《儀器分析》與色譜工作站中的定量分析法

色譜分析法是一種重要的分離、分析技術(shù)，特別是近30年來，由于氣相色譜、高壓液相色譜等的發(fā)展，色譜分析已廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，成為一種重要的分析手段。同時，在色譜分析數(shù)據(jù)處理方面，也有了很大的變化，由原來的普通記錄儀發(fā)展到專門用于色譜數(shù)據(jù)處理的色譜微處理機，又到目前集控制、采樣、數(shù)據(jù)處理為一體的色譜分析工作站，其具體的分析方法與教材中所講授的內(nèi)容有較大差別。筆者以現(xiàn)行化工技校《儀器分析》教材與目前國內(nèi)應(yīng)用較多的色譜分析工作站為例，進行分析比較，以幫助學(xué)生理解色譜分析工作站的定量分析方法，說明教材改革的必要性。

一、定量校正因子的差異

1.教材中的定量校正因子

(1)絕對校正因子。根據(jù)色譜分析原理，在一定操作條件下某組分的質(zhì)量與其峰面積成正比，所以教材得出絕對校正因子的公式:

fi=…………………(1)

其中，Wi為組分i的質(zhì)量，Ai為組分i的峰面積。絕對校正因子的意義是:單位峰面積相應(yīng)于樣品中含的組分i的質(zhì)量。它由儀器的靈敏度決定，不易測定，應(yīng)用困難。

(2)相對校正因子。為了克服絕對校正因子不易測定、應(yīng)用困難的問題，教材上引入了相對校正因子。相對校正因子是指某物質(zhì)的絕對校正因子與標準物質(zhì)的絕對校正因子的比值。常用的標準物質(zhì)是苯(熱導(dǎo)池檢測器)和正庚烷(氫焰檢測器)。

相對校正因子定義式為(以常用的相對質(zhì)量校正因子為例):

Fi==·…………………(2)

其中，fi、fs為組分與標準物質(zhì)的絕對校正因子，Wi、Ws為組分與標準物質(zhì)的質(zhì)量，Ai、As為組分與標準物質(zhì)的峰面積，F(xiàn)i即為相對校正因子。

由于相對校正因子采用統(tǒng)一的標準物質(zhì)(苯或正庚烷)進行測定，因此，不同靈敏度的儀器，對同一物質(zhì)其相對校正因子是相同的。

2.色譜分析工作站中的校正因子

色譜分析工作站中的校正因子不同于教材，不同的定量計算方法校正因子的意義不同，下面以N2000為例進行分析:

(1)歸一化法中的校正因子。儀器內(nèi)部設(shè)定的校正因子公式為:

F1=…………………(3)

F2=C2-F1A2………………(4)

其中，C1、C2為不同含量標準樣品1、2的含量，A1、A2為相對應(yīng)的標準樣品的峰面積，F(xiàn)1、F2分別為斜率校正因子與截距校正因子，下同。

(2)內(nèi)標法。儀器內(nèi)部設(shè)定的校正因子公式為:

F1= …………………(5)

F2=…………………(6)

其中，Cis1、Cis2為不同含量內(nèi)標物1、2的含量，Ais1、Ais2為相對應(yīng)的內(nèi)標物的峰面積，與教材比較，F(xiàn)1、F2相當(dāng)于以內(nèi)標物為標準物的相對校正因子。

(3)外標法。儀器內(nèi)部設(shè)定的校正因子公式為:

F1=…………………(7)

F2=C2Wspl2…………………(8)

其中，Wspl、Wsp2為兩次稱量的樣品重量。Ci·Wspl即為Wi，所以上式相當(dāng)于教材上的絕對校正因子。此外，N2000根據(jù)需要還有指數(shù)法、多內(nèi)標法的校正因子。

從以上公式可以得知，N2000與教材上的校正因子方面相比較二者有明顯差異:第一，N2000中的校正因子為兩點校正法(N2000中還提供多點校正法等);教材未提及兩點校正法。第二，教材上使用的是以苯或正庚烷為基準物的相對校正因子;而N2000校正歸一化法、外標法使用絕對校正因子，內(nèi)標法使用的是以內(nèi)標物為標準物的相對校正因子，對標準物不作統(tǒng)一要求。第三，為進一步提高分析結(jié)果的準確度，針對不同的分析要求，工作站還提供如指數(shù)法、多內(nèi)標法等校正因子的概念。

