化学色谱分析实验报告与总结

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化学色谱分析实验报告与总结

　　篇一：气相色谱法实验报告

　　实验五—气相色谱法实验

化学色谱分析实验报告与总结

　　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：

　　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)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。

　　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50~100℃。 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，1μ 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：

　　2.341/2386957

　　uV(x1,000,000)2.622/1451103

　　2.833/7671

　　图3.未知混合物的气相色谱图

　　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。

　　篇二：气相色谱实验报告

　　一、实验目的

　　1、了解气相色谱仪的基本结构及掌握分离分析的基本原理；

　　2、了解顶空气相色谱法；

　　3、了解影响分离效果的因素；

　　4、掌握定性、定量分析与测定的方法。

　　二、实验原理

　　气相色谱分离是利用上试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同，５逼化后的试样被载气带入色谱柱进行时，组分就在其中的两相中进行反复多次的分配，由于固定相各个组分的吸附或溶解能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同。经过一定的柱长后，使彼此分离，顺序离开色谱柱进入检测器。检测器将各组分的浓度或质量的变化转换成一定的电信号，经过放大后在记录仪上记录下来，即可得到各组分的色谱峰。根据保留时间和峰高或峰面积，便可进行定性和定量的分析。

　　（1）顶空色谱法及其原理介绍

　　顶空气相色谱是指对液体或固体中的挥发性成分进行气相色谱分析的一种间接测定法，它是在热力学平衡的蒸气相与被分析样品同时存在于一个密闭系统中进行的。这一方法从气相色谱仪角度讲，是一种进样系统，即“顶空进样系统”。其原理如下：一个容积为V、装有体积为Vo浓度为Co的液体样品的密封容器, 在一定温度下达到平衡时，气相体积为Vg，液相体积为Vs，气相样品浓度为Cg，液相中样品浓度为Cs, 则：

　　平衡常数K=Cs/Cg

　　相比β=Vg/Vs

　　V=Vs+Vg=Vo+Vg

　　又因为是密封容器，所以

　　CoVo=CoVs=CsVs+CgVg= KCgVs + CgVg

　　Co=KCg+CgVg/Vs=KCg+βCg=Cg(K+β）

　　Cg=Co/(K+β）＝K’Co

　　可见，在平衡状态下，气相组成与样品原组成为正比关系，根据这一关系我们可以进行定性和定量分析。

　　（2）顶空色谱法的优点

　　顶空色谱进样器可与国内外各种气相色谱仪相连接，它是将液体或固体样品中的挥发性组分直接导入气相色谱仪进行分离和检测的理想进样装置。

　　它采用气体进样，可专一性收集样品中的易挥发性成分，与液-液萃取和固相萃取相比既可避免在除去溶剂时引起挥发物的损失，又可降低共提物引起的噪音，具有更高灵敏度和分析速度，对分析人员和环境危害小，操作简便，是一种符合“绿色分析化学”要求的分析手段。固相萃取和液相萃取时不可避免地带入共萃取物干扰分析。顶空分析可看成是气相萃取方法，大大减小样品基质对分析的干扰。顶空分析有不同的模式，可适合各种样品。

　　顶空分析方法随气相色谱分析方法的发展在不断更新和发展，现代顶空分析法已形成一个相对较为完善的分析体系。

　　（3）顶空气相色谱法的分类

　　顶空气相色谱通常包括三个过程：取样、进样和色谱分析。根据取样和进样方式不同，顶空分析可分为静态顶空色谱分析和动态顶空气相色谱分析。

　　静态顶空色谱分析是将样品密封在一个容器中，在一定温度下放置一段时间，使两相达到平衡，然后取气相进行分析。

　　图 1 顶空气相色谱取样（a）和进样（b）

　　其中，自动进样装置有压力平衡进样系统、压力控制定量管进样系统以及采用注射器进样。静态顶空色谱分析在取样之前一定要先让样品两相达到平衡，平衡后取样针插入样品瓶取样。动态顶空气相色谱法是用流动的气体将样品中的挥发性成分“吹扫”出来，再用一个捕集器将吹扫出来的物质吸附下来，然后经热解吸将样品送入GC进行分析。因此称为吹扫－捕集（purge & trap)进样技术。

　　三、实验步骤

　　1、设定一个初步分析条件。

　　2、配制定量标准溶液：称取适量标样，配制成不同浓度的标准溶液，分别加适量的NaCl。

　　3、最佳色谱条件（柱温）的确定：标准样在适合的.温度下稳定30min后，取上部气体适量μL进样，进样检验该色谱的适用性，记录每个柱温的出峰情况。确定最佳条件并绘标准曲线。

