环境监测第二章有机化合物的测定

环境监测第二章有机化合物的测定第1页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.1化学需氧量(COD)(一)重铬酸钾法(CODCr)

一、原理

二、计算

三、说明(二)恒电流库仑滴定法

化学需氧量是指水样在一定条件下，氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg／L表示。水中还原性物质包括有机物和亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等无机物。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。第2页，共121页，2023年，2月20日，星期一重铬酸钾回流法

优点：准确可靠缺点：（1）该方法耗时太多（2）回流设备占用较大空间，使批量测定有困难（3）分析费用较高(银盐耗量大)（４）造成二次污染（汞）第3页，共121页，2023年，2月20日，星期一(一)重铬酸钾法(CODCr)一、原理:在强酸性溶液中，用重铬酸钾将水中的还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾量算出水样中的化学需氧量，以氧的mg/L表示。二、计算:式中：V0—滴定空白时硫酸亚铁铵体积（mL）V1—滴定水样消耗硫酸亚铁溶液体积（mL）V—水样体积(mL)c—硫酸亚铁铵标准溶液浓度（mol/L）8—氧（1/2O）的摩尔质量（g/mol）CODcr=（V0-V1）×c×8×1000/V第4页，共121页，2023年，2月20日，星期一取20ml水样于锥形瓶混匀0.4gHgSO4（消除Cl-干扰0.25mol/L（1/6K2Cr2O7）10ml和沸石数粒混匀，接上回流装置自冷凝管上口加入Ag2SO4-H2SO430ml（催化剂)混匀，回流加热2h冷却自冷凝管上口加入水80ml取下锥形瓶0.1mol/L硫酸亚铁铵滴定，蓝绿色-红棕色试铁灵指示剂3滴第5页，共121页，2023年，2月20日，星期一1．可氧化部分：直链脂肪族完全氧化

不易氧化部分：芳香族不易[O]；吡啶族不易[O]不可氧化部分：挥发性直链脂肪、苯等于蒸气相不可与[O]接触.2．干扰及消除

Cl->200mg/L先定量稀释；

含Cl-水样，先加入HgSO4，使Cl-与Hg2+络合消除干扰；3．CODcr高，应先稀释。0.25mol/L重铬酸钾溶液可测定大于50mg/L的COD值；0.025mol/L重铬酸钾溶液可测定5～50mg/L的COD值三、说明:第6页，共121页，2023年，2月20日，星期一密封催化消解法原理本方法在经典重铬酸钾-硫酸消解体系中加入助催化剂硫酸铝钾与钼酸铵同时密封法消消解过程是在加压下进行的因此大大缩短了消解时间消解后测定化学需氧量的方法既可以采用滴定法亦可采用比色法第7页，共121页，2023年，2月20日，星期一快速法与标准法的比较反应条件标准法快速法重铬酸钾标准溶液10ml15ml浓硫酸30ml40ml氧化反应温度146C165C回流反应时间2h10min氧化率90%70%

第8页，共121页，2023年，2月20日，星期一改进方法与装置金属模块加热器取代煤气灯;

用空气冷凝回流管取代传统的水冷凝管;

用Al3+、MoO42-等助催化剂部分取代Ag2SO4

利用分光光度法取代传统的容量滴定法……

总之，多种改进的COD测试方法更加注重测试过程中的经济效益和环境效益，代表了未来COD测试技术的发展方向。第9页，共121页，2023年，2月20日，星期一空气冷凝COD测定装置第10页，共121页，2023年，2月20日，星期一HACH公司COD测试装置金属模块加热器比色计第11页，共121页，2023年，2月20日，星期一恒电流库仑分析法（库仑滴定）（coulometrictitration）

恒电流库仑分析法：

用一恒定强度的电流通过电解池，在电极附近由于电极反应而产生一种试剂，犹如普通滴定分析中的“滴定剂”，这种电生试剂即刻与被测物质起反应，作用完毕后反应终点可由适当的方法确定。通过恒定电流i和电解开始至反应终止所消耗的时间t，可求得电量Q=it，通过法拉第电解定律可求得物质的含量。库仑滴定装置见图。

第12页，共121页，2023年，2月20日，星期一第13页，共121页，2023年，2月20日，星期一方法原理：以重铬酸钾或高锰酸钾为氧化剂，对水样进行氧化，剩余的氧化剂以恒电流电生滴定剂Fe2+进行滴定。阴极反应：Fe3++e→Fe2+次级化学反应为：Cr2O72−+6Fe2++14H=2Cr3++6Fe3++7H2O

