氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)法對(duì)苯系物的分離分析

1、姓名：JYF 實(shí)驗(yàn)日期：2015年5月29日實(shí)驗(yàn)名稱：氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法對(duì)苯系物的分離分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的基本構(gòu)造，熟悉工作軟件的使用。2.了解運(yùn)用GC-MS儀分析簡(jiǎn)單樣品的基本過(guò)程。3.進(jìn)一步加深對(duì)氣相色譜基本原理及其應(yīng)用的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理氣相色譜法是利用物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相中的分配系數(shù)不同，使不同化合物從色譜柱流出的時(shí)間不同，達(dá)到分離化合物的目的。質(zhì)譜法是利用帶電粒子在磁場(chǎng)或電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按其質(zhì)荷比（m/z）實(shí)現(xiàn)分離分析，測(cè)定離子質(zhì)量及強(qiáng)度分布。它可以給出化合物的分子量、元素組成、分子式和分子結(jié)構(gòu)信息，具有定性專屬性、靈敏度高、檢測(cè)快速等特點(diǎn)。氣

2、相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀兼?zhèn)淞松V的高分離能力和質(zhì)譜的強(qiáng)定性能力，可以把氣相色譜理解為質(zhì)譜的進(jìn)樣系統(tǒng)，把質(zhì)譜理解為氣相色譜的檢測(cè)器。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的基本構(gòu)成為：樣品進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測(cè)器信號(hào)處理器，其中離子源、質(zhì)量分析器和檢測(cè)器要處于真空系統(tǒng)中。本實(shí)驗(yàn)中待分析樣品為苯系物?；旌蠘悠方?jīng)GC分離成一個(gè)一個(gè)單一組分，并進(jìn)入離子源，在離子源樣品分子被電離成，離子經(jīng)過(guò)質(zhì)量分析器之后即按m/z順序排列成譜。經(jīng)檢測(cè)器檢測(cè)后得到質(zhì)譜，計(jì)算機(jī)采集并儲(chǔ)存質(zhì)譜，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理可得到樣品的色譜圖、質(zhì)譜圖等。三、儀器和試劑Agilent 6890-5973N GC-MS儀（安捷倫科技有限公司）、HP-5 MS 色

3、譜柱、0-5mL 移液器、0.4 m的有機(jī)相微孔膜過(guò)濾器、苯、甲苯、二甲苯（AR）混合液、容量瓶四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.準(zhǔn)備好待測(cè)樣。（待測(cè)樣的配置：分別用移液器取1mL 苯、甲苯、二甲苯混合后，用甲醇稀釋1000倍后待用；再用移液器取2mL 稀釋液，使用0.45m的有機(jī)相微孔膜過(guò)濾器后，轉(zhuǎn)移至標(biāo)準(zhǔn)樣品瓶中待測(cè)。）2.設(shè)定好GC-MS操作參數(shù)后，可進(jìn)樣分析：設(shè)置樣品信息及數(shù)據(jù)文件保存路徑后，按下“Start run”鍵，待“Pre-run”結(jié)束，系統(tǒng)提示可以進(jìn)樣時(shí)，使用10l 進(jìn)樣針準(zhǔn)確吸取1l 樣品溶液。將進(jìn)樣針插入試樣口底部，快速推出溶液并迅速拔出進(jìn)樣針，然后按下色譜儀操作面板上的“star

4、t”按鈕，分析開(kāi)始。3.待出峰結(jié)束后，點(diǎn)擊軟件界面“停止”鍵停止檢測(cè)。對(duì)得到的總離子流色譜圖（TIC），在不同保留時(shí)間處雙擊鼠標(biāo)右鍵得到相應(yīng)的質(zhì)譜圖。在質(zhì)譜圖中，雙擊鼠標(biāo)右鍵，得到相應(yīng)的匹配物質(zhì)，根據(jù)匹配度可對(duì)各峰定性。4.根據(jù)已測(cè)得的色譜圖優(yōu)化GC-MS參數(shù)重復(fù)上述測(cè)量，直到色譜圖的各個(gè)峰的分離狀況較好。保存所有的分析結(jié)果，上傳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（注意：（1）吸入和注射樣品的過(guò)程中要注意不能帶入氣泡，否則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；（2）注射樣品的速度要快，否則會(huì)使樣品的擴(kuò)散時(shí)間延長(zhǎng)，峰型加寬，精度下降。）五、色譜條件進(jìn)樣口溫度：250；質(zhì)譜離子源溫度：230；色質(zhì)傳輸線溫度：250；質(zhì)譜四級(jí)桿溫度：150；分

