化学检验工(高级)第四章课件

1、第四章 检验准备第四章 检验准备 通过本章的学习，使分析工掌握仪器分析对水的要求；熟悉分析用水的分级及分析用水的制备方法。掌握仪器分析用标准溶液的制备方法。掌握气相色谱柱的制备方法、能正确选择毛细管色谱柱、原子吸收分光光度计的空心阴极灯、高效液相分析柱。熟悉设计检验记录表的一般知识。了解分析仪器中计算机的应用知识。一、仪器分析对水的要求1.分析实验室用水的级别表4-1分析实验室用水的技术要求1)由于在一级水、二级水的纯度下，难以测定其真实的pH值，因此对一级水、二级水的pH值范围不做规定。2)一级水、二级水的电导率须用新制备的水“在线”测定。第一节准备实验用水及溶液3)由于在一级水的纯度下，难

2、于测定可氧化物质和蒸发残渣，对其限量不做规定。1)高效液相色谱对水的要求比较严格，为了减少空白值，必须使用国家标准规定的一级水。2)原子光谱分析需要用多次蒸馏或离子交换等方法制取的符合国家标准规定用于无机痕量分析等试验的二级水。3)库仑滴定要求使用特殊要求的不含氧气的水。4)电位滴定测定弱酸时则需用无二氧化碳的水。2.仪器分析对水的要求第一节准备实验用水及溶液5)对于一些特殊的样品分析应使用特殊要求的水，如测定痕(微)量铅应使用无铅水，测定痕(微)量砷使用无砷水；另外还有无氯水、无氨水、无醛水、无酚水、不含有机物的蒸馏水等。6)无特殊要求即可使用蒸馏或离子交换等方法制取的三级水。(1)蒸馏法制

3、备化验用水蒸馏水是利用水与水中杂质的沸点不同，用蒸馏法制得的纯水。1)二氧化碳及某些低沸点易挥发物，随水蒸气带入蒸馏水中。3.化验用水的制备第一节准备实验用水及溶液2)冷凝管、蒸馏器、容器的材料成分微量地带入蒸馏水中。(2)离子交换法制备化验用水用离子交换法制得化验用水，常称去离子水或离子交换水。(3)电渗析法制纯水在电渗析器的阳板和阴板之间交替平行放置若干张阴离子交换膜和阳离子交换膜，膜间保持一定间距形成隔室，在通直流电后水中离子作定向迁移，阳离子移向负极，阴离子移向正极，阳离子只能透过阳离子交换膜，阴离子只能透过阴离子交换膜。(4)超纯水制备装置在仪器分析中，如原子光谱和高效液相色谱，为了

4、减少空白值，需要超纯水。第一节准备实验用水及溶液(5)特殊要求的化验用水的制备1)无氯水。2)无氨水。3)无二氧化碳水。4)无氧水。5)无砷水。6)无铅(无重金属)水。7)无酚水。8)不含有机物的蒸馏水。二、仪器分析用标准溶液的配制第一节准备实验用水及溶液一、气相色谱填充柱的制备(1)柱管的选择色谱柱形、柱内径、柱长度都会影响柱的分离效果，一般直形管效果优于U型、螺旋型，但后者体积小，为一般仪器常用。(2)柱管的试漏和清洗在选定色谱柱后，需要对柱子进行试漏和清洗，试漏方法是将柱子出口堵住，将柱子全部浸入水中，另一端通入气体，在高于使用时操作压力下，不应有气泡冒出，否则应更换柱子。 (1)固定液

5、用量的选择固定液的用量要视载体的性质及其他情况而定。1.色谱柱柱管的选择与清洗2.固定液的涂渍第二节准备仪器设备(2)固定液的涂渍3.色谱柱的装填4.色谱柱的老化第二节准备仪器设备二、毛细管柱的正确选用(1)填充型1)填充毛细管柱。2)微型填充柱。(2)开管型1)按制备方法分 涂壁开管柱(WCOT) 多孔层开管柱(PLOT) 键合型开管柱。 交联型开管柱。2)按柱材分1.毛细管柱的分类第二节准备仪器设备 金属、塑料开管柱(现已很少应用)。 玻璃开管柱。 石英(FSOT)开管柱。(1)填充毛细管柱一般柱内径1.0mm。(2)微型填充柱也称细直径填充柱。(3)涂壁开管柱(WCOT)涂壁开管柱一般都

