环境监测常用仪器分析方法课件.ppt

1、2022-12-26环境监测常用仪器分析方法环境监测常用仪器分析环境监测常用仪器分析方法方法环境监测常用仪器分析方法1.分光光度法分光光度法2.原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法3.离子交换法离子交换法4.离子交换色谱法离子交换色谱法5.气相色谱法气相色谱法6.高效液相色谱法高效液相色谱法环境监测常用仪器分析方法1.1.分光光度法（但分光光度法（但BP89BP89，奚，奚BP76BP76）spectrophotometry（SP）环境监测常用仪器分析方法1.1.分光光度法（但分光光度法（但BP89BP89，奚，奚BP76BP76）基于物质分子对光的基于物质分子对光的选择性吸收选择性吸收而建立

2、起来的分析方法而建立起来的分析方法使用仪器：分光光度计使用仪器：分光光度计环境监测常用仪器分析方法1.1.分光光度法（但分光光度法（但BP89BP89，奚，奚BP76BP76）应用光区：应用光区：紫外光区（紫外光区（200400nm）紫外分光光度法紫外分光光度法多用多用于有机物的定量和结构分析于有机物的定量和结构分析可见光区（可见光区（400780nm）可见分光光度法可见分光光度法广泛广泛用于水中金属污染物的定量分析用于水中金属污染物的定量分析红外光区（红外光区（780nm300m）红外光谱法红外光谱法多用于多用于有机物的定量和结构分析有机物的定量和结构分析环境监测常用仪器分析方法1.1.分光

3、光度法分光光度法定性分析的基础（但定性分析的基础（但P89）物质不同，其分子结构（如价电子结构、键型、官能团物质不同，其分子结构（如价电子结构、键型、官能团等）不同，当不同波长的光照射时，产生选择性吸收等）不同，当不同波长的光照射时，产生选择性吸收，并形成独具不同最大吸收波长的吸收光谱。，并形成独具不同最大吸收波长的吸收光谱。分子吸收光谱上的吸收峰值波长、吸收峰数目及形状与分子吸收光谱上的吸收峰值波长、吸收峰数目及形状与物质的分子结构紧密相关物质的分子结构紧密相关定量分析的基础（但定量分析的基础（但P89）吸收峰峰值波长处的吸光度与被测物质的浓度之间的关吸收峰峰值波长处的吸光度与被测物质的浓度

4、之间的关系符合朗伯系符合朗伯-比尔定律（光的吸收定律），即在一定的比尔定律（光的吸收定律），即在一定的实验条件下二者呈线性关系实验条件下二者呈线性关系环境监测常用仪器分析方法1.1.分光光度法分光光度法在最大吸收波长处的在最大吸收波长处的吸光度（吸光度（A）与与被测物质的浓度被测物质的浓度（c）之间符合光的吸收定律，即朗伯比尔定律之间符合光的吸收定律，即朗伯比尔定律（Lambert-Beer），其数学表达式为：），其数学表达式为：环境监测常用仪器分析方法1.1.分光光度法分光光度法分光光度计分光光度计单光束分光光度计、双光束分光光度计单光束分光光度计、双光束分光光度计基本结构：光源、单色器、吸

5、收池、检测器和信号指示基本结构：光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。系统。光源：光源：通常在可见光区用通常在可见光区用6 12V钨丝灯或卤钨灯发出波长为钨丝灯或卤钨灯发出波长为320 2 500 nm的的连续光谱连续光谱作为光源。作为光源。在近紫外区常采用氢灯或氘（在近紫外区常采用氢灯或氘（dao2）灯发出）灯发出180 375 nm的连的连续光谱作为光源。续光谱作为光源。环境监测常用仪器分析方法1.1.分光光度法分光光度法分光光度计分光光度计单色器：单色器：核心：色散元件核心：色散元件作用：将光源发出的连续光谱分解成为单色光的装置作用：将光源发出的连续光谱分解成为单色光的装置，分为棱

6、镜和光栅，也可用滤光片。，分为棱镜和光栅，也可用滤光片。吸收池吸收池比色皿，是由透明、无色、耐腐蚀的比色皿，是由透明、无色、耐腐蚀的玻璃玻璃制成，使用制成，使用时应注意保持清洁、透明、避免磨损透光面。在时应注意保持清洁、透明、避免磨损透光面。在紫紫外区外区应使用应使用石英石英比色皿。比色皿。环境监测常用仪器分析方法1.1.分光光度法分光光度法定量分析方法（但定量分析方法（但P93）（1）标准曲线法）标准曲线法（2）标准加入法）标准加入法环境监测常用仪器分析方法定量分析方法定量分析方法（1）标准曲线法（但）标准曲线法（但P93）配制含不同浓度待测元素的系列配制含不同浓度待测元素的系列标准溶标准溶

