氣相色譜儀實驗裝置圖

㈠ 是誰製造出第一台色譜儀

色譜法,又稱色層法或層析法，是一種物理化學分析方法，它利用不同溶質（樣品）與固定相和流動相之間的作用力（分配、吸附、離子交換等）的差別，當兩相做相對移動時，各溶質在兩相間進行多次平衡，使各溶質達到相互分離。它的英文名稱為：chromatography這個詞來源於希臘字 chroma和 graphein，直譯成英文時為 color和writing兩個字;直譯成中文為色譜法。但也有人意譯為色層法或層析法。

右圖為高中生物學實驗中的葉綠體色素紙層析分離實驗，就是一種簡單常見的色譜分析方法（紙色譜）。

1906年由 Tswett 研究植物色素分離，提出色譜法概念；他在研究植物葉的色素成分時，將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內，然後加入石油醚使其自由流下，結果色素中各組分互相分離形成各種不同顏色的譜帶。按光譜的命名方式，這種方法因此得名為色譜法。以後此法逐漸應用於無色物質的分離，「色譜」二字雖已失去原來的含義，但仍被人們沿用至今。
在色譜法中，靜止不動的一相（固體或液體）稱為固定相（stationary phase） ；運動的一相（一般是氣體或液體）稱為流動相（mobile phase）。

柱色譜（Column chromatography)為向玻璃管中填入固定相，以流動相溶劑浸潤後在上方倒入待分離的溶液，再滴加流動相，因為待分離物質對固定相的吸附力不同，吸附力大的固著不動或移動緩慢，吸附力小的被流動相溶劑洗下來隨流動相向下流動，從而實現分離。

紙色譜 (Paper chromatography)以濾紙條為固定相，在紙條上點上待分離的混合溶液的樣點，將紙條下端浸入流動相溶劑中懸掛，溶劑因為毛細作用沿濾紙條上升，樣點中的溶質從而被分離。 （圖片就是紙色譜法。）

薄層色譜(Thin-layer chromatography)是在玻璃板上塗以固定相塗層，然後點樣，下端浸入溶劑，同樣自下而上分離。常用於探索柱色譜實驗條件，溶劑和固定相的選擇等。

常用固定相有石膏、氧化鋁、蔗糖、澱粉等，常用流動相為水、苯等各種有機溶劑。

色譜法的分類方法很多，最粗的分類是根據流動相的狀態將色譜法分成四大類。

色譜法按流動相種類的分類：
┌————————┬———————┬———————————————┐
│ 色譜類型 │ 流動相 │ 主要分析對象 │
├————————┼———————┼———————————————┤
│氣相色譜法 │ 氣體 │ 揮發性有機物 │
│液相色譜法 │ 液體 │可以溶於水或有機溶劑的各種物質│
│超臨界流體色譜法│ 超臨界流體 │ 各種有機化合物 │
│電色譜法 │緩沖溶液、電場│ 離子和各種有機化合物 │
└————————┴———————┴———————————————┘

色譜儀chromatograph

為進行色譜分離分析用的裝置。包括進樣系統、檢測系統、記錄和數據處理系統、溫控系統以及流動相控制系統等。現代的色譜儀具有穩定性、靈敏性、多用性和自動化程度高等特點。有氣相色譜儀、液相色譜儀和凝膠色譜儀等。這些色譜儀廣泛地用於化學產品，高分子材料的某種含量的分析，凝膠色譜還可以測定高分子材料的分子量及其分布。

例：

MC029-GC102氣相色譜儀
該產品為實驗室用的填充相氣相色譜儀，具有熱道、氫焰二種檢測器，定溫控制恆溫槽及氣流控制裝置。可廣泛應用於石油、化工、醫學及廠礦科研單位作為生產控制、科學研究方面的有機、無機氣體和沸點400℃以內的液體樣品進行常量、微量分析。
特點：
□石油煉制工業及其特種油類的製造過程的控制和質量檢驗。
□人造纖維及合成樹脂等對其原料體、中間體聚合過程中的控制或質量檢驗。
□農業的化肥、農葯的分析及合成過程中原料體、中間體的控制或質量檢驗。
□醫葯衛生方面的制葯、勞動防護、有毒氣體的分析分離等。
□生物化學方面的生物液體分離分析研究等。
技術指標：
□檢測器靈敏度：熱導池：S≥1000mVml/mg；載氣H樣品C6H6；氫焰：Mt≤1?0－10g/sec；載氣N2樣品C6H6
□檢測器穩定性：基線漂移：≤0.05mV/h
□層析柱恆溫室：（室溫＋40℃－300℃）；恆溫精度：?.3℃；有效區最大溫差：2℃； 氣化室：最高400℃

㈡ 薄層色譜實驗為什麼要在密閉容器中進行

在密來閉容器中進行為了自防止溶劑揮發，使溶劑的蒸汽壓在密閉容器中迅速達到平衡，防止溶液跑樣不均勻。

薄層色譜法（TLC），系將適宜的固定相塗布於玻璃板、塑料或鋁基片上，成一均勻薄層，待點樣、展開後，根據比移值（Rf）與適宜的對照物按同法所得的色譜圖的比移值（Rf）作對比；

用以進行葯品的鑒別、雜質檢查或含量測定的方法，薄層色譜法是快速分離和定性分析少量物質的一種很重要的實驗技術，也用於跟蹤反應進程。

(2)氣相色譜儀實驗裝置圖擴展閱讀：

薄層層析可根據作為固定相的支持物不同，分為薄層吸附層析、薄層分配層析、薄層離子交換層析、薄層凝膠層析(分子篩凝膠)等。一般實驗中應用較多的是以吸附劑為固定相的薄層吸附層析。

