《江苏省社会化环境检测机构培训第四章实验室大型仪器分析详解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省社会化环境检测机构培训第四章实验室大型仪器分析详解（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验室大型仪器分析 李 娟 2015年7月23日 南 京 第一部分 概述 第二部分 色谱法 第三部分 光谱法 第四部分 流动注射法 色谱法 （纸色谱、柱色谱） 光谱法 电化学分析法 分 析 化 学 气相色谱（GC）、液相色谱（LC）、离子色谱（IC ）、凝胶色谱、气相色谱-质谱（GC-MS） 经典分 析 仪器分 析 分离分析 成分分析结构分析表面分析 原子吸收光谱(AA)、原子发射光谱、分子光谱、X 射线荧光、紫外-可见（UV-VIS）分光光度法、红 外光谱法（IR）、电子能谱 一、概 述 滴定法 （CODCr和Cl-） 目视比色法 (乙二醇、四乙基铅、溴) 臭气浓度 一、概 述 仪器分析法具
2、有以下特点 优点：灵敏度高 取样量少 准确度较高 重现性较好 缺点：仪器设备较复杂 价格较昂贵 仪器状态 技术人员能力 方法应用（例 氯苯类） 一、概 述 仪器定量分析方法相关指标 线性范围 准确度 精密度 检测限（定量限） 耐用性 HJ168-2010 环境监测 分析方 法标准制修订 技 术导则* 第一部分 概述 第二部分 色谱法 第三部分 光谱法 第四部分 流动注射法 第二部分 色谱法 一、色谱法基本理论 二、气相色谱法 三、液相色谱法 四、分析案例 水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011） 环境空气 酚类化合物的测定 高效液相色谱法（HJ638-2012） 一、色
3、谱法基本理论 色谱法：又称色层法或层析法 原理：一种物理化学分离分析方法 用途：分离、鉴定复杂混合物 特点：样品用量少，分离效率高，分析速度快，灵敏度高，易于普及等 将混合物分离为单独化合物组分的分析技术。 一、色谱法基本理论 1906年，俄国植物学家茨维特进行植物色素分离实验 柱中的填料物质称为固定相； 相对固定相运动，流经固定相的空隙或者表面的冲洗 溶剂成为流动相； 发展延伸固定相不再是碳酸钙 流动相不再是液体 不变的是分离的实质 一、色谱法基本理论 当流动相中携带的混合物 流经固定相时，其与固定相发 生相互作用。由于混合物中各 组分在性质和结构上的差异， 与固定相之间产生的作用力的 大小
4、、强弱不同，随着流动相 的移动，混合物在两相间经过 反复多次的分配平衡，使得各 组分被固定相保留的时间不同 ，从而按一定次序由固定相中 流出。 与适当的柱后检测方法结 合，实现混合物中各组分的分 离与检测。 分离是如何发生的：不同化合物在 两相间的相对运动速度差异 一、色谱法基本理论 峰面积（或峰高） 待测物质浓度 2015/7/27 （五）气相法定性和定量分析 一、色谱法基本理论 2、内标法： 选择试样中不存在，其色谱峰位于被测组分峰附近的纯物质作内标物,定量加入 到准确含量的试样中,根据被测样品和内标物的含量比及其相应的色谱峰面积之比计算被测组 分的含量。 特点：操作条件和进样量的稍许变动
5、对定量结果的影响不大，准确性较高； 每个试样均需加入内标，操作步骤略繁琐； 标准溶液及试样中内标加入量应保持精确（或保持一致） 2015/7/27 （五）气相法定性和定量分析 一、色谱法基本理论 3、归一化法：设试样中各组分的含量分别为W1、W2 Wn，则各组分的百分含量Pi为： 若各组分的 fi 值 相近或相同，则 ： 归一化法适用的条件 试样中各组分都能流出色谱柱，且都出峰； 组分不分解； 各组分的校正因子均可测出。 （六）色谱法的分类： （一）按流动相分类 流动相可以是气相、液体、超临界流体，分别称为气相色谱法（GC)、液相色 谱法(LC)、超临界流体色谱法（SFC) （二）按固定相分类
