干货丨样品称量准确度影响——静电作用篇
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《干货丨样品称量准确度影响——温度篇》里针对电子天平准确度的影响,我们从环境因素分析温度对样品称量准确度的影响。这期我们将继续从环境因素分析静电作用对样品称量准确度的影响。
静电现象在我们的日常生产、生活中无处不在。若称量容器上带有静电,会导致电子天平的显示值长时间波动,无法稳定显示准确的称量结果,影响样品称量准确度。在称量过程中,经过摩擦的称量样品、称量容器及实验人员的衣物上等都可能带有静电。而且,样品的带电量也会随着实验人员的具体操作以及实验人员与电子天平之间距离的远近而变化。如:对没有静电屏蔽功能的电子天平加载、卸载称量样品的操作和与秤盘或桌面的接触,样品的带电量都会实时发生变化,看似完全相同的操作,却毫无规律可言;实验人员身上所带的静电,随着实验人员身体距离天平的远近变化,也会造成数值的变化,使得样品称量准确度受到影响。
如何避免静电对称量准确度的影响?
1 控制称量环境湿度在40% - 70%之间
在这个湿度范围内,物体表面会形成一层极微薄的导电水层,使其电阻率大大降低,电荷快速转移,静电作用减弱;
2 称量容器尽量选用金属或玻璃材质
避免使用塑料材质的称量容器。塑料常规情况都是绝缘体,电荷集聚在其表面无法流动就变成了静电聚集体,使得静电作用增强;
3 电子天平安装专门的消除静电装置
安装专门的消除静电装置并将秤盘接地,可以有效降低静电作用;
4 zui好穿着棉质实验服或防静电面料的衣物
操作人员在做称量的过程中,zui好穿着棉质实验服或防静电面料的衣物,必要时操作人员同时带防静电手环,避免因为人员移动而产生静电。
实验室样品称量操作中影响准确度的因素有很多,其中静电是不容小觑的一个因素。针对上述分析静电产生的原因及应对措施,可以有效减少静电作用对称量操作的影响,提高称量准确度。
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- 干货丨样品称量准确度影响——静电作用篇
《干货丨样品称量准确度影响——温度篇》里针对电子天平准确度的影响,我们从环境因素分析温度对样品称量准确度的影响。这期我们将继续从环境因素分析静电作用对样品称量准确度的影响。
静电现象在我们的日常生产、生活中无处不在。若称量容器上带有静电,会导致电子天平的显示值长时间波动,无法稳定显示准确的称量结果,影响样品称量准确度。在称量过程中,经过摩擦的称量样品、称量容器及实验人员的衣物上等都可能带有静电。而且,样品的带电量也会随着实验人员的具体操作以及实验人员与电子天平之间距离的远近而变化。如:对没有静电屏蔽功能的电子天平加载、卸载称量样品的操作和与秤盘或桌面的接触,样品的带电量都会实时发生变化,看似完全相同的操作,却毫无规律可言;实验人员身上所带的静电,随着实验人员身体距离天平的远近变化,也会造成数值的变化,使得样品称量准确度受到影响。
如何避免静电对称量准确度的影响?
1 控制称量环境湿度在40% - 70%之间
在这个湿度范围内,物体表面会形成一层极微薄的导电水层,使其电阻率大大降低,电荷快速转移,静电作用减弱;
2 称量容器尽量选用金属或玻璃材质
避免使用塑料材质的称量容器。塑料常规情况都是绝缘体,电荷集聚在其表面无法流动就变成了静电聚集体,使得静电作用增强;
3 电子天平安装专门的消除静电装置
安装专门的消除静电装置并将秤盘接地,可以有效降低静电作用;
4 zui好穿着棉质实验服或防静电面料的衣物
操作人员在做称量的过程中,zui好穿着棉质实验服或防静电面料的衣物,必要时操作人员同时带防静电手环,避免因为人员移动而产生静电。
实验室样品称量操作中影响准确度的因素有很多,其中静电是不容小觑的一个因素。针对上述分析静电产生的原因及应对措施,可以有效减少静电作用对称量操作的影响,提高称量准确度。
- 干货丨四大滴定之络合滴定篇
络合滴定
络合滴定是以络合反应为基础的滴定分析方法,又称为配位滴定。络合反应亦是路易斯酸和路易斯碱结合生成简单络合物或螯合物的反应(金属离子作为路易斯酸提供空轨道,接受路易斯碱所提供的未成键电子对形成化学键)。
简单络合物由ZX离子和单齿配体组成,如同多元弱酸一般,常形成逐级络合物,存在逐级解离平衡关系,限制了其在滴定分析中的应用,一般常用作掩蔽剂、显色剂和指示剂。
螯合物由同一金属离子与两个或多个配位体形成螯合环的环状结构配合物。螯合物也存在逐级络合现象,但可以通过控制适当的反应条件,得到实验所需的络合物,常被用做滴定剂和掩蔽剂。例如乙二胺四乙酸(EDTA)是含有羧基和氨基的螯合剂,能与多种硬酸、软酸型阳离子结合形成具有多个五原子环的稳定螯合物。其结构式如图1所示,由于其良好的稳定性及成本低廉等原因成为分析化学中应用最广泛的螯合剂。
EDTA结构式
在络合滴定中,通常利用一种能与金属离子生成有色络合物的显色剂来判断滴定反应是否达到反应终点,这种显色剂称为金属离子指示剂。下表为络合滴定中常用金属指示剂。
在络合滴定中,根据金属离子络合物稳定常数、络合速率、指示剂封闭效应、溶液酸碱度等要求,我们可以采用不同的滴定方法来满足实验需求并将其运用到实际生产中去。
- 干货丨标准物质配置中,称量器具的选择
相信大家在使用标准品时,经常遇到不同性状的标准品。其实针对标准品的性状,在进行标准物质称量配置时需要的称量器具也大有不同。
固体标准品
半固体标准品
液体标准品
那么具体应该如何选择呢?
称量纸
特点
质地坚实、密致而稍微透明,具有对油脂和水的渗透抵抗力强,不透气等特点,能防水、防潮、防油、杀菌、消毒。具有纸质纯净、强度高、透明好、不变形、耐晒、耐高温、抗老化等。
缺点
称量量小时,容易受浮力及静电影响,有可能造成称量结果不稳定。称量纸外边缘超出秤盘范围,造成称量ZX偏移。称量纸与秤盘以外的其他部位接触造成称量结果的不准确。
适用范围
固体称量。
称量舟/称量勺
称量舟
称量勺
特点
称量舟玻璃壳体一侧的上端设置开口,这样便于称取标准品,玻璃壳体的另一侧设置漏斗颈管,适用于标准品的定量转移,保证了试验数据的准确性。在称量时,玻璃称量舟称量比较稳定。有些标准品带静电;有些标准品转移时粉末易随溶剂往上蔓延。玻璃称量舟转移过程中能够较好的解决这类问题,使标准品转移时不受损失。称量舟也适用于十万分之一天平称量毫克级标准品,定量转移适用于10mL以上的容量瓶,而且称量舟的漏斗颈口在转移时可以达到容量瓶的磨口处以下,不会粘标准品。
适用范围
固体称量,半固体称量。
移液枪
具有一定量程范围,可将液体从容器内吸出,移入另一容器内的计量工具(JJG 646-2006 移液器检定规程)。移液枪属精密仪器,使用及存放时均要小心谨慎,防止损坏,避免影响其量程。
工作原理
在活塞推动下,排出部分空气,在大气压作用下吸入液体,再由活塞推动空气柱排出液体。
使用注意事项
1.浓度和粘度大的液体,会产生误差;
2.如长时间不使用,要把移液枪的量程调至ZD值的刻度,使弹簧处于松弛状态以保护弹簧;
3.定期清洁移液器外壁,可以用95%酒精或60%的异丙醇,再用蒸馏水擦拭,自然晾干;
4.使用时要检查是否有漏液现象。方法是吸取液体后悬空垂直放置几秒钟,看看液面是否下降。如果漏液,则检查吸液嘴是否匹配和弹簧活塞是否正常;
5.当移液器吸嘴内有液体时,严禁将移液器水平或倒置放置,以防液体流入活塞室腐蚀移液器活塞;
6.使用正确的方法安装吸头,切记用力不能过猛。
缺点
1.吸头安装不好会带来高达5%的移液误差,甚至移液失败;
2.不正确的吸液速度会导致至少5%的准确性下降;
3.频繁使用带来的系统偏差 ;
4.密封油脂的自然损耗 ;
5.错误操作对移液枪造成的不可逆损伤 ;
6.仅10%的移液故障 (漏液/明显不准)显而易见。
适用范围
液体标准品。
微量注射器
是用于准确移取一定体积的溶液的量式量器,可做为称量使用的载体。当加入的标准品组分为微量液体时,可使用气密性良好的注射器进行液体组分的转移,通过准确称量注射器前后的质量差来计算加放液体组分的质量。
特点
1.注射器可作为量出式量器,要使用校准过并在校准期内的注射器进行准确的移液。根据校准证书可以满量程与半量程进行移液。
2.注射器可作为一个称量载体,可以对液体进行增量或减量的称重。
3.对于不同标准品性状选用不同注射器,比如对于沸点低,溶剂表面张力小,应选用带锁注射器以及气密性推杆。
适用范围
液体标准品。
称量器具的使用注意事项
注射器
对于需要准确移液的注射器需要检查注射器是否有对应号,是否已校准且在校准期内。
注射器的清洁程度,活塞是否有污染,针尖是否变形。
吸取溶剂轻拉注射器推杆是否顺畅。
注射器气密性检查,吸取溶剂轻拉推杆观察是否有气泡,反复多次。
对于不同原料性状选用不同注射器,对于沸点低,溶剂表面张力小,应选用带锁注射器。
挥发性液体选增量法称重。
称量舟&称量勺
保持称量舟和称量勺洁净干燥。
其他
优先选择分析天平;每次使用前进行砝码校准并记录;在计量校准周期内。
- 干货丨复杂样品中的水分检测——卡尔费休
卡尔费休法是1935年由Karl Fischer提出的测定水分的分析方法,适用于测定所有类型的物质:化学品、油品、药品和食品等等。目前卡尔费休滴定法已经发展成为世界性广泛使用的一种水分分析方法。
对于一些难测样品,我们经常会觉得无从下手,今天就给大家带来复杂样品中的卡尔费休水分检测。
难溶样品
在日常样品的水分检测时,经常会遇到一些样品很难溶解或者溶解性较差而导致无法准确的测得样品水分含量。通常遇到难溶样品,我们可以采用加入助溶剂来提高样品的溶解性,进一步测得样品中的水含量。
如何选择一款合适的助溶剂?