6、先经过内壁的化学处理，以增加表面浸润性和减少活性，然后再涂渍固定液。2.常用的毛细管柱的特点及适用性第二节准备仪器设备(4)多孔层开管柱(PLOT)在管壁上涂有一层多孔性物质，如硅藻土、二氧化硅等惰性物质，可以先沉渍在管壁上，然后再涂渍各种固定液；也可以将这些载体和固定液混合一次涂在管壁上，制成分配型的载体涂层开管柱。(5)键合型开管柱将固定液用化学键合的方法与玻璃表面的硅羟基反应，键合到毛细管内壁上，从而大大提高柱子的热稳定性和固定液的使用上限温度。(6)交联型开管柱被涂渍在柱壁上的固定液在自由基引发或高能辐射诱导下，产生原位分子间共价连接交联，使固定液固化。第二节准备仪器设备(7)石英开管

7、柱用高纯度熔融氧化硅或天然石英为柱材制成的毛细管柱。(1)固定相选择固定相的方法可参照填充柱。(2)柱内径与固定相膜厚度内径0.25mm、膜厚0.25m的柱是常规柱，兼顾了柱效和样品容量。(3)柱长WCOT柱一般有12m、25m、50m 3种，所需柱长取决于样品复杂性及成分的性质。(4)柱的老化、维护与储存与填充柱一样，新柱需要老化，以除去残留溶剂及低分子量聚合物。3.毛细管柱(WCOT)的选用第二节准备仪器设备三、原子吸收分光光度计的空心阴极灯的选用(1)空心阴极灯安装先打开灯源室门，将所要用的元素灯引脚对准灯电源插座适配插入；轻轻提起扭簧，将灯插入灯架中，灯阴极处于槽口处即可。(2)空心阴

8、极灯的位置调整灯装好后，应将灯电源打开，将灯电流和灯负高压(增益钮)调到分析时所需要数值，然后调节灯的位置使其能量最大。(3)使用空心阴极灯的注意事项1)空心阴极灯在使用前应经过一段时间预热，使灯的发光强度达到稳定。2)灯在点燃后要从灯的阴极辉光的颜色判断灯的工作是否正常。第二节准备仪器设备3)元素灯长期不用，应定期(每月或每隔二、三个月)点燃处理。4)使用元素灯时应轻拿轻放，低熔点的灯用完后，要等冷却后才能移动。第二节准备仪器设备四、高效液相(HPLC)分析柱的选用(1)高效液相色谱柱的类型色谱柱是高效液相色谱最重要的部件，它要耐高压及流动相和样品的腐蚀，所以一般都用不锈钢制作。1)小于2m

9、m的称为细管径柱或微管径柱；2)25mm是常规HPLC色谱柱；3)大于5mm的称为半制备柱或制备柱。(2)高效液相色谱柱的选择稳定的、高性能的色谱柱是建立耐用、重现方法的根本。1)当柱的内径减半时，样品组分的检测器信号增加3倍；1.高效液相色谱柱的类型及选择第二节准备仪器设备2)溶剂消耗是标准柱的1/4，这可以相当大地节省溶剂和处理废液的费用；3)因为溶剂消耗较低，可以使用非传统或高纯度溶剂；4)填充密度更具均匀性；5)好的柱渗透性允许较小粒度填料，而不会超过HPLC中惯用的压力；6)摩擦热散逸好，所以柱径向的温度梯度小；7)多根短柱能够连在一起来增加总柱长而不损失柱效。2.色谱柱的填充法第二

10、节准备仪器设备(1)干法填充是把所需要的填料以少量、等量多次倒入柱内，并以适当的力和频率垂直轻叩柱子，这样可以使柱床紧密、均匀。(2)湿法填充一般是把填料和一种所谓的匀浆溶剂按一定比例，如质量分数为1015混合。1)色谱柱需用标准试验混合物，在标准试验色谱条件下进行检验，此数据将作为检定柱子性能变化的参数依据。2)色谱柱在任何情况下都不能碰撞、弯曲或强烈震动。3.使用色谱柱的注意事项第二节准备仪器设备3)当柱子和色谱仪连结时，配件(阀件、管路)一定要清洗干净，否则易出现无名峰。4)配制两种或两种以上洗脱液时，一定要先脱气，再使用，以免产生气泡，影响分析工作的正常进行。5)柱子与进样阀、检测器连

