色谱分析法实验实验一填充柱气相色谱进样技术练习一、实验目的1

色谱分析法实验实验一填充柱气相色谱进样技术练习一、实验目的1、熟悉填充柱色谱仪进样系统结构。2、掌握微量注射器的使用方法。3、练习进样技术。二、仪器与试剂1、仪器气相色谱仪一台，上海分析仪器厂。2、试剂甲乙酮、环已烷、苯，均为色谱纯或优级纯。三、实验步骤1、色谱条件柱2mX3mm不锈钢柱，载体：硅烷化白色载体(60—80目)固定液，DNP，配比：20：100，柱温90℃，捡测器温度了90℃，气化室温度：130℃，氢火焰离子化检测器。2．操作：(1)调整仪器，使其正常运行(2)用1μl注射器分别取0.1μl三种纯物质，多次进样，观察同一物质相同进样量情况下色谱峰重现性。(3)将三种物质按一定比例混合，制成混合样，用10μl注射器进样0.2μl，多次进样观察每次进样时色谱峰重现情况。四、问题讨论1、为什么有时同一样品同一进样量时色谱峰形(如峰高)不同?2．为什么有时进样后不出峰?五、注意事项1、一取好样后应立即进样，进样时整个动作应稳当、连贯、迅速。2、硅橡胶密封垫圈在几十次进样后容易漏气，需及时更换。实验二有关色谱参数的测试及计算一、目的要求1、通过本实验基本色谱参数的测试与计算，定量地了解溶质组分在色谱柱过程中热力学和动力学作用的量度。2．理解各色谱参数的意义及其相互关系。3、通过本实验进一步掌握柱效、柱选择性、分离能力、保留值等性质，使之能选择出最佳色谱操作条件，得到可靠的定性，定量结果。二、基本原理在规定的色谱条件下，测定惰性组分的死时间(tM)及被测组分的．保留时间(tR)、半高峰宽(wh/2)及峰宽(w)等参数，便可计算出基本色谱参数值。三、仪器与试剂1仪器气相色谱仪一套，色谱柱2000mmX3mm一支，FID检测器；微量注射器(5—10μl)一支。2试剂甲烷(自制)，正己烷，正庚烷，正辛烷，乙酸正丁酯，102白色载体(60—80目)；Apienzon—L；石油醚(低沸程馏分)；DNP，乙醚，二氯甲烷。四、实验步骤1．联结好仪器系统，检查并排除故障至正常工作状态。2．制备填充色谱柱：(1)Apienzon-L柱：经计算称取适量102白色硅烷化载体(60–-80目)和ApienzonlL油酯(以5%重量比计)，用CH2Cl2将其溶解并均匀地涂渍在载体上，挥发溶剂至干。负压装柱至均匀满口，按老化程序老化好待用。(2)DNP柱：以15%重量比计算称取DNP足量，用乙醚溶解，均匀涂渍在102白色硅烷化载体上，挥发溶剂至于，装柱，老化待用。3．色谱条件Tj＝120℃，Tc＝100℃，Td＝120℃；载气：N2流速30m1／min，H2流速40ml／min，空气流速350m1／min记录仪灵敏度10mV／25cm,纸速10mm／min；甲烷,乙酸正丁酯+n-C06n-C07+n-C08混合样4μ1，信号衰减视灵敏度状况而定。4．测试待仪器开启运行至基线平稳后，取自制纯净CH4样品10μ1注入GC仪器系统(如信号过截则可以适当减少进样量)，计时，准确记录保留时间(tM)。重复进样5－10次，至tM值绝大多数重复为止。取其平均值，为本实验的tM值[tM(甲烷)]。再取四种混合组分的样品溶液4μl注入仪器系统，得到较理想谱图后，再重复进样3－5次，取其平均保留时间为本实验各组分的保留时间[tR(乙酸正丁脂)，tR(正已烷)、tR(正庚烷)、tR(正辛烷)]。5．测试结果在仪器操作条件稳定无误的情况下，应得到分离状况良好的色谱图。五、数据处理1、记录甲烷的tR值和四组分混合样的各保留值(平均值)。令tn-1=tR(正己烷);tn=tR(正庚烷);tn+1=tR(正辛烷);ti=tR(乙酸正丁酯)。2．按g—4940—85色谱术语标准测量并记录各组分的半高峰宽Wh/2和峰宽W值。3．