+C5H5N•SO2+C5H5N+CH3OH+H2O2C5H5N•HI+C5H5N•HSO4CH3第三十六页，共46页。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.

第三十七页，共46页。2KF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。第三十八页，共46页。3滴定度滴定度=WEmg/mLWE(水当量)=mgH2O

/mL滴定剂

举例:意味着:

如果滴定过程消耗了1.00mL滴定剂,则被滴定的水的量为5.125mg。

温度影响:+1°C-0.1%滴定度第三十九页，共46页。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.第四十页，共46页。（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.第四十一页，共46页。（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。第四十二页，共46页。（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。第四十三页，共46页。5影响水分测定精密度因素

取样方法和进样量的大小由于卡尔费休滴定试剂很容易吸收水分,系统密封很重要，否则由于吸湿现象造成终点长时间的不稳定和严重的误差。卡尔费休试剂的滴定度的大小滴定试剂的发送头的结构与位置