　　4、相对校正因子的测定：在上述最佳色谱条件下，重复测定样品溶液三次，记录保留时间和峰面积，若发现两者有明显变化，再重复多次。

　　5、未知样品测定：将未知样品按照上述方法配溶液、稳定30min、取样测量，记录实验数据。

　　四、实验总结与讨论

　　1、配制溶液时加盐即盐析剂，可以增加活度系数，降低物质的溶解度，提高液面上被测挥发组分的浓度。常用NaCl作为盐析剂。

　　2、总结一下气相色谱法常用的几种定量分析方法

　　（1）归一化法

　　若试样中含有n个组分,每个组分质量分别为M1,M2,M3 , … ,Mn，且各组分均能洗出色谱峰,则其中某个组分i的质量分数可按下式计算：

　　MiMi×100%=×100% 其中，fi为质量校正因子，得质量分数；若为摩尔校正因子，则得到摩尔分数或体积分数。Ai为峰面积。

　　Wi=

　　特点：简便准确，进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大，适用于多组分同时测定。

　　缺点：某些不需要定量的组分也要测出其校正因子各峰面积Ｒ虼烁梅ㄔ谑褂弥惺艿较拗啤＊

　　使用前提：A、试样中所有组分必须全部出峰；

　　B、相同浓度下，峰面积的比值等于浓度的比值；

　　C、要知道每种物质的校正因子。

　　（2）外标法

　　外标法也称为标准曲线法。是在一定条件下，测定一系列不同浓度的标准试样的峰面积，绘出峰面积A对质量分数的标准曲线，在严格相同的操作条件下测定试样中待测组分的峰面积，同测得的峰面积在标准曲线上查出被测组分的质量分数。

　　特点及要求：外标法不使用校正因子，准确性较高，操作条件变化对结果准确性影响较大，对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。

　　（3）内标法

　　内标法是在一定量试样中加入一定量的内标物，根据待测物组分和内

　　标物的峰面积及内标物质量计算待测组分质量的方法。

　　特点：内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大，每个试样的分析都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析。

　　若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定，则内标物要满足以下要求：

　　A、试样中不含有该物质；

　　B、与被测组分性质比较接近；

　　C、不与试样发生化学反应；

　　D、出峰位置应位于被测组分附近且无组分峰影响。

　　篇三：色谱分析实验指导书

　　12应化《仪器分析实验》（色谱分析部分）安排表

　　注：1.流芳校区上车地点：化学实验中心一号实验楼前。

　　2.武昌校区上车地点：武昌校区东配楼前（武昌校区乘车点）。 3.准时发车，过时不候。

　　实验要求：

　　1、实验课成绩：提问20%+实验操作30%+实验报告40%+实验纪律及实验室卫生10% 2、由于仪器分析实验智能化程度较高，实验数据结果均为现场打印，请前预习实验内容及实验相关知识点！！！

　　3、实验报告在实验完成后统一交到武昌校区实验楼617室

　　影响FID灵敏度的几个主要因素、FID敏感度的测定、色谱柱的柱效的测定一、实验目的

　　1. 理解氢焰检测器的操作条件中气体流量对灵敏度的影响； 2. 学会测定氢焰检测器的敏感度； 3. 学会测定色谱柱效的方法。

　　二、实验原理

　　色谱法是一种特别适用于分离多组分试样的分离技术。在色谱法中，一相为色谱柱内固定不动的固定相，另一相为携带混合物的流动相，此两相的相对运动使得混合物中的不同组分按在固定相的滞留时间的不同先后流出色谱柱，从而进行分离分析。色谱法是各种分离技术中效率最高和应用最广的一种方法。人们在评价一根色谱柱柱效时，常常将色谱柱比作精馏塔，塔板n数越多，柱效越高，n与色谱峰半峰宽及峰底宽的关系式为：

　　n5.54(

　　tR2t

　　)16(R)2 （1） Y1/2Y

　　式（1）中，tR为待测组分的保留时间，Y1/2为待测组分的色谱峰半峰宽，Y为待测组分

　　的色谱峰峰底宽，tR 、Y1/2及Y应为相同的单位（或同为时间单位，或同为距离单位）。

　　气相色谱检测器的作用是将色谱柱分离后的各组分按其特性及含量转化为相应的电信号，它是气相色谱仪中的主要组成部件。

　　常用的有两类检测器，一类是浓度型的检测器如热导池检测器（Thermal Conductivity Detector, 简称TCD）和电子捕获检测器（Electron Capture Detector, 简称ECD），这类检测器所测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，检测器的响应值与组分的浓度成正比，其中TCD灵敏度适宜，稳定性好，对所有物质都有响应，是一种通用型的检测器；另一种类型的检测器是质量型的检测器如氢火焰离子化检测器（Flame Ionization Detector, 简称FID）和火焰光度检测器（Flame Photometric Detector, 简称FPD）等，这类检测器测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间内进入检测器某组分的质量成正比。FID仅限于检测含碳有机物，测定灵敏度较TCD高几个数量级。

