地下流體之色譜觀測原理及方法

第一部分離子色譜主要內(nèi)容：色譜分析概述離子色譜基本理論離子色譜工作原理離子色譜儀器結(jié)構(gòu)離子色譜觀測流程譜分析概述色譜法亦稱色層法、層析法，是近代發(fā)展起來的一種高效分離技術(shù)，是一種物理及物理化學(xué)相結(jié)合的分離分析方法，是利用樣品組分在互不相溶的兩相中具有不同的分配系數(shù)（或吸附系數(shù)、滲透性），當(dāng)兩相做相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相中進(jìn)行多次反復(fù)分配，在移動(dòng)速度上產(chǎn)生差異而實(shí)現(xiàn)分離。色譜法按流動(dòng)相狀態(tài)分類可分為氣相色譜、液相色譜、超臨界流體色

譜；按固定相狀態(tài)，氣相色譜可分為氣-固色譜法，氣-液色譜法，液

相色譜亦可分為液-固色譜、液-液色譜法；按組分在兩相間的分離機(jī)

理分類可分為吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、離子對色譜、凝

膠滲透色譜等；按固體相在色譜分離系統(tǒng)中的形態(tài)分類可分為柱色譜、薄層色譜和紙色譜等；按固定相材料不同進(jìn)行分類，離子交換色譜，

尺寸排阻色譜，鍵合相色譜。二、離子色譜理論離子色譜〔IC〕是高效液相色譜的一種，是以離子型化合物為分析對象的液相色譜方法，使用離子交換劑固定相和電導(dǎo)檢測器，檢測無機(jī)陰陽離子組分。離子色譜可快捷方便地對常規(guī)的8種陰離子(F-、2

3

4Cl-

、

Br-

、

Br03

、

NO

-

、

NO

-

、

PO

3-

、4SO42-)、6種陽離子(Li+、Na+、NH

+、K+、Ca2+、Mg2+）進(jìn)量。離子色譜具有靈敏度高、選擇性好、可同時(shí)分析多種離子化合物、分離柱穩(wěn)定性好容量高的特點(diǎn)。三、離子色譜的基本原理離子色譜的原理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動(dòng)相中具有相荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽離子的分離。

分離是基于發(fā)生在流動(dòng)相和鍵合在基質(zhì)上的離子交換基團(tuán)之間的離子交換過程，也包括部分非離子的相互作用。這種分離方式可用于有機(jī)和無

機(jī)陰離子和陽離子的分離。例如幾種陰離子的分離，樣品溶液進(jìn)樣之后，首先與分析柱的離子交換位置進(jìn)行離子交換（即被保留在柱上），如用2-NaOH作淋洗液分析樣品中的F-、Cl-和SO4

，保留在柱上的陰離子即被淋洗液置換并從柱上被洗脫。對樹脂親和力弱的分析物離子先于親和力強(qiáng)的分析物離子依次被洗脫，淋出液經(jīng)過化學(xué)抑制器，將來自淋洗液的背景電導(dǎo)抑制到最小，這樣當(dāng)被分析物離開進(jìn)入電導(dǎo)池時(shí)就有較大的可準(zhǔn)確測量的電導(dǎo)信號(hào)?，F(xiàn)代離子色譜以離子交換機(jī)理為主，以電導(dǎo)為主要檢測器，主要檢測對象早期為無機(jī)陰陽離子，后應(yīng)用到其它領(lǐng)域。四、離子色譜儀的結(jié)構(gòu)1、離子色譜儀主要由輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)五個(gè)部分構(gòu)成。2、輸液系統(tǒng)包括流動(dòng)相瓶（聚乙烯瓶）、濾頭、氣液分離器裝置、 脫氣裝置、泵粗四氟流路管、泵流路管接頭及卡套、泵、壓力傳感器、錐形接頭及PEEK管等等。3、進(jìn)樣系統(tǒng)包括六通閥（配套螺絲，卡套，進(jìn)樣針）、流路管、注射器等。4.2自動(dòng)進(jìn)口高壓六通閥具有扳閥后信號(hào)自動(dòng) 功能；3.6流路系統(tǒng)具有漏液裝置。4、分離系統(tǒng)包括色譜柱和保護(hù)柱，色譜柱是儀器的 ，也是相對較脆弱的部件，使用和 至關(guān)重要。5、檢測系統(tǒng)包括抑制器和電導(dǎo)池。檢測器可以提高待測離子子的電導(dǎo)值以提高靈敏度，降低背景電導(dǎo)(淋洗液)以減少噪音。6、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)即色譜工作站，全中文顯示，配有 操作演示，操作簡

