固相微萃取气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物

华南师范大学实验报告实验三：固相微萃取气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物的分离与定量分析实验目的了解固相微萃取及气相色谱仪的基本结构和分离分析的基本原理了解影响分离效果的因素掌握定性分析与测定实验原理固相微萃取(SPME)是20世纪90年代初发展的一种集萃取、浓缩、解吸于一体的样品前处理技术。其装置类似于一支气相色谱的微量进样器，萃取头是在一根石英纤维上涂上固相微萃取涂层,外套细不锈钢管以保护石英纤维不被折断,纤维头可在钢管内伸缩。将纤维头浸入样品溶液中或顶空气体中一段时间,同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度,待平衡后将纤维头取出插入气相色谱汽化室，热解吸涂层上吸附的物质。被萃取物在汽化室内解吸后,靠流动相将其导入色谱柱,完成提取、分离、浓缩的全过程。固相微萃取技术几乎可以用于气体、液体、固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析。实验仪器与分析1、仪器：气相色谱仪；全自动空气泵；氮气发生器；氢气发生器；SPB-5毛细管柱1、仪器：气相色谱仪；全自动空气泵；氮气发生器；氢气发生器；SPB-5毛细管柱30mX0.32mmX0.25“m,微量注射器；容量瓶；毛细管色谱柱；固相微萃取装置；水浴锅。2、试剂：乙醇，正丁醇，乙醇和正丁醇的混合液L四气相色谱仪仪器装置3*9乜■户■片玄■尺X一空.1■二匸丄.1⑴气流系统指载气及其他气体（燃烧气、助燃气）流动的管路和控制、测量元件。所用的气体从高压气瓶或气体发生器逸出后，通过减压和气体净化干燥管，用稳压阀、稳流阀控制到所需的流量。⑵分离系统由进样室与色谱柱组成。进样室有气体进样阀、液体进样室、热裂解进样室等多种型式。色谱柱通常为内径2〜3毫米、长1〜3米、内盛固定相的填充柱，或内径0.25毫米、长20米以上⑶检测系统包括检测器、微电流放大器、记录器。检测器（表3）将色谱柱流出的组分，依浓度的变化转化为电信号，经微电流放大器后，把放大后的电信号分别送到记录器和数据处理装置，由记录器绘出色谱流出曲线。⑷数据处理系统简单的数据处理部件是积分仪。新型的气相色谱仪都有微处理机作数据处理。⑸温度控制系统及其他辅助部件温度控制器用于控制进样室、色谱柱、检测器的温度。如果色谱柱放置在有鼓风的色谱炉内，则要求色谱炉能在恒定温度或程序升操作。重要辅助部件有顶空取样器、流程切换装置等。五实验步骤1、样品及标准溶液的配置：实验室已准备好的乙醇标准溶液、正丁醇标准溶液及乙醇和正丁醇混合的样品溶液2、开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器，氢气发生器，排出仪器中的剩余空气。等载气稳定后打开氢火焰离子化检测器，最后打开电脑上的工作站。3、色谱分离条件的设置。柱箱温度：50°C,进样器温度：200°C,检测器温度：200°C。分流比：10。尾吹流30mL/min,氢气流量40mL/min，空气流量400mL/min。4、选择“数据采集”—“下载仪器常数”，待柱箱、FID的温度达到设定温度，依次打开氢气，打开火焰，等GC状态显示“准备就绪”后，点击“单次分析”，再点击“样品记录”，保存路径和文件名。5、点击“开始”，用微量注射器进样，之后按下面板的START，拔出针。依次进样：乙醇标准溶液，正丁醇标准溶液。用固相微萃取装置提取的乙醇和正丁醇混合液的挥发性物质。6、将图表复制到WORD文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个峰的归属，从而达到定性的目的。