7、液液，分别测其吸收值，以，分别测其吸收值，以扣除空白值扣除空白值后的吸收值与浓度绘制工作曲线。在后的吸收值与浓度绘制工作曲线。在同样操作条件下测定试样的吸收值，同样操作条件下测定试样的吸收值，从标准曲线查得试样溶液的浓度。从标准曲线查得试样溶液的浓度。环境监测常用仪器分析方法定量分析方法定量分析方法（2）标准加入法（但）标准加入法（但P93）如果试样的如果试样的基体基体组成复杂且对测定有明显干组成复杂且对测定有明显干扰时，则在标准曲线线性范围内，可使用扰时，则在标准曲线线性范围内，可使用这种方法。这种方法。在环境样品中，各种污染物的含量一般在在环境样品中，各种污染物的含量一般在10-6或或10

8、-9甚至甚至10-12级水平，而大量存在的其级水平，而大量存在的其他物质则称为基体。（但他物质则称为基体。（但P391）环境监测常用仪器分析方法定量分析方法定量分析方法（2）标准加入法（但）标准加入法（但P93）取取四份？四份？相同体积的试样溶液。从第二份起相同体积的试样溶液。从第二份起按比例加入不同量的待测元素的标准溶液按比例加入不同量的待测元素的标准溶液，稀释至一定体积。分别测得吸收值。以，稀释至一定体积。分别测得吸收值。以吸光度对加入的标准溶液浓度作图，得到吸光度对加入的标准溶液浓度作图，得到一条一条不通过原点不通过原点的直线，外延此直线与横的直线，外延此直线与横坐标交于坐标交于c点，读

9、数即为试样溶液中待测元点，读数即为试样溶液中待测元素的浓度值。素的浓度值。环境监测常用仪器分析方法消除物理干扰的方法：消除物理干扰的方法：1、配置相似组成的标准样品；、配置相似组成的标准样品；2、采用标准加入法：、采用标准加入法：C0C1C2C3C4C5AC0 C1 C2 C3 C4C5Cx环境监测常用仪器分析方法2.2.原子吸收分光光度法（但原子吸收分光光度法（但P91P91）atomic absorption spectrometry，AAS别名：原子吸收光谱法别名：原子吸收光谱法简称：原子吸收法简称：原子吸收法使用仪器：原子吸收分光光度计使用仪器：原子吸收分光光度计优点：优点：可测定可测

10、定70多种元素，测定快速、准确、干扰少、可多种元素，测定快速、准确、干扰少、可用同一试样分别测定多种元素等用同一试样分别测定多种元素等缺点：缺点：测定不同元素时需更换光源灯（空心阴极灯），不测定不同元素时需更换光源灯（空心阴极灯），不利于多种元素的同时分析利于多种元素的同时分析环境监测常用仪器分析方法2.2.原子吸收分光光度法（但原子吸收分光光度法（但P91P91）分类分类火焰原子吸收法（火焰原子吸收法（FAAS）测定废水和受污染的水中镉、铜、铅、锌等元素测定废水和受污染的水中镉、铜、铅、锌等元素对于含量低的清洁地面水或地下水，用萃取或离对于含量低的清洁地面水或地下水，用萃取或离子交换法富集后

11、再用火焰原子吸收法测定，也子交换法富集后再用火焰原子吸收法测定，也可以用石墨炉原子吸收法测定可以用石墨炉原子吸收法测定石墨炉原子吸收法（石墨炉原子吸收法（GFAAS）含量低的地表水或地下水含量低的地表水或地下水测定灵敏度高于测定灵敏度高于火焰原子吸收法火焰原子吸收法，但，但基体基体干扰较干扰较火焰原子化法严重火焰原子化法严重环境监测常用仪器分析方法2.2.原子吸收分光光度法（但原子吸收分光光度法（但P91P91）火焰原子吸收法测定原理火焰原子吸收法测定原理将含待测元素的溶液通过将含待测元素的溶液通过原子化系统原子化系统喷成细雾喷成细雾，随，随载气载气进入火焰，并在火焰中解离成进入火焰，并在火焰

12、中解离成基态基态原子原子。当。当空心阴极灯空心阴极灯辐射出待测元素的特征辐射出待测元素的特征波长光通过火焰时，因被火焰中待测元素的波长光通过火焰时，因被火焰中待测元素的基态原子吸收而减弱。在一定实验条件下，基态原子吸收而减弱。在一定实验条件下，特征波长特征波长光强的变化光强的变化与火焰中待测元素基态与火焰中待测元素基态原子的浓度有定量关系，从而与试样中原子的浓度有定量关系，从而与试样中待测待测元素的浓度（元素的浓度（C）有定量关系有定量关系环境监测常用仪器分析方法2.2.原子吸收分光光度法（但原子吸收分光光度法（但P91P91）火焰原子吸收法测定原理火焰原子吸收法测定原理A=kC式中：式中：A

13、待测元素的吸光度；待测元素的吸光度；k与实验条件有关的系数；当实验条件一定时与实验条件有关的系数；当实验条件一定时为常数；为常数；C待测元素的浓度。待测元素的浓度。因此，只要测得吸光度，就可以求出试样中待因此，只要测得吸光度，就可以求出试样中待测元素的浓度。测元素的浓度。环境监测常用仪器分析方法2.2.原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法（但（但P91P91）原子吸收分光光度计构成：原子吸收分光光度计构成：光源、光源、原子化系统原子化系统、分光系统及检测系统、分光系统及检测系统空心阴极灯空心阴极灯火焰火焰棱镜棱镜光电管光电管火焰原子吸收分光光度计示意图火焰原子吸收分光光度计示意图环境监测常用仪

