氣相色譜儀的硬件與軟件操作實驗報告

1、氣相色譜儀的硬件與軟件操作實驗目的1.安全教育；2.氣相色譜儀的硬件操作與軟件操作；3.了解氣相色譜儀的基本結構與掌握儀器分離分析的基本原理。實驗原理 氣相色譜儀是實現氣相色譜過程的儀器，儀器型號繁多，但總的說來，其基本結構是相似的，主要由載氣系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)(色譜柱)、檢測系統(tǒng)以與數據處理系統(tǒng)構成。氣相色譜儀利用試樣中各組分在色譜柱中的氣相和固定相的分配系數不同，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和溶解能力不同，因此各組分在色譜柱中的運行速度就不同，經過一定的柱長后，是彼此分離，順序離開色譜柱進入檢測器。檢測器將各組

2、分的濃度或質量的變化轉換成一定的電信號，經過放大后在記錄儀上記錄下來，即可得到各組分的色譜峰。根據保留時間，便可進行定性分析。主要試劑與物理性質 名稱分子量熔點/沸點/ 外觀甲醇（AR）32.04186-97 64.7 無色液體實驗儀器儀器：GC-2010氣相色譜儀；SPB-3全自動空氣泵；SPN-300氮氣發(fā)生器；SPH-300氫氣發(fā)生器；微量進樣器（1L）；容量瓶；毛細管色譜柱（SPB-5 30.0m0.32mm0.25um）；實驗步驟1. 開機：依次打開全自動空氣泵，氮氣發(fā)生器（注意排氣，逆時針旋轉松開氮氣發(fā)生器右側螺絲，約30分鐘后，待載氣穩(wěn)定即壓力表指針穩(wěn)定指向0.4 M pa后順時

3、針旋轉擰緊氮氣發(fā)生器右側螺絲），氫氣發(fā)生器。然后打開GC GC-2010氣相色譜儀開關“POWER”由“0”至“-”，最后打開電腦上的工作站。2. 點擊工作站桌面GC Real Time Analysis，長聲蜂鳴表示聯機成功。3. 在GC Real Time Analysis軟件上設置相應的色譜分析條件的設置：選擇“儀器參數”并設置進樣器溫度（SPL）150 、檢測器溫度（FID）200 、柱溫為70（保留時間5 min）、停止時間5 min、分流比為50 (分流比過大，超出壓力圍。則機器顯示錯誤CAR1 primary pressure out of range。因此只能調為50)、尾吹流

4、量30 mL /min、氫氣流量30mL/min，空氣流量300 mL /min。4. 設置完畢后，先點擊“開啟系統(tǒng)”，接著點擊“下載參數”。待進樣器SPL1、柱箱、FID的溫度達到設定溫度，依次打開氫氣、打開火焰。等GC狀態(tài)顯示“準備就緒”后，點擊“單次分析”，接著點擊“樣品記錄”，依次輸入“樣品名稱”和“數據文件”（注意輸入名稱的上下對應）。單擊“文件夾”按鈕圖標，在“查找圍”中選中D盤文件夾“2014曾志老師近代有機實驗”修改并保存文件名。點“開始”并注射樣品液（0.1L）。5.數據軟件處理5.1單次數據分析5.1.1 在桌面雙擊“GC Post Run Analysis”，點擊確定按鈕

5、后，在“文件夾目錄中”選中該樣品記錄雙擊鼠標，打開保存的路徑，找到甲醇的色譜峰。使用放大縮小按鈕，調試圖譜中的色譜峰全部完整顯示在方框。5.1.2 在譜圖上單擊鼠標右鍵的“顯示設置”，在“顯示設置”中選擇“展開色譜”根據實際需要填寫的“時間”和“強度”后點擊。確定用鼠標點擊“編輯”可根據需要選擇改變“積分”中的“最小峰面積/高”、“斜率”等參數設置（通常改變一項參數，就能達到去除雜質峰的效果）。通常改變“最小峰面積”值比較快捷方便。然后又點擊“定量”在“定量方法”中選擇“面積歸一法”，然后點擊查看。復制譜圖到Word文檔，在譜圖中點擊鼠標右鍵選擇“復制”；復制數據，單擊鼠標左鍵全選，然后鼠標右

