项目十三 任务五 样品检测与数据采集（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 任务五 样品检测与数据采集 仪器分析技术 任务引入 丙酮 水 甲醇 乙醇 这瓶丙酮试剂中水、甲醇、乙醇的含量是多少？ 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 任务五 样品检测与数据采集 任务目标 会进行保留时间定性 会使用工作软件建立分析方法 会带质控样检测 能说出色谱法定量依据 能说出归一化法特点 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动1 开启仪器 1.气路调节 开氢气钢瓶总阀或开启氢气发生器，调减压阀使出口压力值在（0.15～0.18）MPa之间，调节仪器稳压阀压力在0.05MPa，检查进样口是否漏气，如果进样口漏气，需要更换气垫。 2.设置参数 按“温度设置”键，按任务四中选择的最佳色谱条件数据设置柱温、热导池检测器温度、进样口温度和桥电流。选择“加热”，当温度达到时所设温度时，恒温灯亮。按“显示”键可以查看各项温度值。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动1 开启仪器 不同型号气相色谱仪面板 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动1 开启仪器 3.建立分析方法 打开“色谱3000”工作站，选择通道1，点击“方法”选择“新建”，按提示建立“校正归一化法”。建立步骤如下：点击“新建”输入样品名，点击“下一步”，然后选择定量基准“峰面积”在同一页面选择“校正归一化法”再点击“下一步”，输入“组分名”（水）再点击“添加”按钮，继续添加其他组分（甲醇、乙醇等）。再点击“下一步”，设定样品的“常规信息”(不需要设定的直接点击“下一步”)。点击“下一步”，点击“完成”。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动2 测定校正因子 1.配制标准溶液 将带胶盖气相色谱配样瓶洗净、烘干。依次称取蒸馏水、无水甲醇、无水乙醇各约0.5mL，丙酮5mL，分别称量（准确至0.0001g），混匀。 2.进样测量 分别吸取1μL上述配制的标准溶液，进样，记录水、甲醇、乙醇、丙酮的峰面积，平行进样4次，记录测定结果。 3.计算各组分相对校正因子 以水为例计算相对校正因子，按下式计算峰面积相对校正因子。 式中： m水、m丙酮——分别为水和丙酮的质量，g； A水，A丙酮——分别为水和丙酮的峰面积，μV·S。 同理可以计算出甲醇、乙醇相对丙丙酮的峰面积校正因子。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 校正因子 在气相色谱分析中，在一定色谱操作条件下，检测器所产生的响应信号，即色谱图上的峰面积Ai或峰高hi与进入检测器的质量（或浓度）成正比，这是色谱定量分析的基础。 即 或 这种正比关系通过比例常数使之成为等式， 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 其中 组分的质量；ci为组分的浓度； 为组分i的校正因子；Ai为组分i的峰面积。 式中 定义为定量校正因子，它分为绝对校正因子和相对校正因子。 要得到绝对校正因子 的值，一方面要准确知道进入检测器的组分的量mi，另外还要准确测量峰面积或峰高，需要严格控制操作条件，在实际操作中有困难。因此实际测量中通常不采用绝对校正因子，而采用相对校正因子。 相对校正因子是指组分i与另一标准物s的绝对校正因子之比，用 表示： 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 式中： ——为组分 的绝对校正因子； ——为标准物s的绝对校正因子； ——标准物峰面积； ——组分 质量； ——组分 峰面积； ——主体质量的数值。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 气相色谱的相对校正因子常可以从手册和文献查到。但是有些物质的相对校正因子查不到，或者所用检测器类型或载气与文献的不同，这时就需要自己测定。测定相对校正因子最好是用色谱纯试剂。若无纯品，也要确知该物质的百分含量。测定时首先准确称量标准物质和待测物，然后将它们混合均匀进样，分别测出其峰面积，再进行计算。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动3 定性分析 1. 分别吸取0.5μL水、甲醇、乙醇、丙酮标样溶液，进样，记录水、甲醇、乙醇、丙酮的保留时间。 2. 吸取1μL试样溶液，进样，记录各色谱峰的保留时间，利用保留时间进行定性。 3. 记录测定结果。     化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动4 定量分析     1. 丙酮中水、甲醇、乙醇的质量分数 吸取1μL试样溶液，进样，记录水、甲醇、乙醇、丙酮的峰面积，按归一化法计算出丙酮中水、甲醇、乙醇的质量分数。 计算公式如下： 式中：Xi——试样中组分 的百分含量； ——组分 的峰面积，μV·S； ——组分 的校正因子。 平行测定两次结果的差值不大于5%，取算术平均值作为测定结果。 2. 质控液测定 按质控样证书的要求，配制质控样。按样品溶液测定方法测定质控液。 3. 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 定量分析——归一化法 归一化法以样品中被测组分经校正过的峰面积（或峰高）占样品中各组分经过校正的峰面积（或峰高）的总和的比例来表示样品中各组分含量的定量方法，各组分所占比例之和等于1（100%)。 