14、器分析方法原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计光源光源作用：发射被测元素的特征共振辐射作用：发射被测元素的特征共振辐射最常用光源：空心最常用光源：空心阴极阴极灯（低压辉光放电管）灯（低压辉光放电管）阴极阴极：被测元素纯金属或其合金制成被测元素纯金属或其合金制成，空心圆筒形，空心圆筒形阳极：由钛（阳极：由钛（Ti）或钽（）或钽（Ta，tan2）、锆（）、锆（Zr，gao4）等金属制成）等金属制成灯内充入氖气（灯内充入氖气（Ne）或氩（）或氩（ya4）气（）气（Ar）作用：作用：当两极间加上一定电压时，因阴极表面溅射出来的待测金属原子被当两极间加上一定电压时，因阴极表面溅射出来的待测金属原子被激发

15、，便发射出特征光。空心阴极灯为激发，便发射出特征光。空心阴极灯为锐线光源锐线光源：特征光谱线宽：特征光谱线宽度窄，干扰少度窄，干扰少环境监测常用仪器分析方法原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计环境监测常用仪器分析方法原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计原子化系统原子化系统作用：提供能量，使试样干燥、蒸发并将被测元素转变成原子作用：提供能量，使试样干燥、蒸发并将被测元素转变成原子蒸气蒸气分类：火焰原子化系统和无火焰原子化系统分类：火焰原子化系统和无火焰原子化系统火焰原子化系统火焰原子化系统包括喷雾器、雾化室、燃烧器和火焰及气体供给部分。包括喷雾器、雾化室、燃烧器和火焰及气体供给部分。火焰是将试样

16、雾滴蒸发、干燥并经过热解离或还原作用产生大火焰是将试样雾滴蒸发、干燥并经过热解离或还原作用产生大量基态原子的能源量基态原子的能源常用火焰：空气常用火焰：空气-乙炔火焰乙炔火焰氧化亚氮氧化亚氮-乙炔火焰（最高温度可达乙炔火焰（最高温度可达3300K）：用于空气）：用于空气-乙炔火乙炔火焰难以解离的元素，如焰难以解离的元素，如Al、铍（、铍（Be）、钒（）、钒（V）、钛（）、钛（Ti）等等环境监测常用仪器分析方法原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计无火焰原子化系统无火焰原子化系统常用：电热高温石墨管原子化器常用：电热高温石墨管原子化器原子化效率比火焰原子化器高得多，可大大提高测定原子化效率比火焰原

17、子化器高得多，可大大提高测定灵敏度灵敏度。氢化物原子化器氢化物原子化器无火焰原子化法的测定无火焰原子化法的测定精密度精密度比火焰原子化法差。比火焰原子化法差。环境监测常用仪器分析方法原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计分光系统分光系统别名：单色器别名：单色器组件：色散元件（棱镜、光栅）、凹面镜、狭缝等组件：色散元件（棱镜、光栅）、凹面镜、狭缝等作用：将被测元素的特征谱线与邻近谱线分开作用：将被测元素的特征谱线与邻近谱线分开在原子吸收分光光度计中，单色器放在原子化系统在原子吸收分光光度计中，单色器放在原子化系统之后之后狭缝狭缝光栅光栅反射镜反射镜检测元件检测元件环境监测常用仪器分析方法原子吸收分

18、光光度计原子吸收分光光度计检测系统检测系统构成：光电倍增管、放大器、对数转换器、指示器（表构成：光电倍增管、放大器、对数转换器、指示器（表头、数显器、记录仪及打印机等）和自动调节、自动头、数显器、记录仪及打印机等）和自动调节、自动校准等校准等作用：将光信号转变成电信号并进行测量作用：将光信号转变成电信号并进行测量检测器：将单色器分出的光信号转变成电信号。检测器：将单色器分出的光信号转变成电信号。放大器：将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路放大器：将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进一步放大。进一步放大。对数变换器：光强度与吸光度之间的转换。对数变换器：光强度与吸光度之间的转换。显示、记录

19、显示、记录现在生产的中、高档原子吸收分光光度计都配有微型电现在生产的中、高档原子吸收分光光度计都配有微型电子计算机，用于控制仪器操作和进行数据处理。子计算机，用于控制仪器操作和进行数据处理。环境监测常用仪器分析方法环境监测常用仪器分析方法原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计单光束原子吸收分光光度计单光束原子吸收分光光度计双光束或多光束原子吸收分光光度计双光束或多光束原子吸收分光光度计与单光束型仪器的主要区别为光源辐射的特征光被与单光束型仪器的主要区别为光源辐射的特征光被旋转斩光器旋转斩光器分成分成参比光束参比光束和和测量光束测量光束参比光束参比光束不通过火焰，光强不变；不通过火焰，光强不变；测