吸附是表面的一個重要性質。任何兩個相都可以形成表面，吸附就是其中一個相的物質或溶解於其中的溶質在此表面上的密集現象。

在固體與氣體之間、固體與液體之間、吸附液體與氣體之間的表面上，都可能發生吸附現象。

㈢ 有沒有有關氮氣吸附實驗的分析資料

實驗六 吸收實驗
(一)丙酮填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定
一、實驗目的
1、了解填料吸收塔的結構和流程；
2、了解吸收劑進口條件的變化對吸收操作結果的影響；
3、掌握吸收總傳質系數Kya的測定方法。
二、實驗內容
1、測定吸收劑用量與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
2、測定氣體流量與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
3、測定吸收劑及氣體溫度與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
三、實驗原理
吸收是分離混合氣體時利用混合氣體中某組分在吸收劑中的溶解度不同而達到分離的一種方法。不同的組分在不同的吸收劑、吸收溫度、液氣比及吸收劑進口濃度下，其吸收速率是不同的。所選用的吸收劑對某組分具有選擇性吸收。
1、吸收總傳質系數Kya的測定
傳質速率式： NA=Kya·V填·△Ym (1)
物料衡算式： G空(Y1-Y2)=L(X1-X2) (2)
相平衡式： Y=mX (3)
(1)和(2)式聯立得： Kya= (4)
由於實驗物系是清水吸收丙酮，惰性氣體為空氣，氣體進口中丙酮濃度y1>10%,屬於高濃度氣體吸收，所以：
Y1= ； Y2= ；
G空—空氣的流量（由裝有測空氣的流量計測定）,Kmol/m2·h；
V填—與塔結構和填料層高度有關；
其中： (5)
； ；
L—吸收劑的流量（由裝有測吸收劑的流量計測定）, Kmol/m2·h；
m---相平衡常數（由吸收劑進塔與出塔處裝的溫度計所測溫度確定），吸收溫度：

附：流量計校正公式為：
, L/h (GN為空氣轉子流量計讀數)
單位變換： ，Kmol/m2·h；（其中，A為塔橫截面積， ）
，Kmol/m2·h；（其中，L0是水流量l/h，M0是水的摩爾質量）
2、吸收塔的操作
吸收操作的目標函數：y2 或 η=
影響y2 有：1).設備因素；2).操作因素。
1).設備因素
a、填料塔的結構
典型的填料塔結構為塔體是一圓形筒體，筒體內分層安放一定高度的填料層，填料層底端由擱柵支撐，液體分布器和液體再分布器將吸收劑均勻地分散至整個塔截面的填料上。液體靠重力自上而下流動，氣體靠壓差自下而上流動。填料的表面覆蓋著一層液膜，氣液傳質發生在氣液接觸面上。
最早的填料拉西(1914)由拉西發明，它是一段外徑和高度相等的短管，時隔多年，鮑爾環，階梯環，彈簧填料，θ環填料……不銹鋼金屬
圖1. 填料塔結構示意圖
絲網波紋填料，以及種類繁多的規整填料。評價填料特性的三個數字：
i)比表面積 a (m2/m3) 越大越好；
ii)空隙率ε 氣體阻力盡可能小，ε越大越好；
iii)單位堆積體積內的填料數目n。
b、 填料的作用
(1) 增加氣液接觸面積
應滿足：i) 80%以上的填料潤濕。
ii) 液體為分散相，氣體為連續相 (反之為鼓泡塔，失去填料的作用) 。
(2) 增加氣液接觸面的湍動
應滿足：i) 保證氣液逆流。
圖2. 操作線與平衡線的關系
ii) 要有適宜的液氣比，若氣速過大，液體下降速度為零，即發生液泛。填料塔的操作滿足了上述要求，填料才會起作用。
c、 液體分布器的作用
(1)較高的填料層，需分段安裝液體再分布器。
(2)克服液體向壁偏流現象，為此，每隔一定高度的填料層，要裝有液體再分布器。
(3)使填料均勻潤濕，從而增加氣液接觸面積。
2）、操作因素
本文所強調對於特定的吸收過程，改變L、t、x2三要素對改善y2所起的作用是不同的，即回答特定的吸收過程，三要素中哪一個是控制因素。
(1)、當L/G >m時，推動力△ym 由操作線某一端靠近平衡線的那一頭所決定，見圖2所示。若增加吸收劑L的流量導致解吸超負荷，解吸不徹底，所引起的後果是吸收劑進口濃度x2增加，從而使吸收後尾氣濃度y2 也增加。針對這種情況，控制操作要素是x2，降低x2，見圖2所示。
其方法有二種：
i)改善解吸塔的操作，採用一切能使解吸徹底的方法。
ii)增加新鮮吸收劑的用量。
(
2) 當L/G<m時，若適當增加吸收劑流量，其一改善了操作線的斜率，見圖3所示，△ym將增加；其二對液膜傳質分系數的提高也有一定的貢獻。如果物系屬於液膜控制，此時的控制操作要素是適當增加吸收劑的流量L。
但是，L的增加有適度的要求，一般為L/G=(1.1～2)(L/G)min,還應同時考慮再生設備的處理能力。
（3）當吸收系強放熱過程時，意味著自塔頂而下，吸收液溫度增加很大，甚至達到了解吸溫度。此時的平衡線斜率變陡，傳質推動力△ym下降，見圖4所示。如，用水來吸收SO3制H2SO4,第一步只能先製得93%的硫酸，再用93%硫酸冷卻後吸收SO3,經脫去少量水，才製得98%濃硫酸。因此，針對這種情況，控制操作要素是吸收劑溫度t，即吸收液需經中間冷卻後再吸收。
四、實驗裝置流程圖
1、設備流程圖

2、 主要設備儀表
管道加熱器，吸收塔，丙酮鼓泡器，壓力定值器，空氣壓縮機，流量計，測溫儀表
3、 主要設備參數
玻璃彈簧填料塔參數：塔徑：35mm 填料高度：240mm 定值器參考設定壓力：0.02-0.08MPa
瓷拉西環填料塔參數：塔徑：35mm 填料高度：400mm 定值器參考設定壓力：0.02-0.08MPa
4、 用氣相色譜測丙酮的操作條件（氣相色譜儀GC961T）
進樣器溫度： 150℃ 熱導池溫度： 150℃
柱箱初始溫度： 150℃ 載氣流量A： 刻度5左右
載氣流量B： 刻度5左右 電流： 80MA
進樣量（六通閥進樣）： 25ML