二、分析方法的差異

從上述可以看出，色譜分析工作站與教材上的校正因子方面有所不同，它不像教材那樣對求校正因子時相比較的標準物質(zhì)作統(tǒng)一要求，而與具體分析方法有關(guān)。根據(jù)教材，進行色譜定量分析時，只要在色譜分析圖譜上測出有關(guān)峰面積，再從手冊上查出它們的相對校正因子，即可求出待測組分的含量。利用色譜分析工作站進行定量分析時，需要儀器預(yù)先根據(jù)標準樣品，利用以上相應(yīng)公式測出校正因子，然后才能注入待測樣品分析，求出待測組分含量。下面以內(nèi)標法為例比較如下:

1.教材中的內(nèi)標計算法

教材色譜分析中的內(nèi)標法是在分析待測樣品時，選一個內(nèi)標物作為標準，用內(nèi)標物的峰面積和重量與被測組分的峰面積和重量進行比較，從而求得被測組分的含量:

Ci%=………………(9)

從教材上這一公式可以看出，當(dāng)用內(nèi)標法進行色譜定量分析時，只要在色譜分析圖譜上測出組分及內(nèi)標物的峰面積，再從各種手冊上查出它們的相對校正因子，利用上式即可求出待測組分的含量。

2.色譜分析工作站中的內(nèi)標計算法

色譜分析工作站內(nèi)部設(shè)定的組分含量的計算公式為:

Ci=…………………(10)

其中，Ci為待測組分i的含量，F(xiàn)i1、Fi2為待測組分i的斜率校正因子與截距校正因子(由式(5)、(6)得到)，Wis為內(nèi)標物的質(zhì)量，Ai、Ais分別為待測樣品與內(nèi)標物質(zhì)的峰面積，Wspl為樣品進樣量。

從上式不難看出，利用色譜分析工作站進行內(nèi)標法定量分析時，需要儀器預(yù)先根據(jù)標準樣品與內(nèi)標物質(zhì)的濃度及峰面積，并利用式(5)、(6)式測出斜率校正因子與截距校正因子，然后才能注入待測樣品分析，通過上式自動求出待測組分含量。

綜上所述，教材與色譜分析工作站的校正因子方面有較大差異。教材上的校正因子告訴學(xué)生相對校正因子與具體儀器無關(guān)，不同儀器下的同一物質(zhì)其相對校正因子相同，所以可以從手冊上查得校正因子直接使用。色譜分析工作站中的校正因子與具體分析方法及條件有關(guān)，因此，在使用時兩者不能通用。

根據(jù)以上差別，教材上的計算方法，不需要待測物的標準樣品(外標法除外)，只要在手冊上查到有關(guān)校正因子，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)即可求出結(jié)果。色譜分析工作站的校正因子須由標準樣品來測定，然后才能對待測樣品進行分析計算，而且分析步驟遠復(fù)雜于教材上講解的步驟。

色譜分析工作站盡管先由標準樣品測出校正因子，不直接使用手冊上的校正因子，但是由于峰的鑒定、峰面積的測量、結(jié)果的處理等都由儀器完成，因此分析時不但準確而且更加快速。

總之，教材上的校正因子與目前普遍使用的色譜分析工作站不相同，決定了實際分析操作、要求及技巧亦不相同。另外，色譜分析工作站還引入了大量的有關(guān)色譜峰及其處理、分析方法等新概念。為了使技校畢業(yè)生、短期培訓(xùn)學(xué)員到分析崗位上盡快適應(yīng)工作，避免出現(xiàn)對工作站及分析方面理解上的困難，使用多年的各類《儀器分析》及有關(guān)實驗教材應(yīng)盡快改進，使其與目前儀器分析使用的實際狀況相適應(yīng)。

(作者單位:河南省焦作市化工高級技工學(xué)校)