20、量光束测量光束通过火焰，光强减弱。通过火焰，光强减弱。用半透半反射镜将两束光用半透半反射镜将两束光交替通过交替通过分光系统并送入检测系统测量，分光系统并送入检测系统测量，测定结果是两信号的比值，可大大减小光源强度变化的影响，克服测定结果是两信号的比值，可大大减小光源强度变化的影响，克服了单光束型仪器因光源强度变化导致的基线漂移现象。了单光束型仪器因光源强度变化导致的基线漂移现象。缺点：结构复杂，外光路能量损失大缺点：结构复杂，外光路能量损失大环境监测常用仪器分析方法环境监测常用仪器分析方法石墨炉原子吸收法（但石墨炉原子吸收法（但P93P93）将清洁水样和标准溶液直接注入电热石墨炉内石墨管进行测

21、定。每次进将清洁水样和标准溶液直接注入电热石墨炉内石墨管进行测定。每次进样量样量1020L（视元素含量而定）。（视元素含量而定）。测定时，石墨炉分三阶段加热升温：测定时，石墨炉分三阶段加热升温：干燥阶段干燥阶段：首先以：首先以低温（小电流）低温（小电流）干燥试样，使溶剂完全挥发，但以不干燥试样，使溶剂完全挥发，但以不发生剧烈沸腾为宜；发生剧烈沸腾为宜；灰化阶段灰化阶段：用：用中等电流中等电流加热，使试样灰化或碳化，在此阶段应有足够长加热，使试样灰化或碳化，在此阶段应有足够长的灰化时间和足够高的灰化温度，使试样基体完全蒸发，但又不使被测的灰化时间和足够高的灰化温度，使试样基体完全蒸发，但又不使被

22、测元素损失；元素损失；原子化阶段原子化阶段：用：用大电流大电流加热，使待测元素迅速原子化（原子化阶段），加热，使待测元素迅速原子化（原子化阶段），通常选择最低原子化温度。通常选择最低原子化温度。测定结束后，将温度升至最大允许值并维持一定时间，以除去残留物测定结束后，将温度升至最大允许值并维持一定时间，以除去残留物，消除记忆效应，做好下一次进样的准备。，消除记忆效应，做好下一次进样的准备。环境监测常用仪器分析方法3.3.离子交换法（但离子交换法（但P81P81）原理：原理：利用利用离子交换剂离子交换剂与溶液中的离子发生交换反与溶液中的离子发生交换反应进行分离。应进行分离。离子交换剂分类：离子交换

23、剂分类：无机离子交换剂无机离子交换剂有机离子交换剂（别名：离子交换树脂；广有机离子交换剂（别名：离子交换树脂；广泛应用）泛应用）环境监测常用仪器分析方法3.3.离子交换法（但离子交换法（但P81P81）有机离子交换剂（离子交换树脂）有机离子交换剂（离子交换树脂）是一种具有渗透性的三维网状高分子聚合物小球，在是一种具有渗透性的三维网状高分子聚合物小球，在网状结构的骨架上含有网状结构的骨架上含有可电离的活性基团可电离的活性基团，与水样中，与水样中的离子发生交换反应。的离子发生交换反应。分类（依据：官能团）分类（依据：官能团）阳阳离子交换树脂离子交换树脂阴阴离子交换树脂离子交换树脂特殊特殊离子交换树

24、脂离子交换树脂 环境监测常用仪器分析方法强酸性强酸性阳离子交换树脂阳离子交换树脂特种树脂特种树脂螯合树脂螯合树脂大孔树脂大孔树脂萃淋树脂萃淋树脂纤维素交换剂纤维素交换剂负载螯合剂树脂负载螯合剂树脂阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂强碱性强碱性阴离子交换树脂阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂R-SO3H树脂,如国产732R-COOH,R-OH 树脂R4 N+Cl-树脂-NH2,-NHR,-NR2 树脂无机离子交换剂无机离子交换剂有机离子交换剂有机离子交换剂(离子交换树脂离子交换树脂)环境监测常用仪器分析方法3.3.

25、离子交换法（但离子交换法（但P81P81）阳阳离子交换树脂分类（依据：所含活性基团离子交换树脂分类（依据：所含活性基团酸酸性强弱）性强弱）强酸型强酸型阳离子交换树脂（水样预处理中常用）阳离子交换树脂（水样预处理中常用）弱酸型阳离子交换树脂弱酸型阳离子交换树脂阴阴离子交换树脂分类（依据：所含活性基团离子交换树脂分类（依据：所含活性基团碱碱性强弱）性强弱）强碱性强碱性阴离子交换树脂（水样预处理中常用）阴离子交换树脂（水样预处理中常用）弱碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂环境监测常用仪器分析方法色谱法（但色谱法（但P136P136）别名：层析分析法别名：层析分析法分离测定多组分混合物分离测定多组