11、接时，不要用力过大，以免压紧螺丝时折断。6)高粘度的溶剂(如乙醇、异丙醇等)会增加柱压降，使样品谱带扩宽，影响柱效。第二节准备仪器设备一、分析仪器用计算机的分类及在分析中的作用(1)专用计算机它是为扩大与提高分析仪器的功能与性能而专门设计的，它的辅件配置与软件也是根据分析仪器性能与用途的需要而确定的。(2)通用计算机分析仪器可直接把通用计算机与分析仪器连接，通过软件的开发应用，使分析仪器计算机化。2.计算机技术在分析仪器中的作用1.分析仪器用计算机的分类第三节操作计算机(1)计算机提高了分析仪器数据处理能力分析仪器中一些基本数据的处理，如信号的平均、微分、换算、线性化、比较求差以及多次测量误差

12、计算，平均值、均方误差、相对误差、多重线性的回归、相关系数等计算。第三节操作计算机(2)计算机提高了分析仪器自动化程度配有计算机的分析仪器提供了自动化的基本条件：如仪器可以很好地完成数据测量、收集、计算、处理、显示；可进行分析条件的设定、实验参数的最优化、分析过程的控制；异常状态的警报安全系统，如对缺水、泄漏、超温等给出警报；自动进样与控制；动态的显示、储存、打印等。(3)计算机大大发展了分析仪器数字图像处理功能常见的计算机化的分析仪器，均具有CRT显示屏，显示数据、直线、曲线、谱图、列表等，同时可用打印机打印出来。第三节操作计算机(4)计算机使分析仪器趋于智能化计算机与分析仪器的结合，可以达

13、到数码化、自动化、最优化。第三节操作计算机二、分析仪器中计算机的应用知识(1)原子吸收分光光度计专用计算机的功能原子吸收分光光度计专用微机的主要功能是接收仪器输出的检测信号，并向仪器发出控制信号，然后处理所接收的检测信号和控制信号；最后输出处理结果。(2)原子吸收分光光度计的微机控制1)控制内容：计算机对分析仪器的控制目的是实现分析操作自动化。 制样：目前主要以手工操作为主，人工配制。2.微机在原子吸收分光光度计中的应用1.微机在电化学分析仪器中的应用第三节操作计算机 选光源：选光源时，首先将各元素编号，然后将与被测元素相对应的空芯阴极灯一个个同时安装在多个灯座架上，每个灯的位置又赋予一个与此

14、相对应的相同元素的相同编号。计算机可以根据编码，自动选择与被测元素相对应的空芯阴极灯的最佳灯电流。 选波长：计算机通过快速扫描，首先将被测元素的特征波长置于狭缝位置，然后再在此位置附近进行往返慢速扫描，寻找被测元素特征浓度的峰值位置。第三节操作计算机 狭缝选择：计算机通过快速和慢速扫描，一方面得到被测元素特征波长峰值位置，另一方面，也得到了该谱线的宽度。计算机可以根据被测谱线的宽度，自动选择和调节狭缝宽度。第三节操作计算机 进样装置的控制：全自动进样器主要是将自动进样装置和自动换样装置分别进行控制，然后将二者匹配起来。全自动进样可自动按选定进样量、进样次数，依次按样品号顺序进样，目前主要仅可与

15、石墨炉原子化器配合使用。在应用石墨炉时，通常由一个专用计算机担任石墨炉原子化系统的程序控制，它包括取样干燥灰化原子化清洗通知读数等操作步骤。第三节操作计算机2)操作参数的自动选择：为了得到最佳分析结果，对不同试样和不同待测元素的许多仪器参数，如特征波长、灯电流、燃气及助燃气流量、火焰高度、石墨炉测样品时的干燥、灰化和原子化温度都是不同的。3)操作仪器的监督和故障诊断：当仪器操作完成自动化后，计算机对仪器操作监控和故障诊断是必不可少的。(3)原子吸收分光光度计的微机的数据处理1)原始数据的平滑：原子吸收分光光度计专用计算机通过AD转换后收集的检测信号，通常需要对其进行平滑处理，以进一步提高分析结

16、果的信噪比。第三节操作计算机2)背景的自动校正。3)数据的取舍:当一个试量经过多次重复测量时，由于受到某种偶然因素的影响，在一组数据中有可能出现一个或几个异常值，为保证分析的精确度，必须剔除异常值，然后再取平均值。4)工作曲线或标定：根据原子吸收分光光度法的基本原理，即吸光度与元素浓度成正比，A1kx1。第三节操作计算机5)计算分析结果的算术平均值、标准偏差、变异系数，采用最小二乘法进行曲线的回归等。6)分析结果的输出：分析结果的输出常用LED(液晶显示)、屏幕显示、绘图打印机打印。第三节操作计算机 原始数据储存单。输出内容包括仪器操作条件，如空心阴极灯种类、灯电流、狭缝宽度、波长、火焰种类，