　　灵敏度和检测限是衡量检测器质量的两个重要指标。

　　灵敏度（S）是检测器的响应信号（△R）对进样量（△Q）的变化率，即：

　　（2） Q

　　C1C2F0A

　　（3） m

　　对于浓度型的检测器，其计算公式为：

　　式（3）中，C1（单位为mV·cm-1）为记录仪的灵敏度，C2（单位为min·cm-1）为记录仪纸速的倒数，F0为载气的流速，A（单位为cm2）为色谱流出曲线的峰面积。如果试样为液体，则灵敏度Sc的单位为mV·mL·mg-1；如果试样为气体，则灵敏度Sc的单位为mV·mL·mL-1。

　　对于质量型的检测器，其计算公式为：

　　灵敏度Sm的单位为mV·s·g-1。

　　检出限也称称敏感度，，是指检测器恰能产生和噪声相鉴别的信号时，在单位体积或时间需向检测器进入的物质质量（单位为g），通常认为，恰恰相反能鉴别的响应信号至少等于检测器噪声的3倍。

　　以D表示敏感度或检出限，N表示噪声，S表示检测器的灵敏度，则：

　　60C1C2A

　　（4） m

　　（5） S

　　气体流量对FID的灵敏度有很大的影响，一般来讲，选用FID时用N2作载气，氢气和氮

　　气流量之比为1:1~1:1.5，空气为助燃气，空气流量较小时，灵敏度较低，当高于某一值时如400 mL·min-1，几乎对响应值没有影响，一般氢气与空气流量之比为1:10。

　　三、实验仪器与试剂

　　1. 气相色谱仿真软件。

　　2. 色谱柱：SE-30.5%不锈钢柱，长2m，内径3mm。 3. 检测器：FID。

　　4. 载气：N2，流量：50mL/min。

　　5. 样品：正庚烷、苯、正戊醇，甲醇为溶剂。

　　四、操作步骤及数据记录与处理

　　1．开机并设置实验条件

　　①打开色谱仿真软件，开启电源及载气，设置氮气流量到50 mL/min，柱温到70℃，进样口、检测器温度到150℃。

　　②点击“升温”按钮开始升温。

　　③设置空气流量为500 mL/min，氢气流量到75 mL /min以上，点击“点火”按钮，若点火成功，会听到一声清脆的爆鸣声，并会看到点火成功的提示。如果氢气的流量和空气流量太小，则点火可能不会成功，需重新设置空气及氢气的流量后再点火。

　　④当柱温及进样口温度达到设定温度后，“Ready”显示亮。注意观察状态栏的提示，待基线基本稳定后，请按“调零”按钮，将当前的基线电压调到零点。

　　2．氢气氮气流量比对检测器灵敏度的影响

　　将氮气流量固定到到50 mL /min，改变氢气流量。 ①选择样品为正庚烷,浓度为10mg·L-1,进样量为1 μL, 范围为1(101),记录灵敏度为8mv/满刻度。

　　②将氢气流量分别调到15、30、40、50、60、70 mL/min（氢气流量不能太小，太小了会熄火），分别进样，进样的同时按“开始记录”按钮，记录色谱图，色谱峰流出完后，按“停止记录”按钮，计算机会在屏幕上打印出组分的保留时间和峰面积，注意氢气流量的改变对

　　3．空气流量对检测器灵敏度的影响

　　将氢气流量调到刚才摸索出的最佳氢气流量，空气流量调到40、80、160、320、400、500、600 mL/min（空气流量不能太小，太小了会熄火）分别进样，记录色谱图，观察空气

　　空气流量改变引起峰面积的较明显改变才能说峰面积的改变是空气流量的改变引起的，如果峰面积改变不明显，这种改变可能是随机的，本仿真机也仿真了随机结果，这样才符合实际。