26、分混合物原理原理：不同物质在：不同物质在相对运动的两相相对运动的两相中具有不同的中具有不同的分分配系数（吸附系数，渗透系数等）配系数（吸附系数，渗透系数等），当这些物质，当这些物质随流动相移动时，就在两相之间进行反复多次分随流动相移动时，就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配，使原来分配系数只有微小差异的各组分得到很好地分离，依次送入检测器测定，达到分离、很好地分离，依次送入检测器测定，达到分离、分析各组分的目的。分析各组分的目的。环境监测常用仪器分析方法色谱法色谱法（但（但P136P136）分类依据：流动相及固定相的物态分类依据：流动相及固定相的物态气相色谱法

27、：流动相为气态（氮气、氢气、氦气气相色谱法：流动相为气态（氮气、氢气、氦气）气固色谱法气固色谱法：流动相为气态，固定相为固态（固体吸：流动相为气态，固定相为固态（固体吸附剂）附剂）气液色谱法气液色谱法：流动相为气态，固定相为液态（液体涂：流动相为气态，固定相为液态（液体涂渍于惰性载体作为固定相）渍于惰性载体作为固定相）液相色谱法：流动相为液态（甲醇，乙腈（液相色谱法：流动相为液态（甲醇，乙腈（jing1）液固色谱法液固色谱法液液色谱法液液色谱法环境监测常用仪器分析方法色谱法色谱法（但（但P136P136）气固色谱法气固色谱法根据固体吸附剂对试样中各组分的根据固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力吸

28、附能力不同而不同而进行分离进行分离气液色谱法气液色谱法根据固定液（高沸点有机物）对试样中各组分的根据固定液（高沸点有机物）对试样中各组分的溶溶解度解度不同而进行分离不同而进行分离环境监测常用仪器分析方法色谱法的分类色谱法的分类分类依据：固定相的形式分类依据：固定相的形式柱色谱法柱色谱法纸层析法纸层析法薄层色谱法薄层色谱法分类依据：分离机制分类依据：分离机制吸附色谱法、分配色谱法、离子色谱法等吸附色谱法、分配色谱法、离子色谱法等环境监测常用仪器分析方法色谱法色谱法（但（但P136P136）应用应用色谱法是现代分析中最有效、用得最多的分离分析方色谱法是现代分析中最有效、用得最多的分离分析方法法痕量

29、分析的主要手段痕量分析的主要手段环境监测中，色谱法是环境监测中，色谱法是有机污染物有机污染物分离分析的主分离分析的主要手段要手段气相色谱法、液相色谱法、高压液相色谱法、离子色气相色谱法、液相色谱法、高压液相色谱法、离子色谱法使用较多谱法使用较多环境监测常用仪器分析方法4.4.离子交换色谱法（但离子交换色谱法（但P112P112，奚，奚P101P101）IC，ion chromatographyionchromatographychromatography环境监测常用仪器分析方法4.4.离子交换色谱法（但离子交换色谱法（但P112P112，奚，奚P101P101）IC，ion chromatog

30、raphy原理：原理：利用利用离子交换离子交换原理，连续对共存多种阴离子或阳离子进原理，连续对共存多种阴离子或阳离子进行分离与测定的方法。行分离与测定的方法。分离机制：分离机制：依据被测组分与离子交换剂依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力）交换能力（亲和力）不同而不同而实现实现仪器：离子色谱仪仪器：离子色谱仪环境监测常用仪器分析方法4.4.离子交换色谱法（但离子交换色谱法（但P112P112，奚，奚P101P101）要求：要求：固定相固定相离子交换树脂离子交换树脂流动相流动相水为溶剂的缓冲溶液（酸或碱液）水为溶剂的缓冲溶液（酸或碱液）被分离组分被分离组分离子型离子型的有机物或无机物的有机物

31、或无机物不能测定电离常数很小、电导率低的酸（如碳酸、硅酸不能测定电离常数很小、电导率低的酸（如碳酸、硅酸、氰根等）、氰根等）不能测定在抑制柱内能形成氢氧化物沉积的重金属离子不能测定在抑制柱内能形成氢氧化物沉积的重金属离子等等环境监测常用仪器分析方法4.4.离子交换色谱法（但离子交换色谱法（但P112P112，奚，奚P101P101）分类（依据：分离方式）分类（依据：分离方式）高效离子色谱（高效离子色谱（HPIC）分离机制：离子交换分离机制：离子交换F-、Cl-、NO3-、NO2-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Ni2+（亲水性阴、阳离子）（亲水性阴

32、、阳离子）离子排斥色谱（离子排斥色谱（HPICE）分离机制：离子排斥分离机制：离子排斥有机酸、无机弱酸、醇类有机酸、无机弱酸、醇类流动相离子色谱（流动相离子色谱（MPIC）分离机制：吸附和离子对的形成分离机制：吸附和离子对的形成疏水性阴、阳离子的分离，金属络合物的分离疏水性阴、阳离子的分离，金属络合物的分离环境监测常用仪器分析方法离子色谱仪离子色谱仪组件：洗提液贮罐、输液泵、进样阀、分离柱、抑制柱、电组件：洗提液贮罐、输液泵、进样阀、分离柱、抑制柱、电导测量装置和数据处理器、记录仪等导测量装置和数据处理器、记录仪等分离柱分离柱填充填充低低容量离子交换树脂容量离子交换树脂由于液体流过时阻力大，故

