仪器分析实验9
实验九 九 气相柱温变化对分离 度 的影响 及归一化法定量 一﹑实验目的 1.了解气相色谱仪的基本结构和工作原理； 2.学习气相色谱仪的使用； 3.了解色谱柱温变化对色谱峰分离的影响。
4.学习气相色谱定量分析的基本原理； 5.掌握校正面积归一法。
二﹑实验原理 柱温在色谱分离中扮演着双重角色，它既是动力学因素又是热力学因素。柱温作为热力学因素是非常明显的，因为它直接决定组分在两相中分配系数的大小，从而决定组分选择性因子的大小。从增大选择性因子的角度来看，应选择较低柱温。柱温作为动力学因素在速率方程虽未体现，但柱温变化直接影响组分在流动相和固定相中的扩散系数，从而影响分子扩散相和传质阻力相大小。柱温升高，扩散系数增大，分子扩散项系数增大，但传质阻力相系数减小。此外温度变化还会使固定压力下载气流速发生变化。由此来看柱温对分离的影响是复杂的，选择柱温的一般原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温以延长色谱柱的使用寿命，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为准；对于沸程宽的多组分混合物，为获得好的分离效果，往往应采用程序升温的方式。实际工作中，柱温的选择应根据实际情况确定。
本实验通过考察不同温度下酯类混合物在聚乙二醇-20M 固定相上的分离情况来了解柱温对色谱峰分离的影响。
色谱中常用的定量方法有外标法、内标法和归一化法。所谓归一化法就是把样品中所有组分的峰面积 A i 乘以各自的校正因子 f i 后求和，把总和当作一（即全部样品的总量），每一组分的峰面积 A i 与其校正因子 f i 的乘积除以该总和即可得这一组分的百分含量，公式如下：
% 100 /1 nii i i i iA f A f w 引入校正因子 f i 的原因是因为同一检测器对不同物质具有不同响应，即对不同物质，检测器的灵敏度不同，相同进样量的不同物质得到的峰面积同，因此计算时需将组分峰面积A i 乘上校正因子 f i，使其转化为相应物质的质量。
校正因子 f i 的定义是组分与标准物质（譬如，热导检测器以苯为标准物质）绝对校正因子"if 的比值。（绝对校正因子"if 的定义是产生单位峰面积的组分量，即i i iA w f /"，该值不易准确测定，也易受色谱条件变化影响，难以直接应用。故实际工作中都采用相对校正因子，简称校正因子。标准物质确定时，组分的校正因子仅与检测器有关，可从手册上查到）
采用归一化法定量时要求试样中所有组分都能流出色谱柱并在检测器上响应，组分完全分离，且不能在色谱系统中发生分解。色谱条件如进样量、载气流速、柱温等的变化对归一化法的结果影响不大。
本实验在聚乙二醇-20M 固定相上分离乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸戊酯的混合物，根据标准物质的保留时间定性，并采用归一化法求各组分的含量。本实验提供混合酯的标准样品，可由公式i i iA w m f / 求出各组分的校正因子（m 为标准样品的进样质量，计算时可约掉，无需知其确切数值）三﹑仪器与试剂 仪器：天美 GC7980 型气相色谱仪（配热导池检测器）或其他型号；10 l 微量注射器；氢气发生器 试剂：高纯氮；乙酸乙酯（色谱纯）；乙酸丁酯（色谱纯）；乙酸戊酯（色谱纯）； 标准样（V乙酸乙酯 ：V 乙酸丁酯 ：V 乙酸戊酯 =1: 1: 1）； 未知样（乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯的混和物）四﹑实验步骤 1.色谱条件 ：
色谱柱：2 m×3 mm 不锈钢柱（固定相：PEG 20M）流动相：高纯 N 2 气或 H 2 气；流量：30 mL/min 色谱柱温度：100℃﹑110℃﹑120℃ 进样口温度：180℃；检测器温度：165℃；检测器量程（桥电流）：60mA 2.气相色谱仪的开机﹑关机：
（1）开启载气：首先检查钢瓶的低压阀是否置于关闭状态，然后打开钢瓶总阀门，观察高压表上所示的压力是否稳定，若压力稳定无漏气现象，则顺时针方向旋转低压阀调节螺杆，使低压压力表指示 0.5 MPa。旋转色谱仪上的载气旋钮，调节流量至所需值，一般为 30 mLmin-1 ；（2）开启色谱仪总电源开关，设置柱温度、进样温度、检测温度，待这三个温度基本稳定后，再设置量程即桥电流；（3）待色谱基线平直后，准备灯亮即可进样分析；（4）当实验完毕，首先将量程（桥电流）设置为 0 mA，略打开色谱柱箱门，让冷空气少量进入柱箱，使柱温降至室温，进样温度﹑检测温度降至 80 C 以下时，才可以关闭色谱仪总电源；（5）最后关闭钢瓶总阀门，当载气流量为零时，才能关闭钢瓶的低压阀。
3.进样操作方法：
用微量注射器吸取少量试样洗涤注射器 3 次，若注射器中有空气泡，可将注射器插入溶液中，将注射器芯子来回抽动，在吸取排除溶液的过程中将空气排除，然后缓慢吸取试液；左手扶着注射器的针杆尾部，右手拿着注射器，将针头垂直插入进样口（针头应插入长度的三分之二以上），用右手食指轻按注射器芯子将溶液推入，随后将注射器拔出。整个操作要求稳当﹑连贯﹑瞬间完成。
4.实验内容：
（1）分别在不同柱温下注入标准样品，根据色谱流出曲线记录各种酯的保留时间Rt、峰面积和半高峰宽2 / 1W。计算对应的柱效 n 和相邻组分的分离度 R，根据计算结果讨论柱温变化对柱效和分离度的影响。
相关公式如下：22 / 1)(54.5WtnR ； 1 2 / 1 2 2 / 11 2699.1)(2W Wt tRR R（2）在任意柱温下（需保证完全分离）注入未知样品，根据色谱流出曲线记录各种酯的保留时间Rt 和峰面积。结合相同温度下标准样品的保留时间Rt 和峰面积计算未知样品中各种酯的百分含量。
