气相色谱法测定废水中三苯含量实验报告6700字

气相色谱法测定废水中三苯含量实验报告6700字

中国XX:化学20XX年第XX卷第X期:1~5《XXX科学》杂志社XXXXXXXXXXXPRESSSXxxxxxxxx论文毛细管气相色谱法测定废水中“三苯”含量********学院广州510275*通讯作者,E-mail:***@mail2.摘要“三苯”包括苯、甲苯、二甲苯，都具有很强的毒性，因此在水质以及空气监测中都对其进行了严格的控制。本文采用气相色谱-氢火焰离子化检测（GC-FID）方法，以国家标准方法GB11890-89为基础，N2为载气，正己烷为内标物，程序升温下测定了废水中“三苯”的含量。实验测得废水样品中“三苯”含量分别为：苯78.0mg/L，甲苯69.1mg/L，二甲苯116.3mg/L。关键词废水“三苯”毛细管气相色谱测定因此，国家对三苯的含量有着严格的规定：国标GB5749-2006饮用水的质量标准要求，水中含量：苯≤0.01mg/L；甲苯≤0.71mg/L；二甲苯≤0.5mg/L。三苯含量的测定方法有很多，最主要用气相色谱的方法，它具有操作简单,定量准确,分析速度快的特点，是工业生产中质量控制以及环保部门产品检测的有效手段。另外还有分光管度法、紫外光谱法、光离子化检测等等。本实验采用气相色谱法对废水样品中的三苯含量进行定性及定量测定。定量测定采用内标法，此法可以很好地消除背景干扰以及减少人为操作误差，可以迅速、准确地得出实验的结果。引言“三苯”包括苯、甲苯、二甲苯，是煤焦油蒸馏或石油裂化的产物，常温下即可挥发、形成苯蒸气，其具有爆炸性[1]。苯系污染物已被世界卫生组织确定为强烈致癌物质[2]。苯可以在肝脏和骨髓中进行代谢，长期接触苯可引起骨髓与遗传损害，血象检查可发现白细胞、血小板减少，全血细胞减少与再生障碍性贫血，甚至发生白血病。甲苯进入体内以后约有48%在体内被代谢，经肝脏、脑、肺和肾最后排出体外，在这个过程中会对神经系统产生危害，自愿者实验证明当血液中甲苯浓度达到1250mg/m3时，接触者的短期记忆能力、注意力持久性以及感觉运动速度均显著降低。二甲苯可经呼吸道、皮肤及消化道吸收，其蒸气经呼吸道进入人体，有部分经呼吸道排出，吸收的二甲苯在体内分布以脂肪组织和肾上腺中最多，后依次为骨髓、脑、血液、肾和肝。高浓度的二甲苯可使食欲丧失、恶心、呕吐和腹痛，有时可引起肝肾可逆性损伤。同时二甲苯也是一种麻醉剂，长期接触可使神经系统功能紊乱。11实验部分1.1仪器与试剂Agilent4890D型气相色谱仪；氢火焰离子化检测器（FID）；毛细管色谱柱：HP5，以聚氧化硅烷毛细管气相色谱法测定废水中三苯含量-聚乙二醇为固定相（30m×0.25mm×0.25μm）；1μL、5μL微量进样器；色谱工作站。苯、甲苯、二甲苯、正己烷均为色谱纯；乙酸乙酯、二硫化碳为分析纯。各组分标准溶液：于6个5-10mL血清瓶中分别称取苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和正己烷各0.02-0.03g，加入5.0mL乙酸乙酯溶解、摇匀，于冰箱内保存。2结果与分析2.1实验条件的选择2.1.1样品前处理条件废水样品的处理过程是类似国家标准执行(GB11890-89),选用二硫化碳作萃取剂是因为其比重大,对氢火焰离子化鉴定器的信号微弱,且对水中苯系物的萃取率较高，GB11890-89中也以8实验室数据证明二硫化碳萃取方法相比于液上方法有更高的精密度和更好的准确度。但分析纯的二硫化碳中一般含有苯和甲苯等杂质,影响苯系物的定性、定量[3],所以要注意其纯度。对于萃取时间，杨泉[4]通过实验发现,萃取15~45min的测定结果逐渐增大，45min后结果趋于稳定无明显区别，而本实验所采用的30min萃取率可达到约98%以上，从时间成本与测量准确度来看是比较适宜的。2.1.2色谱进样条件与柱温选择本实验用氮所作载气，氢气和空气为检测器燃气和助燃气。实践表明，增大载气流量，保留时间缩短，组分的峰形较为尖锐，便于减少分析时间和计算处理，但不利之处是分离度不佳，灵敏度较低。而氢气量减小会导致熄火和基线噪音增大，过大又使灵敏度降低[5]。