用来滴定Cr2O72−；或MnO4−+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O用来滴定MnO4−

。扣除本底的重铬酸钾或高锰酸钾总氧化量作为空白值，则由Faraday定律可得：第14页，共121页，2023年，2月20日，星期一催化快速法原理

在强酸性溶液中加入一定量重铬酸钾作氧化剂在专用复合催化剂存在下于165℃

恒温加热消化水样10min重铬酸钾被水中还原性物质(主要是有机物)还原为三价铬在波长610nm处测定三价铬含量根据三价铬的量换算成消耗氧的质量浓度第15页，共121页，2023年，2月20日，星期一1吸取3mL混合均匀的水样(或适量水样稀释至3mL)置于专用反应管中加入1mL掩蔽剂，摇匀再加入1mL专用氧化剂摇匀最后垂直快速加入5mL催化剂使用液2将反应管依次置于恒温加热装置的孔穴内(严禁加盖消化)当温度回升到165℃开始计时消化水样19min取出反应管室温下冷却再水冷数分钟用水定容至12mL刻度线加盖摇匀冷至室温后待测定3于619nm波长处用30mm的比色皿以水作参比液测定吸光度并做空白校正从校准曲线(或经回归方程计算出的)查出COD值第16页，共121页，2023年，2月20日，星期一微波消解光度法仪器与试剂硫酸－硫酸银溶液重铬酸钾标准液硫酸汞粉末Cary50型紫外可见分光光度计(美国Varian公司);格兰仕普通家用微波炉。

第17页，共121页，2023年，2月20日，星期一实验方法准确移取待测水样10m于50mL锥形瓶中，加入0.2g硫酸汞，再加入5mL重铬酸钾溶液和10mL硫酸硫酸银溶液，充分混匀，放入微波炉中，调整微波功率为250W,消解10min．取出，冷却至室温，稀释50倍，在波长351nm处，以蒸馏水为参比，用分光光度测定过量的重铬酸钾，并作空白校正。

第18页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.2高锰酸盐指数高锰酸盐指数：以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学耗氧量。按测定溶液的介质不同，分为酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法。当Cl-含量高于300mg/L时，应采用碱性高锰酸钾法；对于较清洁的地面水和被污染的水体中氯化物含量不高(Cl-＜300mg/L）的水样，常用酸性高锰酸钾法。第19页，共121页，2023年，2月20日，星期一酸性高锰酸钾法：原理:

在酸性条件下的水样中加入过量高锰酸钾，在沸水浴上加热30分钟，利用高锰酸钾将水样中某些有机物及还原性物质氧化，反应后剩余的高锰酸钾用过量的草酸钠还原，再以高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠，微红色为终点第20页，共121页，2023年，2月20日，星期一水样不经稀释：水样经稀释：第21页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.3生化需氧量

BiochemicalOxygenDemand(BOD)生化需氧量：是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。同时亦包括如硫化物、亚铁等还原性无机物质氧化所消耗的氧量。有机物在微生物作用下好氧分解大体为两个阶段：1、含碳物质氧化阶段，主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水；2、硝化阶段，主要是含氮有机化合物在硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐。第22页，共121页，2023年，2月20日，星期一有机物质分解的两个阶段水中有机物的分解第23页，共121页，2023年，2月20日，星期一BOD测定方法（一）五天培养法（20℃）（二）微生物电极法（三）其他方法

1．检压库仑式BOD测定仪

2．测压法第24页，共121页，2023年，2月20日，星期一1.标准稀释法这种方法是最经典的也是最常用的方法。简单的说，就是测定在20±1℃温度下培养五天前后溶液中的溶氧量的差值。求出来的BOD值称为“五日生化需氧量（BOD5）”。其实污水中有机物的分解共需一百天左右的时间，但对于生活污水来说，BOD5约等于完全氧化分解量的70%。第25页，共121页，2023年，2月20日，星期一①稀释水的配制曝气使溶解氧含量接近饱和；

磷酸盐调节pH值为7.2；

加入钙镁铁、氮磷钾等微量营养元素；

不接种稀释水的BOD5不能超过0.2mg/L第26页，共121页，2023年，2月20日，星期一②稀释倍数的确定稀释的程度应使五天培养中所消耗的溶解氧大于2mg/L，而剩余溶解氧在1mg/L以上。在此前提条件下，稀释倍数可以估算，也可以依据经验值法来确定。

