现代大型分析仪器应用与实践课件.ppt

1、1现代大型分析仪器应用与实践现代大型分析仪器应用与实践气相色谱仪气相色谱仪GC气质联用仪气质联用仪GC-MS2参考资料参考资料色谱技术丛书之色谱技术丛书之刘虎威，刘虎威，气相色谱方法及应用气相色谱方法及应用-2-2版版，化学工业出版社，化学工业出版社，20072007汪正范汪正范 ，色谱定性与定量色谱定性与定量2 2版版，化学工业出版社，化学工业出版社，20072007汪正范汪正范 ，色谱联用技术色谱联用技术-2-2版版,化学工业出版社，化学工业出版社，200720073气相色谱仪气相色谱仪Varian CP 380045678 色谱定性鉴定方法色谱定性鉴定方法 定性分析就是要确定色谱图中色谱

2、峰代表什么物质。定性主要依据特征性不是很强的保留值，即相同的物质在相同的物质在相同的色谱条件下应该有相同的保留值。相同的色谱条件下应该有相同的保留值。但相反的结论却不一定成立，即在相同的色谱条件下，具有相同保留值的在相同的色谱条件下，具有相同保留值的物质不一定是同一物质。物质不一定是同一物质。1.1.利用纯物质定性的方法利用纯物质定性的方法 利用保留值定性利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。利用加入法定性利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。2.2.利用文献

3、保留值定性利用文献保留值定性 相对保留值相对保留值r r2121：指某组分2的调整保留值与另一组分1的调整保留值之比。相对保留值r21仅与柱温和固定液性质有关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。)1()2()1()2()1()2()1()2(21RRRRRRRRvvttvvttr10相对保留值的相对保留值的优点优点是：是：只要柱温，固定相不变，即使柱径，柱长，填充情况及流动相流速有所变化，r21值仍保持不变，（重要参数）相邻两组分的tR相差越大，分离的越好，r211两组分不能分离。113.3.利用保留指数定性利用保留指数定性 又称Kovats指数（），是

4、一种重现性较好的定性参数。测定方法：将正构烷烃作为标准，规定其保留指数为分子中碳原子个数乘以100（如正己烷的保留指数为600）。其它物质的保留指数（IX）是通过选定两个相邻的正构烷烃，其分别具有Z和Z1个碳原子。被测物质X的调整保留时间应在相邻两个正构烷烃的调整保留值之间如图所示：12保留指数计算方法保留指数计算方法)lglglglg()()()()()()()(ZttttItttZRZRZRXRXZRXRZR11100133.3.与其他分析仪器联用的定性方法与其他分析仪器联用的定性方法小型化的台式色质谱联用仪（GC-MS；LC-MS）色谱-红外光谱仪联用仪；组分的结构鉴定14 色谱定量分析

5、方法色谱定量分析方法1.1.峰面积的测量峰面积的测量 （1）峰高）峰高（h）乘半峰宽乘半峰宽（Y 1/2）法：法：近似将色谱峰当作等腰三角形。此法算出的面积是实际峰面积的0.94倍：A=1.064 hY1/2 （2）峰高乘平均峰宽法：）峰高乘平均峰宽法：当峰形不对称时，可在峰高0.15和0.85处分别测定峰宽，由下式计算峰面积：A=h（Y 0.15+Y 0.85）/2 （3）峰高乘保留时间法：）峰高乘保留时间法：在一定操作条件下，同系物的半峰宽与保留时间成正比，对于难于测量半峰宽的窄峰、重叠峰（未完全重叠），可用此法测定峰面积：A=hbtR （4）自动积分和微机处理法）自动积分和微机处理法15

6、2.定量校正因子定量校正因子 试样中各组分质量与其色谱峰面积或峰高成正比试样中各组分质量与其色谱峰面积或峰高成正比，即：m i=fi Ai 绝对校正因子绝对校正因子：比例系数f i，单位面积对应的物质量：f i=m i /Ai 定量校正因子与检测器响应值成倒数关系：f i=1/Si 相对校正因子相对校正因子f i：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。当mi、mS以摩尔为单位时，所得相对校正因子称为相对摩尔校正因子（f M）,用表示；当mi、mS用质量单位时,以（f W）,表示。ississiisiiAAmmAmAmfff/163.常用的几种定量方法常用的几种定量方法（1）归一化法