各基本参数计算：(1)调整保留时间：以t'R=tR－tM关系计算出t'n-1、t'n、t'n+1及t'i；(2)相对保留值(ri,s)：按ri,s=t'R(i)/tM的关系，计算出γ正庚垸，正已垸，γ乙酸正丁酯，正已烷，γ正辛烷，正已垸(以正已烷作标准物时)；(3)容量因子：根据K＝t'R/tM的关系，计算出K'(正己烷)K'(正庚烷)，K'(乙酸正丁脂)，K'(正辛烷)值;(4)理论塔板数：以其中K'=2—5的某组分为代表，根据n=5．54(tR／Wh/2)2或n=16(tR／W)2的关系计算出柱效率(每米柱长所具有的理论塔板数);(5)有效塔板数:neff=5．54(t'R／Wh/2)2或neff=16(t'R／W)2的关系计算出有效塔板数(仍可用K'=2—5的组分)。当K'值足够大时，n≈neff；(6)分离度:可根据R=2(tR2－tR1)/(W1+W2)关系，计算出四种组分中较难分离的二组分间的分离度;(7)分离数：可根据TZ=(tR(Z+1)－tR(Z))/(Wh/2(Z)＋Wh/2(Z+1))的关系，计算出任意二相邻正构烷烃峰之间的TZ值(即二峰间可容纳的峰数)。(8)保留指数：是色谱定性的重要指标，准确测量十分重要。只要严格保证色谱条件的一致性(同文献Sandtler保留指数的色潜条件比较)，该指数可作为未知物可靠的定性指标。保留指数计算可按I=100[(logt'R(?)－logt'R(z))/(logt'R(z+1)－logt'R(Z))+z]的关系计算出任意二相邻正构烷烃伺某组分的I值。如载气流速不非常稳定时,可用V'R(i),V'R(z),V'R(z+1),代替上述的t'R(?)、t'R(z))和t'R(z+1)，这样可以使I值测量更准确些。例在上述条件下测得以下实验数据：乙酸正丁酯t'R(乙酸正丁脂)=3.10minlog3.10=0.4914正庚烷t'R(正庚烷)=1.74minlogl.74=0.2405正辛烷t'R(正辛烷)=3.73minlog3.73=0.5722试计算乙酸正丁酯的保留指数。解因z=7，所以I(乙酸正丁脂)=100[(0.0914－0.2405)/(0.5722－0.2405]=75.6+700.0=775.6六、问题讨论1．色谱基本参数测量与计算的关键问题是什么?2．K'值及Wh/2值的大小与色谱柱过程的哪些因素有关?其原因何在?控制哪些操作条件可以得到适宜K'值和Wh/2值?3．保留指数的测定为什么选择组分的保留值介子二相邻正构烷烃之间?选在碳原子数相差大于1的二相邻正构烷烃间可否?为什么?4、本实验测量8种色谱基本参数，它们之间的关系基础是什么?试解释清楚。5．色谱定性尚有一些色谱参数可以用，如tR,t'R,V'R,r'i,s等，为什么说用I值最可靠?七、注意事项1．色谱基本参数的测定，要严格控制操作条件的稳定性,否则易产生误单。2．关于tM值的测量：从tM定义看，tM值的测量规定为惰性组分从进样开始至柱后流出浓度极大点所对应的时间，即该惰性组分不能与固定相发生任何作用(溶解或吸附)便流出色谱柱。实际上不存在这种州想的惰性组分，或多或少在柱中有保留作用，因此直接测量而得到的tM值，相对说不那么准确，特别是数值小的tM，会引入一定的误差(而数值大的沏误差往往可以略而不计)。因tM射值是诸色谱参数的基淮数据，故有许多人研究它的准确计算方法。Pe托rSOil及Haferkamp等／、利用三个同系物的保留值来推算死时间。其三个同系物的碳数必须符合如下条件，Cn－C(n－i)=C(n+i)－Cn(3—1—1)又根据同系物的碳原子．数与调整保留时间的对数呈线性关系而推导出来的方程式，即Cn=mlogt'n+q=mlog(tn－tM)+q(3—1—2)式中，Cn——同系物中的赖原子数3tn——具有Cn同系物的保留时间;t'n——Cn同系物的调整保留时间;m、q——方程式中常数。由此便可以准确计算出f值。