第27页，共121页，2023年，2月20日，星期一③稀释水的接种

一般情况下，生活污水中有足够的微生物，不存在接种的问题。而工业废水，尤其是一些有毒工业废水，微生物含量甚微，往往需要接种才能测定BOD5。

接种的目的是把能够分解有机物的微生物菌种引入废水水样中第28页，共121页，2023年，2月20日，星期一③稀释水的接种接种稀释水的BOD5值以不超过0.5mg/L为宜。每升稀释水中接种液的加入量如下:生活污水1-10ml/L河水或湖水10-100ml/L土壤浸出液20-30ml/L第29页，共121页，2023年，2月20日，星期一水样的预处理稀释水样测定其中一份测定另一份恒温培养箱中培养5日调节pH，减小有毒物质的浓度，除去游离氯判断是否需要稀释，稀释倍数以及稀释方法计算BOD5的量第30页，共121页，2023年，2月20日，星期一水样BOD5的计算

BOD5（mg/L）＝[(C1-C2)–(B1-B2)f1]/f2

C1—

稀释水样在培养前的溶解氧浓度（mg/L）；

C2—

稀释水样在培养后的溶解氧浓度（mg/L）；

B1—

稀释水在培养前的溶解氧浓度（mg/L）；

B2—

稀释水在培养后的溶解氧浓度（mg/L）；

f1—

稀释水在培养液中所占比例；

f2—

水样在培养液中所占比例。第31页，共121页，2023年，2月20日，星期一

某造纸厂生化出水的测定数据如下:水样体积(ml)当天DO（mg/L）五天后DO0.08.166.9220.07.916.34

40.07.805.66

100.07.48

2.40

V总＝800ml，不接种。试计算上述生化出水的DO消耗率和BOD5

值。

第32页，共121页，2023年，2月20日，星期一一般清净河流的BOD5不超过2毫克／升，若高于10毫克／升，就会散发出恶臭味。工业、农业、水产用水等要求生化需氧量应小于5毫克／升，而生活饮用水应小于1毫克／升。我国规定，在工厂排出口，废水的BOD5；的最高容许浓度为60毫克／升，地面水的BOD不得超过4毫克／升。

返回缺点：操作复杂，耗时耗力，重现性差。第33页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.微生物电极法原理：

插入不含BOD物质的底液时，溶氧透过微生物膜扩散进入氧电极的速率一定，输出一恒定电流，当插入底液时，该物质和氧分子一起进入膜，与微生物反应耗氧，输出电流减少，电流的降低值和BOD物质浓度有线性关系。进而得BOD值。第34页，共121页，2023年，2月20日，星期一以微生物电极法为原理的BOD速测仪优点：使用简便，快速测定，精确度高返回第35页，共121页，2023年，2月20日，星期一3.测压法在密闭的培养瓶中，水样中溶解氧被微生物消耗，微生物因呼吸作用产生与耗氧量相当的CO2,当CO2被吸收后使密闭系统的压力降低，根据压力测得的压降可求出水样的BOD值。返回第36页，共121页，2023年，2月20日，星期一4.活性污泥曝气降解法控制温度为30℃-35℃，利用活性污泥强制曝气降解样品2小时，经重铬酸钾消解生物降解后的样品，测定生物降解前后的化学计量需氧量，其差值即为BOD。根据与标准方法的对比实验结果，可换算成为BOD5值。絮状污泥菌胶团形成菌，原生动物，有机和无机胶体以及悬浮物组成。第37页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.4总有机碳（TOC）（一）定义与测定意义总有机碳：是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。由于TOC的测定采用燃烧法，因此能将有机物全部氧化，它比BOD5或COD更能反映有机物的总量。第38页，共121页，2023年，2月20日，星期一TOC环境意义:

碳是一切有机物的共同成份，组成有机物的主要元素，水的TOC值越高，说明水中有机物含量越高，因此，TOC可以作为评价水质有机污染的指标。第39页，共121页，2023年，2月20日，星期一（二）测定原理广泛应用的测定方法是燃烧氧化—非色散红外吸收法。将一定量水样注入高温炉内的石英管，900—950℃温度下，以铂和三氧化钴或三氧化二铬为催化剂，有机物燃烧裂解转化为二氧化碳，用红外线气体分析仪测定CO2含量，从而确定水样中碳的含量。第40页，共121页，2023年，2月20日，星期一方法系根据CO2对波长4.26μm的红外线有特定的吸收高峰，不同浓度的CO2吸收的强度不同，被CO2吸收后的红外线能量损耗，损耗的多少与CO2的浓度呈线性关系。第41页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.4总有机碳（TOC）（三）方法高温下，水样中的碳酸盐也分解产生二氧化碳，故上面测得的为总碳(TC)。为获得有机碳含量，可采用两种方法：