因此三种气体的流量和比例都必须严格控制，以寻求最高的灵敏度和最佳的分离度。本实验选用载气（N2）总量为40mL/min,氢气和空气流量分别为30mL/min和300mL/min是与经过反复验证的国标GB11890-89方法相近。程序升温色谱法，是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。2.1.3检测器的选择气相色谱常用定量检测器及其应用主要有氢21.2GC-FID操作条件汽化温度为200℃；检测器温度为250℃；载气（N2）总量为40mL/min,分流比为30:1；氢气和空气流量分别为30mL/min和300mL/min；程序升温：初始温度40℃,保持2min，升温速率为20℃/min并升至150℃；进样量0.5～1μL。1.3样品处理用移液管准确吸取废水样品100.0mL至加入150mL分液漏斗中,再加入5μL正己烷和5.0mL二硫化碳,充分摇匀,静止分层约30min,弃去水相,收集二硫化碳的中间部分待测。1.4定性和定量根据色谱保留时间定性,以峰面积定量。启动仪器，设定色谱分析条件，使仪器进入正常工作状态。待色谱基线平直后依次将正乙烷、苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯的标准溶液进样，记下每种物质的保留时间，作为混合标准以及样品测定的对照定性依据。注入1μL混合标准溶液，以各纯组分的保留时间与混合标样中色谱图中各色谱峰对照定性。并计算以正己烷为基准物的相对定量校正因子fi'。注入1μL萃取后样品溶液，以各纯组分的保留时间与样品色谱图中各色谱峰对照定性。并依据内标法计算样品含量。中国XX:化学20XX年第XX卷第X期火焰离子化检测器（FID）用于微量有机物分析，热导检测器（TCD）用于常量、半微量分析，电子捕获检测器（ECD）用于有机氯农药残留分析，火焰光度检测器（FPD）用于有机磷、硫化物的微量分析，氮磷检测器（NPD）用于有机磷、含氮化合物的微量分析，催化燃烧检测器（CCD）用于对可燃性气体及化合物的微量分析，光离子化检测器（PID）用于对有毒有害物质的痕量分析。其中FID是一种典型的质量型检测器，对有机化合物具有很高的灵敏度，无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应，具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点[6]，比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12g/g。在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（100—300V）构成一个外加电场。N2作为载气携带试样组分，H2为燃气，空气为助燃气。使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳。范围内依然可以由表1数据确定出在图1（混合标准品谱图）和图2（废水样品谱图）中各物质按标示峰号顺序分别为正己烷、苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯。表1基准物的色谱保留时间物质正己烷苯甲苯对二甲邻二甲苯苯保留时间2.53.04.05.15.4/min注：由于仪器软件问题，一些值由实验者读出2.3“三苯”含量的定量分析由于色谱仪检测器输出信号（峰面积或峰高）强弱不仅跟某一化合物量的多少有关，而且与物质的性质有较大的关系，故等量的不同化合物信号未必相等，因此色谱分析中引入了定量校正因子。引入校正因子校正峰面积后，我们就能通过峰面积来进行定量分析。相对校正因子fi'由下式计算得到：fi''=Asmi/Aims(1)其中Ai表示标准物的峰面积，As表示内标物正己烷的峰面积，mi表示标注物的质量，ms表示内标物的质量，则样品含量Pi计算公式：Pi=fi'Aims/AsV样品（2）由表2的混标色谱数据和样品色谱数据，可计算出相应的定量校正因子和物质含量，如表3中所示。