工业分析C实验讲义.doc

工业分析实验化学化工实验教学中心实验五 气相色谱法测定乙醇中乙酸乙酯的含量一、实验目的1掌握气相色谱中利用保留值进行定性的方法；2学习外标法进行定量分析的方法和计算；3了解氢火焰检测器的原理和应用。二、实验原理 在混合物样品分离之后，利用已知物保留值对各色谱峰进行定性是色谱法中最常用的一种定性方法。它的依据是在相同的色谱操作条件下，同一种物质应具有相同的保留值，当用已知物的保留时间（ 保留体积、保留距离）与未知物组分的保留时间进行对照时，若两者的保留时间完全相同，则认为它们可能是相同的化合物。这个方法以各组分的色谱峰必须分离为单独峰为前提的，同时还需要有作为对照用的标准物质。 外标法定量使用组分i的纯物质配制成已知浓度的标准样，在相同的操作条件下，分析标准样和未知样，根据组分量与相应峰面积或峰高呈线性关系，则在标准样与未知样进样量相等时，由下式计算组分的含量：wi= Ai wis/ Ais式中wis 标准样品中组分i的含量； wi 待测试样中组分i的含量； Ais 标准样品中组i的峰面积； Ai 待测试样中组分i的峰面积。三、仪器与试剂1仪器Agilent6890N气相色谱仪；微量注射器（1µl）；比色管、移液管 20ml、5ml等。2试剂 无水乙醇、乙酸乙酯四、内容与步骤 1实验条件 色谱柱，ov-101 silicone 10%，Chromosorb W-AW-DMCS 80/100 载气流量 18 mL/min。 检测器：氢火焰检测器。 柱温，90；气化室温度 150；检测器温度 110 。 2乙醇、乙酸乙酯保留时间的测定分别注入0.2 µL纯乙醇、乙酸乙酯样品，目的是利用保留时间对混合物中的峰进行指认。 3乙醇中乙酸乙酯含量的测定 取无水乙醇五份，每份7.5 mL ，分别加入纯乙酸乙酯1.0 mL，2.0 mL，3.0 mL，4.0 mL , 6.0 mL 配得标准溶液5瓶，从每瓶中吸取1.0 µL注入色谱仪得各标准溶液色谱图，取试样溶液0.2 µL，在相同条件下进行分析，得色谱图。 4后期处理实验完毕，用乙醇清洗1 µL注射器，退出色谱工作站，点击关闭气化室、色谱柱、检测器的升温加热，并继续通气30min，等待仪器冷却。然后关闭气相色谱仪电源，最后关闭载气阀门。五、数据记录和处理 1绘制乙酸乙酯的标准曲线。 2利用标准曲线求样品中乙酸乙酯的含量。六、问题讨论 用外标法进行定量分析的优缺点是什么？实验六 气相色谱法测定苯系物的含量一、实验目的1掌握气相色谱中利用保留值进行定性的方法；2学习归一化法进行定量分析的方法和计算；3了解氢火焰离子化检测器的原理和应用。二、实验原理气相色谱方法是利用试样中各组份在气相和固定液相间的分配系数不同将混合物分离、测定的仪器分析方法，特别适用于分析含量少的气体和易挥发的液体。当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按流出顺序离开色谱柱进入检测器，被检测，在记录器上绘制出各组份的色谱峰流出曲线。在色谱条件一定时，任何一种物质都有确定的保留参数，如保留时间、保留体积及相对保留值等。因此，在相同的色谱操作条件下，通过比较已知纯样和未知物的保留参数，即可确定未知物为何中种物质。测量峰高或峰面积，采用外标法、内标法或归一化法，可确定待测组分的质量分数。三、仪器与试剂1仪器Agilent6890N气相色谱仪；全自动进样器；100mL 、10mL容量瓶；5ml、10ml移液管。2试剂 苯、甲苯、二甲苯四、内容与步骤 1实验条件 检测器：氢火焰离子化检测器； 柱温：90；气化室温度：150；检测器温度：200；载气：N2，1.5mL/min燃气：H2，30mL/min；助燃气：空气，400mL/min2. 归一化法测苯中甲苯含量（1）准确称取苯、甲苯、二甲苯各0.1g制备混合标样。