实验三：气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物的分离和分析

一、实验目的：

1、了解氢火焰离子化检测器的检测原理

2、了解影响分离效果的因素

3、掌握气相色谱法对挥发性有机化合物分离分析的基本原理

4、掌握定量分析挥发性有机化合物混合物

二、实验原理：

气相色谱分离是利用试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相的分配系数不同，当气后的式样被载气带入色谱柱时，组份就在其中的两相中进行反复多次的分配，由于固定相对各个组分的吸附或溶解能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长使彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器。检测器将各组分的浓度或质量的变化转换成一定的电信号，经过放大后在记录仪上记录下来，即可得到各组分的色谱峰。根据峰高或峰面积便可进行定量分析。

三、实验仪器与试剂：

仪器：气相色谱仪（岛津GC-2010）；SPB-3全自动空气泵（北京中惠普分析技术研究所）；SPN-300氮气发生器；SPN-300氢气发生器；微量注射器；5mL容量瓶；SPB-5毛细管柱30m×0.32mm×0.25μm。试剂：体积比为7:3，3:7，5:5的乙酸乙酯和二氯甲烷的混合液。

四、实验步骤：

1、样品及标准溶液的配制：实验室已准备好的乙酸乙酯和二氯甲烷的混合液1，2，3三个样品

2、开机：依次打开空气泵、氮气发生器、氢气发生器，排出仪器中的剩余空气。打开氢火焰离子化检测器，打开“GC Read Time Analysis”软件，预热仪器打开电脑。

3、在软件上选择系统配置，选择FID检测器；设置相应的色谱条件：进样口温度100 ^oC，检测器温度200℃，柱箱温度50 ^oC（保持5 min），分流比：100，停止时间5 min，尾吹流量30mL/min，氢气流量40mL/min，空气流量400mL/min。4、选择“数据采集”——“下载仪器参数”，待柱箱、检测器的温度达到设定值，打开氢气，打开火焰，等GC状态显示“准备就绪”，点击“单次分析”，“样品记录”，输入保存路径和文件名。

5、点击“开始”，用5ul微量注射器进样，进样前用待测液润洗10次，用微量注射器依次进样体积比为7:3，3:7，5:5的乙酸乙酯和二氯甲烷的混合液进行分析。之后按下面板的START，拔出针。

6、将图表复制到word文档打印，根据各峰的保留时间确定峰的归属，根据各峰的峰面积并用归一化法计算溶液中各组分的质量分数。

7、关机：关软件上的氢气按钮、火焰按钮，关氢气源，将SPL、柱箱、FID温度设到80 ^oC，等温度达到设定值，点系统关闭按钮，关软件，关主机，关氮气发生器并旋松右边的旋钮，关空气源。

8、 处理实验数据，完成实验报告。

五、数据处理：

混合液1

图一

混合液2

图二

混合液3

图三

六、讨论与结果分析：

1、色谱进样条件与柱温选择

本实验用氮所作载气，氢气和空气为检测器燃气和助燃气。增大载气流量，保留时间缩短，峰形尖锐，减少分析时间和计算处理，但分离度不佳，灵敏度较低；减小氢气量会导致熄火和基线噪音增大，过大使灵敏度降低。因此在定量分析中，三种气体的流量和比例都必须严格控制，以寻求最高的灵敏度和最佳的分离度。本实验选用载气（N₂）总量为30 mL/min, 氢气和空气流量分别为40 mL/min和400 mL/min是经过反复验证的，实验前已经查找好相关数据；

2、程序升温：

是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。由于混合样品中的组分并不复杂所以不用采取程序升温，只需要恒温50^oC就可以了，但是需要注意多组分复杂样品最常用的方法是程序升温；

3、检测器选择分析：

该气相色谱常用定量检测器为氢火焰离子化检测器（FID）。其优点：1、对有机化合物具有很高的灵敏度，具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速；2、通用性强，几乎对所有的样品都有响应，而无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应，线性范围宽。所以该检测器，适合我们进行简单的 挥发性有机物混合物的分离和分析；

3、定量分析：

检测器将各组分的浓度或质量的变化转换成一定的电信号，放大后在记录仪上记录下来，得到各组分色谱峰。由于色谱仪检测器输出信号（峰高或峰面积）强弱跟某一化合物量的多少有关，根据峰高或峰面积便可进行定量分析。

4、提高分离度的几种方法 ：

（1）增加柱长可以增加分离度；

（2）减少进样量；

（3）提高进样技术防止造成两次进样；

（4）降低载气流速；

（5）降低色谱柱温度；

（6）提高汽化室温度；

  如果分离度不明显的话可以采用以上方法的一种或者几种；

5、结论：

在本实验中，乙酸乙酯和二氯甲烷的保留时间分别是是：二氯甲烷约为2.5min，乙酸乙酯3.0min，所以前出峰的是二氯甲烷，后出峰的是乙酸乙酯。

（1）在混合液1中二氯甲烷和乙酸乙酯的峰面积分别是5399714.6和21704301.4，峰高分别是1500894.5和1500894.5，质量分数分别是19.9222%和80.0778%；

（2）在混合液2中二氯甲烷和乙酸乙酯的峰面积分别是8686206.7和14602410.9，峰高分别是3069212.15和5550368.5，质量分数分别是37.2981%和62.7019%；

（3）在混合液3二氯甲烷和乙酸乙酯的峰面积分别是8775441.4和4903141.3，峰高分别是3361172.2和1896445.3，质量分数分别是64.1546%和35.8454%；

6、注意事项：

（1）每次进样要用甲醇或者丙酮润洗20次，之后用待测液润洗3~5次；

（2）样品中如果含有固形物，会造成对汽化室、检测器的污染及堵塞毛细管柱；样品中含有气泡会出现多余的峰；因此在制作样品时必须小心，防止固体污染物和气泡的存在；

（3）色谱仪每次开机后必须检查稳定性，进样操作前必须保证基线的稳定；

（4）当针孔插入色谱仪后，要快速注入并同时开始测量，以避免液体在汽化室内时间过长使部分液体先气化进入色谱柱造成谱图混乱；

 

第二篇：分析气相色谱法在测定有机物中的应用