实验结果表明废水中三苯的含量分别为：苯78.0mg/L，甲苯69.1mg/L，二甲苯116.3mg/L。国标中规定苯≤0.01mg/L；甲苯≤0.71mg/L；二甲苯≤0.5mg/L。三苯的含量均超过标准。2.2“三苯”的气相色谱定性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。本实验条件下各物质标准样品的色谱保留时间见表1。虽然由于实验中换过仪器（测单标的仪器不能读出混标的峰），但因为所得谱图较为简单，因此在误差3毛细管气相色谱法测定废水中三苯含量图1混合标准溶液的色谱图图2混合标准溶液的色谱图表2混合标准溶液和废水样品溶液的色谱峰数据混合标准溶液峰号12345保留时间/min1.923正己烷2.332苯3.182甲苯4.232对二甲苯4.465邻二甲苯峰名峰高/?V20193.30120983.09814924.16122014.77716132.640废水样品萃取液峰高/?V6527.34917099.8368686.0777669.10910046.040峰面积/?V·s7796.85022840.94912772.60010943.80014025.500峰面积保留时间/?V·s/min26724.8631.91832176.4732.30319614.8163.17232689.5004.22724409.0004.460注：表中原始数据来自于色谱软件对图2与图3中谱峰的读取，峰号为手动添加。表3色谱定量校正因子和样品中“三苯”含量物质混标中各峰面积/μV·s混标进样中质量/10-3μg相对校正因子fi’样品萃取液各峰面积/μV·s废水样品中含量Pi/mg·L-1正己烷苯甲苯对二甲苯邻二甲苯26724.86332176.47319614.81632689.50024409.00036.5--7796.850--35.50.80834.31.2837.60.84242.11.2622840.94912772.60010943.80014025.50078.069.138.977.4注：正己烷为内标物，在100mL样品液中的含量为5μL*0.6594g/mL=3297μg。程的仪器与操作的不确定度后发现，在测定样品萃2.4测定过程的不确定度取浓度和采样过程引入的不确定度是主要的影响，了解实验方法和操作中误差的来源和性质有而测定时的回归方程与过程随机效应是主要影响。助于得到更准确的数据和实验的改进以及操作的同时她也发现相比于熟练的仪器操作者的操作误[7]正确性。胡新华通过系统地测试气相色谱测定室差，仪器流量计、温度计、计时和气压等仪器自身内空气中三苯含量的采样、萃取、进样、读谱等过2中国XX:化学20XX年第XX卷第X期的稳定性引入的误差是主要的。但是对于一般（特别的是初次）的仪器操作者，以下一些注意事项对多加练习以掌握“三快”进校要领；3）色谱仪每次开机后必须检查稳定性，进样操作前必须保证基线的稳定，；于减少实验过程的操作误差，提高精确度还是很有4）色谱峰的判断必须准确，注意排除溶剂峰帮助的。和杂质峰，同时，可以利用溶剂峰保留时间的变化1）样品中如果含有固形物，会造成对汽化来大致判断每次进样的时间差；室、检测器的污染及堵塞毛细管柱；样品中含有水分也可造成对毛细管柱的损坏，降低其寿命。因此在制作样品时必须小心，防止固体物和水的存在；2）当针孔插入色谱仪后，要快速注入并同时开始测量，以避免液体在汽化室内时间过长使部分液体先气化进入色谱柱造成谱图混乱，进校人员就4结论本实验以GB11890-89方法为基础，采用毛细管气相色谱方法对废水样品中有毒物质苯、甲苯、二甲苯进行了定性和定量分析，结果表明本样品中含有：苯78.0mg/L，甲苯69.1mg/L，二甲苯116.3mg/L。参考文献成东艳.室内空气中苯系物污染的危害及防治.环境保护与循环经济,2008,01:40-42.史德,苏广和.室内空气质量对人体健康的影响.北京:中国环境科学出版社.2005.TongQingmu.Eliminationofbenzeneandtoluenefromcarbondisulfide.ChemicalReagents.1985,05:16.