　　根据最佳条件的分析结果，按公式Sm=0.001·A·range /m计算氢焰检测器的灵敏度（正庚烷的比重=0.6837）。

　　4．测敏感度

　　设置空气流量到500 mL/min，设置氢气流量到刚才摸索到的最佳流量，记录仪灵敏度为

　　1mv/min，选择范围为0(10)。按“开始记录”按钮，记录基线，记录一段时间后，按“停止记录”按钮，测量基线噪音（基线噪音的测量方法见气相色谱仿真软件本实验附录一），按公

　　式D=3N/S计算氢焰检测器的敏感度。

　　5．测色谱柱的柱效

　　根据正庚烷的色谱图，测得正庚烷的保留时间tR，正庚烷色谱峰的半峰宽（半峰宽的测量方法见本实验附录）

　　五、思考题

　　1．举例说明常用检测器的种类。

　　2．以FID作检测器时，应如何选择气体流量？

　　3．根据柱效的计算公式，说明什么样的色谱峰更为理想？

　　附录：噪音及色谱峰的半峰宽的测量方法

　　目前，色谱工作站都有如下功能，在屏幕上记录色谱图后，将鼠标移动到色谱图显示屏的任何地方，屏幕上都会显示鼠标移动到的地方的时间和信号电压坐标，本模拟实验也模拟了此功能，有此功能测噪音和色谱峰的半峰宽就非常容易。测量基线的噪音：将鼠标指向一小段基线的最高点，读出这一小段基线的最高点的电压，再用鼠标指向一小段基线的`最低点，读出这一小段基线的最底点的电压，最高电压与最低电压的差值即为基线的噪音电压。

　　测量色谱峰的半峰宽：将鼠标指向色谱峰的峰顶，读出并记下信号电压，将鼠标指向基线，读出并记下信号电压，将两者的差值除以2，得到峰高一半处的信号电压，将鼠标先后指向色谱峰峰高一半处的右左两个点，这两个点时间坐标的差值即为色谱峰的半峰宽。技巧：选择较小的满刻度时间，可显示较宽的色谱峰，从而可减小测量误差。

　　实验二烷系物的气相色谱分析

　　一、实验目的

　　1. 掌握色谱分析基本操作和苯系物的分析 2. 了解如何利用色谱图计算分离度 3. 学习用归一化法计算各组分的含量。

　　二、实验原理

　　烷系物系指正庚烷、正辛烷、正壬烷等，在工业产品石油中常存在这些组分，需用色谱法进行分析。

　　毛细管固定相有大的相比和比渗透性，分析速度快，总柱效高，本实验选用毛细管气相色谱仪进行苯系物的分析。使用非极性毛细管色谱柱，用氢火焰检测器，在适当条件下，各组分可完全分离（见图）。所得的庚烷、辛烷、壬烷的色谱峰均尖锐对称，且全部出峰，可用归一化法计算苯系物各组分含量。

　　500

　　庚烷

　　辛烷

　　壬烷

　　400

　　pressure / mV

　　300

　　200

　　100

　　1.01.52.02.53.0

　　Time / min

　　图1-8 苯系物的分离

　　一根色谱柱柱效越高，并不能说明其分离效能就越好。因为一个混合物能否被色谱柱所分离，取决于固定相与混合物中各组分分子间的相互作用的大小是否有区别。因此判断相邻两组分在色谱柱中的分离情况，应用分离度R来作为色谱柱的分离效能指标。分离度指的是相邻两组分色谱峰保留值之差与这两个组分色谱峰峰底宽度总和的一半的比值：

　　tR(2)tR(1)

　　（1）

　　(Y1Y2)2

　　式（1）中，tR(2)和tR(1)分别为两组分的调整保留时间，Y1和Y2为相应组分的峰底宽度。R越大，两组分分离得越好，当R=1.5时，可认为两组分完全分离。

　　三、仪器与试剂

　　1. 气相色谱仪（毛细管柱）。

　　2. 氢气钢瓶、氮气钢瓶、空气钢瓶或气体发生器。 3. 微量进样器。

　　4. 烷系物均为分析纯。 5. 混合未知样品。

　　四、实验步骤

　　1. 气相色谱仪器的使用（1）开启气体钢瓶。

　　① 打开气体钢瓶主开关，确保减压阀处于关闭状态。 ② 减压阀逆时针为关闭，顺时针旋转调节压力。 ③ 主阀逆时针为开启，顺时针为关闭。（2）关闭气体钢瓶

　　① 在实验结束后要关闭气体钢瓶，可适当延长载气的通气时间。 ② 关闭气体钢瓶前应先关闭减压阀，在关闭总阀的情况下，打开/关闭减压阀直至压力