项目十三 任务一 安装色谱柱（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 任务一 安装色谱柱 仪器分析技术 气相色谱法是一种现代分离检测技术，是在有机化学中对易于挥发而不发生分解的化合物进行分离与分析的色谱技术。 项目导航 化学试剂丙酮为无色透明液体，具有特殊臭味，能与水、醇及多种有机溶剂互溶。本项目为归一化法测定丙酮中水、甲醇及乙醇的含量，包括六个工作任务。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 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 仪器分析技术 任务一 安装色谱柱 任务二 测定柱效能 任务三 解读化学试剂丙酮中水、甲醇、乙醇检测国家标准 任务四 选择色谱分析条件 任务五 样品检测与数据采集 任务六 撰写检测报告 1. GB/T 686-2008 化学试剂丙酮 2. GB/T 9722-2006 化学试剂 气相色谱法通则 3．GB/T 30430-2013 气相色谱仪测试用标准色谱柱 项目十三 气相色谱法测定化学试剂丙酮中水、甲醇、乙醇 仪器分析技术 任务一 选择色谱柱 任务目标 会安装填充柱 会安装毛细管柱 会检漏 会老化色谱柱 能说出气相色谱仪的主要部件 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 任务一 安装色谱柱 任务导入 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 操作方法：打开钢瓶总阀门，用检漏液涂在各接头处，如有气泡不断涌出，则说明这些接口处有漏气现象。 活动2 气体检漏 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 1.气相色谱仪 气相色谱仪分为通用型和专用型，一般情况下指通用型气相色谱仪。目前国内外的气相色谱仪种类和型号很多，国产仪器和进口仪器都普遍使用。 山东鲁南SP6800气相色谱仪 安捷伦GC7890气相色谱仪 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 2.气相色谱仪基本构造 气相色谱仪包括六大系统：气路系统、进样系统、分离系统（色谱柱）、电气系统、检测系统和数据处理系统，结构及流程如图所示。 知识链接 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 3.六大系统简介 （1）气路系统 气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。包括气源、减压阀、净化器、稳压阀、稳流阀、流量计等。 （2）进样系统 常以微量注射器(穿过隔膜垫)或六通阀将液体样品注入气化室，通常六通阀进样的重现性好于注射器。 （3）分离系统 分离系统的核心是色谱柱，它存在于柱温箱中，它的作用是将多组分样品分离为单个组分。 （4）检测系统 检测器的作用是把被色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量转化成电信号，经放大后由记录仪记录成色谱图。常用的有热导检测器、氢火焰离子化检测器等。 （5）数据系统 近年来气相色谱仪主要采用色谱工作站。 （6）电气系统 用于控制和测量色谱柱、检测器、气化室温度。 知识链接 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 色谱柱与柱温箱 1.色谱柱 气相色谱的标准柱一般可分为填充柱、毛细管柱和大口径毛细管柱。 （1）填充柱 填充柱一般内径一般为2±0.1mm，在柱内均匀、紧密填充颗粒状的固定相。填充柱的柱材料多为不锈钢和玻璃，其形状有U型和螺旋型，使用U型柱时柱效较高。 气相填充柱剖面示意图 知识链接 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 （2）毛细管柱和大口径毛细管柱 毛细管柱内径≤0.5mm为毛细管柱，内径 >0.5mm为大口径毛细管柱，柱材料大多用熔融石英，即弹性石英柱。毛细管柱与填充柱相比具有分离效率高、分析速度快、色谱峰窄、峰形对称等优点。 涂壁空心柱（WCOT）剖面示意图 知识链接 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 2.柱箱 在分离系统中，柱箱是一个精密的控温箱。调节色谱柱的温度实际上是调节柱箱的温度，柱箱的控温精度通常为±0.1℃。柱箱的控温范围一般在室温～450℃，有些仪器可以进行多阶程序升温控制，以满足色谱优化分离的需要。 知识链接 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 色谱柱的老化包括预备阶段和实际老化步骤，填充柱和毛细管柱的老化步骤是不一样的。 1.预备阶段 （1）关闭检测器。关闭检测器相关气体，特别重要的是关闭氢气! （2）用无孔垫圈和柱螺帽封上检测器接头。 2.毛细管柱的老化 （1） 选择一个适当的柱压（单位：psi（kPa））。 （2）输入所选压力，让气流在室温下通入柱内约15~30min，以便赶走空气。 （3）将柱箱温度从室温升到柱的最高使用温度以下20℃。升温速率约10~15℃/min，并保持最高温度约120min 以上。 （4）如果不是马上用老化后的色谱柱，将其从柱箱中取出，两端堵上堵头以防止空气、水汽和其它污染物进入色谱柱。 活动3 色谱柱的老化 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 3.填充柱的老化 （1） 输入适当的柱流量。以氮气为载气，流速是正常的一半即可。 （2）老化温度应比最高使用温度低 20℃。将柱箱温度缓慢升至柱的老化温度。 （3）在终温下老化8h以上。如果不马上用老化后的色谱柱，将其从柱箱中取出。两端堵上堵头以防止空气、水汽和其它污染物进入色谱柱。 活动3 色谱柱的老化 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 色谱柱的老化 色谱柱的老化包括在柱内通入载气，然后进行加热。