33、需使用高压输液泵；由于液体流过时阻力大，故需使用高压输液泵；抑制柱抑制柱填充另一类型填充另一类型高高容量离子交换树脂容量离子交换树脂作用：削减洗提液造成的本底电导；提高被测组分的电导作用：削减洗提液造成的本底电导；提高被测组分的电导检测器检测器电导型检测器、紫外电导型检测器、紫外-可见光度型、荧光型和安培型等检测器，用非可见光度型、荧光型和安培型等检测器，用非电导型检测器一般不需使用抑制柱。电导型检测器一般不需使用抑制柱。环境监测常用仪器分析方法离子交换色谱法离子交换色谱法当流动相将样品带进当流动相将样品带进分离柱分离柱，由于各种离子对离子，由于各种离子对离子交换树脂的亲和性不同，样品在分离柱

34、上分离成不交换树脂的亲和性不同，样品在分离柱上分离成不连续的谱带，然后再流经连续的谱带，然后再流经抑制柱抑制柱，使充当流动相的，使充当流动相的强电解质溶液变成低电导的溶液，并依次被洗脱检强电解质溶液变成低电导的溶液，并依次被洗脱检测。测。分析分析阴阴离子离子分离柱分离柱填充填充低低容量容量阴阴离子交换树脂离子交换树脂抑制柱抑制柱填充强酸性填充强酸性阳阳离子交换树脂离子交换树脂洗提液：氢氧化钠稀溶液或碳酸钠洗提液：氢氧化钠稀溶液或碳酸钠-碳酸氢钠溶液碳酸氢钠溶液当将当将水样水样注入洗提液并流经分离柱时，基于不同阴离注入洗提液并流经分离柱时，基于不同阴离子对低容量阴离子交换树脂的亲和力不同而彼此分

35、开子对低容量阴离子交换树脂的亲和力不同而彼此分开，在不同时间随洗提液进入抑制柱，转换成，在不同时间随洗提液进入抑制柱，转换成高电导型高电导型酸酸，而，而洗提液洗提液被中和转为被中和转为低电导的水或碳酸低电导的水或碳酸，使水样，使水样中的阴离子得以依次进入电导测量装置测定，根据电中的阴离子得以依次进入电导测量装置测定，根据电导峰的峰高（或峰面积），与混合标准溶液相应阴离导峰的峰高（或峰面积），与混合标准溶液相应阴离子的峰高（或峰面积）比较，即可得知水样中各阴离子的峰高（或峰面积）比较，即可得知水样中各阴离子的浓度。子的浓度。环境监测常用仪器分析方法泵泵电导仪电导仪记录仪记录仪样品注入阀样品注入阀

36、分离柱分离柱抑制柱抑制柱电导池电导池废液废液离子色谱分析流程离子色谱分析流程淋洗液槽淋洗液槽环境监测常用仪器分析方法离子交换色谱法离子交换色谱法l分离机制（见图示）分离机制（见图示）阳离子交换树脂阳离子交换树脂 RSO3-H+X+RSO3-X+H+固定离子固定离子可交换离子可交换离子待测离子待测离子阴离子交换树脂阴离子交换树脂R-NR-N+HCOHCO3 3-十十NaNa+X X-R-NR-N+X X-+Na+NaHCOHCO3 3固定离子固定离子可交换离子可交换离子待测离子待测离子环境监测常用仪器分析方法离子色谱仪离子色谱仪环境监测常用仪器分析方法离子色谱连续抑制装置图离子色谱连续抑制装置图

37、环境监测常用仪器分析方法离子交换色谱法离子交换色谱法以阴离子交换树脂（以阴离子交换树脂（R-OH）作固定相，分离阴离子（如）作固定相，分离阴离子（如Br-）为例：）为例：当待测阴离子当待测阴离子Br-随流动相（随流动相（NaOH）进入色谱柱时，发生）进入色谱柱时，发生如下交换反应（洗脱反应为交换反应的逆过程）：如下交换反应（洗脱反应为交换反应的逆过程）：R-OH+NaBr-R-Br-+Na+OH-抑制柱上发生的反应：抑制柱上发生的反应：R-H+Na+OH-R-Na+H2O R-H+Na+Br-R-Na+H+Br-l可见，通过抑制柱将洗脱液转变成了电导值很小的水，消除了本底电可见，通过抑制柱将洗

38、脱液转变成了电导值很小的水，消除了本底电导的影响；试样阴离子导的影响；试样阴离子Br-则被转化成了相应的酸则被转化成了相应的酸H+Br-，可用电导法灵，可用电导法灵敏的检测。敏的检测。环境监测常用仪器分析方法离子交换色谱法离子交换色谱法应用应用用用IC法测定水样中法测定水样中F-、Cl-、NO2-、PO43-、Br-、NO3-、SO42-等等阴离子时，分离柱选用阴离子时，分离柱选用 R-N+HCO3-型阴离子交换树脂，型阴离子交换树脂，抑制柱选用抑制柱选用 RSO3H 型阳离子型阳离子交换树脂，以交换树脂，以0.0024mol/L 碳碳酸钠与酸钠与 0.0031mol/L 碳氢钠碳氢钠混合溶液