單，易于掌握，具有量程自動(dòng)選擇，基線自動(dòng)調(diào)零，譜圖、工作曲線定時(shí)顯示、譜圖平移、工作條件選擇 等功能，自動(dòng)給出分析結(jié)果和進(jìn)行各種不同的校正，具有中文顯示

、打印譜圖、校正曲線、分析結(jié)果等功能。7、具有常規(guī)檢測和高精檢測兩種檢測模式，高精檔靈敏度提高10倍，可對低濃度樣品進(jìn)行準(zhǔn)確測量。8、 整機(jī)，數(shù)字化控制，屏幕液晶顯示，全屏顯示電壓、電導(dǎo)、電流、流量、量程、壓力等工作參數(shù)，便于儀器的實(shí)時(shí) 。具有智能化進(jìn)行量程的選擇，基線自動(dòng)調(diào)零等功能。五、離子色譜觀測流程1、配置儲(chǔ)備液：包括陰、陽離子淋洗液；陰、陽離子標(biāo)準(zhǔn)溶液；制作標(biāo)準(zhǔn)曲線用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。2、色譜工作站安裝：對儀器和電腦建立信號(hào)連接，在色譜儀開機(jī)狀態(tài)下安裝色譜工作站到電腦，安裝位置最好選擇非C盤，以便以后工作中的標(biāo)準(zhǔn)曲線、模板、數(shù)據(jù)的

。3、制作標(biāo)準(zhǔn)曲線打開色譜工作站；引進(jìn)做標(biāo)準(zhǔn)曲線用模板；跑基線，待基線穩(wěn)定后，將各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品按照濃度由低到高的順序一次進(jìn)樣，同時(shí)在各樣品的“定量組份”中輸入各組分的套峰時(shí)間、組分名稱及濃度，同時(shí)在“定量方法”中選擇“標(biāo)準(zhǔn)樣品（計(jì)算校正因子）”，譜圖出完后停止采集信號(hào)并保存。將標(biāo)準(zhǔn)曲線的譜圖全部打開，然后按照一定次序分別單擊各譜圖的“定量結(jié)果”中的“當(dāng)前表存檔”并確定，就將各譜圖存檔了，然后單擊“定量方法”中“工作曲線”里的“用檔計(jì)算”按鈕，則標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算成功，此

時(shí)可以在“顯示”中看各組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別看r值大小，r值≥0.995即可（三個(gè)9是比較好的）。在“定量方法”中選“多點(diǎn)校正”；將原來的默認(rèn)模板放入上月模板文件夾內(nèi)；在文件中選擇“存為默認(rèn)模板”。工作站主要分六個(gè)板塊，譜圖參數(shù)、譜圖處理、定量結(jié)果、定量組分、定量結(jié)果和分析報(bào)告，在制作模板的時(shí)候首先要選擇合適的譜圖參數(shù)，以滿屏美觀為宜，譜圖處理部分主要是選擇“

判峰”和“峰分離”的點(diǎn)；定量組分按照各個(gè)離子出峰的時(shí)間填寫套峰時(shí)間和各個(gè)離子名稱與濃度，也可選擇自動(dòng)填寫套峰時(shí)間在修正；定量方法選擇計(jì)算校正因子（標(biāo)準(zhǔn)樣品）；定量結(jié)果就是點(diǎn)擊上面的計(jì)算器的標(biāo)識(shí)，計(jì)算校正因子，然后存為模板。PS：

板用配好的“混標(biāo)溶液”4、樣品分析（1）進(jìn)入后，首先開啟電腦顯示器、主機(jī)、離子色譜儀、柱溫箱、氣液分離器及

脫氣的電源開關(guān)，三十秒后開啟脫氣的脫氣開關(guān)，打開泵，開電流同時(shí)將柱溫箱的溫度設(shè)為45℃。開啟電腦中的離子色譜工作站，單擊 中的“譜圖

”按鈕，讓工作站

信號(hào)，同時(shí)設(shè)置好保存

。將色譜柱放入柱溫箱中，更換淋洗液瓶中的淋洗液，將濾頭放入淋洗液中，將流量調(diào)為0.3ml/min，開啟泵，將色譜柱連入流路中，同時(shí)再放入柱溫箱中，打開電流開關(guān)，調(diào)整電流為70±5mA，然后將流量調(diào)為0.5ml/min，一分鐘后將流量調(diào)為0.7ml/min（陰離子柱最大承受流量），通淋洗液直到基線穩(wěn)定（大約需要40min左右）。樣品預(yù)處理：用

