1、色谱与光谱实验实验五气相色谱法实验姓 名：张瑞芳学 号：2013E8003561147班 级：化院 413 班培养单位：上海高等研究院指导教师：李向军组 别：2013 年 12 月 30 日第二组色谱与光谱实验色谱与光谱实验气相色谱法实验一、 实验目的1.了解气相色谱仪的各部件的功能。2.加深理解气相色谱的原理和应用。3.掌握气相色谱分析的一般实验方法。4.学会使用 FID 气相色谱对未知物进行分析。二、 实验原理1.气相色谱法基本原理气相色谱的流动向为惰性气体，气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定
2、时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。如此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。气相色谱仪器框图如图1 所示：FlowCntrlerRegulatorsAirHydrogenCarie GasMol-SievTrapsFixedInjectioPrDetcorRstrcorsColumn HRESTr图 1.气相色谱仪器框图仪器均由以下五个系统组成： 气路、进样、分离、温度控制、检测和记录系统。2.气相色谱法定性和定量分析原理在这种吸附色谱中常用流
3、出曲线来描述样品中各组分的浓度。也就是说，让分离后的各组分谱带的浓度变化输入换能装置中，转变成电信号的变化。然色谱与光谱实验后将电信号的变化输入记录器记录下来，便得到如图 2 的曲线。它表示组分进入检测器后，检测器所给出的信号随时间变化的规律。它是柱内组分分离结果的反映，是研究色谱分离过程机理的依据，也是定性和定量的依据。图 2.典型的色谱流动曲线3.FID 的原理本次试验所用的为氢火焰离子化检测器(FID)，它是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。三实验试剂和仪器(1)
4、试剂：甲醇、异丙醇、异丁醇(2)仪器：气相色谱仪带氢火焰离子化检测器(GC-2014 气相色谱仪)；氢-空发生器(SPH-300 氢气发生器)、氮气钢瓶；色谱柱；微量注射器。四实验步骤1. 打开稳定电源。2. 打开 N2 钢瓶（减压阀） ，以 N2 为载气，开始通气，检漏；调整柱前压约为 0.12MPa。色谱与光谱实验3. 调节总流量为适当值(根据刻度的流量表测得)。4. 调节分流阀使分流流量为实验所需的流量。5. 打开空气、氮气开关阀，调节空气、氮气流量为适当值。6. 根据实验需要设置柱温、进样温度和 FID 检测器温度。本实验柱温的初始温度恒温。气化室及检测器温度设定，一般比柱温高 501
5、00。7. 打开色谱工作站，设定相关参数。8. 待仪器稳定后，进样分析，注意进样量，1 L 左右。9. 峰记录与处理，微机化后自动获得积分面积、高、保留时间等数据。10. 实验结束后首先调节柱温到室温，调节氢气、空气流量为零，随后关闭氢- 空发生器，待柱温降到室温后关闭色谱仪，最后将氮气钢瓶关闭。五数据记录和处理用气相色谱法对未知混合物进行气相色谱测定，可得其色谱图如图 3 所示：2. 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9min0.00.250.500.751.01.251.501.752.02.5uV(x1,0,0) Chromatogram 2.341/23869572.
6、62/1451032.83/761图 3.未知混合物的气相色谱图Peak# Ret.Time Area Height2 2.341 2386957 16277523 2.622 1451103 937144.9将未知物与标准溶液对照，发现未知混合物的色谱图与异丙醇和异丁醇的气相色谱图标准溶液相吻合，第一个峰：停留时间 2.341 与异丙醇接近，第二个峰停留时间 2.622，与异丁醇接近。可推断该混合物为异丙醇和异丁醇的混合物。色谱与光谱实验色谱与光谱实验(1)异丙醇2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0min0.0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.
7、0uV(x1,0,0) Chromatogram2.359/6736812.632/401图 4.异丙醇的气相色谱图Peak# Ret.Time Area Height2 2.359 5673681 3509001(2)异丁醇2. 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1min0.00.250.500.751.01.251.501.752.02.52.50uV(x1,0,0) Chromatogram2.631/28921902.837/15612图 5.异丁醇的气象色谱图Peak# Ret.Time Area Height2 2.631 2892190 1790
8、486色谱与光谱实验六思考与讨论1.在气相色谱仪中有单气路和双气路之分，二者各有什么特点？答：气相色谱仪中有单气路和双气路之分一般是指热导检测器，热导检测器正常工作的时候，需要一路气做比较气，常称作为参比气，另外一路气做样品，这样两路气同时有阀件独立提供，两路气体在调节和使用时互不干扰，是并联方式的气路，这就是双气路。但在工作中，由于成本，气路复杂性，样品的复杂性等等众多原因，在使用中，常常会将两路气体的流动串联成单路流动，只有一路阀件控制两路气，这样的作法，结果是损失了一些 S 值，但很多用户所测含量是百分含量或者是千分含量，这样对结果就没有影响了。2.在分析有机物时常采用氢火焰离子化检测器
9、，这是为什么？答：氢火焰离子化检测器有很多优点：灵敏度很高，比热导检测器的灵敏度高约 103 倍；检出限低，可达 10-12gS-1；火焰离子化检测器能检测大多数含碳有机化合物；死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达 106 以上；而且结构不复杂，操作简单，是目前应用最广泛的色谱检测器之一。3. 在色谱分析中，经常会出现色谱峰不对称的现象，除了进样量的影响之外，还有什么其他影响因素？答：色谱峰的不对称性来源于色谱过程本身，也有些来源于仪器。造成峰不对称的原因有以下几个：(1) 不完全分离：歪曲的峰形有时实际上是因为未分离的其他溶质组分峰的叠加造成的。 (2) 缓慢的动力学过程：包括溶质在固定相中为空隙中的扩散，溶质与表面能量分布不均匀的固定相的相互作用；对液相色谱来说，还有在溶剂化不充分的键合固定相表面传质缓慢的影响。动力学过程造成的不对称可以通过梯度洗脱予以改善。(3) 化学反应：如溶质在柱内发生化学反应，会形成拖尾峰或宽得不正常的峰。