1.不会与KF试剂产生副反应;
2.不会YZKF反应速度;
3.助溶剂水含量较低;
4.大大增加样品的溶解性,使样品充分溶解;
氯仿:
可以提高长链羧酸、醚、烃类的溶解性,适合脂肪、油类、长链烃等在甲醇溶剂中溶解性比较差的样品。
1-己醇(1-戊醇等长链醇):
可以增加长链羧酸、醚、烃类的溶解性。
甲酰胺:
1.提高甲醇中极性物质的溶解性;
2.有助于提高糖类、蛋白质和无机盐等的溶解性;
3.可以提高KF反应速度;
4.不适用于库仑法有隔膜体系。
会产生副反应的样品
在检测醛酮、苯胺、硅醇、过氧化物、酚类、青霉素等等样品时,无法测得其中的水分含量,经常会发生滴定无法到达终点、滴定时间过长、过滴定等问题,问题发生的原因就在于这些样品很容易与KF试剂中的组分(甲醇、二氧化硫、碘)发生副反应。
解决方案:
1.醛酮类样品
可以采取无甲醛体系的醛酮专用KF试剂,适用于可能会与甲醇发生副反应的样品;
2.调节KF反应系统的pH
KF反应ZJpH为5-7,可以通过调节pH来YZ副反应,pH越低,KF反应速度下降,同时YZ了副反应,可以通过向KF反应池中添加苯甲酸或水杨酸来实现;
3.降低KF反应系统的温度
温度降低可以有效YZ副反应的产生,而KF反应可以顺利缓慢进行;
4.使用卡式炉
卡式炉可以避免样品与KF试剂直接接触,从而避免副反应产生。
过酸过碱样品
KF反应的ZJpH为5-7。pH值过高,会产生副反应,副反应会消耗一定量的碘,使碘和水不是按照1:1的比例进行反应;pH值过低,会使KF反应常数下降,导致反应速度变慢。
因此,当遇到强酸或者强碱性样品时,会使KF反应体系pH值偏小或偏大,此时需要向系统中添加弱碱(咪唑)或弱酸(水杨酸、苯甲酸等)等来保持反应体系pH保持在5-7之间,以达到KF反应的ZJ速率。
pH的测定:使用玻璃注射器从反应池中取出一部分工作介质,可以用玻璃电极测pH值,也可以直接使用pH试纸测定。
冻干粉样品
冻干粉样品通常很容易吸收空气中的水分,导致水分含量过高。因此,通常需要将冻干粉样品直接溶解,避免接触空气的情况下转移至滴定池中,进行水分测试。
对于冻干粉样品可以选择以下三种方式进行水分测定:
1.用带长针头的玻璃注射器吸取KF溶剂,注入到含样品的密封样品瓶中,充分溶解后加入到KF反应池中进行测定;
2.用带长针头的玻璃注射器吸取已经预滴定的KF反应池中溶液,通过冻干塞子注入样品瓶中,样品充分溶解后,用注射器将整个溶液注入到滴定杯中进行测定;
3.采用卡式炉进行测定。
- 干货丨标准品称量配制中不可小觑的实验环境
不知道各位老师在配制和使用标准品时,有没有注意过周遭的实验环境呢?有没有在日常的实验过程中发现天平称量不准却苦于找不到原因?
其实,在实验室的监控项目中,不同实验室对温湿度都有要求。每项实验的进行都需要精确可靠的监测仪器提供准确的环境参数数据。称量过程中的气温、湿度和气流速度等,都会对称量结果产生影响。
实验室环境条件标准
检测和校准实验室能力认可准则CNAS-CL01中明确规定了实验室的设施和环境条件应该适合实验室活动,并且必须将其形成文件;实验室需要监测、控制和记录环境条件等等。这是因为实验室环境条件直接影响着各种实验或检测结果。
实验室环境条件到底从什么方面影响着标准品的使用呢?
1
湿度对称量的影响
▶ 称量容器或样品可能带有静电。
玻璃、塑料、粉末或者颗粒物质等低导电率材料无法轻易排除这些静电,而这些静电往往需要数分钟或数小时才会消散。干燥空气(相对湿度低于40%)更易产生静电。静电力会作用于样品、容器与环境之间,因此产生称量误差。
具体体现:每次称量都会有不同的结果。称量显示值不稳定。称量结果的重复性差。
解决方法:增加空气湿度(相对湿度在 45 % - 60 % 之间);使用去静电组件。
▶ 特定标准品容易潮解,环境湿度过高会引起变质,影响使用。
有些标准品容易吸潮,环境湿度过高会使称量不准确,影响后续数据分析。
挥发性有机物标准品在环境温度过高时容易挥发,出现实际配制的量过低的情况。
具体体现:天平显示值按单方向漂移。吸湿/蒸发。您称量的是挥发性物质的损耗重量(如:水蒸发)或者是样品吸湿而增加的重量(吸收大气水份)。
解决方法:使用洁净并且干燥的称量容器;使用加盖或加塞的窄颈容器;保持实验室内湿度处于标准区间。
2
温度对称量的影响
▶ 温度对电子天平内部机械的影响。
电子天平内的永磁体、动圈、取样电阻等温度敏感材料会随着环境温度变化和线圈发热引起温度漂移,从而影响电子天平的计量性能。
具体体现:外部荷载不发生改变而电子天平的示值仍然会发生缓慢的变化。
解决方法:为了避免此因素对标准品称量准确度的影响,因将电子天平放在恒温恒湿的称量室中通电开机充分预热两个小时后进行重复性核查并通过才能进行称量。
▶ 标准品温度对电子天平内部环境的影响。
标准品与周围环境之间的温度存在差异,温度差异会产生沿称重容器流动的气流。空气沿着容器外侧流动会产生一个向上的作用力,这个力会导致称重结果产生错误。直到形成温度平衡后才会终止。
具体体现:样品在动态浮力作用下,称得重量会比实际重量轻,并在称量过程中出现称量显示值单方向漂移。
解决方法:为了避免此因素对标准品称量准确度的影响,当把标准品从冰箱等贮存环境中取出以后,要等到标准品温度与称量环境温度一致时才可以开始称量。
▶ 温度对电子天平灵敏度的影响。
温度对灵敏度的影响程度取决于测量值因环境温度变化而产生的可逆性漂移。这由灵敏度的温度系数 (TC) 测得,与每摄氏度的显示重量(或者校品重量)偏差百分比一致。
▶ 温度对定容的影响。
当有机化合物液体的温度上升或下降时,由于热胀冷缩的关系,液体的体积会膨胀或缩小,液体的密度亦随温度减小或增大。
3
其他环境条件对标准品配制的影响
▶ 气流对称量的影响
天平的放置位置和操作环境出现气流;天平距离空调排气口、吊扇、窗户或散热器太近;天平位于实验室设备中冷却风扇产生的气流中;样品与其周围环境形成的巨大温差产生气流;天平位于未加以保护的开放区域。
具体体现:显示的称量值不断漂移,导致难以进行回零/去皮操作,稳定时间过长,测量准确性差。
解决方法:请将您的天平与气流源保持足够的距离。为防止秤盘暴露于气流之中,可使用手动或自动防风罩。
▶ 振动对称量的影响
在天平放置位置的振动会导致天平数值的偏差,天平的可读性越好,越易受振动的影响。
解决方法:请将您的天平放置在专业实验台上;安装位置与称量台必须足够稳定;确保当有人倚靠在实验台时,天平显示屏指数不会改变;不得在天平下放置软垫,如写字垫等;天平的理想位置是实验台的桌脚处,因为此处振动最小。