对于毛细管柱要老化2h以上，对于填充柱则需要老化8h以上。这样就赶走了柱内残留物，使色谱柱能用于正常分析。 新的填充柱应该进行老化，因为其中经常含有从涂渍过程中带入的挥发性残留物。对于在柱两端未加堵头的情况下放置一段时间后的已使用过的柱来说，也需要进行老化。 知识链接 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 1.老化作用 （1）降低由于柱子流失(溶剂)而引起的本底噪声。 （2）提高定量的准确度 。 知识链接 2.老化原则 （1）设置老化温度时，决不允许超过固定液的最高使用温度。 （2）老化时间与所用检测器的灵敏度和类型有关，灵敏度越高，要求老化的时间相对越长。 （3）老化时间的长短也取决于固定液的特性，“气相色谱纯的” 要少于“工业纯的”。例如，OV固定液老化时间要少于SE-60，QF-1。 （4）样品的极性越强，要求填充柱老化的时间相对越长。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 柱流失是固定相的降解产物洗脱后在气相色谱检测器上产生的背景信号，所有的色谱柱都有柱流失的现象。柱流失会随着温度的升高而加剧，用柱流失曲线可以很好的表现柱流失特征。 1.开机状态下设置柱温50℃，升温至设定温度，观察基线至平直。 2.设置柱温以10℃/min从50℃升到最高使用温度，温度要升至色谱柱的温度上限，并持续该温度（10～15）min。 3.查看色谱流出曲线。 活动4 柱流失检测 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 柱流失曲线图 活动4 柱流失检测 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 知识链接 柱流失曲线 　 正常情况下，色谱流失曲线应当是一条平滑的与程序升温相吻合的曲线，即基线随着柱温升高而提升，当柱温恒定后，基线也稳定在一个水平。这需要一定的时间，此时的重大偏差不是柱流失引起的。柱流失的特点是，在低于色谱柱温度上限（30～40）℃范围内基线大幅增加。 在空白试验的色谱图中，不应该有色谱峰出现。如果出现了色谱峰，通常可能是从进样口带来的污染物。 　　 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 活动5 分析测试实验混合样品 利用对混合测试样品的分析来确认色谱柱的安装和性能。每一根新色谱柱都带有一张性能测试谱图，在相同于图中实验条件和测试样品的情况下，我们应该得到与标准测试相同或相近的谱图。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 拓展知识 1．色谱法的由来 色谱法1906年由俄国植物学家茨维特在石油醚洗脱植物色素的提取液，经过一段时间洗脱之后，植物色素在碳酸钙柱中实现分离，由一条色带分散为数条平行的色带，如图所示。他将这种方法命名为色谱法。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 拓展知识 2.色谱法的分类 从茨维特的叶绿素提取实验中可以知道色谱分离过程中存在两相，常理解为“一静一动”，即固定相（如碳酸钙）和流动相（如石油醚）。固定相是色谱柱内的固定物质，流动相是气体或液体。 色谱法种类很多，其分类方法也有多种，常用的分类方法是按两相所处的状态分类，如表所示。   流动相 总称 固定相 色谱名称 气体 气相色谱（GC） 固体 气–固色谱（GSC） 液体 气–液色谱（GLC） 液体 液相色谱（LC） 固体 液–固色谱（LSC） 液体 液–液色谱（LLC） 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 拓展知识 3.气相色谱法的特点 流动相为气体的色谱法叫气相色谱法，气相色谱法是一种常用的仪器分析方法，具有如下特点： （1）灵敏度高 可检出（10-11～10-15）g的物质，可作超纯气体、高分子单体的痕量分析和空气中微量毒物的分析。 （2）分离效率高 可以把复杂的样品分离成单组分。 （3）选择性高 可有效地分离性质极为相近的各种同分异构体和各种同位素，适合多组分同步分析。 （4）样品用量少 一般气体用几毫升，液体用几微升或几十微升。 （5）分析速度快 一般分析只需几分钟或十几分钟就可以完成，有利于指导和控制生产。 （6）应用范围广 既可以分析低含量样品，也可以分析高含量样品。 气相色谱法的不足之处是不能直接分析未知物，分析无机物、高沸点有机物和生物活性物质比较困难。     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.色谱法（ ） A.亦称色层法或层析法，是一种分离技术。当其应用于分析化学领域，并与适当的检测手段相结合，就构成了色谱分析法。 B.亦称色层法或层析法，是一种富集技术。当其应用于分析化学领域，并与适当的检测手段相结合，就构成了色谱分析法。 C.亦称色层法或层析法，是一种进样技术。当其应用于分析化学领域，并与适当的检测手段相结合，就构成了色谱分析法。 D.亦称色层法或层析法，是一种萃取技术。当其应用于分析化学领域，并与适当的检测手段相结合，就构成了色谱分析法。 2.气相色谱分析的仪器中，色谱分离系统是装填了固定相的色谱柱，色谱柱的作用是（ ） A.分离混合物组分。 B.感应混合物各组分的浓度或质量。 C.与样品发生化学反应。 D.将其混合物的量信号转变成电信号。 化学工业出版社 www.cip.com.cn 仪器分析技术 思考与练习 3.气相色谱仪主要由气路系统、进样系统、（ ）、电气系统、检测系统、数据处理系统组成。 A.比色皿 B. 检测器 C. 传感器 D. 色谱柱 4.物质的分离是在（ ）中完成的。 A.进样口 B.色谱柱 C.流动相 D.检测器 5.下列情况下应对色谱柱进行老化（ ）。 A.每次安装了新的色谱柱后 B.色谱柱每次使用后 C.分析完一个样品后，准备分析其他样品之前 D.更换了载气或燃气 二、简答题 1.气相色谱仪包括哪几个组成部分？ 2.气相色谱柱分为哪几种类型？ 3.气相色谱法的特点是什么？   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 $$