五、實驗步驟
1、打開吸收劑計量流量計至刻度為2 L/h。
2、打開空氣壓縮機，調節壓力定值器至刻度為0.02Mpa，此壓力足夠提供氣體流動的推動力，因為尾氣排放直接放空。
3、調節液封裝置中的調節閥使吸收塔塔底液位處於氣體進口處以下的某一固定高度。
4、調節空氣計量流量計至刻度為400 L/h。
5、待穩定10 min後，分別對氣體進、出口y1、y2取樣分析，為使實驗數據准確起見，先取y2,後取y1；取樣針筒應在取樣分析前用待測氣體洗二次，取樣量近30ml。
6、當常溫吸收實驗數據測定完後，將吸收劑進口溫度調節器打開，旋至電流刻度為1.2A，待進、出口溫度顯示均不變時，取樣分析。
注意事項：
1、 室溫大於15℃時，空氣不需加熱，即可達到配料要求。若室溫偏低，可預熱空氣使y1達到要求。
2、 各儀表讀數恆定5min以後，即可記錄或取樣分析有關數據，再按預先設計的實驗方案調節有關參數。
3、 用微量針管取樣時，應特別仔細，按老師要求操作。
六、實驗報告的內容和要求
1、 數據採集完後用計算機進行處理。
2、 取一組數據進行示例計算，計算出ΔYm、η、Kya。
3、對實驗結果進行討論和分析。
七、思考題
1、 從傳質推動力和傳質阻力兩方面分析吸收劑流量和吸收劑溫度對吸收過程的影響？
2、 從實驗數據分析水吸收丙酮是氣膜控制還是液膜控制，還是兩者兼有之？
3、 填料吸收塔塔底為什麼必須有液封裝置，液封裝置是如何設計的。
4、 將液體丙酮混入空氣中。除實驗裝置中用到的方法外，還可有哪幾種？
附表：
原始數據記錄表格
No 液相流量L/h 氣相流量L/h 液相進口溫度℃ 液相出口溫度℃ 氣相進口濃度mol% 氣相出口濃度mol%
1
2
3
4
5

（二）氨填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定
一、實驗目的
1、了解填料吸收塔的結構和流程；
2、了解吸收劑進口條件的變化對吸收操作結果的影響；
3、掌握吸收總傳質系數Kya的測定方法。
二、實驗內容
1、測量某噴淋量下填料層(ΔP/z)--U關系曲線；
2、在一定噴淋量下，計算混合氣體中氨組分為O.02靡爾比時的傳質系數Kya。
三、實驗原理
1、總傳質系數Kya的測定
（1）
式中：v--空氣的摩爾流量 mol/h；
Kya--傳質系數 mol/m3·h；
Ω—塔的橫截面積 m2；
HOG--氣相總傳質單元高度 m。
由(7--1)可知， (2)
2、氣相總傳質單元高度的HOG的測定:
(3)
式中: Z--填料層總高度 m;
NOG--氣相總傳質單元數;
3、氣相總傳質單元數NOG的測定，
(4)
式中:y1--塔底氣相濃度;
y2--塔頂氣相依度;
ΔYm--平均濃度差。
4、氣相平均推動力ΔYm的測定：
（5）

5、吸收塔的操作和調節:
吸收操作的結果最終表現在出口氣體的組成y2上，或組分的回收率η上。在低濃度氣體吸收時，回收率可近似用下式計算:
(6)
吸收塔的氣體進口條件是由前一工序決定的，控制和調節吸收操作結果的是吸收劑的進口條件:流率L、溫度t、濃度X三個要素。
由吸收分析可知，改變吸收劑用量是對吸收過程進行調節的最常用的方法，當氣體流率G不變時，增加吸收劑流率，吸收速率NA增加，溶質吸收量增加，那麼出口氣體的組成y2減小，回收度η增大。當液相阻力較小時，增加液體的流量，傳質總系數變化較小或基本不變，溶質吸收量的增加主要是由於傳質平均推動力Δym的增加而引起的，即此時吸收過程的調節主要靠傳質系數大幅度增加，而平均推動力可能減小，但總的結果使傳質速度增大，溶質吸收量增大。
吸收劑入口溫度對吸收過程影響也甚大，也是控制和調節吸收操作的一個重要因素。降低吸收劑的溫度。使氣體的溶解度增大，相平衡常數減小。
對於液膜控制的吸收過程，降低操作溫度、吸收過程的阻力 將隨之減小，結果使吸收效果變好，y2降低，而平均推動力ΔYm或許會減小。對於氣相控制的吸收過程，降低操作溫度，過程 阻力 不變，但平均推動力增大，吸收效果同樣將變好。總之，吸收劑溫度的降低，改變了相平衡常數，對過程阻力及過程推動力都產生影響，其總的結果使吸收效果變好，吸收過程的回收度增加。
吸收劑進口濃度x2是控制和調節吸收效果的又一重要因素。吸收劑進口濃度x2降低，液相進口處的推動力增大，全塔平均推動力也將隨之增大而有利於吸收過程回收率的提高。

應當注意，當氣液兩相在塔底接近平衡( )欲降低y2，提高回收率，用增大吸收劑用量的方法更有效,見圖(a)。但是，當氣液兩相在塔頂接近平衡時( )提高吸收劑用量，即增大 並不能使y2明顯的降低，只有用降低吸收劑入塔濃度x2才是有效的,見圖（b）。
四、實驗設備、儀表及流程圖
1、設備參數:
(1)鼓風機：XGE型旋渦氣泵，型號2，最大壓力1176Kpa，最大流量:75m3/h
(2)填料塔:材質為硼酸玻璃管，內裝10X10X1.5瓷拉兩環，填料層高度Z=0.4m;
填料塔內徑D=0.075m
(3)液氨瓶一個
2、流量測量
(1)空氣轉子流量計：型號：LZB—25 流量范圍：2.5—25m3/h 精度：2.5℅
(2)水轉子流量計: 型號：LZB--6 流量范圍：6—60l/m 精度：2.5℅
3、濃度測量：
(1)塔底吸收液濃度分析：定量化學分析儀一套。
(2)塔頂尾氣濃度分析：吸收瓶、量氣瓶、水準瓶一套。
4、實驗裝置及流程圖