▶ 热辐射对称量的影响
热辐射会影响天平的热平衡引起示值错误,最常见的辐射源为太阳和白炽灯。
解决方法:请将您的天平放置在无窗的墙角附近,直射的阳光会影响称量结果;将您的天平放置在远离照明装置的地方,尽量使用荧光灯管;避免多人同时围绕在天平前。
- 实验室安全干货——氢气篇
从清华大学何添楼爆炸事故谈起
2015年12月18日上午,随着一声爆炸声,清华大学化学系何添楼二楼区域多间实验室起火并冒出浓烟,过火面积80平米,清华博士后孟祥当场身亡,20日下午,海淀GA分局向化学系实验室事故的身故者家属通报了事故现场勘查结果及初步结论:事故原因系实验室所用氢气瓶意外爆炸、起火。
据悉氢气钢瓶爆炸点距离孟博士后的操作台两三米处,钢瓶底部爆炸。钢瓶原长度大概一米,爆炸后只剩上半部大概40公分,而钢瓶厚度为一公分,可见当时爆炸威力巨大,每年有关氢气瓶爆炸的事故层出不穷,使得人们不得不警惕使用氢气瓶的安全性。
氢气气瓶爆炸的探讨
为何氢气爆炸威力大风险高?要探讨这个问题,首先要了解发生爆炸的基本条件。考虑到氢气具有易燃易爆的性质,大多数氢气气瓶爆炸往往是因泄漏导致的化学爆炸居多数,或是因为物理爆炸引发的更具威力的化学爆炸,氢气在空气中点燃可能发生爆炸,按理论计算,氢气爆炸极限是4.0%~75.6%(体积浓度),意思是如果氢气在空气中的体积浓度在4.0%~75.6%之间时,遇火源就会爆炸,而当氢气浓度小于4.0%或大于75.6%时,即使遇到火源,可能会发生燃烧但是不会爆炸。
一般来说,氢气爆炸要达到两个条件,除了上述的要满足氢气的爆炸极限,还要施加静电、明火或几百摄氏度高温,以达到Z小点火能,Z小点火能量(MIE)即在标准程序下,能够将易燃物质与空气或氧气混合物点燃的Z小能量。尽管氢气的自燃点比天然气、汽油等都要高,但它所需要的点火能量却很低,Z低可以低至0.020mJ(氢气的Z小点火能是在浓度为25%-30%的情况下得到的)。0.020mJ是什么概念呢?化纤衣服摩擦产生的静电、烟花爆竹、未熄灭的烟蒂甚至汽车尾气等,其能量都可能超过这一数值。
满足Z小点火能和爆炸极限这两个条件,氢气才有可能发生化学爆炸。因为氢气的Z小点火能低,爆炸极限范围宽,下限低,同时氢气又具有高热值,所以氢气极易发生爆炸且威力巨大。
气瓶的使用
除了氢气本身的风险高之外,使用氢气瓶还需要满足购买登记、搬运、运输、使用、储存、处置等各个环节的安全性以及相关要求,要综合考虑诸如《TSG R0006-2014 气瓶安全技术监察规程》、《TSG RF001-2009 气瓶附件安全技术监察规程》、《GB 4962-85 氢气使用安全技术规程》等标准和法律法规的要求。
相比较传统工业,一些科研单位和实验室往往难以在场地及合规要求上,满足使用氢气瓶的条件,而这些不合规风险的存在,更增加了氢气爆炸的风险;甚至由于健康与安全方面的限制要求,现在许多实验室被禁止将氢气瓶放置在工作场所。气瓶使用考虑的因素大致有:
气瓶的搬运:搬运过程中有泄漏风险,气瓶较重需要使用搬运工具;
气瓶的更换或充气:具有一定危险性的操作;
气瓶的使用:要注意防倾倒、防碰撞,要经常检查有无漏气,注意压力表的数值;
气瓶的储存:占据空间,对储存场所有规范要求,存在泄露和爆炸的风险;
气瓶的校验:定期要进行气瓶附件的校验,瓶身也要进行检验敲钢印或贴标签(三年一次)。
氢气发生器
在使用氢气瓶不便利的情况下,氢气发生器相对于气瓶来说成为了更加安全的备选方案,氢气发生器可以全天候提供氢气,但不会面临使用氢气瓶而产生的风险和合规问题。
这款氢气发生器利用CPEM质子交换膜电解纯水的技术制取氢气,相比较氢气瓶,氢气发生器安全系数高,既没有繁琐的管理程序要求,也没有较大的风险性,包括但不限于以下优势:
1. 满足0.16L/Min-1L/Min流量下产生高达99.9999%纯度的氢气;
2. 不是压力容器,没有高压力的零部件,运输过程中无风险;
3. 发生器内部气体总体积即便泄露也远低于氢气爆炸浓度;
4. 即开即用,关闭后不再产生氢气,没有储存时的泄漏风险;
5. 各类安全联锁装置保证氢气发生器能在使用场所内安全操作,一旦出现异常错误,自动将仪器切换成待机状态,并发出警报。
两者的对比
接下来我们通过理论示例来验证一下氢气发生器的安全性究竟如何。刚刚提到氢气Z大的风险就是泄漏爆炸,氢气的爆炸下限(LEL)为4%,我们以一个100M3的小型实验室为例,在通风不畅的情况下,泄漏4M3的氢气达到爆炸下限。
我们通过计算来对比一下氢气瓶和氢气发生器的爆炸风险:
如果使用的是一个40L、15Mpa标准的氢气瓶,根据理想气态方程PV=nRT,在标准大气压下大约可产生6M3的氢气,发生氢气完全泄漏时泄漏速率很快,一般在几分钟后就会达到下限;
而氢气发生器制取氢气Z大速率为1L/Min,假设完全泄漏,则需要超过4天才能在同样的实验室达到爆炸下限,另外氢气发生器仅在运行时才会产生气体,可见其安全性远高于氢气气瓶。
下表对于氢气瓶和氢气发生器做了简单对比:
实验室危险品安全防护你真的会吗?想接受更专业的安全事项培训吗?
我们将在2020年1月6日组织实验室安全培训,其中包括:
实验室安全管理法规条例解读
实验室安全管理法规条例解读
如何提高实验室人员安全防护措施
案例分享与实践
……
敬请期待!
同时,当然少不了我们的福利时间啦,购买以下产品及耗材即可免费获赠价值1500的实验室安全培训哦:
纯氢气发生器——NM-H2 Plus 规格
160 mL/min:人民币59,999元(部件编号:N9308582)
250 mL/min:人民币69,999元(部件编号:N9308583)
NM(免维护)系列氢气发生器采用全新的膜技术可用于安全生产纯氢气。这种ZL设计非常适用于气体分析仪,作为火焰工具的燃料气体,或作为等离子室和其他隔离环境中纯氢的来源。电解膜技术优于替代的氢气生成技术。发电机运行安静,只需要去离子水或蒸馏水,不需要苛性碱溶液,可影响氢气的纯度。
便携式漏气检测器——人民币9,999元(部件编号:N9306089)
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- 干货丨2分钟带您玩转样品前处理仪器-GPC
体积排阻色谱SEC在样品前处理中,有着独特的作用,今天小编就带您一起探寻一下GPC的原理,以及它在样品前处理中的出色应用,一起来学习吧!
