项目十三 任务四 选择色谱分析条件（课件）——中职《仪器分析技术》（化工版）

仪器分析技术 项目十三 气相色谱法测定化学试剂丙酮中水、甲醇、乙醇 任务四 选择色谱分析条件 仪器分析技术 任务引入 气相色谱分析条件主要包括： 1.载气流速的选择 2.柱温的选择 3.气化室温度的选择 4.检测器温度的选择 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 任务四 选择色谱分析条件 任务目标 会选择载气流速 会选择柱温 会调整分离度大小 能说出固定相类型 能说出色谱分析条件选择方法 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动1 实验条件的初步设置 由于仪器的不同及实验条件的差别，标准中表达的操作条件并不是唯一的，需要根据实际情况选择最佳条件，先按标准要求进行初步设置操作条件。 检测器：热传导检测器 载气及流速：氢气，40mL/min 温度设置：柱温度：110℃ 气化室温度：170℃ 检测器温度：150℃ 进样量：3μL 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动2 试样的定性分析 1.仪器稳定后，分别注入 0.2μL 丙酮、水、甲醇、乙醇标准样品，记录保留时间。 2.注入1μL未知样品，记录保留时间和半峰宽。 3.确定未知样品各个峰所代表的物质。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 定性分析 采用气相色谱法进行定性分析，就是利用合理的方法确定色谱图中每个色谱峰各表示何种组分。采用气相色谱法进行定性分析，就是利用合理的方法确定色谱图中每个色谱峰各表示何种组分。 在一定的色谱条件下，每一种物质都有各自确定的的保留值，并且不受其他组分的影响。 利用保留值定性 利用保留值定性是最基本的定性方法，其基本依据是：两个相同的物质在相同的色谱条件下应该具有相同的保留值。因此，通过比较标准物和未知物的保留值即可确定未知物是何种物质。利用已知纯物质直接对照进行定性时是利用保留时间（tR）直接比较，这时要求载气的流速，载气的温度和柱温度一定要恒定。载气流速的微小波动，载气温度和柱温度的微小变化，都会使保留值（tR）改变，从而对定性结果产生影响。这时可以选择利用相对保留值定性。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 用相对保留值定性 由于相对保留值是被测组分与加入的参比组分（其保留值应与被测组分相近）的调整保留值之比，因此，当载气的流速和温度发生微小变化时，被测组分与参比组分的保留值同时发生变化，而它们的比值——相对保留值则不变。也就是说，相对保留值只受柱温和固定相性质的影响，而柱长，固定相的填充情况（即固定相的紧密情况）和载气的流速均不影响相对保留值（ )。因此在柱温和固定相一定时，相对保留值（ )为定值，可作为较为可靠的定性参数。 气相色谱法除以上定性分析方法外，还有利用与化学反应相结合定性，与红外光谱法、质谱法、核磁共振波谱法等结合的定性分析，已成为先进有力的定性分析手段。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动3 柱温的选择 在柱温分别在 110℃，120℃，130℃，140℃，150℃，重复测定未知样品，记录测定结果。 注意： 1.改变柱温和流速后，待仪器稳定后再进样。 2.控制柱温的升温速率，切忌过快，以保持色谱柱的稳定性。   化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 操作温度的选择 1.气化室（进样口）温度 气化温度越高对分离越有利，一般选择比柱温高（30～70）℃。进样量大的话一般比柱温高（50～100）℃。气体样品本身不需要气化，但为了防止水分凝结，习惯设置在100℃以上。 正确选择液体样品的气化温度十分重要，尤其对高沸点和易分解的样品，要求在气化温度下，样品能瞬间气化而不分解。一般仪器的最高气化温度为（350～420）℃，有的可达450℃，大部分气相谱仪应用的气化温度在400℃以下。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 2.柱温 柱温是影响分离最重要的因素，选择柱温主要是考虑试样沸点和对分离的要求，控制柱温的注意事项如下： （1）应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固定液会流失）和最低使用温度（低于该温度固定液以固体形式存在）之间。 （2）柱温升高，分离度会下降，色谱峰变窄变高，柱温越高组分挥发度越大，低沸点组分的色谱峰易出现重叠。柱温越低，分离度越大，但保留值也变大，一定程度上可以改善组分的分离。 （3）柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点的温度。 （4）对于组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 3.检测器温度 气相色谱仪检测器和气化室各有独立的恒温调节装置，其温度控制及测量和色谱柱的恒温箱类似，不同种类的检测器温度控制精度要求相差很大。 一般要求检测器温度比柱温高（20～50）℃，对于FID检测器，为了防止水蒸汽将在检测器中冷凝成水，减小灵敏度，增加噪声。所以，要求FID检测器温度必须在120℃以上。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动4 载气流速的选择 流速调整为10，20，30，40，50，60 mL/min，重复测量未知样品，柱温恒定在活动3中最佳温度，记录测定结果。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 载气流速的选择 气相色谱根据速率理论，载气流速高时，传质 阻力项是影响柱效的主要因素，流速越高，柱效越 低。