1、将水样预先酸化，通入氮气曝气，驱除各种碳酸盐分解生成的二氧化碳后再注入仪器测定。

第42页，共121页，2023年，2月20日，星期一2、差减法：是使用高温炉和低温炉皆有的TOC测定仪。将同一等量水样分别注入高温炉(900℃)和低温炉(150℃)，低温炉的石英管中有机物不能被分解氧化。将高、低温炉中测得的总碳(TC)和无机碳(IC)二者之差即为总有机碳(TOC)。

该方法最低检出浓度为0.5mg／L。第43页，共121页，2023年，2月20日，星期一高温炉低温炉CO2CO2900℃150℃冷却冷却流路切换红外分析仪水样第44页，共121页，2023年，2月20日，星期一TOC水质连续自动监测仪

第45页，共121页，2023年，2月20日，星期一总需氧量（TOD）

总需氧量：是指水中能被氧化的物质，主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量，结果以O2的mg／L表示。第46页，共121页，2023年，2月20日，星期一

TOD环境意义:

TOD是用燃烧法测定的，它能反映出几乎全部有机物质（CHONPS）经燃烧后变成CO2、H2O、NO、P2O5和SO2时所需要的氧量，比BOD和COD都更接近理论需氧量的值。

第47页，共121页，2023年，2月20日，星期一测定方法及原理

将一定量水样注入燃烧管，通入含已知氧浓度的载气(氮气)，水样中的还原性物质在高温下瞬间氧化，用氧量测定仪测定燃烧前后载气中氧浓度的减少量，计算。第48页，共121页，2023年，2月20日，星期一第49页，共121页，2023年，2月20日，星期一有机物综合测试方法比较理论耗氧量及氧化率

COD、BOD、TOC和TOD等综合指标的不同之处仅在于氧化方式的不同。

氧化率是指实际测得的需氧量与理论需氧量的比值。

第50页，共121页，2023年，2月20日，星期一CODCr与CODMn之间的比较

CODCr和CODMn

是采用两种不同的氧化剂在各自的氧化条件下测定的。CODCr在强氧化剂重铬酸钾和146C反应温度等条件下反应，而CODMn则在氧化性相对较弱的高锰酸钾和97C反应温度等条件下反应。

总体而言，CODCr氧化率可达90%、而CODMn的氧化率仅为50%，两者均未达到完全氧化。根据氧化率比较可得到CODCr>CODMn第51页，共121页，2023年，2月20日，星期一对于同一种水样，CODCr与CODMn之间存在一定的线性关系性，其线性回归方程式如下：

CODCr=kCODMn+b

b表示可被CODCr法氧化而不被CODMn法氧化的那一部分物质的CODCr值；

k反应水样中的还原性物质用两种不同方法测定时，每单位CODMn值所引起的CODCr值的变化。一般来说，1.5<k<4.0。

不同类型的水样之间，CODCr与CODCr的相关性很难确定，可比性也很差。

第52页，共121页，2023年，2月20日，星期一CODCr、CODMn、BOD之间的比较CODCr、CODMn和BOD都是利用定量的数值来间接、相对地表示水中有机物质的总量。