1.定义
体积排阻色谱法(Size exclusion chromatography,SEC)是利用多孔凝胶固定相的独特特性,而产生的一种主要依据分子尺寸大小的差异来进行分离的方法,它又称为空间排阻色谱法(Steric exclusion chromatography)。
2.分类
流动相:水;凝胶过滤色谱(GFC)
流动相:有机相; 凝胶渗透色谱(GPC)
3.固定相
填料:多孔凝胶(软性凝胶和刚性凝胶);
特点1:表面分布大小不一的小孔(如图)
特点2:凝胶颗粒间存在空隙
4.分离
特点1:
化合物按照分子量大小,分为小分子,中等分子、大分子。
小分子: 能通过小孔、中孔、大孔、空隙;
中等分子:能通过中孔、大孔、空隙;
大分子: 被排阻在外,只能通过填料空隙。
特点2:
分子量越小,越能通过更多不同的孔径的孔,分子量越大,只能通过一些较大孔径的孔,分子量足够大完全被排斥在外,而不能通过孔,只能通过填料间的空隙。
特点3:
能通过的孔越多,所走的距离越长,出峰越慢;能通过的孔越少,所走的距离越短出峰越快。
5.原理
基于分配理论:
6.确定分子量大小
如同色谱质谱的定量分析一样,通过标准曲线法来定量未知样品的分析物质的浓度。在GPC中组分从柱中的洗脱体积(Ve)与分子量(M)存在对应关系lgM- Ve,我们可先通过配置好的已知分子量的化合物分子,进样后,在凝胶柱上存在对应的洗脱体积,来配制标准曲线,在相同色谱条件下,未知的物的分子量,可以通过其洗脱体积,在准曲线上找到对应的分子量。
A: 分子量为106, 对应洗脱体积为V0
B:分子量为103 , 对应洗脱体积为V0+VP
X: 未知物,对应的洗脱体积为Vx, 可求得其分子量大小
7.两个极限
极限一:排阻极限
如果要分离的物质,分子量足够大,比填料的ZD孔径都大,所有分子都将被排斥。
极限二:渗透极限
如果要分离的物质,分子量足够小,比填料的最小孔径都小,所有分子都被渗透。
结论:体积排阻色谱只能分离凝胶柱处于渗透极限对应化合物分子量A和处于排阻极限对应化合物分子量B之间的物质。
8.举个例子(土壤中的多环芳烃的分离)
图中的蓝色为为土壤萃取物的紫外吸收曲线,可以发现,色谱峰型较宽,只出现一个混杂的色谱峰,如不处理,将难以进行定量分析,黑色线为经过SEC处理的土壤提取物,当得知多环芳烃流出的时间后(收集点),在其流出时间处收集(红色部位),将收集物在反相液相色谱上分析,得到如下色谱图:
经过SEC处理的收集物(多环芳烃),在HPLC上 得到了好的分离,干扰性杂质(玉米油、DEHP等)也得到了很好的去除效果。另外GPC得一个典型的应用,就是在农药残留分析中,去除油脂,大分子蛋白、色素。SEC提供了常规SPE和LLE难以分离处理的复杂基质样品的前处理手段。
- 干货丨色谱样品分析前处理中的衍生化技术
在色谱分析检测中(GC&HPLC),我们经常要使用到衍生化技术手段来达到对目标物质的定性定量分析,按照衍生化发生在色谱分析前后,分为柱前衍生和柱后衍生,今天我们就和小编一起学习衍生化目的、原理、分类和应用等。
一、衍生化的目的衍生化包括分析物与衍生化试剂之间发生的化学反应,其目的是改变该分析物的理化性质,主要有以下几个目的:
➤提高检测性能
➤改变分析物的分子结构或极性以获得更出色的色谱分离
➤增加挥发性
➤改变基质性质以实现更好的分离
➤稳定分析物
二、常用的衍生化试剂
1.硅烷化试剂•硅烷基指三甲基硅烷Si(CH3)3或称TMS;
•硅烷化作用是指将硅烷基引入到分子中,一般是取代活性氢;
•活性氢被硅烷基取代后降低了化合物的极性,增强了挥发性和稳定性;
•对于不挥发或者200-300℃的稳定性,可以使用硅烷化试剂衍生;
•硅烷化试剂容易吸潮失效,因此在使用过程中需要对样品和试剂脱水。
2.酰基化衍生试剂•酰基化能降低羟基、氨基、巯基的极性,减小色谱峰拖尾,增强挥发性;
•能增强某些容易氧化的化合物(如:儿茶酚胺)的稳定性;
•引入含有卤离子的酰基,可以提高电子捕获检测器(ECD)的灵敏度。
3.紫外衍生试剂紫外衍生化试剂主要是给一些没有紫外吸收或者紫外吸收很弱的化合物分子引入强紫外吸收的基团,使得目标物能被紫外检测器检测。
4.荧光衍生化试剂液相色谱检测中荧光检测器的灵敏度要比紫外检测的灵敏度高出几个数量级,但是大多数化合物没有荧光,通过荧光衍生化试剂将目标物上接上能发出荧光的生色基团,以达到荧光检测的目的,由于荧光衍生物的激发波长与发射波长与衍生化试剂不同,即使衍生化试剂过量或者有副反应,也不干扰荧光衍生物的检测。
5.电化学衍生化试剂电化学检测器(ECD)是根据电化学原理和物质的电化学性质进行检测的,在液相色谱中常用来检测无紫外和无荧光的,但是有电活性的化合物,其检测灵敏度高,选择性强,对于没有电活性的化合物,与电化学衍生试剂反应,生成具有电化学活性的衍生物就可以使用ECD检测,由于硝基具有电化学活性,因此常用来作为电化学衍生试剂,常见电化学衍生试剂化如下:
三、衍生化在HPLC及GC中的应用案例分享HPLC中的应用案例-氨基甲酸酯农药检测(GB23200.112-2018)
甲奈威和克百威属于氨基甲酸酯一类的广谱杀虫剂,常用于水稻和玉米作物,其本身无荧光,通过高温碱性条件下,将其水解为甲基胺,再与邻苯二甲醛(OPA) 和2-巯基乙醇(RSH) 反应,生成具有强荧光性的异吲哚衍生物,可用于荧光检测,检测级别可到达ppt级别。
GB23200.112-2018中9种氨基甲酸酯类农药及其代谢物的柱后衍生谱图
GC中的应用案例-氯丙醇及其脂肪酸脂的检测(GB5009.191-2016):
酰基化能降低羟基、氨基、巯基的极性,改善这些化合物的色谱性能(减少峰拖尾),并能提高这些化合物的挥发性,也能增强某些容易氧化的化合物的稳定性,当酰基化时引入了含有卤素离子的酰基时,还能提高使用ECD检测的灵敏度。
GBGB5009.191-2016中,采用七氟丁酰咪唑作为衍生化试剂,在温和的条件下将羟基钝化反应生成具较好稳定性、良好挥发性和强电负性的衍生物,并使用GCMS检测。
- 干货丨色谱样品分析前处理中的衍生化技术
在色谱分析检测中(GC&HPLC),我们经常要使用到衍生化技术手段来达到对目标物质的定性定量分析,按照衍生化发生在色谱分析前后,分为柱前衍生和柱后衍生,今天我们就和小编一起学习衍生化目的、原理、分类和应用等。
一、衍生化的目的
衍生化包括分析物与衍生化试剂之间发生的化学反应,其目的是改变该分析物的理化性质,主要有以下几个目的:
➤提高检测性能
➤改变分析物的分子结构或极性以获得更出色的色谱分离
➤增加挥发性
➤改变基质性质以实现更好的分离
➤稳定分析物
二、常用的衍生化试剂
1.硅烷化试剂
•硅烷基指三甲基硅烷Si(CH3)3或称TMS;
•硅烷化作用是指将硅烷基引入到分子中,一般是取代活性氢;
•活性氢被硅烷基取代后降低了化合物的极性,增强了挥发性和稳定性;
•对于不挥发或者200-300℃的稳定性,可以使用硅烷化试剂衍生;
•硅烷化试剂容易吸潮失效,因此在使用过程中需要对样品和试剂脱水。
2.酰基化衍生试剂
•酰基化能降低羟基、氨基、巯基的极性,减小色谱峰拖尾,增强挥发性;
•能增强某些容易氧化的化合物(如:儿茶酚胺)的稳定性;
•引入含有卤离子的酰基,可以提高电子捕获检测器(ECD)的灵敏度。
3.紫外衍生试剂
紫外衍生化试剂主要是给一些没有紫外吸收或者紫外吸收很弱的化合物分子引入强紫外吸收的基团,使得目标物能被紫外检测器检测。
4.荧光衍生化试剂
液相色谱检测中荧光检测器的灵敏度要比紫外检测的灵敏度高出几个数量级,但是大多数化合物没有荧光,通过荧光衍生化试剂将目标物上接上能发出荧光的生色基团,以达到荧光检测的目的,由于荧光衍生物的激发波长与发射波长与衍生化试剂不同,即使衍生化试剂过量或者有副反应,也不干扰荧光衍生物的检测。
5.电化学衍生化试剂
电化学检测器(ECD)是根据电化学原理和物质的电化学性质进行检测的,在液相色谱中常用来检测无紫外和无荧光的,但是有电活性的化合物,其检测灵敏度高,选择性强,对于没有电活性的化合物,与电化学衍生试剂反应,生成具有电化学活性的衍生物就可以使用ECD检测,由于硝基具有电化学活性,因此常用来作为电化学衍生试剂,常见电化学衍生试剂化如下:
三、衍生化在HPLC及GC中的应用案例分享
HPLC中的应用案例-氨基甲酸酯农药检测(GB23200.112-2018)
甲奈威和克百威属于氨基甲酸酯一类的广谱杀虫剂,常用于水稻和玉米作物,其本身无荧光,通过高温碱性条件下,将其水解为甲基胺,再与邻苯二甲醛(OPA) 和2-巯基乙醇(RSH) 反应,生成具有强荧光性的异吲哚衍生物,可用于荧光检测,检测级别可到达ppt级别。
GB23200.112-2018中9种氨基甲酸酯类农药及其代谢物的柱后衍生谱图
GC中的应用案例-氯丙醇及其脂肪酸脂的检测(GB5009.191-2016):
酰基化能降低羟基、氨基、巯基的极性,改善这些化合物的色谱性能(减少峰拖尾),并能提高这些化合物的挥发性,也能增强某些容易氧化的化合物的稳定性,当酰基化时引入了含有卤素离子的酰基时,还能提高使用ECD检测的灵敏度。
GBGB5009.191-2016中,采用七氟丁酰咪唑作为衍生化试剂,在温和的条件下将羟基钝化反应生成具较好稳定性、良好挥发性和强电负性的衍生物,并使用GCMS检测。
- 硬核!ICP样品前处理知识,小白和高手可能就差这一篇干货!