5、流比：10：1。六、數(shù)據(jù)記錄與處理1.全掃描色譜圖：【實(shí)驗(yàn)次數(shù)1】 柱溫：60 測(cè)量時(shí)間：6min 溶劑延遲：1.5min 載氣流速：1.0mL/min從對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖及定性結(jié)果來(lái)看，第一個(gè)峰對(duì)應(yīng)的物質(zhì)是苯，匹配度為91%?！緦?shí)驗(yàn)次數(shù)2】 柱溫：75 測(cè)量時(shí)間：6min 溶劑延遲：1.4min 載氣流速：1.0mL/min從對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖及定性結(jié)果來(lái)看，第二個(gè)峰對(duì)應(yīng)的物質(zhì)是甲苯，匹配度為91%?！緦?shí)驗(yàn)次數(shù)3】 柱溫：85 測(cè)量時(shí)間：6min 溶劑延遲：1.3min 載氣流速：1.0mL/min從對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖及定性結(jié)果來(lái)看，第三個(gè)峰對(duì)應(yīng)的物質(zhì)是苯，匹配度為90%?！緦?shí)驗(yàn)次數(shù)4】 柱溫：100 測(cè)量時(shí)

6、間：6min 溶劑延遲：1.25min 載氣流速：1.0mL/min由對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖、定性結(jié)果及理論判斷可知，第四個(gè)峰對(duì)應(yīng)的物質(zhì)是對(duì)二甲苯和間二甲苯，匹配度均為94%（沒(méi)有保存間二甲苯的圖形，但可以從表中看出來(lái)）。【實(shí)驗(yàn)次數(shù)5】 柱溫：60 測(cè)量時(shí)間：2min 升溫速率：20/min100 升溫速率：5/min120 測(cè)量時(shí)間：3 min 溶劑延遲：1.5min 載氣流速：1.0mL/min從對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖及定性結(jié)果來(lái)看，第五個(gè)峰對(duì)應(yīng)的物質(zhì)是對(duì)二甲苯，匹配度為93%。但對(duì)二甲苯在實(shí)驗(yàn)四中已在第四個(gè)峰中測(cè)出，并且其匹配度大于此處。所以第五個(gè)峰的對(duì)應(yīng)物質(zhì)不選表中的第一個(gè)物質(zhì)對(duì)二甲苯，而選擇第二個(gè)物質(zhì)鄰

7、二甲苯，匹配度為91%。【實(shí)驗(yàn)次數(shù)6】 柱溫：75 測(cè)量時(shí)間：2min 升溫速率：25/min100 升溫速率：5/min120 測(cè)量時(shí)間：3 min 溶劑延遲：1.4min 載氣流速：1.0mL/min這是優(yōu)化后得到的樣品總離子流色譜圖：從上面總結(jié)得到，在色譜圖中出峰的物質(zhì)依次是苯、甲苯、乙苯、對(duì)二甲苯和間二甲苯、鄰二甲苯。2.在1中【實(shí)驗(yàn)次數(shù)6】的設(shè)置條件下用SIM模式掃描第一個(gè)峰得到色譜圖：這是苯的SIM色譜圖，可以通過(guò)該種方式對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定量分析。會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰可能是因?yàn)槠渲幸粋€(gè)是雜質(zhì)峰或者進(jìn)樣時(shí)速度太慢。七、思考題1.GC-MS儀是如何得到總離子流色譜的？除此之外，使用GC-MSD，

8、我們還能獲得哪幾種色譜圖，它們各有什么特點(diǎn)？答：（1）在一般的GC-MS分析中，樣品連續(xù)進(jìn)入離子源并被連續(xù)電離。分析器每掃描一次，檢測(cè)器就得到一個(gè)完整的質(zhì)譜圖，并保存。由于樣品濃度隨時(shí)間變化，得到的質(zhì)譜圖也就隨時(shí)間改變，即各種物質(zhì)由于保留時(shí)間不同得到分離，然后依次進(jìn)入質(zhì)譜儀中被電離，達(dá)到檢測(cè)器被檢測(cè)出質(zhì)荷比，因此得到了總離子流色譜?？傠x子流色譜是由一個(gè)個(gè)質(zhì)譜得到的，所以它包含了樣品所有組分的質(zhì)譜。（2）質(zhì)譜圖可由總離子色譜得到，一般由色譜峰峰頂處得到相應(yīng)質(zhì)譜圖，但是如果兩個(gè)色譜峰又相互干擾，應(yīng)盡量選擇不發(fā)生干擾的位置得到質(zhì)譜，或者是通過(guò)扣本底消除其他組分的影響；質(zhì)量色譜圖是由質(zhì)譜中任何一個(gè)質(zhì)量