17、燃气和助燃气的流量、燃烧器长度、测量火焰高度、信号处理方法、预喷时间、积分时间、重复测量次数、信号输出放大倍数、绘图方式、走纸速度、标准样品数及其编号和标准浓度值等。也可绘制每次测量信号的图形和标准工作曲线、打印曲线方程及其系数。第三节操作计算机G07BG1 分析报告单。输出的主要内容包括选送单位、选送日期、分析结果(样品号、浓度值、吸光度值、标准偏差和变异系数等)、分析者、审校者以及出示数据报告日期等。(4)AA7000型数据工作站使用说明1)校准：见表4-2。表4-2AA7000型数据工作站校准操作说明第三节操作计算机表4-2AA7000型数据工作站校准操作说明第三节操作计算机表4-2AA

18、7000型数据工作站校准操作说明第三节操作计算机表4-3AA7000型数据工作站分析基本操作说明2)分析(基本操作):见表4-3。第三节操作计算机表4-3AA7000型数据工作站分析基本操作说明第三节操作计算机3)检出极限测试:见表4-4。表4-4AA7000型数据工作站检出极限测试操作说明3.微机在气相色谱分析中的应用第三节操作计算机(1)微机控制的气相色谱仪微机控制的气相色谱仪内容包括以下几个方面。1)温度监控:包括柱箱及辅助温度，对柱箱要求能程序升温控制。2)流量的控制与监视：配合流量传感器对载气或其他辅助气作数字监控，有时只作定量监视。3)实时控制功能：在色谱运行中可对进样系统、阀的切

19、换、检测器的选择等进行控制。4)仪器的自检系统：在仪器启动后，仪器能进行自检，如有故障，会指示故障所在，以便检修。第三节操作计算机5)编辑时间程序:设定仪器自动启动时间，仪器终止时间，仪器休息时间。6)储存、修正；转录文件及操作参数。(2)微机处理在色谱定量分析中的应用目前在色谱定量分析中使用微机处理数据，代替了手工测量峰面积和计算各组分含量。1)色谱数据处理机：色谱数据处理机是用于处理色谱数据的专用微处理机。 校准运行(校正因子的测定)： 先配制一种标准混合物，用单点法求校正因子。1 0.36 2459第三节操作计算机2 0.70 39743 1.03 13531 0.36 5 8.13E-

20、3 202 0.70 1.25E-2 503 1.03 2.21E-2 30 分析运行(分析未知样品)，如果采用外标法，要设置样品量。如果和校准运行中的标准样样品量一样，不用再设。如果使用内标法(43)，还要设置内标物量。 各种定量方法的具体应用第三节操作计算机2)色谱数据工作站：新一代的气相色谱仪采用了由一台型计算机来实施控制色谱仪的操作，并能自动进行数据采集和处理的“色谱数据工作站”。(1)光度计专用微机的分类1)简易型的微处理系统：它们仅对测量结果进行数字化及简单计算，以数字(液晶)显示并打印结果。4.微机在液相色谱中的应用5.微机在分光光度计中的应用第三节操作计算机2)中档的半自动化分

21、光光度计微处理器系统：能进行光源切换、波长扫描、测量参数与工作曲线的屏幕显示，数据(包括色谱图)的加、减、乘、除，微分导数的运算，结果的显示打印等。3)高档的全自动分光光度计微处理系统：波长扫描，参数的自动选择及最优化，定性及定量软件、多功能软件包、数据处理与数据库。(2)分光光度计中计算机的功能1)自动控制功能第三节操作计算机 光源切换，紫外区光源常用氘灯，可见区光源常用钨丝灯，两光源切换时要求光源准确地在同一光路上，且被测的吸收光谱具有连续性。 自动调节狭缝合适的宽度。 波长定位与波长扫描，通常要用计算机来检查波长驱动机构是否运行正常，波长是否准确。常用的波长驱动机构是用同步电机转动凸轮机