假设试样中有n个组分，每个组分的质量分别为m1，m2，……，mn，在一定条件下测得各组分的峰面积为别为A1、A2、…、Ai、…、An，则组分 的质量Xi分数可按下式计算： 若各组分的fi 值相近或相同，例如同系物中沸点接近的各组分，则上式可简化为： 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 面积归一化法的计算 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 对于狭窄的色谱峰，也有用峰高代替峰面积来进行定量测定。 归一化法适用于样品中所有组分全部流出色谱柱，并在检测器上产生信号时使用。如果试样中有不挥发性组分或易分解组分时，采用该方法将产生较大误差。 归一化法的优缺点：归一化法简便、准确，不要求准确进样，操作条件的变化（如流速、柱温）对定量的结果影响也不大，适于多组分样品的全分析，不适于痕量分析。但是试样中所有组分必须全部流出色谱柱，并在色谱图上出现色谱峰。另外校正因子的测定比较麻烦。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动5 关机及结束 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 气相色谱仪维护及保养 1.气路系统 （1）气源：载气种类可用H2、N2、也可用CO2、Ne、Ar。纯度要求大于99.99 %（高纯）。 （2）气体流量：H2与N2为（0～300）mL/min；空气为（0～3 000）mL/min；工作压力为（0～0.4）MPa。 2.进样系统 （1）进样隔垫的维护和检修 （2）玻璃衬管的维护和检修 （3）清洗方法 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 3.注射器 （1）进样时应迅速边将针插入进样垫边推入样品。通常试样打完后敏捷地拔出注射器。尽快地掌握住自己的打法，这样可以使每次注入重复一致。 （2）注射器内未进试样时，尽量避免推动柱塞。有时会损伤注射器的内壁。另外，在采样前应事先用溶剂等清洗注射器。在一天分析的最后，注射器一定要用适当的溶剂清洗。对此疏忽，试样中的污垢等会残留在注射器内，使柱塞不能动，会导致注射器不能使用。 （3）若柱塞的活动不畅时，用溶剂（准备性质不同的数种）清洗注射器内部。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 4.分离系统 （1）柱箱升温前一定要通载气，等柱箱冷却后再关载气。 （2）载气中若夹带灰尘或其它颗粒状物体就可能导致色谱柱迅速损坏，同时还应注意不能让微粒或灰尘进入气化室，因此在载气进入仪器管路前必需经过净化器。 （3）在分析前后须老化色谱柱，目的是将残余溶剂和低沸点杂质赶走，并使固定液在载体表面分布得更均匀。 （4）在大多数情况下，柱的寿命与它的使用温度成反比。采用稍低些的温度上限，可显著提高柱的寿命，程序升温到较高温度所维持的时间越短对柱的寿命影响越小。 （5）强极性（如甲醇）和高沸点难挥发溶剂（如离子液体等）不易进柱。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 5.检测系统 FID因附着高沸点成分或污垢，检测器污染时，清扫较麻烦，但如只是轻度污染时可用下列方法恢复。 （1）FID点火。 （2）氢流量增到通常时的3倍。（通常压力为50kPa时设定为150kPa。） （3）同样，空气流量也增至通常时的3倍。 （4）在前面的状态下放置30～60min后，恢复到通常的设定。 这种方法简单可行，1次试用这种方法后，如果FID未恢复正常时，请与维修工程师联系。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 6.常见问题及故障排查 （1）选择柱温的一般原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。 （2）气相色谱仪在测定样品时，平行性不好，可能的原因：进样垫不好， 即进去的样品量不准和样品有流失；进样技术有关，进样速度必须快，注射器针尖要插到底，动作要熟练，每次动作要力求重复；柱子污染；柱子的寿命将近；载气的气流比没调好。 （3）气路气密性检查：当机器出现异常如无压力或气压不够时，可先排查气瓶连接处是否有漏气，用肥皂水逐个接头检漏。查不出原因时，可能是主机内气路有漏，应联系工程师。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 （4）进样后峰丢失的可能原因：注射器吸不上样品；未接入检测器，或检测器不起作用，检查设定值；进样温度太低；柱温温度太低；无载气流量，检查压力调节阀，并检查泄露；柱断裂，如果柱断裂是在柱进样口端或检测器末端，是可以补救的，切去断裂部分，重新安装。 （5）只有溶剂峰的可能原因：注射器有毛病；载气流速太低；样品浓度太稀，请提高仪器灵敏度，或增加注入量；柱箱温度太高；柱不能从溶剂中分离出组分；载气泄漏，检查泄漏处；进样器衬套或柱吸附活性样品：更换衬套。如解决不了就将柱进样端截去（1～2）cm，再重新安装。 （6）基线不规则或不稳定：柱流失或污染：更换衬管。如不能解决问题，就从柱进口端去掉1～2圈，并重新安装；检测器或进样器污染；载气泄漏：更换隔垫，检查柱泄漏；载气控制不协调：检查载所源压力是否充足。如压力≤500psi，请更换气瓶；检测器出毛病；进样器隔垫流失：老化或更换隔垫。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 思考与练习 一、填空题 1.