实验项目―仪器分析

1、实验项目 一、 ICP-AES 测定水样中的微量 Cu,Fe 和 Zn 1 光学系统DGS-采用焦矩为 1米的 Czerny Turner 单色仪, 光栅为高光强、 高分辩率、 杂散光极低的 全息光栅, 单色仪的设计使其对温度和压力的变化都具有极好的稳定性, 因此这种光学系统 具有优异的分析性能。使用 110mmX80mm 大面积的 3600刻线 /mm的全息光栅, 使单色仪的入射光为可利用的较大视 角的平行光, 提高了光通量, 因此提高了稳定性和信号强度。 光栅在高分辩率的条件下也可 采集到足够的光, 短的测量时间即可满足需要, 从而减少了所需测量的样品量。 由于杂散光 极低,显著提高了 S

2、/B,改善了检出限。DGS-型光谱仪采用直接驱动光栅的机械传动方式, 计算机控制下的自动波长参比保证波长 的机械准确度总是优于 0.003nm 。 由于极好的重现性 , 扫描速度很快 , 全谱范围扫描小于 8秒 . 光栅转动的高速度使得仪器在 1分钟内可以分析 15个元素 , 这意味着节省氩气和样品 , 分析 速度快 , 稳定性较高。2. 激发光源及进样系统电感耦合高频等离子体焰炬 (Inductively Coupled Plasma,ICP 是原子光谱分析中一种广为 采用的光源。 当在感应线圈上施加高频电场时, 由于某种原因 (如电火花等 在等离子体工 作气体中部分电离产生的带电粒子在高频

3、交变电磁场的作用下做高速运动,碰撞气体原子, 使之迅速、 大量电离, 形成雪崩式放电, 电离的气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环 形的涡流,在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦 合, 这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、 电离, 并在管口形成一个火炬状的稳定的 等离子体焰矩。其特点如下:(1工作温度高、同时工作气体为惰性气体,因此原子化条件良好,有利于难熔化合物的 分解及元素的激发,对大多数元素有很高的灵敏度。(2由于趋肤效应的存在,稳定性高,自吸现象小,测定的线性范围宽。(3由于电子密度高,所以碱金属的电离引起的干扰较小。(4 ICP 属无极放电,不存

4、在电极污染现象。(5 ICP 的载气流速较低,有利于试样在中央通道中充分激发,而且耗样量也较少。(6采用惰性气体作工作气体,因而光谱背景干扰少。 线性动态范围最高可达 1×108, 足以满足 ICP 工作曲线校正的需要 ;最小分辩率为 2.5×10-10;PMT电流测量范围为:10-12-10-4安培 ;高品质的电子系统有助降低仪器的分析检出限和提高精密度。计算机为通用型, 在 WINDOWS 操作系统下运行, 计算机除执行仪器的控制外, 其软件提供下 列日常分析功能:计算机控制扫描;完整的图形软件包和绘图功能;自动背景扣除和背景校正;单一及复杂的元素间干扰校正;最高二次多

5、项式的回归计算;数据处理。稀土行业:分辨率高、检出限低。硅工业:金属硅、硅铁、磁性材料加工工业。冶金工业:可分析对金属材料质量的影响很大 AS 、 Bi 、 Pb 、 Sb 、 Sn 等杂质元素。水质、土壤环保分析:可检测水质、土壤污染的八大重金属等元素。地质、矿石分析:岩石样品中钙、镁、钠、铁、铜、锰、锌、钴、镍、金、银等元素的测定。 石油化工和轻工领域的应用。测试原油中的 30多种元素,主要有 Fe 、 Na 、 Mg 、 Ni 、 V 、 Ca 、 Pb 、 Mo 、 Mn 、 Cr 、 Co 、 Ba 、 As 等。医疗、卫生、农业环保、商品、食品质量检测。二、火焰原子吸收光谱法测水中

6、的镉(一实验原理 (二试剂、药品 (三实验步骤 离子选择电极法测定天然水中的 F - 循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程 气相色谱定量分析反相液相色谱法分离芳香烃毛细管区带电泳分离硝基苯酚异构体 一、实验目的1. 了解 CZE 分离的基本原理2. 了解毛细管电泳仪的基本构造,掌握其基本操作技术3. 学会计算 CZE 的重要参数4. 运用 CZE 分离硝基苯酚异构体二、实验原理毛细管电泳指以毛细管为通道、 以高压直流电场为驱动力的一类液相分离分析技术。 毛 细管区带电泳是最常用的一种毛细管电泳分离模式, 它是根据被分离物质在毛细管中的迁移 速度不同进行分离。毛细管电泳分离分析装置示意图如图 1