五、實驗方法及步驟
1、測量某噴淋量下填料層(ΔP/Z)一U關系曲線
先打開水的調節閥，使水的噴淋量為40L/h，後啟動鼓風機，用空氣調節閥調節進塔的空氣流量，按空氣流量從小到大的順序讀取填料層壓降ΔP，轉子流量計讀數和流量計處空氣溫度，並注意觀察塔內的操作現象，一旦看到液泛現象時記下對應的空氣轉子流量計讀數。在對數坐標紙上標出液體噴淋量為40L/h時(ΔP/Z)一U關系曲線，確定液泛氣速與觀察的液泛氣速相比較。
2、測一定空氣流量和水流量下的氨氣的吸收效果
選擇適宜的空氣流量和水流量(建議水流量為30L/h)，計算向進塔空氣中送入的氨氣流量，使混合氣體中氨組分為0.02左右摩爾比。待吸收過程基本穩定後，記錄各流量計讀數和溫度，記錄塔底排出液的溫度，並分析塔頂尾氣及塔底吸收液的濃度。
3、尾氣分析方法
a、排出兩個量氣管內空氣，使其中水面達到最上端的刻度線零點處，並關閉三通旋塞。
b、用移液管向吸收瓶內裝入5ml濃度為0.005M左右的硫酸並加入1一2滴甲基橙指示液。
c、將水準瓶移至下方的實驗架上，緩慢地旋轉三通旋塞，讓塔頂尾氣通過吸收瓶，旋塞的開度不宜過大，以能使吸收瓶內液體以適宜的速度不斷循環為限。
從尾氣開始通入吸收瓶起就必需始終觀察瓶內液體的顏色，中和反應達到終點時立即關閉三通旋塞，在量氣管內水面與水準瓶內水面齊平的條件下讀取量氣管內空氣的體積。
若某量氣管內已充滿空氣，但吸收瓶內未達到終點，可關閉對應的三通旋塞，讀取該量氣管內的空氣體積，同時啟用另一個量氣管，繼續讓尾氣通過吸收瓶。
d、用下式計算尾氣濃度Y2
因為氨與硫酸中和反應式為:

所以到達化學計量點(滴定終點時)，被滴物的摩爾數 和滴定劑的摩爾數 之比為：

式中： ， ---分別為NH3和空氣的摩爾數
---硫酸溶液體積摩爾濃度，mol溶質/L溶液
---硫酸溶液的體積，mL
---量氣管內空氣總體積，mL
T0---標態時絕對溫度，2.73K
T---操作條件下的空氣絕對溫度，K。
4、塔底吸收液的分析方法
a、當尾氣分析吸收瓶達終點後即用三角瓶接取塔底吸收液樣品，約200ml並加蓋。
b、用移液管取塔底溶液I0mL置於另一個三角瓶中，加入2滴甲基橙指示劑。
c、將濃度約為0.1N的硫酸置於酸滴定管內，用以滴定三角瓶中的塔底溶液至終點。
5、 水噴淋量保持不變，加大或減小空氣流量，相應地改變氨流量，使混合氣中的氨濃度與第一次傳質實驗時相同，重復上述操作，測定有關數據。
注意事項：
1、啟動鼓風機前，務必先全開放空閥2。
2、做傳質實驗時，水流量不以超過40L/h，否則尾氣的氨濃度極低，給尾氣分析帶來麻煩。
3、兩次傳質實驗所用的進氣氨濃度必須一樣。
六、數據記錄與處理
1、干填料時ΔP/z一U關系測定
L=0 填料層高度Z=0.4m 塔徑D=0.075m
序號 填料層高度ΔP(mmH2O) 單位高度填料層壓降ΔP/Z(mmH2O) 空氣轉子流量計讀數(m3/h) 空氣流量計處空氣溫度t(℃) 對應空氣的流量Vh(m3/h) 空塔氣速u(m/s)
1
2
3
……

2、噴淋量為40L/h,ΔP/Z---U關系測定
序號 填料層高度ΔP(mmH2O) 單位高度填料層壓降ΔP/Z(mmH2O) 空氣轉子流量計讀數(m3/h) 空氣流量計處空氣溫度t(℃) 對應空氣的流量Vh(m3/h) 空塔氣速u(m/s) 塔內的操作現象
1
2
3
…

Vh=V轉 公式計算：
式中:V轉一一空氣轉子流量計讀數m3/h，
t一一空氣轉子流量計處空氣溫度 ℃
3、傳質實驗
被吸收的氣體混合物：空氣+氨混合氣；吸收劑：水；填料種類：瓷拉西環；填料尺寸：10XI0XI.5mm;填料層高度：0.4m；塔內徑:75mm

實 驗 項 目 1 2
空氣流量 空氣轉子流量計讀數m3/h轉子流量計處空氣溫度℃流量計處空氣的體積流量m3/h
氨流量 氨轉子流量計讀數m3/h轉子流量計處氨溫度℃流量計處氨的體積流量m3/h
水流量 水轉子流量計讀數L/h水流量
塔頂Y2的測定 測定用硫酸的濃度M mol/L測定用硫酸的體積mL量氣管內空氣總體積mL量氣管內空氣溫度℃
塔底X1測定 滴定用硫酸的濃度mol/L滴定用硫酸的體積mL樣品的體積mL
相平衡 塔底液相的溫度℃相平衡常數m

實 驗 項 目 1 2
塔底氣相濃度Y1,kmol氨/kmol空氣
塔頂氣相濃度Y2,kmol氨/kmol空氣
塔底液相濃度X1,kmol氨/kmol水
Y1* kmol氨/kmol空氣
平均濃度差ΔYm，kmol氨/kmol空氣
氣相總傳質單元數NOG
氣相總傳單元高度HOG m
空氣的摩爾流量V kmol/h
氣相總體積吸收系數Kya kmol氨/m3·h
回收率ηA
物料衡量 氣相給出的氨量G氣=V(Y1-Y2)液相得到的氨量G液=L(X1-X2)kmol氨/h對於G氣的相對誤差Er

