有机实验报告华 南 师 范 大 学 实 验 报 告学生姓名 学 号 专 业 年级、班级 课程名称 近代有机分析实验 11实验项目 固相微萃取气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物的分离分析 实验类型 验证设计综合 实验时间 2012 年 10 月 31日实验指导老师 实验评分 实验五：固相微萃取气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物的分离分析一、实验目的1、 了解固相微萃取及气相色谱仪的基本结构和分离分析的基本原理2、 了解影响分离效果的因素3、 掌握定性分析与测定二、实验原理固相微萃取 (SPME) 是20世纪90年代初发展的一种集萃取、浓缩、解吸于一体的样品前处理技术。其装置类似于一支气相色谱的微量进样器，萃取头是在一根石英纤维上涂上固相微萃取涂层,外套细不锈钢管以保护石英纤维不被折断,纤维头可在钢管内伸缩。将纤维头浸入样品溶液中或顶空气体中一段时间,同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度,待平衡后将纤维头取出插入气相色谱汽化室，热解吸涂层上吸附的物质。被萃取物在汽化室内解吸后,靠流动相将其导入色谱柱,完成提取、分离、浓缩的全过程。固相微萃取技术几乎可以用于气体、液体、固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析。三、实验仪器与分析1、 仪器：气相色谱仪；全自动空气泵；氮气发生器；氢气发生器；SPB-5毛细管柱30 m0.32 mm0.25 m, 微量注射器；容量瓶；毛细管色谱柱；固相微萃取装置；水浴锅。2、 试剂：乙醇，正丁醇，乙醇和正丁醇的混合液四、试验步骤1、样品及标准溶液的配置：实验室已准备好的乙醇标准溶液、正丁醇标准溶液及乙醇和正丁醇混合的样品溶液2、开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器，氢气发生器，排出仪器中的剩余空气。等载气稳定后打开氢火焰离子化检测器，最后打开电脑上的工作站。3、色谱分离条件的设置。柱箱温度：50，进样器温度：200 ，检测器温度：200 。分流比：10。尾吹流30 mL/min，氢气流量40 mL /min，空气流量400 mL /min。4、选择“数据采集”“下载仪器常数”，待柱箱、FID的温度达到设定温度，依次打开氢气，打开火焰，等GC状态显示“准备就绪”后，点击“单次分析”，再点击“样品记录”，保存路径和文件名。5、点击“开始”，用微量注射器进样，之后按下面板的START，拔出针。依次进样：乙醇标准溶液，正丁醇标准溶液。用固相微萃取装置提取的乙醇和正丁醇混合液的挥发性物质。6、 将图表复制到WORD文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个峰的归属，从而达到定性的目的。7、 关机。五、数据处理: (1)乙醇 图一 乙醇的色谱图表一 乙醇的色谱数据峰号保留时间/min面积面积%12.3515103034.0100.0000(2)正丁醇图二 正丁醇的色谱图表二 正丁醇的色谱数据峰号保留时间/min面积面积%13.74421720646.5100.0000(3)乙醇与正丁醇混合样图三 乙醇与正丁醇混合样的色谱图表三 乙醇与正丁醇混合样的色谱数据峰号保留时间/min面积面积%分离度12.3663833550.554.5305-23.5773196559.045.469514.646六、讨论与结果分析：1、萃取时间的选择固相微萃取的萃取头在达到气液平衡的顶空瓶中的放置时间直接关系到对气相中待测组分的萃取量。查阅文献比较不同的萃取时间( 2 min 20 min)对萃取效率的影响, 结果表明乙醇和正丁醇的萃取量初始时随萃取时间的增加而不断增加, 5 min 时基本达到稳定。实际测定时, 我们直接选择恒温条件下萃取5 min后进行测定。2、解吸温度和解吸时间的选择：乙醇和正丁醇均属于易挥发性化合物, 解吸温度不需要很高。改变气相色谱仪进样口的温度, 即改变解吸温度会对测定结果会产生影响。如果解吸温度过高，对SPME 涂层损害较大； 解吸温度过低，则解吸时间增长, 色谱峰形不对称。实验采用采用200 作为解吸温度。在此解吸温度条件下, 比较了不同解吸时间对测定结果的影响, 结果表明1 min 可基本解吸完全。3、无机盐效应及PH值影响:样品中加人无机盐, 可增加样品体系的离子浓度, 使待测物溶解度降低, 从而增加分配系数, 提高萃取效率和分析灵敏度。但过高的盐浓度会增加体系的粘度影响扩散速度, 产生负效应。