杨泉,气相色谱法测定室内空气中“三苯”的方法研究.福建分析测试.2004,13:3-4.郭晓,工业废水、废气中苯、甲苯的气相色谱测定法.云南环境科学.1988,03:52-54.孙传经,氢火焰离子化检测器定量分析中的几个问题(上).石油炼制与化工.1978,06:31-36.胡新华,气相色谱法测定室内空气中三苯浓度的不确定度评定.现代测量与实验室管理.2008,4:13-16.Determinationofbenzene,tolueneandxylenesinwastewaterbycapillarygaschromatographyZHUHongKui*SchoolofChemistryandChemicalEngineeringofSunYat-senUniversity,Guanzhou510275,ChinaAbstract:Benzene,tolueneandxylene,knownasthreebenzene,areallstrictlycontrolledintheairanddomesticwaterastoxicchemicals.BasedonthemethodofGB11731-89,capillarygaschromatographyareusedwithN2ascarriergas,t-hexaneasinternalstandardsubstance,temperatureprogrammingandchoosingproperexamconditionstomeasuretheircontentsinwastewater.Theresultsoftheexperiment:benzene78.0mg/L,methylbenzene69.1mg/L,dimethylbenzene116.3mg/L.Keywords:weastwater;benzene,tolueneandxylene;capillarygaschromatography;determination3

第二篇：实验报告-气相色谱法测定乙烯含量3700字现代仪器分析实验实验三气相色谱法测定乙烯含量1实验目的1.1了解气相色谱仪的基本操作；1.2了解气相色谱仪测定乙烯的原理。2实验原理气相色谱仪器是以气体为流动相。当某一种被分析的多组分混合样品被注入一起后，瞬间气化，样品由流动相载气所携带，经过装有固定相的色谱柱时，由于组分分子与色谱柱内部固定相分子间要发生吸附、脱附、溶解等过程，组分分子在两相间反复多次分配，使混合样品中的组分得到分离。被分离的组分顺序进入检测器系统，由检测器转换成电信号形成色谱图。乙烯是植物生长过程中自然散发的一种激素，广泛存在于植物的各种组织器官中，具有促进果实成熟的作用。乙烯通过气象色谱柱进行分离，氢火焰离子化检测器检测，外标法定量。3实验试剂与仪器3.1实验样品：苹果。3.2实验试剂：20ppm的乙烯标样。3.3实验仪器：气相色谱仪附氢火焰离子化检测器（FID）。4实验步骤4.1样品处理：将苹果放入密封罐中，静置待乙烯气体释放并收集。4.2测定：待仪器准备好后，将样品和标准注入气相色谱中进行分析，以标准溶液峰的保留时间作为定性的依据，以其面积求出样品中被测定的乙烯的含量。4.3色谱条件色谱柱：毛细管柱；载气速度：1mL/min；进样量：5μL；进样口温度：130℃；检测器温度：230℃；柱温：80℃5实验结果与讨论5.1实验结果气相色谱仪测定样品苹果中的乙烯含量结果见下表1。本次实验采用的是单点法测定。表1.气象色谱仪测定苹果的乙烯含量乙烯标样苹果进样量10μL20μL保留时间2.497min2.682min峰面积1812545868765.4乙烯标样的浓度=20ppm苹果的乙烯的浓度=乙烯标样的总量×苹果的峰面积/乙烯标样的峰面积现代仪器分析实验=20×5868765.4/（181254×2）=323.8ppm5.2实验讨论本次实验测定梨中的乙烯的峰面积过小，数据不理想。分析其主要原因是样品（梨）购买后在密封罐中存放的时间较短，且不同品种的水果产乙烯的阶段不同，此阶段乙烯气体释放量较低。本次实验时间较短，且主要目的是了解气相色谱仪的基本操作，以及气相色谱仪测定乙烯的原理，故结合前组同学对苹果乙烯含量的测定数据进行讨论与分析。