㈣ 提取方法

薄荷Mentha haplocalyx Briq.為唇形科薄荷屬植物，是我國常用的傳統中葯之一，又是一種重要的香料植物。薄荷有疏風、散熱、解毒的功效，用於治療風熱感冒、頭痛、目赤、咽喉腫痛、牙痛等〔1〕。薄荷中主要成分為揮發油，揮發油中主要有效成分為薄荷醇（俗稱薄荷腦）。如何提高薄荷油出油率和薄荷醇得率是薄荷油提取工藝研究的主要內容之一。目前國內外對薄荷揮發油的提取主要以水蒸氣蒸餾為主〔2～4〕。本實驗運用4種不同方法提取薄荷油，並用氣相色譜測定薄荷醇含量，試圖通過不同方法的比較，尋找薄荷油的最佳提取方法。

1 儀器與材料

1.1 儀器HA121�50�05型超臨界萃取裝置（江蘇南通華安超臨界萃取有限公司）；島津2010型氣相色譜儀；超聲波清洗器（崑山超聲波儀器有限公司）；FZ102型植物試樣粉碎機；揮發油提取器；旋轉蒸發儀；電熱套；電子天平。

1.2 材料薄荷來自江蘇省東台地區，7月下旬采其地上部分，陰干切片，粉碎。經江蘇省中國科學院植物研究所郭榮麟研究員鑒定為唇形科薄荷屬植物薄荷(Mentha haplocalyx Briq.)。

薄荷醇（中國葯品生物製品檢定所）；醋酸乙酯（上海化學試劑廠）。

2 方法與結果

2.1 提取方法

2.1.1 水蒸氣蒸餾法提取稱取粉碎好的薄荷200 g，置揮發油提取器中，加水1 000 ml，按《中國葯典》2000版附錄ⅩD揮發油測定法提取揮發油。提取6 h，收集薄荷油。用無水硫酸鈉脫水，濾紙過濾。

2.1.2 冷浸法提取稱取薄荷粉末20 g，用600 ml石油醚室溫浸泡3次，每次用200 ml溶劑，浸泡時間為3 h/次，合並提取液，將濾液在旋轉蒸發儀上蒸去石油醚，以下同2.1.1項處理。

2.1.3 超聲波法提取稱取薄荷粉末20 g，以200 ml石油醚為溶劑，超聲提取3次。超聲頻率40 kHz，提取時間為30 min/次。合並提取液，將濾液在旋轉蒸發儀上蒸去石油醚，以下同2.1.1項處理。

2.1.4 超臨界CO2法提取取薄荷粉末1.3 kg，裝入萃取釜。在萃取壓力為9 MPa，萃取溫度為50℃，CO2流量為25 L/h的條件下，萃取1.5 h，收集薄荷油，以下同2.1.1項處理。

2.2 薄荷油出油率比較按上述方法分別提取薄荷油，並計算出油率。水蒸氣蒸餾法提取薄荷油的得率為1.15%，冷浸法提取薄荷油的得率為1.27%，超聲波法提取薄荷油的得率為1.34%，超臨界CO2法提取薄荷油的得率為2.43%。

2.3 薄荷醇含量測定

2.3.1 對照品溶液的制備 精密稱取薄荷醇對照品1.5 mg於1 ml容量瓶中，加醋酸乙酯至刻度，搖勻，即得濃度為1.5 mg/ml的對照品溶液。

2.3.2 樣品溶液的制備 准確稱取按上述方法提取得到的薄荷油適量，置於5 ml容量瓶中，加醋酸乙酯至刻度，搖勻，即得樣品溶液。

2.3.3 氣相色譜條件色譜柱為ZB�WAX彈性石英毛細管柱（30 mm×0.25 mm,0.25 μm），柱溫80℃，恆溫2 min，程序升溫5℃/min至110℃，保持1 min；程序升溫3℃/min至150℃，保持1 min；程序升溫6 ℃/min至170℃；氣化室溫度240℃；載氣為高純N2（99.99%）；檢測溫度240℃（FID）；分流比20∶1。

2.3.4 標准曲線的繪制分別精密吸取2.3.1項下對照品溶液1，2 ，3 ，4 ，5 ，6 μl注入氣相色譜儀測定，以峰面積為縱坐標，進樣量(μg)為橫坐標，繪制標准曲線，得回歸方程y=1E+06x+73 107，r=0.999 8。結果表明在1.5 ～9.0 μg范圍內，對照品進樣量與峰面積呈良好的線性關系。

2.3.5 穩定性實驗取水蒸氣蒸餾法提取得到的薄荷油樣品溶液，分別於0，2，4，6，10，12 h進行測定，每次進樣2 μl，結果表明薄荷醇峰面積的RSD為1.26%，因此可以在12 h內進行測定。

2.3.6 精密度實驗選取水蒸氣蒸餾法提取所得薄荷油樣品，在相同的色譜條件下重復進樣6次，2 μl/次。結果表明薄荷醇色譜峰的RSD為1.02%。

2.3.7 重現性實驗取水蒸氣蒸餾法提取所得薄荷油樣品，平行取6份進行測定，結果表明薄荷醇平均含量為78.31%，RSD為1.73%，說明樣品測定具有較好的重現性。

2.3.8 回收率實驗精密稱取已知薄荷醇含量的水蒸氣蒸餾法提取得到的薄荷油樣品5份，分別加入2.3.1項下薄荷醇對照品適量進行測定，並計算回收率，結果平均回收率為97.34%，RSD為2.05%。

2.3.9 樣品含量測定按上述色譜條件，對2.3.2項下的樣品溶液進行測定。結果見表1。由表1可知，四種提取方法得到的薄荷油中薄荷醇含量高低順序依次為：超聲波法>冷浸法>水蒸氣蒸餾法>超臨界CO2法。薄荷醇得率的大小順序為：超臨界CO2法>超聲波法>冷浸法>水蒸氣蒸餾法。

表1 不同提取方法提取的薄荷油中薄荷醇含量的比較（略）

薄荷醇得率(%)=出油率×薄荷醇含量×100%

3 討論

冷浸法和超聲波法提取薄荷油的出油率和薄荷醇含量都比水蒸氣蒸餾法高。在薄荷油的現實生產，通常採用水蒸氣蒸餾法進行生產，因為冷浸法和超聲波法都使用了有機溶劑，容易造成溶劑殘留。另外，水蒸氣蒸餾法提取相對操作簡單，成本較低，因此在生產中應用較廣。