22、构，而凸轮机构又推动杠杆，转动光栅，改变光栅对光束的入射角及出射角，使单色光依次地通过单色器的出射狭缝，这就可完成波长的扫描过程。通常用微机来确定波长的位置，确定波长扫描的区间及波长扫描的速度。第三节操作计算机 控制扇形镜(斩波器)的旋转速度，进行光束的调制或变向。 利用氘灯法或塞曼法进行光谱背景的校正。 控制记录纸的走纸速度、走纸方向及记录笔的起落(记录笔升起不记录，降落记录)。 样品池的自动更换(可多至6个样品)。第三节操作计算机 与自动化学处理单元连接，能进行自动取样、稀释、加试剂、恒温等操作，可使整个分析过程自动化。操作者只要由功能键盘输入实验所需的全部参数，整个过程就可在计算机控制下

23、自动进行，分析结果可以打印输出。若过程中发生故障，仪器自动停机，并打印故障原因。2)数据处理功能 可在任何波长完成0T、100T(透光率)调整、自动进行本底校正和基线校正。完成原始数据的平滑，峰谷检测(峰谷图形)；吸收曲线的绘制、局部放大。第三节操作计算机 测光范围的设定、扩大和缩小。光谱之间的运算，与图谱重叠。 光谱的导数(微分)14阶，光量的积分。多次测量值的标准偏差。吸收值与浓度的换算。 图形坐标轴的变换，横轴mm、K/cm、eV、Hz；纵轴吸收值与透光率。 定量程序，用标准曲线法与标准样品加入法。直线或曲线的回归分析，两个波长的基线校正，统计误差计算，相关系数的计算，多组分定量分析。

24、时间扫描程序，固定波长下的吸收值或透光率随时间变化求出其时间变化率。第三节操作计算机 多波长测定程序，可连续测定24个波长下的吸光度或透光率，求出其差值和比值，可用于多色或混浊溶液的测定。 数据包，记忆定量、工作曲线等的各种测试条件和光谱、时间扫描等数据。 专用软件包，如快速准确地进行水质测定的软件包，蛋白质程序的程序包，DNA蛋白酶活性分析软件，凝胶扫描分析软件。3)显示功能第三节操作计算机 中低档仪器中常用液晶数字显示，显示内容包括：扫描起始和结束波长测光范围的上限与下限；测定波长值和测光值(吸光度或透光率)；扫描速度、波长、测光值的现时显示。 中高档仪器常用屏幕显示，显示内容随仪器档次不

25、同而异，大致有以下内容。操作参数有波长、狭缝、测光区间、标准溶液及样品号等。各种测量值有吸收值、透光率、工作曲线样品值，计数的误差汇总表、试验报告等。第三节操作计算机 打印功能，常用的打印设备有x-y记录仪(单笔和多笔)，仅可打印波长及吸收值；中档打印机，可打印各项测量的数据等，还可打印样品名称、输入注释、实验日期、实验人员等。高档的打印设备可打印和绘出全部屏幕显示的内容、并可以打印三维多色图像。6.微机在红外光谱中的应用第三节操作计算机1)红外光谱中数据处理的方式方法已有25种以上，有差示光谱、基线平直、平滑、吸收值扩张、吸光度与透光度的变换、导数、去卷积、指定区域的峰值、峰高、峰面积、膜厚

26、度、最小二乘法线性拟合、光谱的校正和比较、峰信噪比、对光谱背景校正、合成带光谱的校正、加权因子卷积光谱、最大最小纵坐标的平均值等软件功能。第三节操作计算机2)使红外光谱的定量分析得以发展与应用，现有14种定量分析的软件包寸口最小二乘法、非负最小二乘法、K矩阵法、户矩阵法、修正矩阵法、主因子分析法、Rosenbrock法、卡尔曼滤波法、岭回归法、偏最小二乘法、线性规划法、非线性规划法、共轭梯度法、坐标轮换法等。3)20世纪90年代初，已存入计算机的红外光谱谱库的谱图数量已近9万张(全峰和谱峰)，并已分类入库，便于应用单位分别购买所需的谱库。第三节操作计算机4)三维红外光谱是最近几年发展起来的新功能，利用计算机的三维绘图功能，给出分子在微扰作用下，用红外光谱研究分子相关性。1)数据采集和简化，一个有机物样品可能有数百个质谱峰，若每个峰采数1520次，则每次扫描系数总量在2000次以上，这些数据是在很短的时间内收集起来，并进行处理和简化，最后变成峰位(时间)和峰强储存起来，经过简化后每个峰由两个数据峰位(时间)和峰强