对于ICP-OES和ICP-MS的样品分析,样品前处理对结果的影响与仪器一样重要,钢研纳克在提供专业分析仪器的同时,也提供专业的实验室应用解决方案,本文为广大实验室工作者整理了前处理实验中会遇到的知识点和注意事项,干货满满,速速收藏!
ICP-OES和ICP-MS对比
技术对比
电感耦合等离子体质谱仪
电感耦合等离子体光谱仪
型号
PlasmaMS
300
Plasma
3000
Plasma
1500
图示
类型
四极杆质谱
全谱直读
单道扫描
原理
电感耦合
电感耦合
电感耦合
检测时间
全元素<1min
全元素
0.8-1.5min
单元素 0.2~0.5min
样品消耗量
少
一般
较多
典型检出限
1*10-12
1*10-9
1*10-9
线性动态范围(典型)
10 8
10 5
10 5
检测元素种类
70+
70+
70+
短期精密度
1-3%
0.3~2%
0.5~2%
重复性
好
好
好
ICP-OES和ICP-MS实验试剂
一、无机酸
无机酸包括硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、双氧水、高氯酸等,在样品消解过程中,各种无机酸都是混合使用,单一使用某一种酸往往难以达到消解的目的。
二、碱性试剂
碱性试剂包括氢氧化钠、过氧化钠、碳酸钠等,通常作为碱熔融试剂使用。氢氧化钠溶液也可用来溶解样品,例如钼酸铵中钨,硅和铝的测定:将钼酸铵样品用水湿润,加入过氧化氢溶解,再加氢氧化钠溶液微热煮沸。
三、其它试剂
硼酸、偏硼酸锂、四硼酸锂等也都是碱熔融试剂。
ICP-OES和ICP-MS常用前处理方法
一、湿法消解
湿法消解是样品前处理方法中最常用的方法,利用盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、双氧水等试剂单独使用或组合使用,在常压下与样品相互作用达到消解样品的目的,通常通过电热板加热。钢铁及合金、纯物质等无机样品均可用湿法消解的方法。湿法消解还经常用到高氯酸冒烟,即在盐酸、硝酸体系下消解不完全的样品,加入少量高氯酸在高温下冒烟,与不溶物作用后,再加入相应的盐酸、硝酸等,达到溶解的目的,例如碳含量较高的合金类样品经常需要高氯酸冒烟。
二、熔融消解
熔融法是通过熔剂,常用的有偏硼酸锂、四硼酸锂、氢氧化钠、过氧化钠、碳酸钠等,在高温下与样品熔融,形成熔体,再通过无机酸作用达到溶解的目的,常用于地质样品、冶金原材料、陶瓷样品等。熔融的缺点是处理完样品溶液中盐含量较高,使用的熔剂易引入污染和干扰。
三、酸溶回渣
酸溶回渣是将湿法酸消解与熔融消解结合使用,用于特殊样品的溶解。例如测定硅铁中总铝,硅铁中铝有酸溶铝和酸不溶铝,首先使用酸处理样品,溶解出酸溶铝,不溶残渣用碱金属的硫酸氢盐或硼酸和碳酸钠混合熔剂熔融处理。
四、加压消解
加压消解即使用高压反应釜进行消解,在高压条件下进行样品反应,可用于普通湿法消解反应较慢或不反应的样品。
五、微波消解
微波消解就是在微波场的作用下,样品和酸的混合物吸收微波能量后,酸的氧化反应活性增加,使样品表面层搅动、破裂,不断产生新的样品表面与酸溶剂接触直至样品溶解完全。
微波消解的优点:算短了消解反应时间,提高检测效率;对一些常规湿法难溶样品有较好的作用;消解试剂使用量少,背景空白值低;微波消解为密闭空间消解,易挥发元素,如硼、砷、铬、硒、锡和汞等,都保留在溶液中。
常用于地质、环境、食品等样品的分析。易挥发元素测定也推荐使用微波消解法。
ICP-OES和ICP-MS常用器皿
一、容器类
1.1 容量瓶
容量瓶是实验室最常用的固定体积容器。容量瓶有多种规格,从5mL到2000mL都有不同规格。容量瓶常见的材质有玻璃、聚乙烯和聚丙烯等。玻璃材质容量瓶是最常见的,耐酸,不耐氢氟酸,强碱溶液,溶液放置时间不宜超过三个月。聚乙烯和聚丙烯塑料容量瓶,不耐高温(<130℃),不耐浓硝酸和浓硫酸,可用于含氢氟酸和弱碱溶液,聚丙烯材料有可渗透性,溶液贮存时间不宜超过两周。由于玻璃在酸环境中会有极少量析出,使用ICP-MS测定时,尽量使用塑料容量瓶。容量瓶只能作为溶液配制容器,不可作为反应器皿,不能进行溶解、加热等操作。碱性溶液不可在玻璃容量瓶中长时间贮存。
1.2 磨口锥形瓶
磨口锥形瓶可用于贮存溶液,磨口锥形瓶多为玻璃材质,不宜存放碱性和含氢氟酸溶液。锥形瓶刻度不能作为定量依据。
1.3 其它
固体易吸水样品应充分干燥后放入干燥器贮存。
二、量取类
2.1量筒
量筒是实验室最常见的量取体积的器具,有玻璃和塑料材质。与其它器具类似,玻璃材质不可用于氢氟酸、强碱等溶液量取,塑料材质量筒不可用于浓硝酸、浓硫酸等试剂。需要注意的是,量筒只能用于非精确体积的量取,精确体积量取需要用到吸量管和移液管。
2.2 移液管
移液管用于移取固定体积溶液,使用之前需要充分的洗涤和润洗,防止移取过程中溶液被污染或稀释。
2.3 吸量管
吸量管是带有分刻度的移液管,规格有1mL、2mL、5mL和10mL等。需要注意的是,在移取非满量程溶液时,需要使用差减法。
2.4 滴管
滴管有玻璃胶头滴管和塑料滴管,滴管用于小体积非精确体积溶液的移取,精确体积需要用移液管和吸量管。
2.5移液器
移液器也称为移液枪,是目前发展较快的精确体积溶液移取设备,主要规格有100μL、200μL、1mL、5mL、10mL等,且在量程范围内可调节,移液器吸头多为一次性塑料吸头,能够用于弱酸、弱碱和有机试剂等,相对于移液管,省去了润洗步骤,使用方便。移液器不能用于具有挥发性和腐蚀性溶液的移取,如HCl、氨水等,会腐蚀移液器内部结构,缩短使用寿命。
三、反应类
3.1 烧杯
常用的烧杯有玻璃和聚四氟乙烯材质。玻璃材质可用于大部分酸体系反应,例如盐酸、硝酸、王水、稀硫酸等,不可用于氢氟酸和碱体系反应,可加热至600℃。聚四氟乙烯几乎与所有无机酸和绝大部分有机试剂不反应,因此使用范围极其广泛,一般情况下,不能用玻璃材质的氢氟酸体系、碱体系都可使用聚四氟乙烯烧杯反应,工作温度250℃,高温下易变形。
3.2 高压反应釜
高压反应釜也称压力溶解罐,主要结构有外壳和内杯,内杯通常是聚四氟乙烯材质,外壳为不锈钢材质,通过外壳密闭形成一个封闭环境,加热后,内杯中酸,碱等形成高压,样品在高温高压下反应,能够分解常规方法难以消解的样品或缩短常规方法反应时间。使用时需要注意厂家标注的使用温度。
3.2坩埚
坩埚是钢铁类样品最常用的反应容器之一,主要分为瓷坩埚、石英坩埚、铂坩埚、镍坩埚和铁坩埚。
瓷坩埚工作温度1100℃左右,适用于K2S2O7等酸性物质熔融样品,一般不能用于NaOH、Na2O2、NaCO3等碱性物质,不可与氢氟酸接触。
石英坩埚工作温度在1450℃以下,使用试剂与瓷坩埚类似,不能与氢氟酸接触,易与碱性试剂相互接触,因此不能使用NaOH、Na2O2、NaCO3等作为熔剂。
