池州学院成人教育学院
毕业设计报告书
课题名称：气相色谱法测定醇类混合物实验条件探讨
专 业： 应用化工 班 级：应用化工1007 学生姓名： 雍自飞
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学 号： 100313307 指导教师： 朱乐平老师
2012年05月20日
气相色谱法测定醇类混合物实
验条件探讨
雍自飞
（安徽化工学校2010届论文）
摘要：空气中的甲醇、异丙醇、丁醇、异戊醇、
异辛醇、糠醇、二丙酮醇丙烯醇、乙二醇和氯乙醇用固体吸附剂管采集，溶剂解吸后进样，经色谱柱分离，氢焰离子化检测器(FID)检测，以保留时间
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定性，峰高或峰面积定量。
关键词： 气象色谱 氢火焰检测器（FID）
醇 试剂
目 录
前 言...................................5 1 气相色谱仪工作原理......................5 2 实验内容................................6
2.1定性和定量分析................................6
2.1.1定性分析.............................7
2.1.2定量分析.............................8
2.1.3方法.................................9 2.2 试剂.......................................10 2.3测定........................................11
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2.4 分析步骤...................................11 2.5 计算.......................................12
3 结论........................................13
3.1 说明Ⅰ.....................................13 3.2说明Ⅱ......................................15 3.3 优缺点.....................................15 3.3.1 优点.................................15 3.3.2 缺点.................................16
总 结...................................16 参考文献.................................17 致 谢...................................18
前言
醇，有机化合物的一大类，是脂肪烃、脂环烃或芳香烃侧链中的氢原子被羟基取代而成的化合物。醇的分类：醇可以
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根据分子中所含羟基的数目来分类。含一个羟基的称为一元醇，含两个羟基的称为二元醇，二元以上的醇统称为多元醇。醇也可以根据羟基所连接碳原子的级来分类，羟基连在一级碳原子的醇成为一级醇，也成为伯醇；羟基连在二级碳原子上的醇称为二级醇或仲醇，羟基连在三级碳原子上的醇称为三级醇或叔醇
1、色谱分离基本原理：
在色谱法中存在两相，一相是固定不动的，我们把它叫做固定相；另一相则不断流过固定相，我们把它叫做流动相。 色谱法的分离原理就是利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。 使用外力使含有样品的流动相（气体、液体）通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的混合物流经固定相时，混合物中的各组分与固定相发生相互作用。
由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中先后流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。色谱法也由此而得名。
气相色谱仪分析基本流程：样品由载气吹动 ——> 样品经色谱柱分离——> 检测器检测成分——>工作站打印分析结果