6、 固定相可以是固体或液体（液态固定液涂渍在固体载体表面上），因此气相 色谱可分为气-固色谱法（GSC)、气-液色谱法（GLC)；液相色谱可分为液-固色谱 法（LSC)、液-液色谱法（LLC)D；用滤纸或是涂在玻璃板上的吸附剂做固定相， 分别称纸色谱或薄层色谱法（TLC)。 (三)按色谱技术分类 如程序升温气相色谱法、反应色谱法、裂解色谱法、顶空气相色谱法、毛细 管气相色谱法、多维气相色谱法、制备色谱法等 一、色谱法基本理论 色谱分析法 1-载气钢瓶 2-减压阀 3-净化干燥管 4-针形阀 5-流量计 6-压力表 7-进样器 8-色谱柱 9-检测器 10-放大器 11-温度控制器 12-记录仪
7、气路系统进样系统分离系统检测系统 温控系统 数据处理系统 二、气相色谱法 控制气体 或液体流 动相的压 力和流量 样品不发生质的变 化，快速定量地进 入色谱的装置 用来分离样品 中各个组分 组分经色谱柱 分离，顺序进 人该系统，按 浓度或质量的 变化，转变成 电讯号 工作站采 集、存 贮、处理 数据 1、气相色谱系统的组成 气路系统 气源：高压钢瓶或气体发生器，加配气体净化装置并定期更换填料，提供稳 定、纯净的载气和辅助气体。 气体纯度：载气（氮气、氢气或氮气）99.999%，其中氧、水和烃等杂质的单个 浓度不应超过1-2mg/m3。 流量控制器：精确控制气体流量（如电子流量控制器），确保分析
8、的重现性。 二、气相色谱法 1、气相色谱系统的组成 进样系统 应注意的事项： 使各组分在汽化室中不受“歧视”，有效地瞬间汽化，快速、定量地进人色谱分离系统，且不产生 记忆效应。 惰性：汽化室内壁不对样品发生吸附作用或化学反应，也不能对样品的分解有催化作用。为此， 在汽化室的不锈钢套管里插人石英玻璃衬管。 衬管：选择正确的型号，及时清洗和更换。 分流进样与不分流进样：适用不同浓度试样 1、气相色谱系统的组成 二、气相色谱法 色谱柱的老化 需要老化的情况：新柱；柱效下降；长期使用； 老化温度选择：足够高以除去不挥发物，足够低以延长柱寿命和减少柱流失，老化温度越低时间 应越长，确认柱最高使用温度。
9、按实际工作时的柱温程序重复升温，以使柱更好老化 色谱柱老化过程：卸下柱子，通载气，柱温设为比平常使用最高温度高约10，保证低于柱子最 高使用温度，老化过夜。 色谱柱的日常维护 尽量在前处理过程中对分析试样有效净化，降低对色谱柱的污染； 定期去除被污染的色谱柱前端，以保持整个色谱柱的使用柱效 色谱柱箱温度不超出色谱柱最高使用温度 尽量不采用直接进水样分析，避免损伤色谱柱 分离系统 色谱柱类型 填充柱或空心毛细管柱，按固定相可分为非极性柱、弱极性柱、中极性柱、强极性柱。 根据相似相溶原理，分析极性物质选用极性柱，分析弱极性物质选用弱极性柱。 1、气相色谱系统的组成 二、气相色谱法 HP-1（DB-
10、1） HP-5（DB-5) HP-1701 检测系统 检测器根据响应原理，分为浓度型和质量型检测器两种。 浓度型检测器测量的是载气中组分浓度的变化，即响应信号与样品中组分的浓度成正比， 如热导检测器（TCD）、光电离检测器（PID)、红外检测器（IRD)、电子捕获检测器 (ECD)； 质量型检测器测量的是单位时间进入检测器的组分量的变化，即响应信号与样品中组分的 质量成正比，如氢火焰离子化检测器（FID)、火焰光度检测器（FPD）、氮磷检测器 (NPD)、质 谱检测器（MSD)。 根据检测器的用途分 检测器的性能指标：灵敏度、检测限、最小检测量和线性范围等指标。 二、气相色谱法 1、气相色谱系
11、统的组成 氢火焰离子化检测器（FID) 是一种破坏性，质量型检测器。氢火焰中燃烧产生大量碳正离子，被收 集后形成检测器信号。是有机化合物检测常用的检测器。 v 电子捕获检测器 v 是利用电负性物质捕获电子的 能力，通过测定电子流进行检 测。 v 是一种专属型检测器，是目前 分析痕量电负性有机化合物最 有效的检测器，对含卤素、硫 、氧、羰基、氨基等的化合物 有很高的响应。广泛应用于有 机氯和有机磷农药残留量、金 属配合物、金属有机多卤或多 硫化合物等的分析测定。 v 它可用氮气或氩气作载气，最 常用的是高纯氮。 电子捕获检测器（ECD) 温控系统 保证气相色谱系统各部分稳定、高精度的温度控制体系
