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1、基礎(chǔ)化學實驗IV（儀器分析實驗）氣相色譜法分析測定混合物中苯、甲苯、二甲苯 銷售信 實驗技能訓練要點氣相色譜儀的使用（第一次訓練）氣相色譜法進樣操作（第一次訓練）定量分析之歸一化法（第一次訓練）一、實驗目的 二、氣相色譜法簡介 三、實驗原理 四、實驗步驟 五、結(jié)果處理 六、思考題 七、實驗延伸掌握氣相色譜法的基本原理熟悉氣相色譜儀各主要部件及其作用熟悉氣相色譜儀的使用方法掌握進樣操作掌握歸一化法了解氣相色譜分析方法的建立過程一、實驗目的 色譜法起源加入石油醚分層胡蘿卜素葉黃素葉綠素A、B Chromatography 原理：基于物質(zhì)在不同相之間具有不同的分配系數(shù)引起的分離 二、氣相色譜法簡介采

2、用氣體作為流動相的色譜法稱為氣相色譜法（gas chromatography, GC）。載體（是不和待測物發(fā)生反應，用來載送試樣的惰性氣體）載著預分離的試樣通過色譜柱中的固定相，使試樣中各組分得到分離，然后分別被檢測。由高壓鋼瓶1供給的流動相載氣，經(jīng)減壓閥2，凈化器3，穩(wěn)壓閥4和轉(zhuǎn)子流速計5后，以穩(wěn)定的壓力恒定的流速連續(xù)經(jīng)過進樣器（包括汽化室）7，色譜柱8，檢測器9氣相色譜儀的工作過程進樣口毛細管柱填充柱材料熔融的石英拉制而成， 外層是聚酰亞胺，使整個毛細管柱有韌性不銹鋼做外殼材料，里面填充一些材料，如活性炭、氧化鋁、硅膠等柱長短，1-10 m長，20-200 m內(nèi)徑2-4 mm0.25 mm

3、，0.53 mm固定相 活性炭、氧化鋁、 硅膠等 液膜，厚度為0.25 m理論塔板數(shù)高低柱效高低允許進樣量較大1-2 L毛細管柱填充柱色譜柱檢測器檢測器載氣種類測定濃度應用熱導(TCD)氦，氫，氬，氮50 ppm通用檢測器(FID)氦，氮數(shù)ppm有機化合物(ECD)氮數(shù)ppb有機鹵素等(FTD)氦，氮數(shù)ppb氮，磷化合物(FPD)氦，氮0.1 ppm硫，磷化合物原理蒸氣分子受激發(fā)后被離子化，在電場作用下定向運動形成離子流，然后進行放大和記錄。 氫焰檢測器的離子化作用機理： （發(fā)生在內(nèi)層火焰中） （發(fā)生在中層火焰中）FID操作條件的選擇氣體流量載氣流量 ：根據(jù)色譜柱條件選取。氫氣流量：用氮氣作載

4、氣時，氫氣與氮氣的流量之比為1:1-1:1.5，此時不僅靈敏度高，且穩(wěn)定性好。空氣流量：一般氫氣與空氣流量之比為1:10。氣體純度：要求高，對基線影響很大極化電壓：250V左右使用溫度：大于80 數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)溫控系統(tǒng)進樣系統(tǒng)柱箱檢測器輔助部分控溫氣相色譜分離條件的選擇載氣及其流速的選擇柱溫的選擇固定液的性質(zhì)和用量擔體的性質(zhì)和粒度進樣時間和進樣汽化溫度流速U（FC）對于填充柱，氮氣的實用最佳線速為10-12cm/s；氫氣為15-20cm/s；氦氣介于兩者之間。若填充柱內(nèi)徑為4mm，則體積流速為氮氣30-40ml/min，氫氣40-60ml/min。流動相（載氣）種類流動相的種類要視檢測器種

5、類確定。常用的有氫氣（熱導用）、氮氣（氫火焰用）、氦氣（均可用，但價格較高）。氫氣和氦氣適合于快速分析。氮氣做載氣峰型較好，柱效較高。柱溫TC每一種固定液都有它的最高使用溫度，柱溫不可超過這一溫度，否則固定液揮發(fā)流失。柱溫太高，組分揮發(fā)度靠攏，不利于分離。但柱溫太低，被測組分的擴散速度下降，分配不能快速達到平衡，影響峰型，柱效下降，并使分析時間大大延長。柱溫選擇的原則是，在保證難分離物質(zhì)有良好分離的前提下（分離度滿足要求），盡可能采取較高柱溫，以縮短分析時間，保證峰型對稱。汽化溫度一般進樣方法下，汽化溫度比柱溫高30-70。進樣量大時高一些好，保證瞬間汽化。保證不可超過試樣的分解溫度。檢測器溫