7、所示。 (图缺 被分离物质的在毛细管中的迁移速度取决于电渗淌度和该物质自身的电泳淌度。 一定介 质中的带电离子在直流电场作用下的定向运动称作电泳。 单位电场下的电泳速度称为电泳淌 度或电泳迁移率。 电泳速度的大小与电场强度、 介质特性、 粒子的有效电荷及其大小和形状 有关。 电渗是伴随电泳产生的一种电动现象。 就毛细管区带电泳而言, 电渗是指毛细管中电 解质溶液在外加直流电场作用下的整体定向移动。 电渗起因于固液界面形成的双电层。 用熔 融石英拉制成的毛细管,其内壁表面存在呈弱酸性的硅羟基,当毛细管中存在一定 pH 值缓 冲溶液时, 硅羟基发生电离, 在毛细管内壁形成带负电的 “定域电荷” 。

8、 根据电中性的要求, “定域电荷” 吸引缓冲溶液中的反号离子 (阳离子 形成双电层。 在直流电场作用下双电层 中的水合阳离子向负极迁移, 并通过碰撞等作用给溶剂施加单向推力, 使之同向运动, 形成 电渗。 单位电场下的电渗速度称为电渗淌度。 电渗速度与毛细管中电解质溶液的介电常数和 粘度、双电层的 zeta 电势以及外加直流电场强度有关。若同时含有阳离子、阴离子和中性 分子组分的样品溶液从正极端引入毛细管后, 在外加直流电场作用下, 样品组分在毛细管中 的迁移情况如图 2所示。 样品中阳离子组分的电泳方向与电渗一致, 因此迁移速度最快, 最 先到达检测窗口; 中性组分电泳速度为零, 它将随电渗

9、而行; 阴离子组分因其电泳方向与电 渗相反, 当电渗速度大于电泳速度时, 它将在中性组分之后到达检测窗口; 若其电泳速度大 于电渗速度, 则无法到达检测窗口。 由此可见, 毛细管电泳分离的出峰顺序是:阳离子 > 中 性分子 > 阴离子。硝基苯酚是弱酸性物质,其邻、间、对位异构体由于 pKa 值不同,在一定 pH 缓冲溶液 中电离程度不同, 因此, 它们在毛细管电泳分离过程表现出不同的迁移速度, 从而实现分离。 三、仪器与试剂北京新技术研究所宾达 1229型毛细管电泳仪 (工作电压 0 -30 KV,检测波长 254nm 、四川仪表四厂 3066型记录仪、石英毛细管 (内径 75m

10、,长度 50 -60 cm20 mmol/L的磷酸二氢钾溶液用磷酸调整至 pH 7.0, 取 95 mL 该缓冲溶液加入 5.0 mL 甲 醇,混合后作为背景电解质溶液,过滤、超声波脱气后使用氢氧化钠溶液 (1mol/L、盐酸溶液 (0.1 mol/L、二次蒸馏水邻硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚的甲醇溶液(约 0.2 mg/ml及其混合溶液、硫 脲水溶液(各样品溶液超声波脱气后使用四、实验步骤1. 打开毛细管电泳仪电泳,预热至检测器输出信号稳定。2. 准确测量毛细管长度。距毛细管一端约 15 cm处去除约 2mm 的毛细管聚合物保护层,作 为检测窗口,并测量毛细管进样端到检测窗的长度。3.

11、将毛细管的检测窗口对准检测器光路,并安装好毛细管。4. 依次用氢氧化钠溶液 (1mol/L、 二次蒸馏水、盐酸溶液 (0.1 mol/L、 二次蒸馏水冲 洗毛细管各 5min, 最后在毛细管注入缓冲溶液,并将毛细管的两端分别插入位于电极处的 缓冲溶液瓶中。将直流电压调至 20 KV。5. 待记录仪基线稳定后,关闭高压电源,用压力进样方式进样。进样后重新打开高压电源 , 同时按下秒表记录时间, 待样品峰出现后记录其迁移时间。 混合样按同样的步骤进行操作 ,并记录分离图。6. 改变外加电压(如 15 KV 或 25 KV重复步骤 4.5。7. 实验完毕后,关闭仪器电源,并用二次蒸馏水冲洗毛细管。五、结果处理1.根据所得到的实验数据,计算电渗速度,电渗淌度,各组分的电泳淌度,间硝基苯酚的 理论塔板数。根据分离图计算各组分之间的分离度。2.绘制外加电压与电渗速度的关系图,并给予解释。六、问题讨