固相微萃取氣相色譜法用于揮發(fā)性有機(jī)化合物混合物

華南師范大學(xué)實驗報告實驗三：固相微萃取氣相色譜法用于揮發(fā)性有機(jī)化合物混合物的分離與定量分析實驗?zāi)康牧私夤滔辔⑤腿〖皻庀嗌V儀的基本結(jié)構(gòu)和分離分析的基本原理了解影響分離效果的因素掌握定性分析與測定實驗原理固相微萃取(SPME)是20世紀(jì)90年代初發(fā)展的一種集萃取、濃縮、解吸于一體的樣品前處理技術(shù)。其裝置類似于一支氣相色譜的微量進(jìn)樣器，萃取頭是在一根石英纖維上涂上固相微萃取涂層,外套細(xì)不銹鋼管以保護(hù)石英纖維不被折斷,纖維頭可在鋼管內(nèi)伸縮。將纖維頭浸入樣品溶液中或頂空氣體中一段時間,同時攪拌溶液以加速兩相間達(dá)到平衡的速度,待平衡后將纖維頭取出插入氣相色譜汽化室，熱解吸涂層上吸附的物質(zhì)。被萃取物在汽化室內(nèi)解吸后,靠流動相將其導(dǎo)入色譜柱,完成提取、分離、濃縮的全過程。固相微萃取技術(shù)幾乎可以用于氣體、液體、固體等樣品中各類揮發(fā)性或半揮發(fā)性物質(zhì)的分析。實驗儀器與分析1、儀器：氣相色譜儀；全自動空氣泵；氮氣發(fā)生器；氫氣發(fā)生器；SPB-5毛細(xì)管柱1、儀器：氣相色譜儀；全自動空氣泵；氮氣發(fā)生器；氫氣發(fā)生器；SPB-5毛細(xì)管柱30mX0.32mmX0.25“m,微量注射器；容量瓶；毛細(xì)管色譜柱；固相微萃取裝置；水浴鍋。2、試劑：乙醇，正丁醇，乙醇和正丁醇的混合液L四氣相色譜儀儀器裝置3*9乜■戶■片玄■尺X一空.1■二匸丄.1⑴氣流系統(tǒng)指載氣及其他氣體（燃燒氣、助燃?xì)猓┝鲃拥墓苈泛涂刂啤y量元件。所用的氣體從高壓氣瓶或氣體發(fā)生器逸出后，通過減壓和氣體凈化干燥管，用穩(wěn)壓閥、穩(wěn)流閥控制到所需的流量。⑵分離系統(tǒng)由進(jìn)樣室與色譜柱組成。進(jìn)樣室有氣體進(jìn)樣閥、液體進(jìn)樣室、熱裂解進(jìn)樣室等多種型式。色譜柱通常為內(nèi)徑2?3毫米、長1?3米、內(nèi)盛固定相的填充柱，或內(nèi)徑0.25毫米、長20米以上⑶檢測系統(tǒng)包括檢測器、微電流放大器、記錄器。檢測器（表3）將色譜柱流出的組分，依濃度的變化轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)微電流放大器后，把放大后的電信號分別送到記錄器和數(shù)據(jù)處理裝置，由記錄器繪出色譜流出曲線。⑷數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)簡單的數(shù)據(jù)處理部件是積分儀。新型的氣相色譜儀都有微處理機(jī)作數(shù)據(jù)處理。⑸溫度控制系統(tǒng)及其他輔助部件溫度控制器用于控制進(jìn)樣室、色譜柱、檢測器的溫度。如果色譜柱放置在有鼓風(fēng)的色譜爐內(nèi)，則要求色譜爐能在恒定溫度或程序升操作。重要輔助部件有頂空取樣器、流程切換裝置等。五實驗步驟1、樣品及標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置：實驗室已準(zhǔn)備好的乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液、正丁醇標(biāo)準(zhǔn)溶液及乙醇和正丁醇混合的樣品溶液2、開機(jī)：依次打開全自動空氣泵，氮氣發(fā)生器，氫氣發(fā)生器，排出儀器中的剩余空氣。等載氣穩(wěn)定后打開氫火焰離子化檢測器，最后打開電腦上的工作站。3、色譜分離條件的設(shè)置。柱箱溫度：50°C,進(jìn)樣器溫度：200°C,檢測器溫度：200°C。分流比：10。尾吹流30mL/min,氫氣流量40mL/min，空氣流量400mL/min。4、選擇“數(shù)據(jù)采集”—“下載儀器常數(shù)”，待柱箱、FID的溫度達(dá)到設(shè)定溫度，依次打開氫氣，打開火焰，等GC狀態(tài)顯示“準(zhǔn)備就緒”后，點擊“單次分析”，再點擊“樣品記錄”，保存路徑和文件名。5、點擊“開始”，用微量注射器進(jìn)樣，之后按下面板的START，拔出針。依次進(jìn)樣：乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，正丁醇標(biāo)準(zhǔn)溶液。用固相微萃取裝置提取的乙醇和正丁醇混合液的揮發(fā)性物質(zhì)。6、將圖表復(fù)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(dá)到定性的目的。

