氣相色譜實驗報告

   一、實驗目的  1、了解氣相色譜儀的基本結構及掌握分離分析的基本原理； 2、了解頂空氣相色譜法； 3、了解影響分離效果的因素； 4、掌握定性、定量分析與測定的方法。  二、實驗原理  氣相色譜分離是利用上試樣中各組分在色譜柱中的氣相和固定相間的分配系數(shù)不同，當氣化后的試樣被載氣帶入色譜柱進行時，組分就在其中的兩相中進行反復多次的分配，由于固定相各個組分的吸附或溶解能力不同，因此各組分在色譜柱中的運行速度就不同。經(jīng)過一定的柱長后，使彼此分離，順序離開色譜柱進入檢測器。檢測器將各組分的濃度或質(zhì)量的變化轉(zhuǎn)換成一定的電信號，經(jīng)過放大后在記錄儀上記錄下來，即可得到各組分的色譜峰。根據(jù)保留時間和峰高或峰面積，便可進行定性和定量的分析。  （1）頂空色譜法及其原理介紹  頂空氣相色譜是指對液體或固體中的揮發(fā)性成分進行氣相色譜分析的一種間接測定法，它是在熱力學平衡的蒸氣相與被分析樣品同時存在于一個密閉系統(tǒng)中進行的。這一方法從氣相色譜儀角度講，是一種進樣系統(tǒng)，即“頂空進樣系統(tǒng)”。其原理如下：   一個容積為V、裝有體積為Vo濃度為Co的液體樣品的密封容器, 在一定溫度下達到平衡時，氣相體積為Vg，液相體積為Vs，氣相樣品濃度為Cg，液相中樣品濃度為Cs, 則：  平衡常數(shù)K=Cs/Cg 相比β=Vg/Vs  V=Vs+Vg=Vo+Vg  又因為是密封容器，所以  CoVo=CoVs=CsVs+CgVg= KCgVs + CgVg   Co=KCg+CgVg/Vs=KCg+βCg=Cg(K+β）   Cg=Co/(K+β）＝K’Co  可見，在平衡狀態(tài)下，氣相組成與樣品原組成為正比關系，根據(jù)這一關系我們可以進行定性和定量分析。  （2）頂空色譜法的優(yōu)點  頂空色譜進樣器可與國內(nèi)外各種氣相色譜儀相連接，它是將液體或固體樣品中的揮發(fā)性組分直接導入氣相色譜儀進行分離和檢測的理想進樣裝置。  它采用氣體進樣，可專一性收集樣品中的易揮發(fā)性成分，與液-液萃取和固相萃取相比既可避免在除去溶劑時引起揮發(fā)物的損失，又可降低共提物引起的噪音，具有更高靈敏度和分析速度，對分析人員和環(huán)境危害小，操作簡便，是一種符合“綠色分析化學”要求的分析手段。固相萃取和液相萃取時不可避免地帶入共萃取物干擾分析。頂空分析可看成是氣相萃