（2）基线走稳后，注射混合标样，调仪器参数，使样品峰充分分离。（3）分别取0.2µL纯苯、甲苯、二甲苯样品进行色谱分析，记录其保留时间，利用保留时间对混合物中的峰进行指认。（4）在相同的条件下，取0.2µL被测样品进行色谱分析，记录苯、甲苯、二甲苯峰面积。 3后期处理实验完毕，用丙酮清洗注射器，将气化室、色谱柱、检测器的温度降至40，并继续通载气，等待仪器冷却，退出色谱工作站。然后关闭气相色谱仪电源，最后关闭载气阀门。五、结果处理 1根据纯品的出峰时间,确定各组分出峰次序。2计算各组分的相对质量校正因子。3计算样品中各组分的质量百分含量。六、问题讨论1. 为什么同一物质的保留时间总是相同？2. 谱图上的三个峰分别代表什么物质，为什么按这个顺序出峰？ 实验七 工业废水中苯系物的含量测定一、实验目的1掌握利用内标法分析混合物中待测组分含量的方法。2掌握气相色谱仪的使用方法及其操作注意事项。二、实验原理内标法是向一定量的待测样中加入一定的内标物进行分离，然后根据样品重量（Wm）和内标物重量（Ws）以及组分和内标物的峰面积（A1和As）,按下式即可求出组分含量：式中，fi和fs分别为被测组分和标准物的相对定量校正因子。它定义为：样品中各组份的定量校正因子与标准物的定量校正因子之比，即式中,Wi和Ws分别为被测组分和标准物的重量。为方便起见，常以内标物本身作为标准物。当样品中某些不要测定的组分不能分离，或无信号，或只要测定众多组分中少数几个组分时。宜用此法测定。三、仪器和试剂1仪器：Agilent 6890气相色谱仪，微量进样器，电子天平。2试剂：含甲苯的有机混合物；甲苯，苯，丙酮（分析纯）。四、实验步骤1仪器参数的设置分离系统：OV-101弱极性柱；检测系统：氢火焰检测器；载气：氮气；温控系统：气化室160，柱温110，检测器180。2标准溶液和甲苯试样的配置（1）配置标准溶液 取一干燥洁净的试剂瓶，置于电子天平，称重，清零，用一干燥洁净胶头滴管吸取甲苯约0.1g注入试剂瓶内，称重，记录甲苯的质量（记录到0.0001g），清零，再用另一只干燥洁净胶头滴管吸取苯约0.1g注入试剂瓶，再称重，记录苯的质量（记录到0.0001g），摇均备用。（2）配置甲苯试样溶液 另取取一干燥洁净的试剂瓶，置于电子天平，称重，清零，用一干燥洁净胶头滴管吸取甲苯试样约0.1g注入试剂瓶内，称重，记录甲苯试样的质量（记录到0.0001g），清零，再用另一只干燥洁净胶头滴管吸取苯（内标物）约0.1g注入试剂瓶，再称重，记录苯的质量（记录到0.0001g），摇均备用。3测量工作：（1）准确移取甲苯、苯各0.2L进样分析，记录甲苯、苯色谱峰的保留时间。（2）准确移取0.2L标准样进样分析，记录甲苯、苯色谱峰峰面积。（3）准确移取0.2L甲苯试样进样分析，记录甲苯、苯色谱峰峰面积。五、数据处理1根据标准样中甲苯、苯的质量和峰面积，计算甲苯的相对校正因子f甲苯'，2根据甲苯试样、苯的质量和峰面积，以及甲苯的相对校正因子f甲苯'，计算混合物中甲苯的百分含量。样品 项目称量质量 m/g峰面积 A结果甲苯/甲苯试样苯甲苯苯标准样f甲苯'待测样p甲苯%六、注意事项1称量时，一定要准确。2开机时，要求载气首先打开；关机时，先降温，后关载气。3取样时，要准确，不应有气泡；注入试样时，要慢插、快进。4测定时，严格控制实验条件恒定，这是实验成功的关键。七、思考题1内标法定量有哪些优点？方法的关键是什么？实验八 峰面积归一化法测定芳香烃混合物的各组分含量一.实验目的1了解反相色谱的分离原理。2熟悉液相色谱仪的操作。3掌握峰面积归一化定量方法。二实验原理目前在高效液相色谱法的应用中，反相色谱是应用最广泛和最有效的方法。所谓反相色谱是指固定相的极性小于流动相的极性。它常用于非极性化合物和弱极性化合物的分离。由于不同的化合物与固定相之间的作用力不同，所以它们在色谱柱内移动的速率也不同。