CODCr和CODMn是利用化学强氧化剂氧化水中的有机物，BOD5则是利用微生物氧化水中有机物。对同一种废水而言，一般有：CODCr>BOD5>CODMn

。它们之间的具体比值因水质不同而异。第53页，共121页，2023年，2月20日，星期一BOD5、CODCr和CODMn测试方法的比较项目BOD5

CODCr

CODMn

定义

在有氧的条件下，可分解的有机物被微生物氧化分解所需的氧量（O2mg/L）在一定条件下，有机物被K2Cr2O7

氧化所需的氧量（O2mg/L）在一定条件下，有机物被KMnO4氧化所需的氧量（O2mg/L）氧化动力微生物的生物氧化作用强氧化剂的化学氧化作用氧源

水中的溶解氧（分子态氧）

强氧化剂中的化合态氧反应温度

20C146C97C测定所需时间

5天

3小时（半天）1小时

被测定有机物的范围

不含氮有机物含氮有机物中的碳素部分

不含氮有机物含氮有机物（但芳香烃和杂环类除外）

一部分不含氮有机物

适用范围

河湖水、生活污水、一般工业废水河湖水、生活污水、工业废水较清洁的水

第54页，共121页，2023年，2月20日，星期一TOC与TOD之间的比较

TOC与TOD都是利用燃烧法来测定水中有机物的含量。所不同的是，TOC是以碳的含量表示，TOD是以还原性物质所消耗氧的数量表示，且TOC所反映的只是含碳有机物，而TOD反映的是几乎全部有机物质。第55页，共121页，2023年，2月20日，星期一TOC与TOD之间的比较根据TOD对TOC的比例关系，可以大体确定水中有机物的种类。

对于只含碳的化合物而言，因为一个碳原子燃烧时消耗两个氧原子，O2/C＝2.67，所以从理论上讲，TOD＝2.67TOC。

若水样的TOD/TOC≈2.67，可认为水样中主要是含碳有机物。

若TOD/TOC>4.0，则水样中可能有较多的含N、P或S的有机物，因为它们只显示TOD值而不显示TOC值。

当TOD/TOC<2.6时，水样中硝酸盐和亚硝酸盐的含量可能较大。

第56页，共121页，2023年，2月20日，星期一TOC、TOD与COD、BOD5之间的比较由于测定TOC和TOD所采用的是燃烧法，能将有机物几乎全部氧化，比COD和BOD5测定时有机物氧化得更为彻底，因此，TOC和TOD更能直接表示水中有机物质的总量。

另外，TOC和TOD的测定不像COD与BOD5的测定受许多因素的影响，干扰较少，只要用非常少量的水样（通常仅20μl），在很短的时间（数分钟）就可得到测定结果。第57页，共121页，2023年，2月20日，星期一对大多数同种废水来讲，TOC、TOD和COD、BOD5之间都存在一定的相关关系，如果通过实验取得它们之间的具体比值，就可以利用简便、易测的TOC和TOD数据去推算COD、BOD5的数值，这将会对废水处理工作的科研设计、运行管理和水质监测等带来很多方便。

第58页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.5挥发酚沸点在230℃以下的为挥发酚(属一元酚)，而沸点在230℃以上的为不挥发酚。酚的主要分析方法有容量法、分光光度法、色谱法等。目前各国普遍采用的是4—氨基安替吡林分光光度法，高浓度含酚废水可采用溴化容量法第59页，共121页，2023年，2月20日，星期一（1）4-氨基安替比林分光光度法

酚+4-氨基安替比林橙红色染料（吲哚酚安替比林）

510nm，0.1mg/L如果用三氯甲烷萃取（460nm，0.002mg/L）pH=10.0±0.2铁氰化钾第60页，共121页，2023年，2月20日，星期一挥发酚的测定实验方法:溴化容量法(GB7491-89)测定挥发酚实验原理:取一定量水样，加入溴量剂KBrO3和KBr，再加入碘化钾溶液，以淀粉为指示剂，用Na2S203标准溶液滴定生成的碘，同时做空白。根据Na2S203标准溶液体积计算出以苯酚计的挥发酚含量。测定步骤适用范围:含酚浓度较高的各种污水，尤其是车间排污口或未经处理的总排污口。有机化合物的监测样品预处理预蒸馏溴化滴定空白试验第61页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.6石油类

测定石油类的方法有重量法、非色散红外法、紫外分光光度法、荧光法、比浊法等。一、重量法

重量法是常用的方法，适用于测定10mg/L以上的含油水样。

方法测定原理是以硫酸酸化水样，用石油醚萃取矿物油，然后蒸发除去石油醚，称量残渣重，计算矿物油含量。

第62页，共121页，2023年，2月20日，星期一二、非色散红外法

本法系利用石油类物质的甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)在近红外区(3.4µm)有特征吸收，作为测定水样中油含量的基础。

第63页，共121页，2023年，2月20日，星期一测定时，先用硫酸将水样酸化，加氯化钠破乳化，再用三氯三氟乙烷萃取，萃取液经无水硫酸钠层过滤、定容，注入红外分析仪测其含量。第64页，共121页，2023年，2月20日，星期一三、紫外分光光度法