9、的離子也可以得到的色譜圖，質(zhì)量色譜圖是由scan質(zhì)譜中提取一種質(zhì)量的離子得到的色譜圖，也可以通過(guò)選擇不同質(zhì)量的離子做質(zhì)量色譜圖，使正常色譜不能分開(kāi)的兩個(gè)峰實(shí)現(xiàn)分離，以便定量分析，進(jìn)行定量分析時(shí)也使用同一種離子得到的質(zhì)量色譜譜圖測(cè)定矯正因子；SIM質(zhì)譜圖：選擇某一質(zhì)荷比進(jìn)行掃描，得到該質(zhì)荷比的色譜圖，具有很好的定量功能，但是由于所含的信息不全，不適用于定性分析。2.繪制某一保留時(shí)間處苯、甲苯的質(zhì)譜圖，分析它們主要產(chǎn)生了哪些離子峰。查閱質(zhì)譜電力過(guò)程中分子碎裂的機(jī)理，寫出苯、甲苯可能的分子碎裂過(guò)程。答：苯：主要離子峰在78、39，則可能為質(zhì)荷比78：，質(zhì)荷比39：。苯分子可能的碎裂過(guò)程：+甲苯：主要

10、離子峰在91、65，則可能為質(zhì)荷比91：，質(zhì)荷比65：，甲苯分子可能的碎裂過(guò)程：+H2C=CH23.解釋：溶劑延遲、分流比答：溶劑延遲：在進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用時(shí)，我們一般使用低沸點(diǎn)的物質(zhì)作為溶劑，由于開(kāi)始出來(lái)的主要是溶劑，而大量的溶劑會(huì)使得質(zhì)譜儀的燈絲受損，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致燒毀，為了延長(zhǎng)燈絲的壽命，采取在氣相色譜流出一段時(shí)間后打開(kāi)質(zhì)譜儀測(cè)定質(zhì)譜圖，就是溶劑延遲。分流比：將加入色譜儀中的樣品中的一部分分出丟棄，只將余下部分進(jìn)入毛細(xì)管柱，其中丟棄部分：留下部分就是分流比。4.氣相色譜適用于分析哪些樣品，請(qǐng)舉例說(shuō)明。答：氣相色譜一般適用于分析易揮發(fā)或易與載氣作用樣品，且不能與載氣或固定相反應(yīng)。多用于易揮發(fā)的有

11、機(jī)化合物的分離分析，比如一些簡(jiǎn)單物理性質(zhì)相近的有機(jī)混合物的分離和定性定量分析。八、反思本次實(shí)驗(yàn)利用氣相色譜-質(zhì)譜對(duì)混合物進(jìn)行了定性測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了使用儀器和配套軟件來(lái)對(duì)簡(jiǎn)單混合物進(jìn)行色譜測(cè)量及質(zhì)譜分析。進(jìn)一步加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。對(duì)實(shí)驗(yàn)本身有以下幾點(diǎn)分析：1.在SIM模式下掃描出來(lái)的譜圖有兩個(gè)峰，原因有可能是雜質(zhì)峰或操作不當(dāng)。如果是雜質(zhì)峰，那就說(shuō)明一種質(zhì)荷比并不是只對(duì)應(yīng)一個(gè)峰，它可能同時(shí)將幾種物質(zhì)同時(shí)打碎成具有相同質(zhì)荷比的碎片。2.從苯系物的沸點(diǎn)來(lái)看，合理的出峰順序應(yīng)該是甲醇、苯、甲苯、乙苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯。但實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中并沒(méi)有甲醇的峰，這是因?yàn)榧状甲鳛槿軇?，已?jīng)在溶劑延遲的時(shí)間里全部通過(guò)儀器，并未進(jìn)入測(cè)量。這樣也保護(hù)了儀器不受損害。3.從對(duì)二甲苯的分離結(jié)果