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2、实验内容
甲醇、异丙醇、丁醇、异戊醇、异辛醇、糠醇、二丙酮醇、丙烯醇、乙二醇和氯乙醇的溶剂解吸－气相色谱法
2.1定性和定量分析：
从色谱图可以看到，色谱峰是组分在色谱柱运行的结果，它是判断组分是什么物质及其含量的依据，色谱法就是依据色谱峰的移动速度和大小来取得组分的定性和定量分析结果的。
2.1.1定性分析
在给定的条件下，表示组分在色谱柱内移动速度的调整保留时间是判断组分是什么物质的指标，即某组分在给定条件下的t恼值必定是某一数值（图 1）。为了尽量免除载气流速、柱长、固定液用量等操作条件的改变对使用t恼值作定性分析指标时产生的不方便,可进一步用组分相对保留值α或组分的保留指数来进行定性分析。计算组分 i在给定的柱温和固定相时的保留数Ii的公式为（公式4）
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式中n与n＋1是紧靠在组分i前后流出的正构烷烃的碳原子数,气相色谱法是这两个正构烷烃的调整保留时间。 将样品进行色谱分析后，按同样的实验条件用纯物质作实验，或者查阅文献,把两者所得的定性指标（α值、t恼值或I值）相比较,如果样品和纯物质都有定性指标数值一致的色谱峰，则此样品中有此物质。由于只能说相同物质具有相同保留值的色谱峰，而不能说相同保留值的色谱峰都是一种物质，所以为了更好地对色谱峰进行定性分析，还常采用其他手段来直接定性，例如采用气相色谱和质谱或光谱联用，使用选择性的色谱检测器，用化学试剂检测和利用化学反应等。
2.1.2定量分析
色谱峰的大小由峰的高度或峰的面积确定。可用手工的方法测量峰高,和以峰高h与峰高一半处的峰宽ω┩的乘积表示峰面积。A=hω┩。新型的色谱仪都有积分仪或微处理机给出更精确的色谱峰高或面积。应该注意，组分进入检测器产生的相应的色谱信号大小（峰高或峰面积）随所用检测器类别和载气的不同而异，有时甚至受到物质浓度和仪器结构的影响。所以须将所得的色谱信号予以校正，才能与组分的量一致，即需要用下式校正组分的重量：W＝f′A式中f′为该组分的定量校正因子。依上式从色谱峰面积（或峰高）可得到相应组分的重量，进一步用下述方法之一计算出组分i在样品中的含量Wi：
①归一化法,将组分的色谱峰面积乘以各自的定量校正因子，然后按下式计算
此法的优点是方法简便，进样量与载气流速的影响不大；缺点是样品中的组分必须在色谱图中都能给出各自的峰面积，
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还必须知道各组分的校正因子。
② 内标法,向样品中加入被称为内标物的某物质后，进行色谱分析，然后用它对组分进行定量分析。例如称取样品Wm克，将内标物Wφ克加入其中，进行色谱分析后，得到欲测定的组分与内标物的色谱峰面积分别为Ai和Aφ，则可导出：（公式2）
此方法没有归一化法的缺点，不足之处是要求准确称取样品和内标物的重量，选择合适的内标物。 ③ 外标法,在进样量、色谱仪器和操作等分析条件严格固定不变的情况下，先用组分含量不同的纯样等量进样，进行色谱分析,求得含量与色谱峰面积的关系,用下式进行计算：（公式3）
式中k是组分 i单位峰面积百分含量校正值。此法适用于工厂控制分析，特别是气体分析；缺点是难以做到进样量固定和操作条件稳定。
2.1.3方法
空气中的甲醇、异丙醇、丁醇、异戊醇、异辛醇、糠醇、二丙酮醇、丙烯醇、乙二醇和氯乙醇用固体吸附剂管采集，溶剂解吸后进样，经色谱柱分离，氢焰离子化检测器（FID)检测，以保留时间定性，峰高或峰面积定量。
硅胶管，溶剂解吸型，200mg/100mg 硅胶（用于甲醇和乙二醇）。
活性碳管，溶剂解吸型，100mg/50mg 活性碳（用于
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异丙醇、丁醇、异戊醇、异辛醇、二丙酮醇、丙烯醇和氯乙醇）。
GDX- 501管，溶剂解吸型， 100mg/50mg GDX-501（用于糠醇）。
空气采样器，流量 0~500ml/min。 溶剂解吸瓶，5ml。 微量注射器，10?l。
气相色谱仪，氢焰离子化检测器（FID)
仪器操作条件
色谱柱1（用于甲醇）：2m×4mm，GDX-102； 柱 温：140℃； 汽化室温度：180℃； 检测室温度：200℃；
载气（氮气）流量：35ml/min。
色谱柱2（用于甲醇以外醇类化合物）：2m×4mm，FFAP:Chromosorb WAW＝10:100；
柱 温：90℃（用于异丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇和丙烯醇）；