石油及其产品在紫外光区有特征吸收。水样用硫酸酸化，加氯化钠破乳化，然后用石油醚萃取，脱水，定容后测定。标准油用受污染地点水样石油醚萃取物。第65页，共121页，2023年，2月20日，星期一四、红外分光光度法第66页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.7硝基苯类测定1.还原-偶氮分光光度法在硫酸铜的酸性介质中，锌的参与下，生成苯胺，与亚硝酸盐重氮化，与盐酸萘乙二胺耦合，生成紫红色的络合物，在545nm比色，不还原，测定苯胺还原后，测定总的苯胺，取二者之差，为硝基苯的值第67页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.氯代十六烷基吡啶分光光度法亚硫酸钠-氯代十六烷基吡啶-二乙氨基乙醇，生成黄色络合物，在465nm比色第68页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.8.8特定有机污染物的测定一苯系物通常包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯及异构体，异丙苯和苯乙烯等来源：石油、化工、焦化、油漆、农药和医药等方法：气相色谱法和GC-MS第69页，共121页，2023年，2月20日，星期一

用色谱法测定的项目用气相色谱法测定的项目顶空HS—GC法苯系物和挥发性卤代烃液—液萃取SE—GC法苯系物三氯乙醛硝基苯类氰苯类六六六、滴滴涕有机磷有机磷农药第70页，共121页，2023年，2月20日，星期一吹扫捕集PT—GC法针对水溶性不好的挥发性有机化合物将惰性气体(氦)成小气泡通过样品，使挥发性有机化合物从水基质中解溶，随着气泡进到埔集材料中，这一材料把挥发性物质捕集住，经加热后又把其释放出来，形成气流中一段密集成分，进入毛细管色谱接头中，色谱柱经程序升温组分分离检测第71页，共121页，2023年，2月20日，星期一高效液相色得法(HPLC)测定的项目HPLC法适用于难挥发性有机污染物的分析，如水中的多环芳烃(PHA)的监测分析第72页，共121页，2023年，2月20日，星期一第73页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱法的基本原理利用不同物质在相对运动的两相中具有不同的分配系数，当物质随流动相流动时，在两相之间进行反复多次分配，使原来分配系数只有微小差异的各组分得到很好的分离，依次送入检测器测定。按流动相分为两大类：①气相色谱以气体为流动相的称为气相色谱；②液相色谱：以液体为流动相的称为液相色谱第74页，共121页，2023年，2月20日，星期一按分离方式不同分为四大类：(1)吸附色谱法：利用组分在吸附剂表面上的被吸附的强弱不同而分离的方法(2)分配色谱法；利用组分在固定相中溶解度不同而分离的方法。(3)交换色谱法：利用离子与离子交换剂的亲合性不同而分离的方法，称为离子交换色谱法。(4)排阻色谱法：利用分子的大小不同在固定相中渗透压不同而分离的方法，称排阻色谱。第75页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱法的基本原理色谱术语基线：色诺柱中没有待测组分流出时，记录笔画出的线，称为基线死时间(Tr0):不被固定相滞留的组分(溶剂等)通过色谱柱所需时间死体积(V0):自不被固定相吸附或溶解的气体进入色谱校至出现色谱峰最高点时所通过的载气体积称为死体积保留时间(tr)：自某一组分进入色谱柱至出现色谱峰最高点时所用的时间称为保留时间峰高(h)从色谱峰顶到基线的垂直距离。半峰宽(W1/2)色谱峰高一半处的峰宽。峰底宽度[Wb)从色谱峰两侧拐点作切线，这两根切线与基线交点之间的距离。标准偏差(σ)当色谱峰呈正态分布时，曲线两侧拐点之间距离的一半，亦即峰高0.607倍处的宽度之半第76页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱法的基本原理

分配系数(K)指物质在一定温度、压力下两相间分配达到平衡时两相中浓度的比值，即:分配比(k)亦称容量比，它是表示在一定温度和压力下，两相平衡时，组分在两相中的分配量，即组分在固定相和流动相中的重量比第77页，共121页，2023年，2月20日，星期一

色谱法的基本原理第78页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱法的基本原理2.分离条件的选择色谱柱色谱柱形、内径、柱长直接影响柱效，要选择适当一般柱长为0.6—6m填充往内径一般为2—6mm。制备柱内径为0.9—10cmu形柱比螺旋形柱效高，螺旋形校的体积小可采用弯曲半径的螺旋形柱第79页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱法的基本原理担体担体应为化学惰性、多孔性、孔径分布均匀的颗粒涂渍固定液后，能够得到一层均匀的薄膜，以降低df（分离液的层厚度）项固定液及配比面积小的担体可选用较低的配比。表面积大的担体，固定液若过少往往担体表面未被固定液覆盖，而使出现吸附作用，致使峰形拖尾，故不宜采用过低配比第80页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱法的基本原理柱温(1)对于气体及气态烃等低沸点组分，柱温可在室温或50℃以下，固定液配比在15％一25％(2)对于沸点为loo一200℃的混合物，柱温可稍低于其中高沸点组分的沸点。固定液配比10％一15％(3)对于沸点为200一300℃的混合物，柱温可稍低于各组分的沸点，即在150-200℃。因在较低柱温下分析高沸点组分，故固定液配比要低，一般为5％一10％