归一化法是色谱分析中常用的定量方法。此方法简单、准确，对迸样量要求并不十分严格，但要求样品中的所有组分都必须流出色谱柱，并在检测器中有响应。首先根据公式fi=WiAs/AiWS式中，i指样品，s指标准品，用各组分的标准样品可求出各组分的相对校正因子fi。然后根据下公式，求出各组分含量。 Wi= Ai fi/(Ai fi)×100%三仪器与试剂高效液相色谱仪，紫外检测器，ODS色谱柱 (4.6mmXl5Omm)，超声波脱气机，抽滤装置一套。2试剂:甲醇、苯、甲苯，以上试剂均为色谱纯，实验用水为三次蒸馏水。3溶液的配制(1)标准混合液 (浓度均为1g/L):分别称取苯、甲苯各0.05g,用甲醇稀释至50mL。(2)样品溶液：将苯、甲苯、乙苯以任意比例配成甲醇溶液，其浓度与标准混合溶液相近。四.实验步骤1 将实验使用的流动相进行过滤和脱气处理。2 开机，仪器自检，打开电脑，开工作站。仪器条件进行设置，流动相为甲醇：水=75：25，流动相流速为1mL/min,检测波长为254nm，柱温为室温。3 校正因子的测定：基线走直后，取标准混合溶液20µL进样，记录各组分的保留时间及峰面积。分别取苯、甲苯的标准溶液20µL，依次进样，以确定各个峰的位置。4 样品的分析测定：取样品20µL，进样，记录保留时间及峰面积，重复两次。5 实验完毕，清洗色谱柱后，关机。五、结果处理1根据纯品的出峰时间,确定各组分出峰次序。2计算各组分的相对质量校正因子。3计算样品中各组分的质量百分含量。六、思考题1 解释样品中各组分的洗脱顺序。2 归一化法定量有何优缺点？3 在高效液相色谱中，是否可用保留值定性，为什么？简述高效液相色谱的其他定性方法。4 样品的组分不能完全流出时，用归一化法定量是否合适？为什么？实验九 液相色谱法检测污水中的有机污染物一、目的要求1. 了解高效液相色谱仪的基本结构及基本操作。2. 了解反相色谱法的基本原理。3. 掌握利用内标法进行色谱定量分析的实验方法。二、基本原理流动相的极性大于固定相的化学键合相色谱称为反相色谱。由于各种物质的极性不同，因而在反相色谱体系中的分配能力不同，因此保留时间不同，在色谱图上呈现不同位置的色谱峰。反相色谱大部分以C18或C8为色谱柱，以甲醇或乙氰的水溶液为流动相。采用内标法定量时，首先将一定量的待测物标准品溶液与内标物标准品溶液混合，进行色谱分离，测得峰面积分别为Ai和As，求出相对校正因子f。 样品分析时，将一定量的内标物加入待测样品中，进行色谱分析，测得峰面积，计算样品中待测物的量。三、仪器和试剂1. 色谱仪: Waters 26902. 色谱柱：C18柱， 250 mm×4.6 mm3. 流动相: 甲醇:水(70:30)，流速: 1.0 mL/min4. 检测器: 紫外检测器 254 nm 四、实验步骤1实验条件（1） 打开电脑主机，再打开高效液相色谱的模块，启动工作站并初始化仪器。（2） 仪器初始化完毕后，在工作界面上选择测量项目，设置适当的仪器参数：流动相组成=甲醇:水(70:30) ，流速=1.0 mL/min ，柱压=200 kPa。（3） 运行程序，清洗色谱柱，直至基线平稳，然后进样，进行测定。（4）测定结束后，依次用纯水、100%甲醇洗涤20分钟，退出主程序，关闭计算机。2. 样品的配置（1）内标物溶液的配制：准确称取一定量苯酚纯品，加甲醇溶解后制成0.400 mg/mL的标准溶液（2）甲苯标准溶液的制备：准确量取一定量甲苯的标准品，加甲醇溶解后制成0.500 mg/mL的标准溶液（3）样品溶液的制备：准确称取适量样品，加甲醇超声溶解，定容于100 mL容量瓶中，过滤备用。3. 相对校正因子的测定 取1.00 mL甲苯标准溶液和1.00 mL苯酚标准溶液混合，待仪器稳定后，注入10L混合溶液，记录色谱图，平行测定三次。4. 