铂金坩埚使用温度不能超过1200℃,可用于熔融的碱金属碳酸盐、硼酸盐、氟化物、硝酸盐和硫酸氢盐等;王水,溴水,盐酸和氧化剂(氯酸盐、高锰酸钾等)不能在铂金坩埚内处理;含有重金属,如铅、铋、锡、砷、汞、银、铜等样品及化合物不能再铂坩埚内灼烧和加热,会产生合金化效应;
镍坩埚具有良好的抗碱性物质侵蚀的性能,和强碱几乎不起作用,实验室中主要用于碱性熔剂处理矿物、炉渣等难熔物料。氢氧化钠、碳酸钠等碱性熔剂可在镍坩埚中熔融,但温度应低于500℃,时间要短。酸性熔剂和含硫的碱性熔剂不能用镍坩埚。熔融状态的铝、锌、锡、铅等金属盐能使镍坩埚变脆。银、汞、钒的化合物和硼砂也不能在镍 坩埚中灼烧。
铁坩埚的使用与镍坩埚相似,易生锈,没有镍坩埚耐用,价格便宜,用NaOH、Na2O2、熔融法分解样品时,可代替镍坩埚使用,但熔样过程中带进大量的铁,应考虑它对测定的干扰。
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- 干货丨温度补正值对标准滴定溶液浓度的影响
在使用标准滴定溶液的过程中,温度补正是保证实验数据准确性的重要环节。标准滴定溶液在标定及使用过程中,体积会随着环境温度的变化而变化。因此在标定和使用过程中需要进行温度补正,GB/T 601《化学试剂 标准滴定溶液的制备》附录A中给出了不同温度下各种溶液不同浓度随温度变化的体积补正值。
▲附录A
参照补正值表,设计了0.1mol/L氢氧化钾标准滴定溶液和0.1mol/L氢氧化钾滴定溶液标准物质,乙醇基质验证滴定实验规定温度下,温度补正值对标准滴定溶液浓度的影响实验。
表 两种溶液温度补正值对溶液浓度的影响实验数据
通过实验结果可以看出,随着温度的变化,两种标准滴定溶液浓度均有所变化,其中有机溶剂的标准滴定溶液(氢氧化钾滴定溶液标准物质,乙醇基质)体积受温度影响大,未补正浓度与补正浓度相差较大。同时通过补正值也可以看出,0.1mol/L氢氧化钾-乙醇溶液每差1℃的体积补正值大约为0.1mol/L各种水溶液的体积补正值的5倍。并且温度补正值是要带入标准滴定溶液浓度值中参与计算的,对标定和使用都会产生较大的影响,所以在使用标准滴定溶液的过程中,温度补正是不可忽略的Z要一步。
- 干货 丨 GCMS的那些事儿
《明朝那些事儿》以不失雅趣的通俗话语,将大明王朝波云诡谲的276年史诗画卷呈现给读者,让人读罢酣畅淋漓。今天,小编整理了一篇《GCMS的那些事儿》,以问答的形式给大家分享在GCMS使用过程中遇到的一些问题,一起来看看吧!
01
Q:EI离子源为什么常使用的电离能量是70eV?
A:对于EI离子源,我们知道常使用的电离能量为70eV,包括标准的质谱数据库收集的几十万张化合物的质谱图都是在70eV的EI离子源下生成的。下面就来说明一下,首先我们通过一个分子量为88的化合物质谱图与离子源电离能的关系,看看不同电离能下,化合物的质谱图有何区别,质谱图如下:
该化合物的分子离子峰为m/Z 88,当电离能增大时,可以看到,分子离子峰的强度减弱,而子碎片离子,诸如:m/z 43、60、70则相应增强,因此说明电离能增大时,分子离子峰发生了碎裂,生产出来了更小的碎片离子。
我们知道一般的化合物的电离能在10eV,当电离能越大时,产生的碎片也就越丰富,那么电离能与电离有什么关系呢,请看下图:
可以看出,当电离能增大时,化合物的电离效率也随之增大(纵坐标),当电离能达到70eV时,化合物的碎片产生趋于稳定,也就是各碎片的相对丰度趋于稳定,在此条件下获得的谱图重现性最 好,因此指纹谱都是在70eV下获得的。
有的GCMS仪器,其离子源的电离能大小是可调的,我们知道70eV的电离能实际是一种很“硬电离”技术,目的是将化合物完全打碎,那么如果我们降低离子源的电离能,虽然牺牲了重复性,但是可以尽量减少分子离子峰的碎裂,在标准的70eV的电离能下某些化合物的分子离子峰非常不明显,而降低电离能,有利于发现目标物的分子离子峰,对于未知物的分子量的确定有重要意义,有类似于CI离子源获得谱图信息的效果,便于化合物结构的鉴定。
02
Q:GCMS为什么需要真空的环境?
A:质谱检测的是气相离子,离子从离子源到达检测器不能偏离正常的轨道,为了精确地控制离子的运动轨迹,保证离子束的良好聚焦,得到应有的分辨率和灵敏度,需要限制影响离子运动的各种因素,其离子运动,与电场、磁场、温度、压强有关,压强大,气体密度大,离子与分子的碰撞概率高,使得离子偏离正常的轨道,只有在较低的压强下,离子才有足够的平均自由程飞向检测器,(平均自由程,是离子运动时,不发生相互作用的距离,压强越低,自由程越大,飞行过程中就越不受到其他分子干扰),如果分子与离子发生了碰撞,离子碎片就变得复杂,它就不是简单的化合物裂解的特征碎片,而是一些反应碎片,而化学反应的复杂性,就导致了通过碎片信息能获得分析化合物的复杂性,另外,也会使得获得谱图的重现性变差,因此真空度对于获得关键、准确的化合物信息以及精确的定量分析,是至关重要的。
03
Q:自动调谐时为什么要看m/z 69、 219、502的丰度比,JD强度,半峰宽,同位素丰度?
A:对于GCMS的调谐,主要是通过调节离子源、质量分析器、检测器的各个参数,以期获得需要的分辨率、灵敏度、准确的质量测量以及正确的离子丰度,并且了解仪器状态是否正常,满足我们分析检测的性能指标。对于GCMS(四极杆质谱),常用到的调谐物质为全氟三丁胺,因为其容易挥发,稳定性好,碎片质量范围宽,仅有13C和15N同位素,以下是全氟三丁胺的EI标准谱图:
通过观测涵盖低、中、高三个质量宽度离子碎片的的离子丰度,来观测仪器是否正常,是否可以达到正常的分辨率及灵敏度,并判断仪器状态,及质量测定的准确性如何,以下是对自动调谐的判断:
1.峰型是否平滑对称,半峰宽大小,同位素峰是否出现及其比例是否正确,以此来确定仪器的分辨率是否合适。
2.基峰m/z 69的强度(至少接近107),反应了仪器的灵敏度,可以通过观测其JD强度,判断仪器是否达到了检测要求的灵敏度。
3.m/z 219及m/z502的相对丰度应该为m/z69(基峰)的40%以上和2%左右。
4.若推斥极电压和倍增器电压偏高,说明离子源比较脏。
5.关注本底峰,如:m/z 18、28、32、44的强度,及相对丰度,判断仪器是否漏气或者收到污染。
04
Q:分子离子峰反应了化合物的分子质量,对于初步确定可能的化合物结构非常重要,那么怎么确定分子离子峰呢?
A:有机化合物在一定能量的电子轰击下,失去一个电子,形成一个带正电荷的分子离子,在EI谱图中,80%的化合物可以看到分子离子峰,只有少数的化合物观测不到明显的分子离子峰,分子离子峰提示出了化合物的准确分子量,如果使用高分辨质谱,还能提供精确的分子量,精确的分子量从而确定了可能的化合物的分子式,那么怎么判断分子离子峰呢?