100℃（用于二丙酮醇）； 140℃(用于糠醇和氯乙醇)；
170℃（用于异辛醇和乙二醇）；
汽化室温度：200℃； 检测室温度：220℃；
载气（氮气）流量：40ml/min。
2.2 试剂
解吸液：色谱鉴定无干扰峰。
表1 待测物的解吸液 待测物 解吸液 甲醇 蒸馏水 丙烯醇 二硫化碳 丁醇和异戊醇 异丙醇的二硫化碳溶液(2％)
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乙二醇 氯乙醇 异丙醇和异辛醇 糠醇 二丙酮醇 异丙醇溶液(2％) 异丙醇的二硫化碳溶液(5％) 异丁醇的二硫化碳溶液(1％) 丙酮 异戊醇的二硫化碳溶液(1.5％) FFAP，色谱固定液。 Chromosorb WAW和 GDX-102，色谱担体，60～80目。 标准溶液：于25ml 容量瓶中，加入约5ml 解吸液，准确称量后，加入一定量待测物，再准确称量；分别用相应的解吸液稀释至刻度，由两次称量之差计算出浓度，为标准溶液。或用国家认可的标准溶液配制。
2.3测定
取样点：空间样（室内） 现场采样按照GBZ 159执行。
短时间采样：在采样点，打开固体吸附剂管两端，以500ml/min（用于乙二醇），或100ml/min流量（用于乙二醇以外的采样）采集15min 空气样品。
3.4.2 长时间采样：在采样点，打开固体吸附剂管两端，以50ml/min 流量采集2～8h（活性碳管）或1～4h（硅胶管）空气样品。
3.4.3 个体采样：在采样点，打开固体吸附剂管，佩戴在采样对象的前胸上部，进气口尽量接近呼吸带，以50ml/min 流量采集2～8h（活性碳管）或1～4h（硅胶管）空气样品。
采样后，立即封闭固体吸附剂管两端，置清洁容器内运输和保存。样品在室温下可保存7d。
2.4 分析步骤
对照试验：将固体吸附剂管带至采样点，除不连接采样器采集空气样品外，其余操作同样品，作为样品的空白对照。
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样品处理：将采过样的前后段固体吸附剂分别倒入溶剂解吸瓶中，各加入1.0ml解吸液，封闭后，振摇1min，解吸30min（二丙酮醇需90min）。摇匀，解吸液供测定。若浓度超过测定范围，可用各自的解吸液稀释后测定，计算时乘以稀释倍数。
标准曲线的制备：用各自的解吸液稀释标准溶液成表2所列标准系列。
表2 标准系列 化合物 0 1 2 3 4 5 甲醇，?g/ml 0 10 50 100 150 250 异丙醇，0 1002004008000 100 ?g/ml 0 0 0 00 正丁醇，0 200 400 800 1200 200 ?g/ml 0 异丁醇，0 150 300 600 1000 150 ?g/ml 0 异戊醇，0 150 300 600 1000 150 ?g/ml 0 异辛醇，0 2.0 4.0 6.0 8.0 10. ?g/ml 0 糠醇，?g/ml 0 150 300 600 1000 150 0 丙烯醇，0 5.0 10.20.30.0 50. ?g/ml 0 0 0 二丙酮醇，0 200 400 600 800 100 ?g/ml 0 乙二醇，0 500 1001502000 400 ?g/ml 0 0 0 氯乙醇，0 100 200 400 600 800 ?g/ml 参照仪器操作条件，将气相色谱仪调节至最佳测定状态，分别进样1.0?l，测定各标准系列。每个浓度重复测定3 次。分别以测得的峰高或峰面积均值对相应的待测醇类浓度(?g/ml)绘制标准曲线。
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样品测定：用测定标准系列的操作条件测定样品和空白对照峰高或峰面的解吸液，测得的样品峰高值减去空白对照的峰高值后，由标准曲线得待测醇类的浓度(?g/ml)。
2.5 计算
按式（1）将采样体积换算成标准采样体积： 293 P
Vo = V × ————— × ————— …… （1）
273 + t 101.3
式中：Vo — 标准采样体积，L；
V — 采样体积，L；
t — 采样点的温度，℃； P — 采样点的大气压，kPa。
按式（2）计算空气中待测醇类的浓度： （c1 + c2）v
C = ―――――――― ……（2） VoD
式中：C—空气中醇类的浓度，mg/m3；
c1，c2 － 测得前后段活性碳解吸液中醇类的浓度，?g/ml；
Vo — 换算成标准采样体积，L； v －解吸液的体积，ml； D － 解吸效率，％。
时间加权平均容许浓度按GBZ 159规定计算。
3、结论