6、鍵“復制表格到剪貼板”。在Word文檔中選中“插入”“表格”“插入表格”。將處理后的譜圖復制到Word文檔，打印出來，觀察記錄的各峰保留時間，確定各個峰的歸屬，從而達到定性的目的。保存Word文檔。5.2. 多組數據進行比較5.2.1同樣方式，在桌面雙擊“GC Post Run Analysis”，點擊確定按鈕后。先找到所需要對比的多組數據保存路徑，選定打開。5.2.2可以選中想要平移的譜線根據需要選擇右上方的五組箭頭按鈕以與數字按鈕，進行上下平移，可以使兩組數據對比更顯著。復制譜圖到Word文檔，在譜圖中點擊鼠標右鍵選擇“復制”復制數據，單擊鼠標左鍵全選，然后鼠標右鍵“復制表格到剪板”。 在

7、Word文檔中全選表格容，單擊“插入”“表格”“插入表格”。將處理后的譜圖復制到Word文檔，打印出來，觀察記錄的各峰保留時間，確定各個峰的歸屬，從而達到定性的目的。保存Word文檔。6.關機 分析結束后，選擇“儀器參數” 進樣器溫度80；檢測器溫度80 、柱溫為40，點擊“下載參數”, 待檢測器、進樣口、柱箱溫度均降至至少80以下時，方可點擊，關閉工作站、GC電源和載氣氣源。實驗結果第一次進樣：峰號組分名保留時間面積峰高濃度單位拖尾因子分離度1甲醇12.41910036292.65098617.90.000001.380-第二次進樣：峰號組分名保留時間面積峰高濃度單位拖尾因子分離度1甲醇22

8、.4167918176.33459391.30.000001.233-第三次進樣：峰號組分名保留時間面積峰高濃度單位拖尾因子分離度1甲醇32.4139379718.03418156.30.000001.538-三次進樣的數據對比：組分名保留時間面積峰高濃度拖尾因子甲醇12.41910036292.65098617.90.000001.380甲醇22.4167918176.33459391.30.000001.233甲醇32.4139379718.03418156.30.000001.538平均2.4169111395.63992055.20.000001.384實驗討論1.三個色譜峰的拖尾因子

9、較大，拖尾峰是指前沿陡峭、后沿較前沿平緩的不對稱峰。拖尾因子是通過計算5%峰高處峰寬與峰頂點至前沿的距離比來評價峰形的參數，常用T來表示：式中W0.05h為5%峰高處的峰寬，d1為峰頂點至峰前沿之間的距離中國藥典規(guī)定峰高法定量時T應該在0.95-1.05之間，低于0.95為前延峰，高于1.05為拖尾峰。拖尾因子的大小可以反映色譜分離效果和測量精度，拖尾因子越大，色譜分離效果越差。本實驗三次測定的拖尾因子均大于1.05，分離效果不佳。查閱文獻知，能引起色譜峰拖尾的原因較復雜，具體原因有：（1）進樣量過大；（2）進樣器污染或汽化室中的襯管堵塞；（3）襯管未脫活，造成待測物被吸附后逐步釋放；（4）載

10、氣流速過高；（5）載氣系統(tǒng)漏氣；（6）色譜柱安裝不正確；（7）色譜柱嚴重流失或污染；（實驗使用的氣相色譜儀已使用多年，受污染、柱流失較嚴重，故峰拖尾情況嚴重）（8）柱溫太低或高于溶劑沸點溫度；（9）汽化室死體積太大；（10）進樣口汽化室溫度太低；（11）放大器不佳，電容充放電不好。2.在該色譜分析條件下，在一定的誤差圍，測得甲醇的保留時間約為2.416。同一物質（甲醇）在一樣條件下三次進樣的保留時間、面積、峰高都不一樣。查閱文獻知，影響氣相色譜平行分析時，保留時間不平行的因素很多，具體分析與進樣、載氣、溫控與柱系統(tǒng)有關，同時也與儀器較舊有關，具體原因有：（1）進樣技術（快、準、齊）不佳；（三次

