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1、综合技能训练,气相色谱法测定工业产品中有机溶剂的残留量,课程任务,职业关键能力:收集相关信息资源的能力；学习中能提出不同见解的能力；按工作任务的要求，运用所学知识提出工作方案、完成工作任务的能力；工作中发现问题、分析问题、解决问题的能力。知识目标:掌握气相色谱仪的结构及分析流程；色谱法的分离原理；常用检测器的工作原理；色谱的分类；色谱的基本术语，分析方法的验证 专业技能：熟练操作气相色谱仪及其配套设备；进样技术；色谱工作站的操作；色谱柱的选择安装。素质目标:严谨认真的工作作风；科学求实的态度；严明的法律意识；具有良好的职业道德；实验室安全意识培养学生对所做实验结果进行自我评价的能力；培养学生团
2、队合作与竞争的能力。,方案设计框架,查阅资料及分析资料,资料来源：,工具书:分析化学手册;气相色谱手册;CRC物理化学手册数据库资源 万方数据库 中国期刊网http:/超星数字图书馆 中国专利信息网 http:/http:/,方案实施条件选择及优化,定量分析方法检测器类型的选择色谱柱的选择,分析资料：分析已有资源的优缺点，根据实验室的具体 条件，选择合适的方法。,方案实施条件选择,载气流速的选择色谱柱温度的选择,方案实施条件优化,分析方法的验证,数据的重现性 数据的重复性 数据的线性 检测限 灵敏度 系统适用性,方案实施,小组讨论 教师点评 确定试验方案 规范操作并正确处理数据、表述分析结果
3、学生撰写科技小论文和心得体会。,技术理论,分离条件的选择与优化,问题引入,A B,C D,请仔细观察右面的4个色谱分离图，并指出其中哪一个分离效果最佳？说出你的理由。,从色谱图上观察，你认为相邻谱峰分离效果的优劣与哪些因素有关？,保留值差值 峰宽,分离度R是色谱柱总分离效能指标。,分离度R,R值越大，两相邻组分分离越完全；R=1.5，两相邻组分分离程度99.7%；R=1，两相邻组分分离程度98%；R1，两相邻色谱峰有明显重叠；通常用R1.5作为相邻两峰完全分离的指标。,小窍门,分离度R的简易判断方法,描述分离度R及谱峰相对大小（面积）与两谱峰的分离关系的标准分离度曲线,保留值差值色谱热力学因素
4、,影响分离度R的主要因素,反映 了试样中各组分在两相间的分配情况；与各组分在两相间的分配系数有关；与各物质(组分、固定相、流动相)的分子结构与性质有关。,峰宽色谱动力学因素,反映 了试样中各组分在色谱柱中的运动情况；与各组分在两相间的传质阻力有关。,色谱热力学因素（1）,分配系数K：平衡状态时，组分在固定相与流动相中的浓度比。,两组分分配系数不同，则在色谱柱中有不同的保留值，因而就以不同的速度先后流出色谱柱，从而达到分离。,组分分子结构不同，组分性质不同，则相应的分配系数也不同，这是色谱分离的基础。,色谱热力学因素（2）,固定相,固定相种类的不同，直接影响到样品中各组分分离效果优劣。固定相的选
5、择一般按照“相似相溶原理”。,气固色谱：固体吸附剂气液色谱：固定液与载体,混合物在不同固定相上的分离1乙腈(强极性)；22-丙醇(质子受体)；31,2二氯乙烷（弱极性）；4三乙胺（质子受体）；5正辛烷。,色谱热力学因素（2）,常用固定液,固定相液的选择,分离非极性物质，一般选用非极性固定液。分离极性物质，一般按极性强弱来选择相应极性的固定液。分离非极性和极性混合物时，一般选用极性固定液。能形成氢键的试样，一般选用氢键型固定液。对于复杂组分，一般可选用两种或两种以上的固定液配合使用。,色谱热力学因素（3）,流动相的种类,主要考虑使用何种检测器？,TCD，一般选用氢气或氦气作载气；FID，一般选用
6、氮气或氩气作载气；ECD，一般选用氮气作载气。,其次考虑是否有利于提高柱效能和分析速度？,选用摩尔质量大的载气（如N2）可以减小组分在气相中的扩散系数Dg，提高柱效能。,色谱动力学因素（1）,色谱峰在分离过程中为什么会扩展？,涡流扩散分子扩散传质阻力,色谱动力学因素（2）,涡流扩散（动画m4-6-1.swf）,A=2dp dp：固定相的平均颗粒直径；：固定相的填充不均匀因子。,固定相颗粒越小dp，填充的越均匀，A，H，柱效n，则涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰变窄。,分子扩散（动画m4-6-2.swf）,B=2 Dg：弯曲因子，填充柱色谱，1。Dg：试样组分分子在气相中的扩散系数（c
7、m2/s）,色谱动力学因素（3）,存在浓度差，产生纵向扩散；扩散导致色谱峰变宽，H，n，分离变差；分子扩散项与流速有关，流速，滞留时间，扩散；扩散系数：；M载气，B值。,色谱动力学因素（4）,传质阻力,传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL即：C=（Cg+CL）,k为容量因子；Dg/DL为扩散系数。,减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质阻力。,分离操作条件的选择（1）,载气流速的选择（动画m4-6-4.swf）,载气流速,较高,传质阻力项是影响柱效的主要因素，流速，柱效。,较低,分子扩散项成为影响柱效的主要因素，流速,柱效。,u有一最佳值,Hu曲线的绘制 最佳载气流速的获
8、取 实际载气流速的选择,分离操作条件的选择（2）,柱温的选择,柱温,较低,分析时间长，温度过低样品会冷凝在色谱柱中。,实验确定,较高,传质快、柱效高。,分子扩散强，峰拖尾，温度过高造成固定液流失。,恒温,程序升温（宽沸程样品）,一般规律：选取各组分沸点平均值或稍低些（动画m4-6-3.swf）,当被分析组分的沸点范围很宽时，用同一柱温往往造成低沸点组分分离不好，而高沸点组分峰形扁平，此时采用程序升温的办法就能使高沸点及低沸点组分都能获得满意结果。,分离操作条件的选择（3）,气化室温度的选择：原则是保证样品，同时不分解；一般比柱温高3070或比样品组分最高沸点高3050。,检测器温度的选择：一般
9、比柱温高3050 TCD要求温度恒定；FID要求温度 120,进样量的选择进样量过大，色谱峰峰形不对称，峰变宽，R变小，保留值发生变化；进样量太小，检测器灵敏度不够，不能检出。对填充柱，液体进样量一般为0.110L，FID的进样量应小于1L。,进样技术：要求操作稳当、连贯、迅速。,（动画m4-4-4.swf、m4-4-5.swf）,TF的数值越大，色谱峰拖尾越严重；TF的数值越接近于1，色谱峰越对称。,拖尾因子,思考题,某水样，其中含有微量的甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇与正戊醇，现欲分别测定其中五种醇的质量分数。实验室的配制为一台HP6890气相色谱仪（含FID、TCD、ECD）和五根不锈钢填充色谱柱（SE-30、OV-101、SE-54、OV-1701与PEG-20M，其规格均为2m3mm，80100目）。试根据上述条件选择合适的色谱柱、检测器、柱温、汽化室温度、检测器温度、载气种类与流速等色谱分离条件及合适的定量方法，并说明理由。（已知甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇与正戊醇的沸点分别为65、78、98、118和138。）,