39、为淋洗液。混合溶液为淋洗液。环境监测常用仪器分析方法5.5.气相色谱法（但气相色谱法（但P136P136）仪器：气相色谱仪仪器：气相色谱仪构造：载气系统、进样系统、分离系统（色谱柱）、检测构造：载气系统、进样系统、分离系统（色谱柱）、检测系统、记录系统、辅助系统系统、记录系统、辅助系统流程：载气由高压钢瓶供给，经减压、干燥、净化和测量流程：载气由高压钢瓶供给，经减压、干燥、净化和测量流量后进入气化室，携带由气化室进样口注入并迅速气化流量后进入气化室，携带由气化室进样口注入并迅速气化为蒸气的试样进入色谱柱（内装固定相），经分离后的各为蒸气的试样进入色谱柱（内装固定相），经分离后的各组分依次进入检

40、测器，将浓度或质量信号转换成电信号，组分依次进入检测器，将浓度或质量信号转换成电信号，经阻抗转化和放大，送入记录仪记录色谱峰。经阻抗转化和放大，送入记录仪记录色谱峰。环境监测常用仪器分析方法别名：色谱流出曲线别名：色谱流出曲线当载气载带着各组分依次通过检测器时，检当载气载带着各组分依次通过检测器时，检测器响应信号随时间变化曲线测器响应信号随时间变化曲线如果分离完全，每个色谱峰代表一种组分。如果分离完全，每个色谱峰代表一种组分。根据色谱峰出峰时间可进行定性分析；根据根据色谱峰出峰时间可进行定性分析；根据色谱峰高或峰面积可进行定量分析。色谱峰高或峰面积可进行定量分析。色谱图色谱图环境监测常用仪器分

41、析方法包括色谱柱内径及柱长、固定相、气化温度及柱包括色谱柱内径及柱长、固定相、气化温度及柱温、载气及其流速、进样时间和进样量等温、载气及其流速、进样时间和进样量等色谱柱内径越小，柱效越高，一般为色谱柱内径越小，柱效越高，一般为26mm。增加柱长可提高柱效，但分析时间增长，一般增加柱长可提高柱效，但分析时间增长，一般在在0.56m之间选择。之间选择。固定相是色谱柱的填充剂，可分为气固色谱固定固定相是色谱柱的填充剂，可分为气固色谱固定相和气液色谱固定相。相和气液色谱固定相。色谱柱分离条件的选择色谱柱分离条件的选择环境监测常用仪器分析方法气化温度：应以能将试样迅速气化而不分解为准气化温度：应以能将试

42、样迅速气化而不分解为准，一般高于色谱柱温度，一般高于色谱柱温度3070。柱温：提高色谱柱温度，可加速气相和液相的传柱温：提高色谱柱温度，可加速气相和液相的传质过程，缩短分离时间，但过高将会降低固定质过程，缩短分离时间，但过高将会降低固定液的选择性，增加其挥发流失，一般选择近似液的选择性，增加其挥发流失，一般选择近似等于试样中各组分的平均沸点或稍低温度。等于试样中各组分的平均沸点或稍低温度。色谱柱分离条件的选择色谱柱分离条件的选择环境监测常用仪器分析方法载气应根据所用检测器类型，对柱效能的影响等载气应根据所用检测器类型，对柱效能的影响等因素选择。如对热导检测器，应选氢气或氩气因素选择。如对热导检

43、测器，应选氢气或氩气；对氢火焰离子化检测器，一般选氮气。载气；对氢火焰离子化检测器，一般选氮气。载气流速小，宜选用分子量较大和扩散系数小的载流速小，宜选用分子量较大和扩散系数小的载气，如氮气和氩气，反之，应选用分子量小，气，如氮气和氩气，反之，应选用分子量小，扩散系数大的载气，如氢气，以提高柱效。载扩散系数大的载气，如氢气，以提高柱效。载气最佳流速需要通过实验确定。气最佳流速需要通过实验确定。色谱柱分离条件的选择色谱柱分离条件的选择环境监测常用仪器分析方法进样量进样量色谱分析要求进样时间在色谱分析要求进样时间在1秒钟内完成。否则秒钟内完成。否则，将造成色谱峰扩张，甚至改变峰形。，将造成色谱峰扩

44、张，甚至改变峰形。进样量应控制在峰高或峰面积与进样量成正比进样量应控制在峰高或峰面积与进样量成正比的范围内。液体试样一般为的范围内。液体试样一般为0.55L；气样一；气样一般为般为0.110mL。色谱柱分离条件的选择色谱柱分离条件的选择环境监测常用仪器分析方法检测器（但检测器（但P139P139）要求要求灵敏度高、检测限（反映噪音大小和灵敏度的综合指灵敏度高、检测限（反映噪音大小和灵敏度的综合指标）低，响应快、线性范围宽标）低，响应快、线性范围宽常用检测器常用检测器热导检测器热导检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器电子捕获检测器电子捕获检测器火焰光度检测器火焰光度检测器环境监测常用仪器分