关机。六数据记录图一：乙醇的气相色谱图表一：乙醇峰号保留时间面积面积％峰高理论塔板分离度12.7649658273.5100.00003755409.029857.668——图二：正丁醇的气相色谱图表二：正丁醇峰号保留时间面积面积％峰高理论塔板分离度13.78117624467.8100.00003340459.710986.026——图三：混合样的气相色谱图表三：混合样峰号保留时间面积面积％峰高理论塔板12.59325038621.345.25209334431.623246.96223.01830292885.454.748012033742.738107.367图四：比较（黑色：混合样红色：乙醇蓝色：正丁醇）七结果分析与讨论1气相色谱仪定性分析中，从谱图一中得知，乙醇的保留时间约为2.764min；从谱图二中得知，正丁醇约为3.781min；对比谱图四可知，前面出峰的是乙醇，保留时间为2.593min；后出峰的是正丁醇，保留时间为3.018min。通过以上分析，可知混合样中含有乙醇和正丁醇。2气相色谱仪定量分析中，从谱图三中得知，乙醇的峰面积为25038621.3，峰高为9334431.6，峰面积百分数为45.2520%；正丁醇的峰面积为30292885.4，峰高为12033742.7，峰面积百分数为54.7480%；因峰面积比值等于浓度比，故乙醇的浓度分数为45.2520%，正丁醇的浓度分数为54.7480%。由图四比较中得知：乙醇的保留时间约为2.764,正丁醇约为3.781min，所以前出峰的是乙醇，后出峰的是正丁醇。3从谱图一、谱图二和谱图三得到的正丁醇和乙醇的保留时间与谱图三中得到的保留时间有点不一致。但当需做定性分析的样品里面所包含的物质种类不多切保留时间差异较大时，保留时间的一点小偏差是允许的，并不会给定性分析带来很大的影响。且可能的原因是：⑴由于分组进行不同人操作，个体反应能力不一样，使得进样速度不一样，因气相色谱的保留时间与进样速度有很大关系，故应尽量进样速度快。⑵每个人操作熟练程度不同，进样过程中样品进入时间长短及按下“开始”键时会有较大的偏差，从而导致最总所得的样品保留时间有所偏差，故应打进样后，立即按“开始”。⑶从图中观察到谱图中样品峰的缝宽不一样，且峰宽越小，峰两侧对称性越好，说明分离度越高，得到的实验结果越好。⑷因要吸附3分钟，但由于是手机计时，只是大意看下时间，不够精确。4从图中看出，本实验的分离度很好，可以将混合物完全分开，提高分离度的几种方法有：(⑴增加柱长可以增加分离度.(2).减少进样量(固体样品加大溶剂量).⑶.提高进样技术防止造成两次进样.⑷.降低载气流速.(5).降低色谱柱温度.⑹.提高汽化室温度.(7).毛细管色谱柱要分流，选择合适的分流比.5固体微萃取技术相比于传统样品处理方式的优势有：结果测定结果准确可靠。操作简单快捷，成本低廉。可以有效掩蔽样品的集体效应。可以同时测定有机污染物。灵敏度高，检出限低。6SPME测定样品时，萃取与下列因素有关：纤维涂层的极性和厚度、萃取方法、萃取时间、萃取温度、pH值、无机盐的浓度等。7气相色谱法常用的几种定量分析方法：(1)归一化法：若试样中含有N个组分，且各组分均能洗出色谱峰，则其中某个组分i的殴%)=肩上細00质量分数可按下式计算：特点及要求：归一化法简便、准确；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。外标法，外标法也称为标准曲线法。计算公式为咋％)皿出灯00特点及要求：外标法不使用校正因子，准确性较高；操作条件变化对结果准确性影响较大；对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。内标法内标法是在一定量试样中加入一定量的内标物，根据待测物组分和内标物的峰面积及内标物质量计算待测组分质量的方法。计算公式为：「仝特点：内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大；每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析；若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定。而本实验采用的是归一化法。7很多做色谱分析工作的新手常常会把注射器的针头和注射器杆弄弯，原因是：进样口拧的太紧，室温下拧的太紧当汽化室温度升高时硅胶密封垫膨胀后会更紧，这时注射器很难