6、度一般大于或等于柱溫，具體與檢測器種類有關(guān)。進樣量液體試樣一般進樣量0.1-5l。氣體試樣一般進樣量為0.1-10ml。具體視柱類型，固定液含量(不能超過柱容量)、進樣方式、檢測器的靈敏度和線性范圍等確定。(一) 氣-固色譜固定相類名稱分離對象吸附劑活性炭永久性氣體和低沸點烴類硅膠永久性氣體和低級烴氧化鋁烴類及有機異構(gòu)體，在低溫下可分氫同位素分子篩特別適合永久氣體和惰性氣體分離合成高分子多孔小球分離氣體和液體中的水、CO、CO2、CH4、低級醇、H2S、SO2、NH3、NO2等氣相色譜固定相（二） 氣-液色譜固定相 由擔體與固定液構(gòu)成對擔體的要求表面積大化學惰性熱穩(wěn)定性好機械強度高擔體種類 硅

7、藻土型非硅藻土型對固定液的要求：蒸汽壓小，熱穩(wěn)定性好可溶性好化學穩(wěn)定性好選擇性高 固定液分類及其應用固定液類型極性應用特點固定液舉例烴類 最弱非極性化合物角鯊烷、阿匹松硅油類極性范圍廣應用范圍廣SE-30、SE-54、OV聚乙二醇類強極性強極性化合物PEG-20M，F(xiàn)FAP酯類中強極性價廉苯二甲酸二壬酯腈類強極性極性化合物氧二丙腈特殊固定液分離異構(gòu)體銀鹽、有機皂土，液晶本實驗采用以具有中強極性的鄰苯二甲酸二壬酯（DNP）作為固定液，6201白色硅藻土為擔體的填充色譜柱，F(xiàn)ID為檢測器，高純N2為載氣。采用歸一化法定量測定混合物中苯、甲苯、對二甲苯進行分離測定。三、實驗原理歸一化法推導：n個組分

8、，每個組分質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4mn ，m為組分含量總和，質(zhì)量分數(shù)為wi當試樣中各組分能流出色譜柱，并在色譜圖上顯示色譜峰時，可用此法進行定量計算。應用范圍：當試樣中各組分都能流出色譜柱，且在檢測器上均有響應，各組分峰沒有重疊時，可用此法。優(yōu)點：簡便、準確，當操作條件如進樣量等變化時，對定量結(jié)果影響很小，該法適合于常量物質(zhì)的定量。缺點：對該法的苛刻要求限制了它的使用。 四、實驗步驟1、儀器和試劑儀器：1490型氣相色譜儀(帶FID)，氫氣發(fā)生器，空氣源，色譜工作站。色譜柱；柱長2m，內(nèi)徑3mm不銹鋼柱。10DNP6201白色擔體(80-100目)。試劑：固定液；鄰苯二甲酸二壬酯(DN

9、P)擔體；6201紅色擔體(80100目)載氣：高純N2 色譜分析條件： 柱溫：100檢測溫度150氣化溫度：150衰減12載氣流量：25毫升分進樣量1L苯、甲苯、對二甲苯(分析純) 等體積的苯和甲苯混合樣等體積的苯和對二甲苯混合樣苯、甲苯和對二甲苯混合樣品2、分析步驟(1)固定相的配制及柱子的裝填 稱取鄰苯二甲酸二壬酯1.80克于小燒杯中，加入苯為溶劑，攪拌并稍溫熱，使之溶解。然后稱取12克已篩取的80-100目的6201白色擔體，將其倒入溶液中，使擔體剛浸沒在液面下。輕輕搖動或輕輕攪拌下，在通風櫥中或在紅外燈下加熱，使溶劑揮發(fā)至干燥無苯氣味為止。再次用80-100目篩子過篩。抽真空裝柱，老

10、化后待用。 (2)校正因子f的測定測定： f甲苯：3mL苯+3mL甲苯混合，進樣。 f對二甲苯：3mL苯+3mL二甲苯混合，進樣。 在上述色譜條件下，分別進測定甲苯、對二甲苯校正因子用混合物樣品1-2L，苯、甲苯，對二甲苯依次出峰，峰形對稱、根據(jù)色譜峰面積計算各自的校正因子f。(3)樣品分析 在色譜分析條件下，用微量進樣器進樣1-2L ，各組分按苯、甲苯、對二甲 苯次序出峰，峰為尖峰，故采用峰高定量。記錄各組分的峰高h，按歸一化法公式計算各組分的含量。1231.苯2.甲苯3.對二甲苯注意事項 注意進樣量必須控制在0.2-0.4 L； 檢查柱溫、進樣溫度和檢測溫度等參數(shù)設(shè)定是否 正確； 進樣時注射器要垂直插入密封墊，快速注入樣品，并迅速拔出注射器，同時開始采集數(shù)據(jù)。 確定樣品中各組分的出峰順序 分別求出甲苯和對二甲苯相對于苯的定量校正因子五、結(jié)果處理計算方法：以甲苯為例 分別求出混合樣品中各組分的含量簡要說明氣相色譜法的特點和主要應用范圍。影響氫火焰離子化檢測器靈敏度的主要因素有哪些？簡述毛細管氣相色譜法的主要優(yōu)點。六、思考題七、實驗延伸 金屬有機骨架（MOF）是一種重要的多孔材料，可用于氣體吸附和分離、催化等領(lǐng)域。利用MOF作為氣相色譜固定相用于化