只要在气相色谱仪允许的条件下可以气化而不分解的物质，都可以用气相色谱法测定。对部分热不稳定物质，或难以气化的物质，通过化学衍生化的方法，仍可用气相色谱
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法分析。如空气、水中污染物如挥发性有机物、醇类；血液酒精中含有的醇类等。
3.1 说明Ⅰ
本法的检出限、最低检出浓度(乙二醇按7.5L空气计，氯乙醇按1L空气计，其余按1.5L空气计)、测定范围、相对标准偏差、穿透容量和解吸效率列于表3。每批固体吸附剂管应测定解吸效率。
检最低检测定相对标出出 范围 准 限 浓度 ?g/偏差 ?gmg/ m3 ml ％ /ml 甲醇 2 1.3 2～2.9～250 3.7 异丙0.4 0.3 0.41.8～醇 ～2.4 5000 丁醇 0.5 0.4 0.5～1.0～2000 3.0 异戊9 6 9～2.6～4 醇 1440 异辛1 0.7 1～2.1～醇 200 5.1 丙烯1 0.7 1～4.2～醇 200 4.7 氯乙1 1 1～－ 醇 640 糠醇 6 4 6～5.2～1500 6.8 二丙5.7 3.7 5.74.3～8 酮醇 ～
化合物 穿透 容量 mg 0.35 9.12 解吸 效率 ％ 96 ≥96 ≥≥15 93 ≥97 11 4194 .8 7.96 32 － － >14 11.5 92 87 13
乙二醇 1000 100 14 1002.6～12 ≥ ～4.9 95 2000 表3 方法的性能指标 本法可使用聚乙二醇6000柱代替FFAP柱，也可使用同类型的毛细管色谱柱。
氯乙醇的采样时间为10min。
3.2说明Ⅱ
1.本法的检出限为0.02?g/ml；最低检出浓度为1.3mg/ m3（以采集1.5L空气样品计）。测定范围为0.02～0.60?g/ml，相对标准偏差为3.5％～3.6％。
2. 200mg硅胶的穿透容量为0.39mg。每批硅胶管必须测定其解吸效率。
3. 乙醇、丙烯腈、丙烯酸甲酯等共存物不干扰测定。 4.本法可以使用同类型的毛细管色谱柱进行测定。
3.3 优缺点 3.3.1 优点
①分离效率高，分析速度快，例如可将汽油样品在两小时内分离出200多个色谱峰,一般的样品分析可在20分种内完成。
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②样品用量少和检测灵敏度高，例如气体样品用量为 1毫升，液体样品用量为0.1微升,固体样品用量为几微克。用适当的检测器能检测出含量在百万分之十几至十亿分之几的杂质。
③选择性好，可分离、分析恒沸混合物，沸点相近的物质，某些同位素,顺式与反式异构体,邻、间、对位异构体，旋光异构体等。
④应用范围广，虽然主要用于分析各种气体和易挥发的有机物质，但在一定的条件下，也可以分析高沸点物质和固体样品。应用的主要领域有石油工业、环境保护、临床化学、药物学、食品工业等。
3.3.2 缺点
在对组分直接进行定性分析时，必须用已知物或已知数据与相应的色谱峰进行对比，或与其他方法（如质谱、光谱）联用，才能获得直接肯定的结果。在定量分析时，常需要用已知物纯样品对检测后输出的信号进行校正。
总结
总之，今后气相色谱法还将有很大的发展，耐高温的极性高效开管柱和选择性好、灵敏度高的检测器的研制，色谱定性和定量分析规律的研究，微处理机进一步的应用，生物学、医学、环境保护等方面新的分析方法都是很活跃的研究课题。智能气相色谱法的研究也是今后发展的方向。
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参考文献
[1] 中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ/T
160.48-2004
[2]蒋挺大．亮聚糖〔M〕．北京：化学工业出版社，2001．127
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致谢
本课题在选题及研究过程中得到朱老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，朱老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。朱老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向朱老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
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