实验报告实验名称：气相色谱（FID）测定水体中VFA实验日期：实验地点：姓名：班级：学号：同组实验人：一、实验目的掌握气相色谱的基本原理、组成结构及作用，了解氢火焰检测器的特点和使用方法，掌握气相色谱中利用保留时间定性的方法，以及外标定量方法，了解利用极性毛细管柱测定极性有机物的注意事项。
二、实验原理1．气相色谱工作原理:是利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同,当汽化后的样品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,按顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流讯号经放大后,在记录器上描绘出各组份的色谱峰。
2.气相色谱仪的组成及作用:（1）载气系统:包括气源、气体净化、气体流速控制，提供稳定流量/压力的高纯载气。
（2）进样系统：包括注射器和进样口（隔垫、衬管），样品被注射器注入衬管后（液体样品将瞬间汽化），被载气带入色谱柱，分流功能也在进样口实现。
（3）色谱柱和柱温箱：在恒温或程序升温控制下，样品中各组分在色谱柱上实现分离。
（4）检测系统：获得与各组分含量呈比例的信号。
（5）记录系统：包括放大器及记录仪，或数据处理装置及工作站，记录检测器获得的信号，得到色谱图，并可以对色谱峰进行积分等处理。
3．氢火焰检测器的工作原理原理：含碳有机物在氢火焰中燃烧时，产生化学电离，发生下列反应：O H3O++CO(1)C n H m·CH；(2)·CH+O*2CHO++e-；(3)CHO++H2在电场作用下，正离子被收集到负极，产生电流。
检测器结构：如下图所示，在喷嘴上加一极化电压，氢气从管道7进入喷嘴，与载气混合后由喷嘴逸出进行燃烧，助燃空气由管道6进入，通过空气扩散器5均匀分布在火焰周围进行助燃，补充气从喷嘴管道底部8通入。
4．气相色谱保留时间定性方法在混合物样品得到分离之后，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，当已知物的保留时间与未知物组分的保留时间完全相同，则认为它们可能是相同的化合物。
这个方法是以各组分的色谱峰必须分离为单独峰为前提，同时还需要有作为对照用的标准物质。
5．气相色谱外标法定量的定义和特点色谱定量分析的依据是被测物质的量与它在色谱图上的峰面积（或峰高）成正比。
数据处理软件（工作站）可以给出包括峰高和峰面积在内的多种色谱数据。
因为峰高比峰面积更容易受分析条件波动的影响，且峰高标准曲线的线性范围也较峰面积的窄，因此，通常情况是采用峰面积进行定量分析。
外标法是色谱分析中一种简便的定量方法。
当样品中所有组分都得到良好的分离并都能被检测而得到色谱峰时，则可利用外标法定量计算样品中各组分的浓度。
6、极性毛细管气相色谱柱测试目标物为环境样品中需要监测的一类挥发性有机物（VOC），六种挥发性有机酸，属于极性物质，所以选择极性色谱柱DB-WAXetr，其固定相是聚乙二醇（PEG），强极性。
最高使用温度240℃。
三、仪器与试剂1.仪器设备Agilent6890N（美国安捷伦公司），氢火焰（FID）检测器，100位自动进样器，色谱柱：J&W DB-WAXetr（30m×0.53mm×1um），载气——高纯氮气，燃烧气——高纯氢气，助燃气——高纯空气，标准样品：乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸，色谱纯单标。
2、实验条件进样量0.5uL，不分流进样口200℃，分流吹扫30mL/min@0.75min,恒流6.4mL/min，总流量38.8mL/min；Oven55℃，1min，30℃/min升至110℃，1min，10℃/min升至200℃，0min，30℃/min升至220℃，1min。
FID220℃，H240mL/min，Air400mL/min，尾吹N2 25mL/min。
四、实验步骤1、标准溶液配制（现配现用）用移液器配制乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸的六种混合物的水溶液1.5mL 于2mL色谱样品瓶中，浓度为20mg/L，30mg/L，40mg/L，50mg/L，60mg/L，70mg/L系列。
2、标准曲线的绘制与样品测试（1）通载气N约1分钟后，打开氢气和空气钢瓶。
2（2）打开稳压电源、打开气相色谱仪主电源，打开电脑及工作站。
（3）分别设定柱温、进样口温度和检测器温度55℃、200℃和220℃。
（4）当温度达到设定值后，在工作站中，设定分析文件名、文件路径和仪器方法，等待仪器显示ready。
（5）设定分析序列，按照空白、标准样品系列从低浓度到高浓度、样品按序号在自动进样器上排列，按start按钮开始自动进样测试，进样量为1μL。
（6）测试结束后，对每个色谱图进行积分处理，并记录所有数据。
（7）启动降温程序，待柱温、进样口温度和检测器温度均降至50℃以下后，依次关闭化学工作站、气相色谱仪，关掉气体钢瓶及稳压电源。