气相色谱法测定丙酮中的水、甲醇、乙醇含量的测定方法中，所用到的标准物质有（ ）。 2.气相色谱归一化法定量的条件是（ ）流出色谱柱，并且在所用检测器上都能（ ）。 3.本任务中各组分出峰的顺序是（ ）。 二、选择题 1.气相色谱的定性参数有（ ）。 A.保留值 B.相对保留值 C.保留指数 D.峰高或峰面积 2. 气相色谱的定量参数有（ ）。 A.保留值 B.相对保留值 C.保留指数 D.峰高或峰面积 3.气相色谱用内标法测定A组分时，取未知样1.0μL进样，得组分A的峰面积为3.0cm2，组分B的峰面积为1.0cm2，取未知样2.0000g，标准样纯A组分0.2000g，仍取1.0μL进样，得组分A的峰面积为3.2cm2，组分B的峰面积为0.8cm2，则未知样中组分A的质量百分含量为（ ）。 A.10% B.20% C.30% D.40% 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 思考与练习 4.色谱分析中，归一化法的优点是（ ）。 A.不需准确进样 B.不需校正因子 C.不需定性 D.不用 5．气相色谱图中，与组分含量成正比的是（ ）。 A．保留时间 B．相对保留值 C．分配系数 D．峰面积 6．色谱分析中，归一化法的优点是（ ）。 A．不需准确进样 B．不需校正因子 C．不需定性 D．不用标样 7．在气相色谱法中，可用作定量的参数是（ ）。 A．保留时间 B．相对保留值 C．半峰宽 D．峰面积 8．用气相色谱法定量时，要求混合物中每一个组分都必须出峰的是（ ）。 A．外标法 B．内标法 C．归一化法 D．工作曲线法 9．某人用气相色谱测定一有机试样，该试样为纯物质，但用归一化法测定的结果却为含量的60％，其最可能的原因为（ ） A．计算错误 B．试样分解为多个峰 C．固定液流失 D．检测器损坏   化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 思考与练习   三、计算题 用热导型检测器分析乙醇、正庚烷、苯和乙酸乙酯混合物，数据如下： 试计算各组分含量。 化合物 峰面积/cm2 相对质量校正因子 化合物 峰面积/cm2 相对质量校正因子 乙醇 5.100 1.22 苯 4.000 1.00 正庚烷 9.020 1.12 乙酸乙酯 7.050 0.99 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 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 任务六 撰写检测报告 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 任务引入 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 任务六 撰写检测报告 任务目标 会归一化法处理数据 会判断检测数据有效性 会撰写检测报告 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动1 质控判断 1. 计算质控样浓度 根据质控样的配制方法，即可算出质控样质量分数。 2. 记录测定结果。 3. 判定 将质控样检测结果与质控样证书比较，如果超出其不确定度范围，则本次检测无效，需要重新进行检测，若没超出其不确定度范围，则本次检测有效。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动2 样品分析 1. 若质控样检测结果符合要求，则将样品溶液的质量分数结果记录下来，并确认结果有效。 2. 记录测定结果。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 拓展知识 峰增高法定性 气相色谱常用的定性分析方法除了用保留值或相对保留值进行定性分析外，还可以用已知物增加峰高法定性进行定性分析。 在得到未知样品的色谱图后，在未知样品中加入一定量的已知纯物质，然后在同样的色谱条件下，作已加纯物质的未知样品的色谱图。对比两张色谱图，哪个峰加高了，则该峰就是加入的已知纯物质的色谱峰。这一方法即可避免载气流速的微小变化对保留时间的影响而影响定性分析的结果，又可避免色谱图图形复杂时准确测定保留时间的困难。这是在确认某一复杂样品中是否含有某一组分的最好办法。 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.色谱峰在色谱图中的位置用（ ）来说明。 A. 灵敏度 B.峰高值 C.峰宽值 D.保留值 ２.气相色谱分析的仪器中，载气的作用是（ ）。 A.携带样品，流经气化室、色谱柱、检测器，以便完成对样品的分离和分析 B.与样品发生化学反应，流经气化室、色谱柱、检测器，以便完成对样品的分离和分析 C.溶解样品，流经气化室、色谱柱、检测器，以便完成对样品的分离和分析 D.吸附样品，流经气化室、色谱柱、检测器，以便完成对样品的分离和分析 3.衡量色谱柱总分离效能的指标是（ ）。 A.塔板数 B.分离度 C.分配系数 D.相对保留值 4．气相色谱分析的仪器中，检测器的作用是（ ）。 A．感应到达检测器的各组分的浓度或质量，将其物质的量信号转变成电信号，并传递给信号放大记录系统 B．分离混合物组分 C．将其混合物的量信号转变成电信号 D．与感应混合物各组分的浓度或质量 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 思考与练习 二.思考 1.色谱定性、定量分析的依据是什么？主要方法有哪些？ 2.质控样是指什么？什么情况下可以不用质控样检测？   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 $$