样品分析 取1.00 mL内标标准溶液和1.00 mL样品溶液混合，待仪器稳定后，注入10L混合溶液，记录色谱图，平行测定三次。五、数据处理1. 相对校正因子2. 未知液中甲苯的含量实验十 红外光谱定性分析苯甲酸一、实验目的 1掌握溴化钾压片法测定固体样品的红外光谱技术。2掌握红外光谱法在有机化合物结构定性分析的应用。 二、实验原理当一定频率的红外光照射分子时，如果分子某个基团的振动频率和外界红外辐射频率一致，二者会产生共振。这时光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁（由原来的基态跃迁到较高的振动能级），从而产生红外吸收光谱。许多化合物都有其特征的红外光谱，根据红外光谱图上的吸收峰数目、吸收频率和吸收强度，将被测定化合物的光谱与已知结构化合物的光谱加以比较，就可以对被测定化合物进行初步定性分析。由于氢键的作用，苯甲酸通常以二分子缔合体的形式存在。只有在测定气态样品或非极性溶剂的稀溶液时，才能看到游离态苯甲酸的特征吸收。用固体压片法得到的红外光谱中显示的是苯甲酸二分子缔合体的特征，在2400 3000cm1处是O-H伸展振动峰，峰宽且散，由于受氢键和芳环共轭两方面的影响，苯甲酸缔合体的C=O伸缩振动吸收位移到1700 1800cm1区（而游离C=0伸展振动吸收是在17101730cm1区，苯环上的C=C仲展振动吸收出现在14801500 cm1 和15901610 cm1），这两个峰是鉴别有无芳核存在的标志之一，一般后者峰较弱，前者峰较强。三、仪器和试剂1. 仪器：Nicolet 360 型红外分光光度计；手动压片机；压片模具；样品架；红外烘箱；玛瑙研钵。 2. 试剂：苯甲醛；无水乙醇； KBr。 四、实验步骤1压片取干燥苯甲酸样品1-2mg，在干净的玛瑙研钵中充分磨细后，加入干燥KBr粉末约200mg继续研磨至完全混匀。颗粒粒度约为2m以下。取出少量混合物装于干净的压片模具中（均匀铺洒在压模内），堆积均匀。将模具放入压片机内，用手压式压片机用力加压约30s，制成透明薄片，取下压片，装入样品架。2. 测试 打开红外光谱仪，预热平衡30min，打开电脑，进入红外工作站，设置相关参数。将样品架置于样品窗口，进行红外扫描测定。3.扫谱结束后，取下样品架，用无水乙醇将模具洗净，擦干，烘干。放入干燥器中保存。4.对样品谱图进行解析，将苯甲酸谱图中的主要官能团的特征吸收峰做出标记。五、数据处理 1. 标出试样谱图上各主要吸收峰的波数值，然后打印出式样的红外谱图。2. 选择试样苯甲酸的主要吸收峰，指出其归属。六、注意事项 1固体样品经研磨(在红外灯下)后仍应随时注意防止吸水，否则压出的片易沾在模具上。KBr和样品的质量比约在100200:1之间。2. 制得的晶片必须无裂痕，局部无发白现像，如同玻璃般完全透明，否则应重新制作。晶片局部发白，表示压制的晶片薄厚不匀；晶片模糊，表示晶体吸潮，水在光谱图3450cm-1和1640cm-1处出现吸收峰。3. 处理谱图时，平滑参数不要选择太高，否则会影响谱图的分辨率。七、思考题1、红外吸收光谱测绘时，对固体试样的制样有何要求?2、红外光谱实验室为什么要求温度和相对湿度维持一定的指标？3、如何着手进行红外吸收光谱的定性分析？4、用压片法制样时，为什么要求研磨颗粒粒度在2m左右？研磨时不在红外灯下操作，谱图上会出现什么情况?5. 对于一些高聚物材料，很难研磨成细小的颗粒，采用什么制样方法比较好？实验十一 红外光谱在有机产品定性分析中的应用一、实验目的 1掌握液体样品的测定方法。二、实验步骤 自行设计实验十二 食品中NO2-含量的测定一、实验目的1. 掌握NO2-测定的原理和方法2. 练习分光光度计的使用操作。二、实验原理亚硝酸盐作为一种食品添加剂，能够保持腌肉制品等的色香味，并具有一定的防腐性。但同时也具有较强的致癌作用，过量食用会对人体产生危害。