(4)沸点在300一4001：的高沸点混合物，可在200一250℃柱温下，使用小于3％的固定液配比

(5)对于沸程宽的多组分混合物，可使用程序升温法第81页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱法的基本原理载气及流速选择的载气百先要考虑它是否适合所用检测器。若检测器对载气无特殊要求．选择摩尔质量大的载气(如Ar)提高柱效。第82页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱法的基本原理进样进样量与气化温度，柱容量及仪器的线性响应范围等因素有关。进样量要适当，此时，分配系数K保持一个常数，所得色谱峰形对称，在一定操作条件下保留值恒定。进样量太大，不仅峰形不对称程度增加，而且，保留值也发生变化。进样量太小又会因检测器灵敏度不够而不能检出进样量应控制在能瞬间气化、达到规定分离度要求和线性响应的允许范围之内。填充柱淋洗的瞬时进样量若为液态，一般为0.01—10uL。气体样品一般为0.1一10uL以为宜第83页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱仪气相色谱仪是由气路系统、电路系统、分离系统、检测系统等部分组成第84页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱仪第85页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱仪2.电路系统电源温度控制器微电流放大器记录仪其他辅助设备第86页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱仪3.分离系统气固色谱柱内固定相为吸附剂常用的吸附剂有：活性炭、分子筛、硅胶、氧化铝气液色谱气液色谱的固定相是由担休(固体颗粒)涂渍着固定液，固定液在柱温下呈液体状担体可分为硅藻上型和非硅藻土型两大类。硅藻土担体在目前使用最普遍，由于制造工艺不同，又分为红色硅藻土担体和白色硅藻上担体等担体处理方法有酸洗、碱洗、硅烷化、釉化、钝化、涂减尾剂等第87页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱仪固定液的选择要求选择性好，特别是对难分离物质时的分离能力要高。还要求它稳定性好、不与样品组分发主化学反应，在操作温度下为液体，蒸气压低，固定液的流失慢一般依“相似性原则”选择，即按被分离组分的极性或官能团与固定液相似的原则来选择。因为性质相似，分子间的作用力就强，组分在固定液中溶解废就大，分配系数大，保留时间长，易于相互分离第88页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱仪4.检测系统检测器应具备以下性能：即灵敏度高，稳定性好，死体积小，线性范围宽，检测限分类：浓度型检测器质量型检测器检测器的性能指标：检测器的灵敏度检测器的敏感度检测器线性范围第89页，共121页，2023年，2月20日，星期一热导检测器第90页，共121页，2023年，2月20日，星期一氢火焰离子化检测器第91页，共121页，2023年，2月20日，星期一电子捕获检测器火焰光度检测器第92页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱仪第93页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱分析方法1.定性分析法保留值定性保留值定性是最简单、最常用的色谱定性法，它是以固定相及操作条件恒定时，每种组分都有恒定保留值作为依据的绝对保留值法相对保留值法加已知物增峰法此法是加入已知物增加峰高。先将未知物的色谱峰作出，然后在未知样品中加入种已知的纯物质相同实验条件下又得一色谱图。峰高增加的组分即可能为这种已知物第94页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱分析方法2.定量分折法定量依据是峰面积和峰高，故而有峰面积定量法和峰高定量法。但要获得可靠的定量结果，必须准确测定响应信号和定量校正因子，并且还要严格控制分析中可能出现的误差峰面积的测量对称峰面积的测量：