7、：归一化法：特点及要求：归一化法简便、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；仅适用于试样中所有组分全出峰的情况仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。100100121niiiiiniiAfAfmmmmc)(%17（2）内标法）内标法内标物要满足以下要求：内标物要满足以下要求：（1）试样中不含有该物质；）试样中不含有该物质；（2）与被测组分性质比较接近；）与被测组分性质比较接近；（3）不与试样发生化学反应；）不与试样发生化学反应；（4）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。试样配制：准确称取一定量的试样试样配制：准确称取一定量的

8、试样W，加入一定量内标物，加入一定量内标物mS计算式：计算式：SsiisiSsiisiAfAfmmAfAfmm;100100100%SsiisSsiisiiAfAfWmWAfAfmWmc18内标法特点内标法特点 (1)内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变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。动对定量结果的影响不大。(2)每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析。量试样的快速分析。(3)适用于只需测定混合物中某几个组分，或样品中某适用于只需测定混合物中某几个组分，或样品中某些组分无信号或不能分离

9、。些组分无信号或不能分离。19（3）外标法外标法外标法也称为标准曲线法。将含有已知质量的不同浓度的各种纯样品配成不同含将含有已知质量的不同浓度的各种纯样品配成不同含量的标准样，以相同的体积进样，绘制对应的峰面积（或量的标准样，以相同的体积进样，绘制对应的峰面积（或峰高）与质量百分含量标准曲线，然后在相同色谱条件下峰高）与质量百分含量标准曲线，然后在相同色谱条件下进等体积的样品，从标准曲线上查出要测组分的含量。进等体积的样品，从标准曲线上查出要测组分的含量。20特点及要求：特点及要求：外标法不使用校正因子，准确性较高。外标法不使用校正因子，准确性较高。操作简单，适用于大批量试样的快速分析。操作简

10、单，适用于大批量试样的快速分析。进样量和操作条件变化对结果准确性影响较大。进样量和操作条件变化对结果准确性影响较大。2122123423242526（0.5，1，5，10L）27气体定量进样常采用气体定量进样常采用六通六通阀阀 1.取样状态取样状态 2.进样状态进样状态282930 毛细管柱可由不锈钢，玻璃等制成。不锈钢毛细管柱由于惰性差，有一定的催化活性。加上不透明，不易涂渍固定液，已很少使用。玻璃毛细管柱表面惰性较好，表面易观察，因此长期在使用，但易折断，安装较困难。用熔融石英作柱子，这种色谱柱具有化学惰性，热稳定性及机械强度好，并具有弹性，占有主导地位。毛细管色谱柱毛细管色谱柱31 毛细

11、管柱按其固定液的涂渍方法可分为：（1）壁涂开管柱（WCOT）将固定液直接涂在毛细管内壁上，它是戈雷最早提出的毛细管柱。由于管壁的表面光滑，润湿性差，对表面接触角大的固定液，直接涂渍制柱，重现性差，柱寿命短。现在的WCOT柱，减小表面接触角，再涂固定液。（2）多空层开管柱（PLOT）在管壁上涂一层多孔性吸附剂固体颗粒，不再涂固定液，实际上是使用开管柱的气体色谱。32（3）载体涂渍开管柱（SCOT）为了增大开管柱内固定液的涂渍量，先在毛细管内壁上涂一层很细的（2mm）多空颗粒，然后再在多空层上涂渍固定液，这种毛细管柱，液膜较厚，因此柱容量较WCOT柱高。（4）化学键合相毛细管柱将固定相用化学键合方

12、法键合到硅胶涂敷的柱表面或经表面处理的毛细管内壁上。经过化学键合，大大提高了柱的热稳定性。（5）交联毛细管柱。由交联剂将固定相交联到毛细管管壁上。这类柱子具有耐高温，抗溶剂抽提，液膜稳定，柱效高，柱寿命长等特点。发展很快 333435363738394041气质联用仪气质联用仪Agilent 5975-6890N43 质谱图中的横坐标，质量与电荷之比。若离子所带电荷为z=1，则质荷比等于该离子的质量数。离子是以12C原子的1/12定义为一个质量单位，用u表示。1u=1.66054x10-27kg 其它常用符号，Da,道尔顿 1Da=1u两种表示方法 百分强度：所有峰的强度之各为100，每个离子