五、实验数据与结果分析标准样品中含有乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸、正戊酸，出峰时间分别约为6.374、7.287、7.595、8.254、8.700、9.432min，样品3的色谱峰图如下：min2468101214pA20406080100120140FID1 A, (DEF_GC 2015-03-17 13-07-27\003F0301.D)2.1742.9616.3747.2877.5958.2548.7009.432样品3气相色谱峰图实验中配制了6种浓度的标准样品，浓度分别为20、30、40、50、60及70mg/L，它们的峰面积见下表1。
表1标准样品的浓度及峰面积乙酸浓度/(mg/L)203040506070峰面积69.20808106.18337142.74821169.56641208.01387189.79105丙酸浓度/(mg/L)203040506070峰面积164.67917252.40688333.92303392.13571474.71014431.98758异丁酸浓度/(mg/L)203040506070峰面积213.74222319.12769423.73340500.16708601.85681542.80249正丁酸浓度/(mg/L)203040506070峰面积202.91473311.44559412.60788485.39908585.67560529.38708异戊酸浓度/(mg/L)203040506070峰面积226.97675343.97409455.79846537.46375649.30743583.87653正戊酸浓度/(mg/L)203040506070峰面积193.05220319.03137422.04871491.40799600.39697538.17603六、结果与讨论分别对乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸、正戊酸的峰面积对浓度绘图，并用线性拟合，绘制标准曲线如下图1-6。
图1乙酸标准曲线图2丙酸标准曲线图3异丁酸标准曲线图4正丁酸标准曲线图5异戊酸标准曲线图6正戊酸标准曲线将我们所做的样品3所测出的各组分峰面积代入标准曲线，即可得到样品中6种挥发性有机酸的浓度，见表2。
表2样品3中各组分峰面积及浓度样品1乙酸丙酸异丁酸正丁酸异戊酸正戊酸峰面积142.74821333.92303423.73340412.60788455.79846422.04871浓度(mg/L)41.0641.3641.2541.3841.2641.71六、思考题1、氢火焰检测器的特点，灵敏度与其他常见的检测器相比如何？(1)它是典型的破坏性、质量型检测器，是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入以氢气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场的定向作用下，形成离子流，微弱的离子流（10-12～10-8A）经过高阻（106～1011Ω）放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可以根据信号的大小对有机物进行定量分析。
（2）氢火焰检测器结构简单、性能优异、稳定可靠、操作方便。
（3）其主要特点是对几乎所有挥发性的有机化合物均有响应，对所有径类化合物（碳数≥3）的相对响应值几乎相等，对含杂原子的烃类有机物中的同系物（碳数≥3）的相对响应值也几乎相等。
这给化合物的定量带来很大的方便，而且具有灵敏度高（10-13～10-10g/s），基流小（10-14～10-13A），线性范围宽（106～107），死体积小（≤1μL），响应快（1ms），可以和毛细管柱直接联用，对气体流速、压力和很度变化不敏感等优点，所以应用最广泛。
（4）其主要缺点是需要三种气源及其流速控制系统，尤其是对防爆有严格的要求；不能检测惰性气体、空气、水、C0，CO 2、NO、S02及H 2S 等。
FID 是一种质量型检测器，对绝大多数有机物都有响应，其灵敏度比TCD 要高几个数量级，易进行痕量有机物分析,一般分子量越大，灵敏度越高,是GC 最基本的检测器。
TCD 结构简单、稳定性好，对有机物和无机气体都能进行分析，其缺点是灵敏度低。
ECD 是一种选择性很强的检测器，它只对合有电负性元素的组分产生响应，因此，这种检测器适于分析合有卤素、硫、磷、氮、氧等元素的物质。
其灵敏度高，比FID 要高出2-3个数量级。
主要缺点是线性范围较窄。
NPD 对含N、P 的有机物的检测有灵敏度高、选择性强、线性范围宽的优点，是目前测定含N 有机物最理想的气相色谱检测器；对含P 的有机物，其灵敏度也高于FPD。
FPD 为火焰光度检测器。
是分析S、P 化合物的高灵敏度、高选择性的气相色谱检测器。
以前一直将FPD 作为S 和P 化合物的专用检测器，后由于NPD 对P 的灵敏度高于FPD，而且更可靠，因此FPD 现今多只作为S 化合物的专用检测器。
综上，一般而言，FID 灵敏度高于TCD，低于ECD(NPD 和FPD 主要用于含N、P、S 等元素的检测而不参与比较）。