因此，食品加工中需严格控制亚硝酸盐的加入量。 在弱酸性溶液中亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮反应，生成的重氮化合物与盐酸奈乙二胺偶联成紫红色的偶氮染料，可用分光光度法测定，有关反应如下：三、仪器与试剂1. 仪器：752分光光度计；托盘天平；300mL烧杯；电热套；50mL容量瓶；1mL，2mL，5mL，10mL吸量管2. 试剂：（1）饱和硼砂溶液；（2）1.0mol·L-1 ZnSO4 溶液；（3）4g·L-1（0.4%）对氨基苯磺酸溶液；（4）g·L-1（0.2%）盐酸奈乙二胺；（5）0.2g·L-1NaNO2标准溶液四、实验步骤1. 样品中亚硝酸钠的提取（试样预处理）（1）称取5g磨细的香肠试样放于300mL烧杯中，加12.5mL饱和硼砂溶液搅拌均匀。(在将香肠放入烧杯之前，用250mL容量瓶量取250mL水倒入烧杯，记录刻度，为后面定容准备)（2）加150-200mL左右70以上的热水，在电热套上(或沸水浴)加热15min.将烧杯取出，轻轻摇动下加入2.5mL1.0mol·L-1 ZnSO4 溶液以沉淀蛋白质，冷却至室温后，加水稀释至250mL，摇匀，静置15min.（3）除去上层脂肪，（必须定容后再去脂肪，否则将损失NaNO2，上层漂浮一层油，很难去掉）用滤纸过滤，弃去最初10mL滤液，过滤约30mL滤液备用。2. 溶液的配制和测定（1） 取5mL0.2g·L-1NaNO2标准溶液于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，作为操作液（10 g. mL-1）。（2）取6只50 mL容量瓶，编号（1-6）后分别向1-5号容量瓶中加10 g·mL-1的NaNO2操作液0，0.4，0.8，1.2，1.6mL，各加水30mL，然后向每个容量瓶中加入2mL对氨基苯磺酸溶液，摇匀。静置3-5min后，再分别加入1mL盐酸萘乙二胺溶液，加水至刻度，摇匀，静置15min。向6号瓶中加提取液20mL，加入2mL对氨基苯磺酸溶液，摇匀。静置3-5min后，再分别加入1mL盐酸萘乙二胺溶液，静置15min。3. 测定（1）标准曲线的绘制在752分光光度计上，用1cm比色皿，以1号溶液为参比，在540nm波长下测定2-5号溶液的吸光度，以NaNO2的浓度（g·mL-1）为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。 （2）试样测定 用1cm比色皿，以1号溶液为参比，在540nm波长下测定6号溶液的吸光度，根据测得的吸光度，从标准曲线上查出相应的NaNO2的浓度。最后计算试样中NaNO2的质量分数（以mg·kg-1表示）。五、 数据处理1确定的最大吸收波长。2绘制标准曲线。波长：540nm编号123456浓度g·mL-100.080.160.240.32C吸光度A03. 计算出试样中NaNO2的质量分数=%六、注意问题1、 容量瓶检查瓶塞是否严密，不漏水瓶塞应系在瓶颈上先用自来水洗再用蒸馏水洗三次用洗瓶加蒸馏水定容，当溶液加到瓶中2/3处以后，将容量瓶水平方向摇转几周（勿倒转），使溶液大体混匀。然后，把容量瓶平放在桌子上，慢慢加水到距标线1cm左右，等待 12min，使粘附在瓶颈内壁的溶液流下，用滴管伸入瓶颈接近液面处，眼睛平视标线，加水至弯月面下部与标线相切。立即盖好瓶塞，用一只手的食指按住瓶塞，另一只手的手指托住瓶底，注意不要用手掌握住瓶身，以免体温使液体膨胀，影响容积的准确。3. 吸量管 用蒸馏水洗，然后用待取液润洗2-3次，用待取液润洗时，吸量管尖端内外的水用吸水纸除去，尽量务使溶液流回。 待液体全部流出后，约等15s，取出吸量管。实验十三 工业污水中痕量铬的测定自行设计实验十四 气相色谱法测定大气污染物的含量自行设计