13、所占的份额即为其百分强度，百分强度=(Ii/Ii)100%Ii，第i 个离子的强度。基峰强度：质谱图中离子强度最大的峰称为基峰，定义它的强度为100，即IB=100，其它离子强与之相比的百分强度称为该离子的强度。44 质谱图质谱图 横坐标为离子的质核比，纵坐标为离子相对横坐标为离子的质核比，纵坐标为离子相对强度或相对丰度。强度或相对丰度。乙醇的质谱图如下：乙醇的质谱图如下：45 质谱：称量离子质量的工具12 units0 units基本原理4612 units 质谱：称量离子质量的工具12 units基本原理478 9 10 11 12 13 14 15 16 质谱：称量离子质量的工具12 u

14、nits12 units基本原理488 9 10 11 12 13 14 15 16 质谱：称量离子质量的工具12 units14 units基本原理4912 units8 9 10 11 12 13 14 15 16massNumber of counts 质谱：称量离子质量的工具基本原理50质谱分析法主要是通过对样品离子质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法电离装置把样品电离为离子质量分析装置把不同质荷比的离子分开经检测器检测之后可以得到样品的质谱图基本原理51525354555657色谱柱在不使用时要安全保存起来。色谱柱在不使用时要安全保存起来。安全保存中有两大要点：安全保存中

15、有两大要点：1.1.保存柱子切勿划伤。划伤后的柱子可能由于高温保存柱子切勿划伤。划伤后的柱子可能由于高温加热而足以使之从划痕处断裂。加热而足以使之从划痕处断裂。2.2.堵上柱子两端以保护柱子中的固定液不被氧气和堵上柱子两端以保护柱子中的固定液不被氧气和其它污染物所污染。其它污染物所污染。色谱柱保存色谱柱保存58垫圈螺母ToMSD柱从接口延伸柱从接口延伸1 1毫米毫米进样口4-7 mm毛细柱直接安装59606162636465666768质量分析器质量分析器离子源离子源四极杆作为质量过滤器四极杆作为质量过滤器mmabovembelow检测器检测器离子源X+,X-RF/DCRF/DC基本原理（以四

16、极杆质谱为例）6970717273747576扫描质量771E22E23E24E25E26E27E28E29E21E31E3ABUNDANCE150.0151.0152.0153.0154.0155.0M/Z1.1E3阈值321451234532145STORES:154.10,1137 用五个邻近的数据点平滑 确定中心质量(质量峰最大).质量中心的水平应超过质量阈值 数据文件同时储存质量和丰度阈 值78阈值过高82182M/Z相对强度M/Z相对强度82303182阈值设置适当阈值对质谱图质量的影响79扫描时间 色谱峰的数据点数目和峰宽以及扫描时间有关 较短的扫描时间，可以获得良好的峰型，但是

17、不利于信号采集 较长的扫描时间，有助于信号采集，但是峰型不好 峰型和信号，二者需折衷考虑80高斯分布的色谱峰理想的高斯峰应有35个数据点0.0020.0040.0060.0080.00100.003.904.004.104.204.304.404.50每个色谱峰通过5-10次扫描可以很好地 定性定性!每个色谱峰通过10-20次扫描可以很好地 定量定量!815个数据点0.0020.0040.0060.0080.00100.003.904.004.104.204.304.404.5082数据点错误结果0510152025303502468101214161820samples accross pe

18、akerrorIllustrative data only83848586878889在一个分析周期内在一个分析周期内,柱温随时间由低温到高温作柱温随时间由低温到高温作线性或非线线性或非线性的性的变化变化,以达到用最短的时间获得最佳分离的方法。以达到用最短的时间获得最佳分离的方法。对于对于沸点范围很宽的混合物沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法进行分析。，往往采用程序升温法进行分析。程 序 升 温 技 术混合物（A，B，C）温度时间tTAT1CT3BT2时间t温度TT2ABCT1T3R=T/t90大大缩短做样时间10/min6.6 min1.2 min40/min91很好地将混合物进行分离很好地将混合物进行分离9293949596979899100101102103104105106107108109110111日常维护日常维护-GC112