三个同系物(正己烷，正庚烷，正辛烷)的t'R值可分别设定为[t(n-i)－tM]、[tn－tM]、[t(n＋i)－tM]，把它们代入(3—1—2)式；则得：C(n－i)=mlog(t(n-i)－tM)+q(3—1—3)Cn=mlog(tn－tM)+q(3—1—4)C(n+i)=mlog(t(n+i)－tM)+q(3—1—5)将(3—1—4)式减去(3—1—3)式，(3—1—5)式减去(3—1—4)式得:Cn－C(n－i)=mlog[(tn－tM)/(t(n-i)－tM)](3—1—6)C(n+i)－Cn=mlog[(t(n＋i)－tM)/(tn－tM)](3—1—7)又因为存在(3—1—1)式的关系，所以得：(tn－tM)/(t(n-i)－tM)=(t(n＋i)－tM)/(tn－tM(3—1—8)整理(3—1—8)式，得到最终结果：tM＝（t(n＋i)·t(n-i)-tn2）/(t(n＋i)+t(n-i)－2tn(3—1—9)式中i=1，2，3...；tn-i——第一个同系物的保留时间[(正己烷)ltn——第二个同系物的保留时间(正庚烷)]，tn+i——第三个同系物的保留时间[(正辛烷)]。X，Guardino等人的验证认为(3—1–-9)式准确可靠，并提出i值愈大则计算出来的tM值愈准确。请同学们根据本实验测得的tn-i、tn、tn+i值，试计算出tM与甲烷组分实测值的比较值，观其误差。实验三气—液填充色谱柱的制备及评价一、目的要求1．学会固定液的配制及涂渍方法。2．掌握装柱及老化技术。3．掌握评价柱性能的方法。二、基本原理实际中应用最广的是气—液填充色谱柱，其柱性能好坏，灾于固定相的选择和制备技术。由载体的堆比重和柱内体积即可估算所装载体质量。V=πr2L式中r——柱内半径;L——柱长。堆比重=载体质量/载体体积(g／m1)应装载体质量＝堆比重×V(1+0.2)按液载比，计算应称固定液的质量。为保证固定液全部溶解，一般溶剂量为载体体积的1.3倍。根据固定液性质、配比的不同，将固定液涂附在载体颗粒表面的方法也不同。一般液载比大于5％以上，可用“常视”涂渍法。装柱要求均匀、紧密，载体不能破碎，一般采用泵抽法。老化是为了进一步除去固定相中残余的溶剂和某些挥发性杂质；使固定液涂布得更均匀、牢固，促使固定相装填更加紧密。制备好的柱子需测定其性能，考察柱制备技术和欲测对象的分离情况。柱性能一般用以下指标来评价。理论塔板数(n)或有效塔板数(neff)反映了柱效能，主要由固定相的性质和动力学因素(操作参数)决定。n=5.54(tR/wh/2)2=16(tR/w)24––1––2neff=5.54(t'R/wh/2)2=16(t'R/w)24––1––3式中tR——保留时间(s);t'R——调整保留时间(s);wh/2–––半峰宽度(cm)w——峰底宽度(cm)柱效也可用塔板高度(H)和有效塔板高度(Heff)表示。柱选择性(r2,1)也是评价填充柱性能的重要指标之一，它表示相邻组分的分离情况,主要考虑难分离物质对。柱容量(k')是衡量平衡过程中色谱柱保留能力的重要参数。由组分和固定液的热力学性质决定，与固定液的配比和分配系数有关。不同k'的物质具有不同的Heff值，Heff随k'值的增大而减小。因此可采用k'为一定值时的Heff值来评价色谱柱的实际操作效能。分离度(R)是一个综合捐标，既反映柱效能，又反映了柱选择性。由基本分离方程式，可明显看出它综合了色谱过程热力学、动力学的各参数关系。当R≥1.5时，二峰可达基线分离，即分离纯度可达99.7%.当R=1.0时，分离纯度可达98%。R需多大,主要取决于分析的目的和要求。三、仪器与试剂仪器气相色谱仪，TCD;真空泵，红外灯，微量注身器，量筒，培养皿(7－9cm)。试剂丙酮(AR)，苯，环已烷，邻苯二甲酸二壬酯(DNP)，上试101白色载体(60－80目)。四、实验步骤1．气－液填充柱的制备：(1)计算3mm×2m不锈钢柱应装101白色载体的质量。(2)用微量烧杯在分析天平上称取液载比为10%的固定液质量。(3)固定液涂渍采用“常视’’法：用丙酮将固定液转移至培养,待固定液全部溶解，加入载体，迅速摇匀，使溶液正好淹没载体。室温下，置于通风橱内，待溶剂均匀挥发近干,在红