聚乙烯塑料瓶常壓下取50mL水樣，分析前進(jìn)行過濾雜質(zhì)、稀釋濃度等預(yù)處理。樣品檢測：使工作站停止信號(hào)，用注射器吸取1ml樣品，將六通閥搬到進(jìn)樣位置，注入樣品，迅速扳到分析位置，此時(shí)工作站自動(dòng)開始信號(hào)，分析完成后存盤保存樣品分析數(shù)據(jù)。分析完畢，關(guān)閉柱溫箱，將流量調(diào)為0.5ml/min，一分鐘后將流量調(diào)為0.3ml/min，關(guān)閉電流，關(guān)閉泵，關(guān)閉氣液分離器電源開關(guān)，關(guān)閉離子色譜儀的電源開關(guān)，關(guān)閉電腦，拔掉電源，離開

。離子色譜基本流程圖泵色譜柱數(shù)據(jù)處理輸液分離檢測數(shù)據(jù)處理NO3-F-

Cl-NO2-Br-SO42-HPO42-抑制器檢測器進(jìn)樣淋洗液脫氣 氣液分離器進(jìn)樣閥保護(hù)柱下關(guān)溫泉水樣分析譜圖第二部分氣相色譜主要內(nèi)容氣相色譜基本理論氣相色譜基本原理氣相色譜儀結(jié)構(gòu)氣相色譜儀器操作流程一、氣相色譜基本理論氣相色譜是以氣體為流動(dòng)相的柱色譜分析方法，約20％的物質(zhì)可用此法分析。氣相色譜利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離。氣相色譜的主要特點(diǎn)是分離效能高、選擇性高、靈敏度高、分析速度快、樣品用量少、定性重復(fù)性好、定量精確度高、應(yīng)用范圍廣。氣－固色譜常用于性氣體及低碳數(shù)化合物的分離。例如：氮?dú)?、氫氣、氧氣等。氣－液色譜的應(yīng)用較廣，只要在氣相色譜儀允許的條件下可以氣化而不分解的物質(zhì)都可以分析。對部分熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，或難以氣化的物質(zhì)，通過化學(xué)衍生化的方法也可分析。二、氣相色譜基本原理氣相色譜分析是基于被測組分在兩相之間的分配，這兩相中一個(gè)是表面積很大的固定相，另一個(gè)是載送

被測組分前進(jìn)的流動(dòng)相氣體，由于樣品中不同物質(zhì)在

兩相中具有不同分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，這

些物質(zhì)隨流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)，并在兩相中進(jìn)行反復(fù)多次的分

配，使那些分配系數(shù)只有微小差異的物質(zhì)，在移動(dòng)速

度上產(chǎn)生了很大的差別，從而達(dá)到相互分離，然后再

定性和定量。氣相色譜儀就是實(shí)現(xiàn)此分析過程的裝置。三、氣相色譜儀結(jié)構(gòu)氣相色譜儀由六大部分組成：氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、及處理系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)。1、氣路系統(tǒng)的作用是為儀器提供穩(wěn)定的載氣和檢測器所需的輔助氣，載氣負(fù)責(zé)攜帶分析試樣通過色譜柱，提供其在柱內(nèi)運(yùn)行的動(dòng)力，輔助氣則提供檢測器燃燒或吹掃用。2、進(jìn)樣系統(tǒng)包括注樣器和六通閥，作用是將樣品送入儀器，并使之氣化。3、分離系統(tǒng)主要指色譜柱，作用是將混合物分離成單一組分。4、檢測系統(tǒng)的作用是對柱后已分離組分進(jìn)行檢測，并用電信號(hào)的形式輸出。5、

及處理系統(tǒng)的作用是

并處理檢測器輸出的信號(hào)，記錄色譜圖，給出最終的定性和定量結(jié)果。6、輔助系統(tǒng)的作用是控制和顯示INJ、CoL、DeT及輔助部分的溫度。四、氣相色譜儀操作流程1、安裝色譜工作站：對儀器和電腦建立信號(hào)連接，開載氣，檢查壓力表，打開主機(jī)后，安裝

到電腦，安裝位置最

好選擇非C盤，以便以后工作中的標(biāo)準(zhǔn)曲線、模板、數(shù)據(jù)的。2、日常觀測操作規(guī)程（1）打開載氣，觀察壓力表指示是否正常，打開電源開關(guān)；（2）根據(jù)配制方法按步驟建立色譜條件配置表；（3）建立方法，按步驟建立和配置方法1、方法2；（4）等待儀器各個(gè)溫區(qū)升溫到達(dá)設(shè)置溫度，開啟檢測器，設(shè)定橋電流；（5）儀器穩(wěn)定后用標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)樣制作標(biāo)準(zhǔn)模板；（6）、引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)模板，用注射器準(zhǔn)確吸取1mL氣體樣