形成分子离子峰必须满足以下三个条件:
1.在质谱图中(扣除空白)是ZG质量的离子
2.必须是一个奇电子离子
3.在高质量区,他能合理的丢失中性碎片而产生重要的碎片离子
因此可以通过如下判断分子离子峰:
1、在质谱图中,分子离子峰应该是ZG质荷比的离子峰(同位素离子及准分子离子峰除外)。
2. 分子离子峰是奇电子离子峰。
3. 分子离子能合理地丢失碎片(自由基或中性分子),与其相邻的质荷比较小的碎片离子关系合理。即在比分子离子小4~14及20~25个质量单位处,不应有分子离子峰出现。
4. 氮规律:当化合物不含氮或含偶数个氮时,该化合物分子量为偶数;当化合物含奇数个氮时,该化合物分子量为奇数,运用N规则有利于分子离子峰的判断和分子式的推断,经过元素分析确定化合物含有N元素后,若高质量区的离子质量不符合N规则,则表明该某个离子一定不是分子离子。
5.高质量区的重要离子加和一些可能的中性碎片,其分子量和ZG的分子量的碎片相对应,通过反推法,确定某离子是不是分子离子。
6.碎片离子的元素组成(高分辨质谱确定),一定包含在分子离子峰的元素组成内,若不能匹配,则不是分子离子峰。
7.对于分子离子峰不出现或者很低,可以使用CI或者降低EI的电离能,相对改成较软的电离方式,以使得分子离子峰显现。
8.得不到稳定的分子离子峰,可以通过衍生化,如:通过乙酸酐、酰氯等衍生化,使得化合物有稳定的衍生化的分子离子峰,去掉衍生化物的分子量,来反推化合物的分子量。
- 干货分享丨带你读懂黄曲霉毒素
食品检验
带你读懂黄曲霉毒素
黄曲霉毒素超标是我国食品出口频繁遇到的问题,我国每年出口食品因黄曲霉毒素超标而遭受通报、扣留的情况屡屡发生。2022年前三季度,日本厚生劳动省共通报我国农食出口产品112起,其中因黄曲霉毒素超标31起,占比27.7%,涉及产品包括花生及制品、葵花籽、荞麦面等。
什么是黄曲霉毒素?有什么危害?如何控制产品污染,避免遭受国外技术性贸易措施?本文将带你一起了解黄曲霉毒素的相关知识。
什么是黄曲霉 素
Aflatoxins
黄曲霉毒素是生长在食物及饲料上的黄曲霉和寄生曲素的代谢产物,是一类基本结构都含有二呋喃环和香豆素(氧杂萘邻酮)的化合物,是一类自然界中已经发现的理化性质最稳定的一类霉菌毒素,具有极强的毒性和致癌性。它主要存在于土壤、动植物、各类坚果(尤其在花生和核桃中),此外,在大豆、稻谷、玉米、通心粉、食用油、牛奶、调味品等中也经常发现它的身影。
黄曲霉毒素在长波紫外光下会产生荧光,根据荧光颜色、RF值及结构不同等分别命名为B1,B2,G1,G2,M1,M2,P1,R1,GM和毒醇。其中以B1的毒性最 大,致癌性最 强。
黄曲 霉素的危害
黄曲霉毒素广泛
存在发霉食品中
黄曲霉毒素是一种剧毒的致肝癌物质。从我国肝癌流行病学调查研究中发现,某些地区人群膳食中黄曲霉毒素的污染水平与原发性肝癌的发生率呈正相关。
黄曲霉毒素同时有显著的慢性毒性。人摄入大剂量的黄曲霉毒素后可出现肝实质细胞坏死、胆管上皮细胞增生、肝脂肪浸润及肝出血等病变。
黄曲霉毒素在自然条件下稳定性较强。受黄曲霉毒素B1严重污染的稻谷,室温下自然存放20多年后,虽然其毒性含量逐渐降低,但仍可检出黄曲霉毒素B1。
世界各地对黄曲霉毒素
检测要求不同
1、各地对黄曲霉毒素检测种类要求不同
黄曲霉毒素是生长在食物及饲料上的黄曲霉和目前不同国家、地区对黄曲霉毒素检测的种类要求均不同,例如我国《食品安全国家标准 食品中真菌毒素含量》(GB 2761-2017)中对黄曲霉毒素B1和黄曲霉毒素M1有限量要求,欧盟除了规定了黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素M1的限量,同时还规定B1+B2+G1+G2总和的限量要求。
2、各地对黄曲霉毒素检测限值要求不同
黄曲霉毒素在长波紫外光下会产生荧光,根据荧光以花生及其制品为例,欧盟对于供人直接食用的花生及制品黄曲霉毒素B1限量为2μg/kg,总黄曲霉毒素(B1+B2+G1+G2)限量为4μg/kg;日本对于总黄曲霉毒素(B1+B2+G1+G2)限量为10μg/kg;我国对于花生及其制品的黄曲霉毒素B1限量为20μg/kg。
防范食品黄 曲霉素的污染
应对国外技术性贸易措施
我国食品企业在出口前需提前获知国外相关产品对于黄曲霉毒素的检测项目及相应的限量要求,以应对国外技术性贸易措施。
我国《食品国家安全标准 食品中黄曲霉毒素污染控制规范》(GB 31653-2021)已于2022年2月22日正式施行,标准规定了采收、储存前处理、储存、运输、加工等环节控制食品中黄曲霉毒素的基本要求和管理准则,我国相关出口食品企业要严格按照标准从事生产经营, 严格控制黄曲霉毒素污染, 规避通报退运带来的损失。
部分图片来源于网络
供稿单位:南开海关、进出口食品安全处
转载来自:天津渤海报关 公众号
- 干货丨你会涡旋混合吗?
实验室中的旋涡混合器,在混合少量样品时起到了非常大的作用。它混合速度快且彻底,液体呈旋涡状,能将附在管壁上的试液全部混匀,而且由于其无需在样品中加入搅动部件,避免了交叉污染。广泛用于样品前处理、生化及微生物检测等各类需快速混匀的实验任务。
涡旋混合器是利用偏心旋转原理使试管等容器中的液体产生涡流,从而使溶液充分混合。要达到WM的混匀效果,充分的涡旋很重要。但是,如果试管中样品装量过多的话,即使涡旋速度调到ZD,在液体中也只能形成紊流,而非真正的涡旋,这样一来,整个混匀效果将大打折扣。通常,会建议将试管中的装量控制在管子容量(或者高度)的2/3及以下。
下面,我们通过实验来比较一下不同装样量时的涡旋混匀效果。
01 实验方法
在15 mL离心管中加入不同量的纯水,再加入少量高浓度碱性蓝溶液,纯水:碱性蓝溶液=14:1。然后进行涡旋混合,涡旋转速:2500 rpm,涡旋时间:10秒。
02 实验结果比较
2.1 样品量为离心管容量的1/3、2/3和3/3时的比较
样品量为离心管容量的1/3、2/3和3/3时,即溶液加入量为5 mL、10 mL和14 mL。从图1可以看到,在未进行涡旋时,碱性蓝溶液是处于上层,所以,我们可以通过观察碱性蓝溶液的分散情况来判定涡旋混合是否彻底。
图1 未涡旋的情况
涡旋之后,从图2中可以看到溶液量为5 mL和10 mL时,其涡旋情况稳定,碱性蓝溶液能够在10秒内很好的与纯水混合。而溶液量为14 mL的离心管中,并没有形成稳定的涡旋,只有局部的紊流发生,在10秒之后,碱性蓝溶液并未能与纯水混合好,与未涡旋之前的状态差不多。
图2 涡旋时和涡旋后的情况
2.2 样品量为离心管容量的2/3至3/3之间的比较
为进一步比较样品量为离心管容量的2/3至3/3之间时涡旋情况,直接将2.1中涡旋后的14 mL样品用塑料滴管慢慢吸取掉一部分溶液,至离心管中溶液量分别为12 mL和11 mL。从图3和图4可以看到,在涡旋时并没有形成稳定的涡流,且伴随有局部的紊流发生。在涡旋10秒后,在离心管的底部位置能看到无色的部分,即碱性蓝溶液依旧没有与纯水完全混匀。
图3 12mL装样量涡旋时和涡旋后的情况
图4 11mL装样量涡旋时和涡旋后的情况
03 实验总结
从上述2.1和2.2的实验比较来看,样品量应控制在离心管总容量的2/3及以下时,才能在涡旋时形成稳定、WM的涡流,从而能够更好的混合样品。
这就是涡旋的正确打开方式,你记住了吗?
- 干货丨标准品不溶,怎么办?
前言
您有没有遭遇过辛辛苦苦配好标准溶液,结果不溶?
标准溶液明明配置时没有问题,隔了一段时间发现有析出?