4種提取方法中，超臨界CO2法提取薄荷油的出油率最高。這是因為超臨界CO2提取過程在密閉系統中進行，且操作溫度低，因此萜烯類成分不易損失，熱不穩定性成分及易氧化的組分也不會受到破壞，同時部分高沸點的成分也被提取出來。

薄荷油的提取，不但要考慮主要有效成分含量，而且要考慮它的得率。在超臨界CO2法提取中，薄荷油中薄荷醇含量較低，但由於出油率高，因此薄荷樣品中薄荷醇得率比其它提取方法高。

超臨界CO2提取的薄荷油出油率和薄荷醇得率高，而且具有操作溫度低、無毒害、效率高、操作簡單等優點，能夠保證有效成分及產品質量的穩定性及安全性，同時又不會對環境造成污染。因此，薄荷油的4種提取方法中，超臨界CO2提取法是最理想的方法。

【參考文獻】
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〔3〕 安秋榮，郭志峰．夏、秋季薄荷揮發油成分的對比研究〔J〕.河北大學學報(自然科學版)，2000，20(4)：351.

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㈤ 常用的色譜儀器有哪兩大類，各自有何特點

色譜儀器分為氣相色譜和液相色譜，還有氣相色譜質譜聯用儀等；

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那麼，高效液相色譜儀（HPLC,）如何選型？

高效液相色譜儀的選型，歸結起來就是2個問題：如何確定高效液相色譜儀的配置？如何選擇高效液相色譜儀的品牌？

今天我們就來談談第一問題，如何確定高效液相色譜儀的配置？

高效液相色譜儀可以分為5大部分：高壓輸液泵單元、進樣器單元、分離單元、檢測器單元、色譜數據處理單元，下面我們來逐一分析，談談高效液相色譜儀的選型細則。

1、高壓輸液泵單元的配置選型：

高效液相色譜儀的高壓輸液方式分為等度方式、梯度方式兩大類別。

等度方式：在色譜分析過程中，流動相中各個組分的比例不隨時間發生變化，例如某次分析過程中流動相中甲醇與水的比例是50：50一直保持不變，那麼這種就叫做等度方式。

梯度方式：在色譜分析過程中，流動相中各個組分的比例隨時間發生發生變化，例如某次分析過程中，隨著時間的推移，流動相中其中一種（或幾種）溶劑比例逐漸增大、另一種或幾種溶劑的比例逐漸減少，最終那麼這種輸液方式就叫做梯度方式。

相應以上2種流動相輸液方式，有等度泵和梯度泵這兩種配置方式。

等度泵：一般採用單泵來作為高壓輸液泵單元，這是一種最簡單最經濟的配置方式。

梯度泵：又分為高壓梯度、低壓梯度。

高壓梯度：常用的是二元高壓梯度泵，也有三元高壓梯度泵；我們通常所說的雙泵，就是指「二元高壓梯度泵」。有幾元高壓，則必須有幾台泵；高壓梯度泵單元，除了幾台高壓泵之外，還需要有配套的流動相混合裝置（通常採用混合器）；由於是高壓混合的梯度方式，所以通常不太會產生氣泡，脫氣機通常可以不用配備。

低壓梯度：與高壓梯度「有幾元高壓就用幾台泵」所不同的是，低壓梯度只需要一台高壓泵，但是在高壓泵的前端，需要加上比例閥（有的公司稱為低壓梯度單元），通過比例閥來調節幾種不同流動相進入高壓泵的比例，從而實現梯度淋洗。因為低壓下各種不同溶劑混合時可能產生吸熱或放熱，所以對於低壓梯度泵單元來說，流動相脫氣機與混合器一樣，都是必不可少的。

高效液相色譜儀（HPLC）的高壓輸液泵單元的選型，主要是根據所檢測項目方法的所需來定，方法中流動相輸液是等度方式，那麼等度泵（單泵）即可滿足需求；如果方法中規定需要用到梯度淋洗輸液方式，那麼就需要選擇梯度泵了。

在一些有HPLC分析方法開發任務的單位，為了滿足將來可能的方法開發需要，即便暫時不需要梯度泵，也往往會配備梯度泵以利拓展方法。

2、進樣器單元的配置選型

高效液相色譜儀（HPLC）的進樣器單元，有2種配置可供選擇：手動進樣器、自動進樣器。

手動進樣器：無論是國產還是進口大牌，例如沃特世（Waters）、島津（Shimadzu）、安捷倫（Agilent），世界上絕大多數公司均採用美國Rheodyne公司生產的六通進樣閥作為高效液相色譜儀的手動進樣閥。

自動進樣器：自動進樣器的最大優點就是，能極大的提高設備使用效率、減少人力成本。例如一個公司的HPLC使用部門，可以在下午下班之前，把未做完的50個樣品都放進自動進樣器內，然後設定分析程序、儀器清洗程序、關機程序，然後所有的人都可以下班，無需派人值守，第二天早上列印圖譜、上報數據即可。

3、分離單元（高效液相色譜柱）

色譜柱是高效液相色譜儀的核心部件。

色譜法最核心的機制就是把樣品中各個組分進行有效分離，而實現分離靠的就是色譜柱。

色譜柱選擇時需要考慮四大參數：固定相類型（填料種類）、柱長、柱內徑、填料粒度。

固定相類型：目前主要有硅膠基質的ODS(碳十八)、氨基、氰基、苯基、硅膠等色譜柱，以及高分子聚合物的固定相填料。目前ODS(碳十八)應用最為廣泛，高效液相色譜法大約有80%分離採用的就是ODS(碳十八)填料。

柱長：色譜柱的長度越長，分離效果越好，但是背壓也就越大、柱子價格就會越貴。目前柱長應用較多的是375px、500px、625px這三個長度，尤其以625px最多。

柱內徑：其它幾個柱參數不變的情況下，高效液相色譜柱的內徑越小，分離度越好（分離度越高），但是柱負載量越小。常用柱內徑是3.9mm、4.6mm、6.0mm，尤其以4.6mm為最常用。