(1)峰高乘半峰宽法

(2)峰高乘保留时间法不对称蜂面积的测量：

(1)峰高乘平均峰宽法

(2)剪纸称重法第95页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱分析方法定量校正因子为了使峰面积(或峰高)正确地反映出物质的含量，就要对峰面积(或峰高)进行校正，而引入“定量校正因子”第96页，共121页，2023年，2月20日，星期一③定量方法第97页，共121页，2023年，2月20日，星期一第98页，共121页，2023年，2月20日，星期一(3)外标法外标法是与分光光度法中的标准曲线一样，用待测组分的纯物质来制作标准曲线。先取纯物质配成一系列不同浓度的标准溶液，然后分别取一定体积，注入色谱仪，测出峰面积，作峰面积(或峰高)和浓度的标淮曲线第99页，共121页，2023年，2月20日，星期一(4)标准加入法先分离样品得一色谱图，在待测样中加入一定量该组分，测得加标后的峰面积。由响应值增量ΔA计算出该组分在样品中的浓度第100页，共121页，2023年，2月20日，星期一顶空气相色谱法第101页，共121页，2023年，2月20日，星期一色谱柱：长3m，内径4mm螺旋型不锈钢管或玻璃管，3%有机皂土-101白色担体和2.5%邻苯二甲酸二壬酯-101白色担体35：65温度：柱温65℃，气化室温度200℃，检测器温度150℃气体流量根据仪器型号选定检测器：氢火焰离子化检测器第102页，共121页，2023年，2月20日，星期一第103页，共121页，2023年，2月20日，星期一挥发性卤代烃氯苯类化合物挥发性有机污染物第104页，共121页，2023年，2月20日，星期一气相色谱(GC)应用从70年代起，一些先进的工业国家都从法律上开始对有毒化学品加强管理，并公布了各种优先控制名单。日本政府1985年初列出了需要优先控制的化学品为600种，进一步筛选提出重点控制的优先污染物189种。美国是最早开展优先监测的国家，EPA采用先进的分析手段，方法系列中大量采用了现代气相色谱技术我国国家环保总局公布了废水中严格控制排放浓度的25炎有机物质名单，之后研制、采用国际上通用的方法和技术，测定范围包括废水、地表水、地下水甚至扩展到废气、固体废弃物的先进的气相色谱分析方法，包括与人民生活密切相关城市饮用水的有机化合物分析；工厂企业的排放的废水、废气、废物的有机污染物监测；新建项目、改扩建项目的各种环境要素的有机污染物监测；对挥发性卤代烃、苯系物、氯代苯类、硝基苯类、有机氯和有机磷农药、酚类化合物、多环芳烃等八类有机物进行了细致研究监测，取得满意的结果第105页，共121页，2023年，2月20日，星期一高效液相色谱(HPLC)及其应用在气相色谱的基础上、色谱理论得到了发展，同时出现了新的高效填充刑，发展了适合于液相色谱用的检测器和高压泵，使液相色诺技术有了新的突破，分析速度和分离效率大大提高并实现了仪器化，形成了色谱技术的一个分支，称为高效掖相色谱。其基本概念和方法理论与气相色谱相似第106页，共121页，2023年，2月20日，星期一高效液相色谱(HPLC)及其应用1.主要部件输液系统在选择流动相溶剂时，应满足以下要求：溶剂不应与固定相产生不可逆反应，以保证色谱柱的稳定性能与所使用的检测器相匹配。对试样有足够的溶解能力。不干扰试样的回收。使用后易清洗。输液系统的作用是保证流动相正常运行。它是由贮液罐、脱气装置、高压泵和程序控制器(即梯度装置)组成。第107页，共121页，2023年，2月20日，星期一第108页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.3.6高效液相色谱(HPLC)及其应用高压泵高压泵是液相色谱仪的关键部件，液相色谱所用的泵应满足下列条件：①必须有较高的输出压力②能抗溶剂的腐蚀②流量恒定，无脉冲，并有较大的调节范围④泵的死体积要小，便于快速更换溶剂和梯度淋洗液相色谱用泵主要有两大类：一类是机械泵*它提供恒速的流动相；另一类是放大泵，提供恒压的流动相第109页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.3.6高效液相色谱(HPLC)及其应用程序控制器程序控制就是梯度淋洗装置。它与气相色谱中的柱温程序升温装置相似。在液相色留中，改变流动相的流速或组成可以改善分离效果，因此在分离复杂混合物时，可按一定的程序连续改变流动相的组成，可以提高分离效率和加快分析速度第110页，共121页，2023年，2月20日，星期一2.3.6高效液相色谱(HPLC)及其应用进样系统进样系统也是影响柱效的一个重要因素。在高压液相色谱中，一般可以用注射器进佯。但在压力高于100kg／cm2时，需采用停流进样。也可采用进样阀-六通阀进样注射器进样注射体积容易改变，允许样品的体积很小，产生的谱带扩展很小，且注射器