溶解度良好与溶解度差的标准品对比
如果您也有上述烦恼,请您花2分钟往下看。
标准品溶解度
溶解度:是指一定温度下,溶解于一定体积的溶剂中的溶质的质量。通常认为溶解度良好或者溶解充分,是指溶液澄清无肉眼可见的不溶物质。
影响溶解度的因素主要有3点
1溶质(即所选标准物质)
对于选定的标准品,溶质基本就是确定的(如果是混标的话,可能要考虑不同组分之间的干扰问题)。
2溶剂
在选择溶剂时要注意溶剂对于标准物质有足够的溶解度;
溶剂不会和标准物质发生化学反应(即能保证标准物质稳定性);
注意所选溶剂不会和后续的分析方法冲突。
3外界条件(如温度、压强等)
标准品溶解度信息的来源
1从标准品证书上获取(有些厂商会提供一定的标准品溶解度信息);
2建议从SciFinder、chemicalbook等网站检索查找;
3建议从标准物质供应商官网上获取(如安谱官网www.anpel.com.cn)。
除了查询溶解度信息之外,建议配置标准品之前进行溶解度测试。
【操作步骤】:称取少量固体原料 (以mg计)于2ml进样小瓶中,逐滴加入适当的溶剂混匀,在明亮的光线下观察原料标准品的溶解情况。
常用溶剂选择:
A.根据检测方法选择:GB标准、SN/T标准、药典2341等测试方法;
B.根据测试仪器选择:GC方法常用丙酮、正己烷、甲苯等;HPLC方法常用甲醇、乙腈等。
标准品常见助溶方式
方式一:磁力搅拌
磁力搅拌器主要用于搅拌或同时加热搅拌低粘稠度的液体或固液混合物。其基本原理是利用磁场的同性相斥、异性相吸的原理,使用磁场推动放置在容器中带磁性的搅拌子进行圆周运转,从而达到搅拌液体的目的。一般的磁力搅拌器具有搅拌和加热两个功能。搅拌的作用:使反应物混合均匀,使温度均匀;加热的作用:加快反应速度,缩短溶解时间。
【注意事项】:搅拌只能加快标准品溶解速度,不能改变其溶解度!
方式二:超声
超声的原理是利用超声波破坏结晶,通过物理方法将原本大团的物质打散成为小颗粒。由于晶体表面积成几何倍数增大,进而溶解速度加快。
【注意事项】:需注意超声时间,超声太久可能会导致一些热不稳定物质分解。
方式三:加热
温度一方面影响溶解度:温度对不同的物质溶解度影响不同,大多数固体物质的溶解度随温度升高而增大;另一方面,温度升高,分子运动更快。
【注意事项】:加热助溶需考虑到标准物质的热稳定性。
方式四:添加助溶剂
选择添加助溶剂时需要注意:①添加少量助溶剂,能对标准品溶解度有明显提升;②助溶剂添加不得影响标准物质的性质。
助溶剂如何添加?建议先用助溶剂溶解,再用溶剂稀释。(可根据极性选择不同助溶剂或酸碱助溶。)
【注意事项】:确保配置的标准品在添加助溶剂之前为未定容状态;需要提前验证助溶剂和各组分间是否会发生反应。
方式五:添加溶剂
考虑到部分标准品的极限溶解度问题,在上述4种助溶方式无效时可通过增加溶剂降低配置浓度的方式,达到标准品溶解的目的。但当对配置标准品浓度有明确要求时,可考虑更换溶解度大的溶剂进行溶解。
关于标准品溶解度的注意事项
tips1:配置的标准品的储存条件要根据标准溶液证书/说明书储存条件,并注意区分室温、4℃冷藏、-20℃冷冻等保存条件;
tips2:通常短期储存建议放于阴凉、干燥的室温或4℃冷藏,以防止溶解度较差的标准物质在低温状态下析出。
回到开篇所提问题,配置的标准品析出,如何复溶呢?
建议的措施:
参照配置助溶方式,采用超声、加热等方式进行复溶;
如果确认无法复溶的,需重新配置标准品,并注意储存温度。
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标准物质配置中,分析天平使用一二事
- 干货丨样品瓶正确拧盖知多少
在色谱分析样品时,是否遇到过数据平行性不好、数据分析有杂峰?遇到这种情况时,很多小伙伴首先会分析一下实验过程、实验方法是否正确,但其实DY步应该先看看进样瓶瓶盖是否拧正确了。因为不正确的拧盖或者压盖(针对钳口瓶)也会对色谱分析产生干扰。看到这里,相信大家一定是一脸的问号。不要不相信,因为实验测试结果表明进样瓶盖拧过紧会提高产生杂峰的风险(下有测试谱图)。
下面让我们一起来看看拧盖/压盖不正确时存在的风险,以及如何判断盖子正确拧紧/压紧的状态吧!(仅以9mm的螺纹口2mL样品瓶、PP盖及PTFE/硅胶垫片举例,对于钳口瓶盖垫也是同样适用。)
一、错误的情况
1. 盖子过紧
当盖子拧得过紧时,隔垫很有可能会有明显向内凹情况。拧得越紧,隔垫内凹的情况将会越严重。此时,隔垫处在一种非常紧绷的状态。这种紧绷的状态将可能导致:在色谱扎针进样时,增加隔垫碎屑的概率,从而导致色谱分析不准确、样品的平行性不好等问题。
下图是隔垫扎针之后的GS-MS的测试谱图比较,样品瓶中溶剂为甲醇。黑色曲线为甲醇溶剂空白谱图,蓝色曲线是盖子正确拧紧的谱图,玫红色曲线是盖子拧过紧的谱图。可以明显的看出,盖子拧过紧的样品会有更多的硅氧烷峰(注意:不是100%的概率),硅氧烷峰更多则说明有隔垫碎屑掉入瓶中。实际肉眼观察样品瓶中并没有看到有隔垫碎屑,说明隔垫碎屑是非常微小的。
2. 盖子过松
当盖子拧得不够紧时,此时隔垫并没有很好的固定在盖子与瓶口之间,这将会导致:
1)样品瓶密封性不够,样品瓶中的样品更容易挥发损失,造成样品浓度不准确等问题;
2)色谱进样时,隔垫更容易被扎落。
二、正确的情况
盖子正确拧紧时,隔垫呈现的状态是平整至略微下凹的状态。通过观察隔垫的状态就可以判断盖子是否正确拧紧了,以此来调整盖子的松紧程度。对于手劲比较大的小伙伴,可能轻轻一拧,盖子就是过紧的状态了,所以需要特别注意一下。
对于钳口瓶,如果要正确的压盖,就需要调节好压盖器。以下是调整压盖器的方法:
首先,调节定位螺丝:先将锁紧螺母旋松,然后根据所需的松紧确定定位螺丝的高度(若实际压盖松了,则将螺丝高度调低;若实际压得太紧,则将螺丝高度调高),ZH将锁紧螺母旋到底部锁定位置。
其次,在仅依靠定位螺丝也不能调节好压盖器情况下,就需要用内六角扳手调整压盖器中间的螺丝。如压得太松,内六角扳手逆时针方向旋转,如压得太紧则顺时针方向旋转。
- 干货丨如何制备标准滴定溶液?
标准滴定溶液:已知准确浓度的、经过均匀性和稳定性研究的、有不间断溯源链的用于滴定分析的溶液。滴定溶液制备方法有两种:
一、直接配制法
具体操作步骤:准确称取一定量的纯物质,溶解并稀释到准确体积,根据计算求出该溶液的准确浓度。
例如:重铬酸钾标准滴定溶液、氯化钠标准滴定溶液制备等。
直接配制法配制标准溶液的物质必须具备:
1.必须有足够的纯度,含量≥99.9%,其杂质含量应少于容量分析所允许的误差程度。
例如:制备重铬酸钾标准滴定溶液使用的基准物质是国家二级标准物质重铬酸钾,其含量为99.99%。
2.物质组成与化学分子式应完全相符。若含结晶水,其含量也应与化学分子式相符。
3. 物理性质或化学性质稳定。
二、间接配制法
具体操作步骤:粗略称取一定量物质或量取一定体积溶液,配制成接近于所需要浓度的溶液,再用基准物质或已知浓度的标准溶液来确定其标准浓度。
例如:高锰酸钾标准滴定溶液、盐酸标准滴定溶液、氢氧化钠标准滴定溶液、硝酸银标准滴定溶液等。
间接法制备需要的基准物质的选择要求:
1.摩尔质量大
摩尔质量大的基准物质可以减小天平的精度原因造成的称重误差,Z终减小标定滴定溶液的误差。
例如:标定氢氧化钠标准滴定溶液选择邻苯二甲酸氢钾作为基准物质,而不选用草酸。
2.性质稳定
基准物质需要稳定性高、不吸湿、不风化的性质。
例如:标定盐酸标准滴定溶液选择稳定性更高的无水碳酸钠作为基准物质,而不选用硼砂。
3.易溶解
标准滴定溶液的标定一般都在溶液间进行,液体状态反应比较快速。容易溶解的物质能够保证标定过程的正常进行,减少反应过慢、环境等因素的影响。
4.反应终点易判断
标准滴定溶液标定一般采用指示剂法或电位滴定法,使用的基准物质要方便反应终点的判断,基准物质的颜色不能影响反应终点的判断。
5.能产生准确的当量反应
与标准滴定溶液之间发生化学反应的关系越简单,就越容易对参与反应的物质进行定量,通过计算得到的标准溶液的浓度数值越准确。
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