现代水质监测技术综合实验讲义(2)

五、思考题

1．涂渍固定液应注意哪些问题？

2．通过本实验，你认为要装填好一个均匀、紧密的色谱柱，在操作上应注意哪些问题？ 3．影响填充色谱柱柱效的因素有哪些？

4．色谱柱为什么需进行老化处理？

实验二 充色谱柱的柱效测定

一、实验目的

（1）了解气相色谱仪的基本结构、工作原理与操作技术； （2）学习色谱柱的柱效测定方法；

（3）掌握有效塔板数及有效塔板高度的计算方法。 二、实验仪器和试剂 1．仪器

（1）气相色谱仪（热导池检测器）任一型号 （2）色谱柱 （3）氮气钢瓶 （4）皂膜流量计

（5）微量进样器 lμL和100μL 2．试剂和试样

正己烷、正庚烷、正辛烷均为分析纯，将三种试剂以体积比1：1：1混合即为试样。

三、实验原理

色谱柱的柱效能（柱效）是评价色谱柱性能的一项重要指标，混合物能否在色谱柱中得到分离，除取决于选择合适的固定相外，还与色谱操作条件及色谱柱的装填状况等因素有关。在一定的色谱操作条件下，色谱柱的柱效可用理论塔板数或理论塔板高度来衡量。一般说来塔板数愈多，或塔板高度愈小，色谱柱的分离效能愈好。在实际工作中，使用有效塔板数n有效及有效塔板高度H有效来表示柱效更为准确，更能真实反映色谱柱分离的好坏，它们的计算公式为：

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n有效''tRtR2?5.54()?16()2

W1/2WH有效?Ln有效

式中tR’为组分的调整保留时间；W1/2为色谱峰的半峰宽度；W为色谱峰的峰底宽度；L为色谱柱的长度。

由于各组分在固定相和流动相之间分配系数不同，因而同一色谱柱对各组分的柱效也不相同，所以在报告n有效时，应注明对何种组分而言。

四、实验条件（实验条件应根据使用的仪器种类及色谱柱条件作相应调整） 1．色谱柱 2 m×3 mm i.d.，涂渍 5％SE－30，102硅烷化白色担体，100~120目 2．流动相 氮气，流量为 10 mL·min-1 3．柱温70℃ 4．气化温度150℃

5．检测器 热导池，检测温度100℃ 6．桥电流 80 mA 7．进样量 0.5μL 五、实验步骤

1．根据实验条件，将色谱仪按仪器操作步骤调节至可进样状态，待仪器上电路和气路系统达到平衡，色谱工作站或记录仪上基线平直时，即可进样。

注意：使用记录仪时，应注意根据不同的样品及分析条件调节记录仪的纸速和量程参数，使需要的色谱峰具有合适的峰宽和强度。

2．吸取0.5μL试样进样，用色谱工作站或记录仪记录色谱数据，并重复一次。

3．为测定死时间t。，吸取100μL空气进样，用色谱工作站或记录仪记录空气的色谱数据，并重复一次。

4．实验完成后，以乙醚抽洗微量进样器数次，并接仪器操作步骤中的有关细节关闭仪器。 六、数据及处理 （l）记录实验条件 （a）色谱柱的柱长及内径 （b）固定相及固定液与担体配比 （c）载气及其流量 （d）柱前压力及柱温 （e）检测器及检测温度 （f）桥电流 （g）进样量

（2）处理空气色谱图文件并记录空气峰的死时间t。（以min表示）。

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（3）处理试样色谱图文件并记录色谱图中正己烷、正庚烷和正辛烷三个色谱峰的保留时间及其半峰宽度W1/2（均以min表示）。