适当调节体系PH值, 可防止液体试样中待测物质离子化, 使其处于分子状态, 增加亲脂性, 降低溶解度, 提高萃取效率。本实验的成分很简单，所以对PH调节要求不高，但是，复杂样品一定要调节体系PH值。4、定性依据：在一定的色谱操作条件下,由于同种物质与色谱柱固定相作用过程相同，每一种物质都有一确定不变的保留时间,故可以作为定性依据。只要在相同的色谱条件下将纯样和待测样品进行色谱分析,分别测试各组分的保留值,若某组分峰的保留值与己知纯样相同,则可认为二者是同一物质。5、结论：在本实验中，通过图一和图二知道：乙醇和正丁醇的保留时间分别为：乙醇约为2.35min，正丁醇约为3.7min，所以乙醇与正丁醇混合样中，乙醇和正丁醇的保留时间也应该差不多，即前出峰的是乙醇，后出峰的是正丁醇。所以，在乙醇与正丁醇混合样中，保留时间为2.366 min的是乙醇，保留时间为3.577 min的是正丁醇。6、SPME 技术的特点:（1）SPME 技术测定结果准确可靠采用SPME 方法测定的有机化合物, 线性范围大、检测限低、并具有较高的灵敏度和回收率。（2）SPME技术操作简单快捷, 成本低廉与传统的气相色谱预处理方法相比, SPME 技术的操作过程显得十分简捷.。（3）SPME技术可以有效掩蔽样品的基体效应基体效应是环境样品监测中所面临的不易克服的困难, 特别是对于复杂混合物来说更是如此. 而SPME技术能够较好地解决这个问题。（4）SPME技术可以同时测定多种有机污染物.7、注意事项：（1）每次进样不需要润洗，因为在汽化室中物质几乎被解吸完全，而固相微萃取样品的量非常少，如果润洗反而会影响实验；（2）在萃取样品的时候一定要保证足够的萃取时间和萃取温度；（3）在样品萃取和进样时都要先将纤维头收起，然后拔出进样器，否则可能会损坏纤维头。七、思考题：1、固相微萃取技术相比于传统样品处理方式的优势是什么？固相微萃取技术相比于传统样品处理方式的优势：（1）去除基质干扰物 固相萃取能有效去除干扰物质，从而确保高灵敏度、高选择性以及稳定可靠HPLC/MS联用结果的有效工具。（2）降低离子抑制固相萃取能有效除去HPLC/MS联用分析中导致离子抑制的主要物质。去除这些干扰物可提高质谱的相应，从而降低最低定量限。（3）富集目标分析物目标化合物的浓度在通常情况下往往会很低，以至于无法进行准确和精确定量。固相萃取能够富集所选的分析物而不会富集干扰物。（4）改善分析系统的性能 固相萃取改善了分析系统的性能，例如：延长分析色谱柱寿命，降低系统的停机和维护时间；将离子抑制降低到最小程度，改善信号相应。2、SPME测定样品时，萃取与哪些因素有关？（1）萃取温度：温度是直接影响分配系数的重要参数，升高温度会促进挥发性化合物到达顶空及萃取纤维表面，然而SPME表面吸附过程一般为放热反应，低温适合于反应进行；（2）萃取时间：不同的待测物达到动态平衡的时间长短,取决于物质的传递速率和待测物本身的性质、萃取纤维的种类等因素；（3）搅拌强度：增加传质速率,提高吸附萃取速度,缩短达到平衡的时间；（4）盐效应：盐析手段(加NaCl或Na2SO4)可提高本体溶液的离子强度,使极性有机待萃物(非离子)在吸附涂层中的K值增加,提高萃取灵敏度；（5）溶液pH值：对不同酸离解常数的有机弱酸碱选择性萃取。溶液酸度应该使待萃物呈非聚合单分子游离态,使涂层与本体溶液争夺待萃物的平衡过程极大的偏向吸附涂层；（6）衍生化：减小酚、脂肪酸等极性化合物的极性，提高挥发性，增强被固定相吸附的能力；（7）萃取头的选择：固定液涂渍在一根熔融石英(或其他材料)细丝表面构成萃取头；（8）涂层：SPME萃取过程依赖于分析物在涂层和样品两相中的分配系数，因此萃取的选择性取决于涂层材料的特性，故涂层材料是SPME技术的核心。3、色谱柱在使用过程中易出现的问题和解决办法？色谱柱在使用中最常见的问题就是柱压升高，如果柱压是在长时间使用过程中缓慢增加，属于正常现象。但柱压在使用过程中突然升高（系统管路堵塞及压力传感器故障除外），可能的原因有如下几点：a、色谱柱头的过滤筛板堵塞或污染；b、色谱柱头的填料被样品污染；c、色谱柱内缓冲液中的盐遇到高浓度的甲醇或其他有机溶剂，形成结晶析出；d、流动相PH值过大或过小使固定相结构破坏或溶解。解决办法如下：a、如确定是色谱柱头的过滤筛板被污染，可以将色谱柱反方向用甲醇冲洗至正常压力，或者卸下色谱柱头，将其放在10的稀硝酸内超声清洗10分钟，后再用纯水超声10分钟，重新装入色谱柱。b、如确定色谱柱头的填料被污染，将柱头螺丝卸下，挖出柱内前段被污染的填料，用相同的柱填料重新填入，仔细修复后，重新安装上柱头螺丝。c、如确定是盐结晶，用10%的甲醇/水冲洗色谱柱使柱内盐全部溶解，再换高浓度甲醇。d、如果因PH值使用不当，很难恢复。1