取方法，大大減小樣品基質(zhì)對分析的干擾。頂空分析有不同的模式，可適合各種樣品。  頂空分析方法隨氣相色譜分析方法的發(fā)展在不斷更新和發(fā)展，現(xiàn)代頂空分析法已形成一個相對較為完善的分析體系。  （3）頂空氣相色譜法的分類  頂空氣相色譜通常包括三個過程：取樣、進樣和色譜分析。根據(jù)取樣和進樣方式不同，頂空分析可分為靜態(tài)頂空色譜分析和動態(tài)頂空氣相色譜分析。  靜態(tài)頂空色譜分析是將樣品密封在一個容器中，在一定溫度下放置一段時間，使兩相達到平衡，然后取氣相進行分析。      圖 1 頂空氣相色譜取樣（a）和進樣（b）  其中，自動進樣裝置有壓力平衡進樣系統(tǒng)、壓力控制定量管進樣系統(tǒng)以及采用注射器進樣。靜態(tài)頂空色譜分析在取樣之前一定要先讓樣品兩相達到平衡，平衡后取樣針插入樣品瓶取樣。  動態(tài)頂空氣相色譜法是用流動的氣體將樣品中的揮發(fā)性成分“吹掃”出來，再用一個捕集器將吹掃出來的物質(zhì)吸附下來，然后經(jīng)熱解吸將樣品送入GC進行分析。因此稱為吹掃－捕集（purge & trap)進樣技術。  三、實驗步驟  1、設定一個初步分析條件。  2、配制定量標準溶液：稱取適量標樣，配制成不同濃度的標準溶液，分別加適量的NaCl。 3、*色譜條件（柱溫）的確定：標準樣在適合的溫度下穩(wěn)定30min后，取上部氣體適量 μL進樣，進樣檢驗該色譜的適用性，記錄每個柱溫的出峰情況。確定*條件并繪標準曲線。  4、相對校正因子的測定：在上述*色譜條件下，重復測定樣品溶液三次，記錄保留時間和峰面積，若發(fā)現(xiàn)兩者有明顯變化，再重復多次。  5、未知樣品測定：將未知樣品按照上述方法配溶液、穩(wěn)定30min、取樣測量，記錄實驗數(shù)據(jù)。  四、實驗總結與討論  1、配制溶液時加鹽即鹽析劑，可以增加活度系數(shù)，降低物質(zhì)的溶解度，提高液面上被測揮發(fā)組分的濃度。常用NaCl作為鹽析劑。  2、總結一下氣相色譜法常用的幾種定量分析方法 （1）歸一化法  若試樣中含有n個組分,每個組分質(zhì)量分別為M1,M2,M3 , … ,Mn，且各組分均能洗出色譜峰,則其中某個組分i的質(zhì)量分數(shù)可按下式計算：  Wi= MiM1+M2+?+Mi+?+
Mn ×=Mi A1f1+A2f2+?+Aifi+?+
Anfn ×  其中，fi為質(zhì)量校正因子，得質(zhì)量分數(shù)；若為摩爾校正因子，則得到摩爾分數(shù)或體積分數(shù)。Ai為峰面積。

特點：簡便準確，進樣量的準確性和操作條件的變動對測定結果影響不大，適用于多組分同時測定。  缺點：某些不需要定量的組分也要測出其校正因子各峰面積因此該法在使用中受到限制。  使用前提：A、試樣中所有組分必須全部出峰；  B、相同濃度下，峰面積的比值等于濃度的比值； C、要知道每種物質(zhì)的校正因子。  （2）外標法  外標法也稱為標準曲線法。是在一定條件下，測定一系列不同濃度的標準試樣的峰面積，繪出峰面積A對質(zhì)量分數(shù)的標準曲線，在嚴格相同的操作條件下測定試樣中待測組分的峰面積，同測得的峰面積在標準曲線上查出被測組分的質(zhì)量分數(shù)。  特點及要求：外標法不使用校正因子，準確性較高，操作條件變化對結果準確性影響較大，對進樣量的準確性控制要求較高，適用于大批量試樣的快速分析。 （3）內(nèi)標法  內(nèi)標法是在一定量試樣中加入一定量的內(nèi)標物，根據(jù)待測物組分和內(nèi)標物的峰面積及內(nèi)標物質(zhì)量計算待測組分質(zhì)量的方法。  特點：內(nèi)標法的準確性較高，操作條件和進樣量的稍許變動對定量結果的影響不大，每個試樣的分析都要進行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析。  若將內(nèi)標法中的試樣取樣量和內(nèi)標物加入量固定，則內(nèi)標物要滿足以下要求： A、試樣中不含有該物質(zhì)； B、與被測組分性質(zhì)比較接近； C、不與試樣發(fā)生化學反應；  D、出峰位置應位于被測組分附近且無組分峰影響。