实验设计需要改进的地方有以下几点：乙烯标样可以选择5个浓度，每个浓度分别测定3-4次，取其峰面积的平均值后作标准曲线，这样误差更小；若乙烯标样和样品气体的进样量一致，可以直接用标准曲线测算出来，这样更简便。6思考题6.1气相色谱仪包括哪几个部分组成？答：气相色谱仪主要由六部分组成：气路系统、进样系统、色谱柱、检测器、温度控制系统、记录及数据处理系统。气路系统包括载气、辅助气体、稳压、稳流和流量调节装置。载气要求不与样品及流动相发生化学反应，常用有氮气、氢气、氦气等。辅助气体是诸如空气、氧气、氢气的辅助气体。稳压、稳流和流量调节装置是定性、定量的需要，是使载气有稳定的压力和流速的保证；调解阀装置具有稳压稳流作用。进样系统包括进样器和汽化室，它的功能是引入试样，并使试样瞬间汽化。色谱柱，是气相色谱仪的心脏，是使试样在柱内运行的同时得到分离。色谱柱基本有两类，填充柱和毛细管柱。检测器的功能是对柱后已被分离的组分的信息转变为便于记录的电信号，然后对各组分的组成和含量进行鉴定和测量。常见的检测器有，热导检测器（TCD）、氢火焰电离检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）、火焰光度检测器（FPD）、质谱检测器（MSD）和火焰热离子检测器（FTD）。温度控制系统保证系统中的温度在可控的范围中，并是温度分布稳定均匀。温度在气相色谱分析中极其重要，因为温度直接影响样品的气化、柱的分离效率和检测器的灵敏度等。数据处理系统目前多采用配备操作软件包的工作站，用计算机控制，既可以对色谱数据进行自动处理，又可对色谱系统的参数进行自动控制。6.2操作气相色谱仪时需要注意哪些问题？答：操作气相色谱仪时的注意事项有：进样应注意问题：手不要拿注射器的针头和有样品部位、不要有气泡，吸样时要慢、快速排出再慢吸，反复几次，进样速度要快，每次进样保持相同速度，现代仪器分析实验针尖到汽化室中部开始注射样品。氢气和空气的比例对FID检测器的影响：氢气和空气的比例应1：10，当氢气比例过大时FID检测器的灵敏度急剧下降，在使用色谱时别的条件不变的情况下，灵敏度下降要检查一下氢气和空气流速。氢气和空气有一种气体不足点火时发出“砰”的一声，随后就灭火，一般当你点火电着就灭，再点着随后又灭是氢气量不足。如何选择合适的密封垫：密封垫分一般密封垫和耐高温密封垫，汽化室温度超过300℃时用耐高温密封垫，耐高温密封垫的一面有一层膜，使用时带膜的面朝下。怎样防止进样针不弯：1.进样口拧的太紧，室温下拧的太紧当汽化室温度升高时硅胶密封垫膨胀后会更紧，这时注射器很难扎进去。2.位置找不好针扎在进样口金属部位。3.注射器杆弯是进样时用力太猛，进口色谱带一个进样器架，用进样器架进样就不会把注射器杆弄弯。4.进样时一定要稳重，急于求快会把注射器弄弯的，只要你进样熟练了自然就快了。6.3气相色谱仪常用的气体有哪些？答：气相色谱仪中常用的气体有两种，分别是载气和辅助气体。载气常用的有，H2、He、N2。辅助气体常用的有空气、O2。在实际应用中，载气和辅助气体的选择主要是根据检测器的特性来决定，同时考虑色谱柱的分离效能和分析时间，例如氢火焰离子化检测器中，氢气是必用的燃气，用氮气作载气。7知识扩展7.1气相色谱法的影响因素答：气象色谱法的影响因素有：（1）柱长和柱内径：一般柱管增长，可改善分离能力，短则组分馏出的快些；柱内径小分离效果好，柱内径大处理量大，但柱内径过大，将导致担体不能均匀地分布在色谱柱中。分析用柱管一般内径为3-6毫米，柱长为1-4米。（2）柱温：是一个重要的操作变数，直接影响分离效能和分析速度。柱温的选择是根据混合物的沸点范围、固定液的配比和鉴定器的灵敏度。提高柱温可缩短分析时间；降低柱温可使色谱柱选择性增大，有利于组分的分离和色谱柱稳定性提高，柱寿命延长。一般采用等于或高于数十度于样品的平均沸点的柱温为较合适，对易挥发样用低柱温，不易挥发的样品采用高柱温。（3）载气流速：载气流速是决定色谱分离的重要原因之一。一般讲流速高色谱峰狭，反之则宽些，但流速过高或过低对分离都有不利的影响。流速要求要平稳，常