關(guān)機(jī)。六數(shù)據(jù)記錄圖一：乙醇的氣相色譜圖表一：乙醇峰號保留時間面積面積％峰高理論塔板分離度12.7649658273.5100.00003755409.029857.668——圖二：正丁醇的氣相色譜圖表二：正丁醇峰號保留時間面積面積％峰高理論塔板分離度13.78117624467.8100.00003340459.710986.026——圖三：混合樣的氣相色譜圖表三：混合樣峰號保留時間面積面積％峰高理論塔板12.59325038621.345.25209334431.623246.96223.01830292885.454.748012033742.738107.367圖四：比較（黑色：混合樣紅色：乙醇藍(lán)色：正丁醇）七結(jié)果分析與討論1氣相色譜儀定性分析中，從譜圖一中得知，乙醇的保留時間約為2.764min；從譜圖二中得知，正丁醇約為3.781min；對比譜圖四可知，前面出峰的是乙醇，保留時間為2.593min；后出峰的是正丁醇，保留時間為3.018min。通過以上分析，可知混合樣中含有乙醇和正丁醇。2氣相色譜儀定量分析中，從譜圖三中得知，乙醇的峰面積為25038621.3，峰高為9334431.6，峰面積百分?jǐn)?shù)為45.2520%；正丁醇的峰面積為30292885.4，峰高為12033742.7，峰面積百分?jǐn)?shù)為54.7480%；因峰面積比值等于濃度比，故乙醇的濃度分?jǐn)?shù)為45.2520%，正丁醇的濃度分?jǐn)?shù)為54.7480%。由圖四比較中得知：乙醇的保留時間約為2.764,正丁醇約為3.781min，所以前出峰的是乙醇，后出峰的是正丁醇。3從譜圖一、譜圖二和譜圖三得到的正丁醇和乙醇的保留時間與譜圖三中得到的保留時間有點不一致。但當(dāng)需做定性分析的樣品里面所包含的物質(zhì)種類不多切保留時間差異較大時，保留時間的一點小偏差是允許的，并不會給定性分析帶來很大的影響。且可能的原因是：⑴由于分組進(jìn)行不同人操作，個體反應(yīng)能力不一樣，使得進(jìn)樣速度不一樣，因氣相色譜的保留時間與進(jìn)樣速度有很大關(guān)系，故應(yīng)盡量進(jìn)樣速度快。⑵每個人操作熟練程度不同，進(jìn)樣過程中樣品進(jìn)入時間長短及按下“開始”鍵時會有較大的偏差，從而導(dǎo)致最總所得的樣品保留時間有所偏差，故應(yīng)打進(jìn)樣后，立即按“開始”。⑶從圖中觀察到譜圖中樣品峰的縫寬不一樣，且峰寬越小，峰兩側(cè)對稱性越好，說明分離度越高，得到的實驗結(jié)果越好。⑷因要吸附3分鐘，但由于是手機(jī)計時，只是大意看下時間，不夠精確。4從圖中看出，本實驗的分離度很好，可以將混合物完全分開，提高分離度的幾種方法有：(⑴增加柱長可以增加分離度.(2).減少進(jìn)樣量(固體樣品加大溶劑量).⑶.提高進(jìn)樣技術(shù)防止造成兩次進(jìn)樣.⑷.降低載氣流速.(5).降低色譜柱溫度.⑹.提高汽化室溫度.(7).毛細(xì)管色譜柱要分流，選擇合適的分流比.5固體微萃取技術(shù)相比于傳統(tǒng)樣品處理方式的優(yōu)勢有：結(jié)果測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。操作簡單快捷，成本低廉?？梢杂行а诒螛悠返募w效應(yīng)?？梢酝瑫r測定有機(jī)污染物。靈敏度高，檢出限低。6SPME測定樣品時，萃取與下列因素有關(guān)：纖維涂層的極性和厚度、萃取方法、萃取時間、萃取溫度、pH值、無機(jī)鹽的濃度等。7氣相色譜法常用的幾種定量分析方法：(1)歸一化法：若試樣中含有N個組分，且各組分均能洗出色譜峰，則其中某個組分i的毆%)=肩上細(xì)00質(zhì)量分?jǐn)?shù)可按下式計算：特點及要求：歸一化法簡便、準(zhǔn)確；進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性和操作條件的變動對測定結(jié)果影響不大；僅適用于試樣中所有組分全出峰的情況。外標(biāo)法，外標(biāo)法也稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線法。計算公式為咋％)皿出燈00特點及要求：外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高；操作條件變化對結(jié)果準(zhǔn)確性影響較大；對進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性控制要求較高，適用于大批量試樣的快速分析。內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法是在一定量試樣中加入一定量的內(nèi)標(biāo)物，根據(jù)待測物組分和內(nèi)標(biāo)物的峰面積及內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量計算待測組分質(zhì)量的方法。計算公式為：「仝特點：內(nèi)標(biāo)法的準(zhǔn)確性較高，操作條件和進(jìn)樣量的稍許變動對定量結(jié)果的影響不大；每個試樣的分析，都要進(jìn)行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析；若將內(nèi)標(biāo)法中的試樣取樣量和內(nèi)標(biāo)物加入量固定。而本實驗采用的是歸一化法。7很多做色譜分析工作的新手常常會把注射器的針頭和注射器桿弄彎，原因是：進(jìn)樣口擰的太緊，室溫下擰的太緊當(dāng)汽化室溫度升高時硅膠密封墊膨脹后會更緊，這時注射器很難