填料粒徑：根據色譜法的速率理論，填料粒徑越小，分離效果越好；但是填料粒度越小，在同樣的流動相輸送流速下，對於高效色譜儀高壓泵的背壓也就越大，對於高壓泵的加壓能力、密封性能也就要求越高。高效液相色譜儀一般採用3微米、5微米或10微米的填料粒徑，而3微米以下粒徑的填料，通常應用於超高效液相色譜儀。高效液相色譜法應用最多的是5微米粒徑的填料。

分離單元還有另外兩個問題需要掂量：是否需要配預柱（保護柱）、是否需要配柱溫箱。

預柱（保護柱）：預柱（保護柱）的存在，會加大色譜死體積，會降低柱效，所以除非樣品特別臟、或有特別多的高分子物質會堵塞分析柱，否則盡量不用預柱（保護柱）。

柱溫箱：因為高效液相色譜法對於溫度的些微波動並不特別敏感，除了一些對於柱溫穩定性要求特別高的分離，高效液相色譜法很多情況下並不需要配置柱溫箱。當然，如果采購預算足夠多，安裝柱溫箱確實能有更好的色譜出峰時間重復性。

4、檢測器單元的配置選型

高效液相色譜儀的檢測器有很多種，最常見的是紫外檢測器，還有示差檢測器、熒光檢測器、二極體陣列檢測器、蒸發光散射檢測器等等。

紫外檢測器：是一種選擇性檢測器，幾乎是所有HPLC檢測器裡面價格最便宜、應用最廣泛的一種檢測器，適合於測定有紫外吸收的物質（帶苯環、雜環、雙鍵叄鍵的物質）。紫外檢測器的特點是靈敏度很高、適用性很廣泛。

示差檢測器：是一種通用型檢測器，但是它的靈敏度低於紫外檢測器，而且它對於流速比較敏感。示差檢測器主要用來對一些沒有紫外吸收的物質進行檢測，例如糖類、高分子聚合物等等。

熒光檢測器：僅僅適合於在紫外光照射下能發射熒光的物質，例如維生素A、維生素D、黃麴黴毒素等檢測。高效液相色譜儀的熒光檢測器的特點是靈敏度高、但適用范圍較窄。

二極體陣列檢測器：是紫外檢測器的一個變種，二極體陣列檢測器的特點是靈敏度較紫外檢測器低、但是能做三維圖譜，特別適合於醫葯研發類的應用。

蒸發光散射檢測器：蒸發光散射檢測器是一種新型的通用型檢測器，未來的趨勢是可以替代示差檢測器等來檢測無紫外吸收的物質，但是目前價格非常昂貴。

5、色譜數據處理單元

高效液相色譜儀的色譜數據處理單元，有數據處理機和色譜工作站兩種，隨著電腦的普及與應用，色譜數據處理機已經漸漸被淘汰，目前以色譜工作站為主流。

色譜工作站又分為可否反控兩大類。

可反控工作站：不但能記錄與處理色譜數據，而且可以反控高效液相色譜儀的各個組成單元。因為一些控制指令介面與數據傳輸的技術性問題，可反控工作站一般是各大儀器廠商自行研發與設計的，互相之間不能通用。

不可反控工作站：僅能記錄與處理色譜數據，不可反控高效液相色譜儀。不可反控工作站通常是外掛式的，包含硬體和軟體兩大部分，硬體部分主要是一個A/D轉換器，將高效液相色譜儀傳輸來的模擬信號轉換成數字信號，再輸進計算機；軟體部分主要功能就是把硬體傳輸來的數字信號轉換成圖譜並進行積分計算等操作。

不可反控工作站的優點是通用性強，但是不可反控儀器、不便進行自動化操作。

二極體陣列檢測器必須要用特殊的三維色譜軟體。

綜上所述，搞清楚了高效液相色譜儀的高壓輸液泵單元、進樣器單元、分離單元、檢測器單元、色譜數據處理單元的選型考量細則，那麼我們才可以在盡量節約經費的情況下，選到我們所需要的儀器配置了。

㈥ 請問氣質聯用儀的工作原理是怎麼樣呀有什麼用途

氣質聯用儀是什麼？是用來做什麼測試的呢？

氣質聯用儀是指將氣相色譜儀和質譜儀聯合起來使用的儀器。質譜法可以進行有效的定性分析，但對復雜有機化合物的分析就顯得無能為力；而色譜法對有機化合物是一種有效的分離分析方法，特別適合於進行有機化合物的定量分析，但定性分析則比較困難。

因此，這兩者的有效結合必將為化學家及生物化學家提供一個進行復雜有機化合物高效的定性、定量分析工具。像這種將兩種或兩種以上方法結合起來的技術稱之為聯用技術，將氣相色譜儀和質譜儀聯合起來使用的儀器叫做氣-質聯用儀。



氣質聯用儀一般應用於什麼？色譜儀與質譜儀是如何實現聯用的呢？


氣質聯用儀被廣泛應用於復雜組分的分離與鑒定，其具有GC的高解析度和質譜的高靈敏度，是生物樣品中葯物與代謝物定性定量的有效工具。質譜儀的基本部件有：離子源、濾質器、檢測器三部分組成，它們被安放在真空總管道內。介面：由GC出來的樣品通過介面進入到質譜儀，介面是氣質聯用系統的關鍵。

接下來由實驗室專家為您介紹氣質聯用儀主要組成部分。

GC-MS主要由以下部分組成：色譜部分、氣質介面、質譜儀部分（離子源、質量分析器、檢測器）和數據處理系統。

一、色譜部分

色譜部分和一般的色譜儀基本相同，包括柱箱、氣化室和載氣系統。除特殊需要，多數不再裝檢測器，而是將MS作為檢測器。此外，在色譜部分還帶有分流／不分流進樣系統，程序升溫系統，壓力、流量自動控制系統等。色譜部分的主要作用是分離，混合物樣品在合適的色譜條件下被分離成單個組分，然後進入質譜儀進行鑒定。色譜儀是在常壓下工作，而質譜儀需要高真空，因此，如果色譜儀使用填充柱，必須經過一種介面裝置-分子分離器，將色譜載氣去除，使樣品氣進入質譜儀。如果色譜儀使用毛細管柱，因為毛細管中載氣流量比填充柱小得多，不會破壞質譜儀真空，可以將毛細管直接插入質譜儀離子源。