45、析方法气相色谱的定性分析气相色谱的定性分析依据：色谱峰的保留时间依据：色谱峰的保留时间直接对照法直接对照法已知标准物质与未知峰对比已知标准物质与未知峰对比当某一纯物质的保留时间与未知色谱峰的保留时间当某一纯物质的保留时间与未知色谱峰的保留时间相同时，可初步确定该未知峰所代表的组分。相同时，可初步确定该未知峰所代表的组分。利用保留值的经验规律定性利用保留值的经验规律定性利用化学方法或其他仪器分析手段配合定性利用化学方法或其他仪器分析手段配合定性环境监测常用仪器分析方法气相色谱的定量分析气相色谱的定量分析常用的定量方法：标准曲线法、内标法和归一常用的定量方法：标准曲线法、内标法和归一化法。化法。标

46、准曲线法（外标法）标准曲线法（外标法）用被测组分纯物质配制系列标准溶液，分别定量用被测组分纯物质配制系列标准溶液，分别定量进样，记录不同浓度溶液的色谱图，测出峰面进样，记录不同浓度溶液的色谱图，测出峰面积，用峰面积对相应的浓度作图，应得到一条积，用峰面积对相应的浓度作图，应得到一条直线，即标准曲线。有时也可用峰高代替峰面直线，即标准曲线。有时也可用峰高代替峰面积，作峰高积，作峰高-浓度标准曲线。在同样条件下，进浓度标准曲线。在同样条件下，进同量被测试样，测出峰面积或峰高，从标准曲同量被测试样，测出峰面积或峰高，从标准曲线上查知试样中待测组分的含量。线上查知试样中待测组分的含量。环境监测常用仪器

47、分析方法气相色谱的定量分析气相色谱的定量分析内标法内标法选择一种试样中不存在，其色谱峰位于被测组分色谱峰选择一种试样中不存在，其色谱峰位于被测组分色谱峰附近的纯物质作为内标物，以固定量（接近被测组分附近的纯物质作为内标物，以固定量（接近被测组分量）加入标准溶液和试样溶液中，分别定量进样，记量）加入标准溶液和试样溶液中，分别定量进样，记录色谱峰，以被测组分峰面积与内标物峰面积的比值录色谱峰，以被测组分峰面积与内标物峰面积的比值对相应浓度作图，得到标准曲线。根据试样中被测与对相应浓度作图，得到标准曲线。根据试样中被测与内标两种物质峰面积的比值，从标准曲线上查知被测内标两种物质峰面积的比值，从标准曲

48、线上查知被测组分浓度。这种方法可抵消因实验条件和进样量变化组分浓度。这种方法可抵消因实验条件和进样量变化带来的误差。带来的误差。环境监测常用仪器分析方法气相色谱的定量分析气相色谱的定量分析归一化法归一化法外标法和内标法适用于试样中各组分不能全部外标法和内标法适用于试样中各组分不能全部出峰，或多组分中只测量一种或几种组分的出峰，或多组分中只测量一种或几种组分的情况。如果试样中各组分都能出峰，并要求情况。如果试样中各组分都能出峰，并要求定量，则使用归一化方法比较简单。定量，则使用归一化方法比较简单。环境监测常用仪器分析方法气相色谱的定量分析气相色谱的定量分析归一化法归一化法设试样中各组分的重量分别

49、为设试样中各组分的重量分别为W1、W2、Wn，则各组分的百分含，则各组分的百分含量（量（Pi）按照下式计算：）按照下式计算：f fw w可由文献查知，也可通过实验测定。可由文献查知，也可通过实验测定。各组分的重量（各组分的重量（WWi i）可由重量校正因子（）可由重量校正因子（f fw w）和峰面积（）和峰面积（A Ai i）求）求得得环境监测常用仪器分析方法6.高效液相色谱法（但高效液相色谱法（但P141P141）high performance liquid chromatography，HPLC与气相色谱的主要差别与气相色谱的主要差别气相色谱的流动相是惰性气体，分离主要取决于组分分子与固

50、定相气相色谱的流动相是惰性气体，分离主要取决于组分分子与固定相之间的作用力，而高效液相色谱的流动相是液体，分离过程的实之间的作用力，而高效液相色谱的流动相是液体，分离过程的实现是组分、流动相和固定相三者间相互作用的结果现是组分、流动相和固定相三者间相互作用的结果高效液相色谱一般可在室温下进行分离，固定相颗粒很细，高效液相色谱一般可在室温下进行分离，固定相颗粒很细，流动相受到的阻力大，加上本身粘度高，必须用高压泵输流动相受到的阻力大，加上本身粘度高，必须用高压泵输送送环境监测常用仪器分析方法高效液相色谱法高效液相色谱法优点优点可分离难挥发性、热不稳定性、离子型和分子量大的有可分离难挥发性、热不稳