11、進樣分別是不同的學生操作，操作技術不熟練進樣情況也不同）（2）漏氣，特別是微漏；（3）載氣流速控制不好，不恒定；（4）柱溫控制不好，或未達到平衡；（5）柱溫過高超過了色譜固定液的溫度上限或太靠近溫度下限；（6）色譜柱（主要是固定相）被破壞；（7）進樣量太大等。思考題1.保留時間與調整保留時間，哪個用來作定性分析的指標較好？與相對保留值相比呢？答：（1）調整保留時間。調整保留時間tR 表示組分在柱中固定相的滯留時間；保留時間tR 表示樣品組分從進樣開始至每個組分的流出曲線達極大值（峰頂）所需的時間；死時間tM表示不被固定相滯留的組分從進樣到出現峰最大值所需的時間，與被測組分的性質無關。三者的關系

12、是：tR =tRtM ，tR 反映了被測組分和固定相的熱力學性質，所以用tR 作為被測組分的定性指標具有更本質的含義，更好一些。（2）相對保留值。在一樣色譜操作條件下，將某一物質的調整保留時間/體積與一標準物（如正壬烷）的調整保留時間/體積相比，即為相對保留值。當載氣的流速和溫度發(fā)生微小變化時，被測組分與參比組分的保留值同時發(fā)生變化，而它們的比值相對保留值則不變，因此，相對保留值能抵消色譜操作條件的變化對保留值的影響，僅與固定相的性質和柱溫相關，與柱長、固定相的填充情況和載氣的流速無關。因此在柱溫和固定相一定時，相對保留值為定值，是定性分析的較可靠因素，具有通用性。2.在氣相色譜分析工作中，色

13、譜柱是一個很昂貴的耗材，那么影響色譜柱使用壽命的主要因素有哪些？答：（1）色譜柱破損 石英毛細管柱的聚酰亞胺層，如有少許破損就很難再保護脆弱的石英毛細管。當柱箱連續(xù)地加熱和冷卻、柱箱風扇的振動和柱架等都會對毛細管造成應力，最終在色譜柱有弱點處破裂。大徑柱更容易破裂。如果已經斷裂的色譜柱仍在高溫下連續(xù)運行或是做多階溫度程序運行，很可能損壞色譜柱，因破裂的后半段暴露在高溫的氧氣中，這樣會很快地破壞固定相；而斷裂的前半段，由于有載氣流過，氧的影響會小些。（2）熱損傷 超過色譜柱溫度上限，會造成色譜柱固定相和管表面加速損壞，色譜柱的過量流失會使活性組分拖尾，降低柱效。一般熱損壞是一個很慢的過程，但有氧

14、存在時，會大大加速熱損壞。（3）氧損傷 氧是毛細管柱的大敵，在接近室溫下，不會對色譜柱有太大損害，柱溫升高時會嚴重損壞色譜柱。對極性固定相，即使溫度和氧濃度很低時，也會發(fā)生嚴重損壞。（4）化學損傷 有少數化合物會使固定相遭到破壞，主要是無機與礦物堿和酸，這些礦物堿和酸不會揮發(fā)，通常積累在色譜柱的前端，如果使其停留在那里就會破壞固定相，使色譜柱過早地大量流失，使活性化合物拖尾，柱效降低。化學損傷多發(fā)生在色譜柱的前端，所以可把色譜柱的前端切掉0.51m，比較嚴重的情況下可以截去5m或更長。如果使用保護柱就會減小色譜柱被損害的長度，但需要經常處理或更換保護柱。酸或堿還常常會破壞石英管的去活表面，因而會引起活性化合物的峰形變壞。（5）污染 通常有兩種基本類型的污染物，不揮發(fā)性污染物和半揮發(fā)性污染物。不揮發(fā)性污染殘留物不能洗脫出來，而是累積在色譜柱里，影響溶質的分配，殘留物還會和活性化合物相互作用，造成峰的拖尾，減小峰面積。半揮發(fā)性污染物最后會洗脫出去，但需要幾個小時或幾天時間。污染物的來源有許多，進樣是最主要的來源。生物液體和組織、土壤、廢水、地下水和類似的含有大量半揮發(fā)的和不揮發(fā)物質的基體，甚至使用凈化方法，樣品也會含有少許這些物質并帶到注射樣品中，幾次到幾百次進樣就會造成殘