（4）分别计算正己烷、正庚烷和正辛烷在该色谱柱上的n上各个数据列表表示之。 七、思考题

（1）由本实验测得的有效塔板数可说明什么问题？

（2）用同一根色谱柱，分离不同组分时，其塔板数是否一样，为什么？

（3）以微量进样器进样时应注意什么？

有效

和H

有效

，并求出各平均值。将以

实验三 色谱柱的H—U曲线的测绘

一、实验目的

（1）学习测绘色谱柱的H－U曲线；

（2）利用H－U曲线，求最佳线速度uopt、最小塔板高度Hmin及在最佳线速度时的塔板数n。

二、实验仪器和试剂 1．仪器

（1）气相色谱仪 任一型号 （2）色谱柱 （3）氮气钢瓶

（4）微量进样器1μL和100μL注射器 （5）皂膜流量计 2．试剂

甲苯、乙醚 均为分析纯

三、基本原理

色谱柱的塔板数与许多实验参数有关，范·第姆特（Van Deemter）等在对色谱过程动力学研究的基础上，提出速率理论方程式：

H?A?B/u?Cu

式中H为理论塔板高度；A为涡流扩散项；B/u为分子扩散项；Cu为传质阻力项；u为载气的线速度（单位为cm·s-1），其中 A、B、C均为常数，分别与固定相颗粒的平均直径、载气的相对分子质量、组分在气相和液相中的扩散系数以及固定液液膜厚度等因素有关，但对已填充好的色谱柱来说，A、B、C常数均已固定。

图3－1为H－u的关系曲线，曲线上Hmin对应最佳线速度uopt，因此根据色谱柱长L与塔板高度H的关系，理论塔板数n＝L/H，对某一给定的色谱柱条件下，若在uopt下进行操作，可获得最高的柱效。

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图3—1 塔板高度H和载气线速度u的关系

本实验通过测定不同的载气流量下理论塔板高度H，以及该流量下的载气平均线速度u（u?LtM，tM为死时间），以 H为纵坐标，u为横坐标，描绘出H－U的关系曲线，为获得最佳柱

效提供依据。

但在实际工作中，为缩短测定时间，往往可以在不影响组分分离的情况下，采用比最佳流速稍大的流速即实用最佳流速来进行色谱分析。

四、实验条件

实验条件同实验二。

五、实验步骤

（1）根据实验条件，将色谱仪按仪器操作步骤调节至可进样状态，待仪器上电路和气路系统达到平衡，色谱工作站或记录仪上基线平直时，即可进样。

（2）调节载气流量（F0）分别为2.5mL·min-1，5 mL·min-1，mL·min-1，15 mL·min-1，20 mL·min-1，25 mL·min，30 mL·min-1和 35 mL·min-1，并在上述不同载气流量下，分别进样100μL空气和0．2 μL甲苯，记录色谱数据。并各重复一次。

（3）在所得的色谱图上，测量空气保留时间（即死时间）tM、甲苯的保留时间tR及半峰宽度W1/2（均以min表示之）。 注意事项

（1）在测量每一载气流量下空气的tM和甲苯的tR时，必须保持相同的实验条件。 （2）在改变载气流量时，须待仪器上的电路和气路系统重新达到平衡时，方可进样。

六、数据及处理

（1）记录实验条件 记录项目见实验二的“六、数据及处理”。

（2）将所测得的tM、tR及W1/2数据及n、H和u的计算结果列于表3-1中。 （3）绘制甲苯的H－u曲线图，并从曲线上求出Hmin和uopt。 （4）计算在uopt下的色谱柱的塔板数，以块数·m-1表示。

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七、思考题

（1）测定色谱柱的H－U关系曲线有何实用意义？ （2）如何选择实用最佳载气流量？

表3-1 H—u实验数据记录表

F0 mL/min 1 tM/min tR/min 平均值 Y1/2 min N 块/min H mm u cm/s 2 平均值 1 2

实验四 气相色谱定性分析

——纯物质对照法 一、实验目的

（1）学习利用保留值和相对保留值进行色谱对照的定性方法； （2）熟悉色谱仪器操作。

二、实验仪器和试剂 1．仪器

（1）气相色谱仪 任一型号 （2）氮气钢瓶 （3）色谱柱

（4）微量进样器 1μL和100μL注射器 2．试剂

丁酮、环己烷、正庚烷、甲苯、乙酸正丁酯 均为分析纯

三、基本原理

各种物质在一定的色谱条件（固定相与操作条件等）下有各自确定的保留值，因此保留值可作

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