12、 数据处理和控制系统 从积分仪发展为工作站，对各类色谱仪器进行控制，对各种色谱检测器 输出的数据进行采集和处理，使一台色谱仪器的操作和最后结果的输出实 现完全自动化。 二、气相色谱法 1、气相色谱系统的组成 GC：适于能气化、热稳定性好、且沸点较低的样品；但对高沸点、挥发性差、热稳 定性差、离子型及高聚物的样品，尤其对大多数生化样品不可检测 占有机物的20% HPLC：适于溶解后能制成溶液的样品（包括有机介质溶液），不受样品挥发性和 热稳定性的限制，对相对分子量大、难气化、热稳定性差的有机物（几乎占 有机物总数的75%80%)），特别是高分子和离子型样品均可检测 1、高效液相色谱（HPLC）与
13、气相色谱（GC）的差别 高效液相色谱以液 体作为流动相，当 液体流经色谱柱时 ，受到的阻力较大 ，为了能迅速地通 过色谱柱，必须对 流动相施以高压。 液相色谱柱 较短（10- 30cm），改 变流动相极 性和pH值也 对分离起到 调控 高效液 相色谱 的柱温 通常控 制在室 温 三、液相色谱法 1 1贮液罐（滤棒，可滤贮液罐（滤棒，可滤 去颗粒状物质）去颗粒状物质） 2 2高压泵高压泵（输液泵）（输液泵） 3 3进样装置进样装置 4 4色谱柱色谱柱分离分离 5 5检测器检测器分析分析 6 6废液出口或组分收集器废液出口或组分收集器 7 7记录装置记录装置 2.高效液相色谱仪流程图 稳稳定程度至
14、关重 要 装填均匀、颗颗粒小 柱短，选择选择 低柱 温 选选粘度小、低流 速的流动动相（甲 醇，乙腈腈，水） 三、液相色谱法 液相色谱 1泵： 恒压泵：流量精度不稳 恒流泵：常用 2进样装置 （1）隔膜进样（高分子有机硅胶垫进样室） GC系统压力较小，可以 HPLC系统压力太大，必须停泵进样（早期） （2）阀进样：不必停泵，六通阀 3色谱柱：直径46mm,柱长1030cm 柱效评价：色谱系统适应性试验 R，n，fs（拖尾因子） 柱再生：柱子的冲洗（维护、保养） 4检测器 （1）紫外检测器（二极管阵列检测器）：适于吸收紫外光的物质（紫外区波长扫描） （2）荧光检测器：只能分析自身发光的物质（灵敏
15、度高） （3）示差折光检测器：利用折光率的差别（灵敏度低，温度要求严格） （4）电化学检测器 （5）化学发光 三、液相色谱法 （一）标准方法的应用 四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011 ） 1、适用范围：地表水、地下水、饮用水、海水、工业废水和生活污水中挥发性卤代烃的测定 2、目标组分：14种挥发性卤代烃（1,1-二氯乙烯、二氯甲烷、反式-1,2-二氯乙烯、氯丁二烯、顺式-1,2- 二氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、三氯乙烯、一溴二氯甲烷、四氯乙烯、二溴一氯甲烷、 三溴甲烷、六氯丁二烯） 3、方法原理：顶空-气相色谱法（GC-ECD） 4、
16、定性和定量方法：保留时间定性（是否要求双柱或质谱验证），外标法定量 5、方法的指标参数：检出限（定量下限）、精密度、准确度、加标回收率 6、干扰及消除：环境及实验用水中卤代烃的干扰 7、样品的采集和保存：采样瓶、固定剂、保存温度和周期 8、实验操作步骤 9、质量控制措施及结果：评价检测结果 进样口：载气的压力（或流速）根据色谱柱口径和长度 1.0ml/min-10ml/min 气化室温度根据化合物气化温度范围 150-300 分流：分流方式（分流、不分流）及分流比例（5:120:1） 进样方式：常压或脉冲压力进样 进样体积：液态样品0.5l-2.0l 气态样品0.5-1.0ml 色谱柱：色谱柱类型：根据相似相溶原理，分析极性物