当载气流速低时，分子扩散项是影响柱效的主 要因素，流速越高，柱效越高。由于流速对这两项 完全相反的作用，流速对柱效的总影响产生一个 最佳流速值，以塔板高度H对应流速u作图，曲线最低点的流速即为最佳流速。最佳流速使板高H最小，柱效能最高。最佳流速一般通过实验来选择。使用最佳流速虽然柱效高，但分析速度慢，因此实际工作中，为了加快分析速度，同时又不明显增加塔板高度的情况下，一般采用比u 最佳稍大的流速进行测定。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动5 选择最佳操作条件 1.根据以上的实验结果，选择最佳的柱温和载气流速。 2.实验结束后，关闭氢气气源、空气压缩机，关闭加热系统。待柱温降至室温后关闭总电源和载气，关闭色谱数据处理机。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 其他操作条件的选择 1.进样量的选择 在进行气相色谱分析时，进样量要适当。若进样量过大超过柱容量，将致使色谱峰峰形不对称程度增加、峰变宽、分离度变小、保留值发生变化。峰高和峰面积与进样量不成线性关系，无法定量。若进样量太小，又会因检测器灵敏度不够，不能准确检出。一般对于内径（3～4）mm，固定液用量为3%～15%的色谱柱，检测器为TCD时液体进样量为（0.1～10）μL；检测器为FID时进样量一般不大于1μL。 2.检测器的选择 一般以FID居多，对于FID不能检测的无机气体及水的分析常选择TCD。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 拓展知识 固定相的类型 气相色谱分析中，混合组分分离得好坏，在很大程度上取决于固定相的选择是否合适。毛细管色谱柱最常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇，另外还有一类是小的多孔粒子组成的聚合物或沸石（例如氧化铝、分子筛等）。 1.聚硅氧烷固定相 聚硅氧烷由于其用途广泛、性能稳定，是最常用的固定相。最基本的聚硅氧烷是由100%甲基取代的，相应的柱子牌号有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。若有其他取代基取代甲基时，牌号相应成为：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等，表示有5%的甲基被取代。 2.聚乙二醇固定相 聚乙二醇是另外一类广泛应用的固定相。有些被称之为“WAX”或“FFAP”。聚乙二醇的稳定性、使用温度范围都比聚硅氧烷要差一些。常见的牌号有：FFAP、HP-Wax、DB-Wax、Carbowax-10、OV-351等。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 拓展知识 3.气-固固定相 另外一类由小的多孔粒子组成的聚合物或沸石的固定相称为气-固固定相。最常用的PLOT柱固定相有苯乙烯衍生物、氧化铝和分子筛等。相应的柱子牌号有：HP PLOTA12O3、HP PLOTA12O3“KCl”、HP PLOTQ、HP PLOTU等。 4.键合和交联固定相 为了改善柱子的性能，常采用键合和交联的方式。交联是将多个聚合物链单体通过共价键进行连接，键合是将其再通过共价键与担体表面或毛细管管壁表面相连。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 思考与练习 一、选择题 1.在一定的柱温下, 下列哪个参数的变化不会使保留值发生改变（ ）？ A．改变检测器性质 B．改变固定液种类  C．改变固定液用量 D．增加载气流速 2.气-液色谱柱中，与分离度无关的因素是（ ）。 A.增加柱长 B.改用更灵敏的检测器 C.调节流速 D.改变固定液的化学性质 3.启动气相色谱仪时，若使用热导池检测器，有如下操作步步骤：1-开载气；2-气化室升温；3-检测室升温；4-色谱柱升温；5-开桥电流；6-开记录仪，下面哪个操作次序是绝对不允许的（ ）。 A.2—3—4—5—6—1 B.l—2—3—4—5—6 C.1—2—3—4—6—5 D.1—3—2—4—6—5 4.下列因素中，对色谱分离效率最有影响的是( )。 A．柱温 B．载气的种类 C．柱压 D．固定液膜厚度 5.气相色谱仪分离效率的好坏主要取决于何种部件（ ）。 A.进样系统 B.色谱柱 C.热导池 D.检测系统 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 思考与练习 6．气相色谱中进样量过大会导致（ ）。 A．有不规则的基线波动 B．出现额外峰 C．FID熄火 D．基线不回零 7．在一定实验条件下组分i与另一标准组分s的调整保留 时间之比称为 （ ）。 A．死体积 B．调整保留体积 C．相对保留值 D．保留指数 8．两个色谱峰能完全分离时的R值应为（ ）。 A． R≧1.5 B． R≧1.0 C． R≦1.5 D． R≦1.0 9．气液色谱中选择固定液的原则是（ ）。 A．相似相溶 B．极性相同 C．官能团相同 D．活性相同 10．气相色谱分析中，气化室的温度宜选为（ ）。 A．试样中沸点最高组分的沸点 B．试样中沸点最低组分的沸点 C．试样中各组分的平均沸点 D．比试样中各组分的平均沸点高50~80℃   化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 思考与练习 11．正确开启与关闭气相色谱仪的程序是（ ）。 A．开启时先送气再送电；关闭时先停气再停电 B．开启时先送电再送气；关闭时先停气再停电 C．开启时先送气再送电；关闭时先停电再停气 D．开启时先送电再送气；关闭时先停电再停气 二、计算题 某色谱峰峰底宽为50 s，它的保留时间为50 min，在此情况下，该柱子有多少块理论塔板？   化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 Thank you 仪器分析技术 $$