二、氣質介面

氣質介面是GC到MS的連接部件。最常見的連接方式是直接連接法，毛細管色譜柱直接導入質譜儀，使用石墨墊圈密封（85%Vespel+15%石墨），介面必須加熱，防止分離的組分冷凝，介面溫度設置一般為氣相色譜程序升溫最高值。

三、質譜儀部分

質譜儀既是一種通用型的檢測器，又是有選擇性的檢測器。它是在離子源部分將樣品分子電離，形成離子和碎片離子，再通過質量分析器按照質荷比的不同進行分離，最後在檢測器部分產生信號，並放大、記錄得到質譜圖。

1、離子源

離子源的作用是接受樣品產生離子，常用的離子化方式有:

電子轟擊離子化(electron impact ionization，EI)EI是最常用的一種離子源，有機分子被一束電子流(能量一般為70eV)轟擊，失去一個外層電子，形成帶正電荷的分子離子(M+)，M+進一步碎裂成各種碎片離子、中性離子或游離基，在電場作用下，正離子被加速、聚焦、進入質量分析器分析。

EI特點:

⑴、結構簡單，操作方便。

⑵、圖譜具有特徵性，化合物分子碎裂大，能提供較多信息，對化合物的鑒別和結構解析十分有利。

⑶、所得分子離子峰不強，有時不能識別。

本法不適合於高分子量和熱不穩定的化合物。

化學離子化(chemicalionization，CI)將反應氣(甲烷、異丁烷、氨氣等)與樣品按一定比例混合，然後進行電子轟擊，甲烷分子先被電離，形成一次、二次離子，這些離子再與樣品分子發生反應，形成比樣品分子大一個質量數的(M+1)離子，或稱為準分子離子。準分子離子也可能失去一個H2，形成(M-1)離子。


CI特點

⑴、不會發生象EI中那麼強的能量交換，較少發生化學鍵斷裂，譜形簡單。

⑵、分子離子峰弱，但(M+1)峰強，這提供了分子量信息。

3、場致離子化(fieldionization，FI)適用於易變分子的離子化，如碳水化合物、氨基酸、多肽、抗生素、苯丙胺類等。能產生較強的分子離子峰和準分子離子峰。

場解吸離子化(field desorption ionization，FD)用於極性大、難氣化、對熱不穩定的化合物。

負離子化學離子化(negative ion chemical ionization，NICI)是在正離子MS的基礎上發展起來的一種離子化方法，其給出特徵的負離子峰，具有很高的靈敏度(10-15g)。2、質量分析

其作用是將電離室中生成的離子按質荷比(m/z)大小分開，進行質譜檢測。常見質量分析器有:

四極質量分析器(quadrupoleanalyzer)

原理:由四根平行圓柱形電極組成，電極分為兩組，分別加上直流電壓和一定頻率的交流電壓。樣品離子沿電極間軸向進入電場後，在極性相反的電極間振盪，只有質荷比在某個范圍的離子才能通過四極桿，到達檢測器，其餘離子因振幅過大與電極碰撞，放電中和後被抽走。因此，改變電壓或頻率，可使不同質荷比的離子依次到達檢測器，被分離檢測。

扇形質量分析器

磁式扇形質量分析器(magnetic-sector massanalyzer)被電場加速的離子進入磁場後，運動軌道彎曲了，離子軌道偏轉可用公式表示:當H，V一定時，只有某一質荷比的離子能通過狹縫到達檢測器。

特點:解析度低，對質量同、能量不同的離子分辨較困難。

雙聚焦質量分析器(double-focusing massassay)由一個靜電分析器和一個磁分析器組成，靜電分析器允許有某個能量的離子通過，並按不同能量聚焦，先後進入磁分析器，經過兩次聚焦，大大提高了解析度。

3、檢測器

離子阱檢測器(iontrap detector)

原理類似於四極分析器，但讓離子貯存於井中，改變電極電壓，使離子向上、下兩端運動，通過底端小孔進入檢測器。

檢測器的作用是將離子束轉變成電信號，並將信號放大，常用檢測器是電子倍增器。當離子撞擊到檢測器時引起倍增器電極表面噴射出一些電子，被噴射出的電子由於電位差被加速射向第二個倍增器電極，噴射出更多的電子，由此連續作用，每個電子碰撞下一個電極時能噴射出2~3個電子，通常電子倍增器有14級倍增器電極，可大大提高檢測靈敏度。

4、真空系統

由於質譜儀必須在真空條件下才能工作，因此真空度的好壞直接影響了氣質聯用儀的性能。一般真空系統由兩級真空組成，前級真空泵和高真空泵。前級真空泵的主要作用是給高真空泵提供一個運行的環境，一般為機械旋片泵。高真空泵主要有油擴散泵和渦輪分子泵，目前主要應用的是渦輪分子泵謝謝您的解答，言簡意賅，容易理解。那麼氣質聯用儀有哪些性能指標呢？氣質聯用儀的整體性能指標主要有以下幾個：質量范圍、解析度、靈敏度、質量准確度、掃描速度、質量軸穩定性、動態范圍。


質量范圍指的是能檢測的最低和最高質量，決定了儀器的應用范圍，取決於質量分析器的類型。四極桿質量分析器的質量范圍下限1~10，上限500~1200。

解析度是指質譜分辨相鄰兩個離子質量的能力，質量分析器的類型決定了質譜儀的分辨能力。四極桿質量分析器的解析度一般為單位質量分辨力。

靈敏度：氣質聯用儀一般採用八氟萘作為靈敏度測試的化合物，選擇質量數272的離子，以1pg八氟萘的均方根（RMS）信噪比來表示。靈敏度的高低不僅與氣質聯用儀的性能有關，測試條件也會對結果產生一定影響。

質量准確度為離子質量測定的准確性，與解析度一樣取決於質量分析器的類型。四極桿質量分析器屬於低分辨質譜，質量准確度為0.1u。


掃描速度定義為每秒鍾掃描的最大質量數，是數據採集的一個基本參數，對於獲得合理的譜圖和好的峰形有顯著的影響。

質量軸穩定性是指在一定條件下，一定時間內質量標尺發生偏移的程度，一般多以24h內某一質量測定值的變化來表示。


動態范圍決定了氣質聯用儀的檢測濃度范圍。