环境分析实验教案
任课教师：赵艳琴
河北联合大学 化学工程学院
实验五. 差值紫外吸收光谱法测定废水中微量苯酚
一、实验目的及要求
1. 学会使用紫外－可见分光光度计；
2. 掌握差值吸收光谱法测定废水中微量苯酚的方法。
二、实验原理
酚类化合物在酸、碱溶液中发生不同的离解，其吸收光谱也发生变化。例如，苯酚在紫外光区有两个吸收峰，在酸性或中性溶液中，λmax为210nm和272nm，在碱性溶液中，λmax位移至235nm和288nm：
图1为苯酚在两种溶液中的吸收光谱。在紫外分析中，有时利用不同的酸、
碱条件下光谱变化的规律直接对有机化合物进行测定。
图1 苯酚的紫外吸收光谱
曲线A:在0.1mol/L KOH溶液中苯酚的吸收光谱；
曲线B: 在中性溶液中苯酚的吸收光谱；
曲线A－B：苯酚的差值光谱
废水中含有多种有机杂质，干扰苯酚在紫外区的直接测定。如果将苯酚的中性溶液作为参比溶液，测定苯酚碱性溶液的吸收光谱，利用两种光谱的差值光谱，就有可能消除杂质的干扰，实现废水中苯酚含量的直接测定。这种利用两种溶液中吸收光谱的差异进行测定的方法，称为差值吸收光谱法。
三、仪器与试剂
仪器：紫外—可见分光光度计；容量瓶（50mL 10个）；吸量管(10mL,5mL)。 试剂：苯酚标准溶液：称取苯酚0.004 mol·L-1；KOH溶液：0.1mol·L-1。
四、实验步骤
1. 配制苯酚的标准系列溶液
将10个50 mL容量瓶分成两组，各自编号。按表1所示加入各种溶液，再用水稀释至刻度，摇匀，作为苯酚的标准系列溶液。
表1 配制溶液数据表
2. 绘制苯酚的吸收光谱
取上述第3号的一对溶液，用1cm吸收池，以水作参比溶液，分别绘制苯酚在中性溶液和碱性溶液中的吸收光谱(250nm-320nm)。然后用苯酚的中性溶液作参比溶液，绘制苯酚在碱性溶液中的差值光谱，将数据填入表2，找差值光谱中的最大吸收波长。
3. 测定苯酚两种溶液的光谱差值
从上述绘制的差值光谱中，选择288nm附近最大吸收波长作为测定波长λmax，在紫外可见分光光度计上固定测定波长为λmax， 然后以中性溶液为参比，测定碱性溶液的吸光度，即苯酚溶液两种光谱的吸光度差值。以苯酚浓度为横坐标，以苯酚溶液两种光谱的吸光度差值为纵坐标，绘制标准曲线（表3）。
4. 未知试样中苯酚含量的测定
将4个50 mL容量瓶分成两组，每组2个。分别加入未知样4ml。将其中2个用去离子水稀释，其余2个加入5.0 mL KOH溶液，再用去离子水稀释至刻度、分别摇匀。分成2对，用1cm吸收池测定光度差值。
五、注意事项
1. 熟悉仪器使用及注意事项；
2. 利用差值光谱进行定量测定，两种溶液中被测物的浓度必须相等。
六、数据处理
1. 将表中测得的光谱差值，绘制成吸光度—浓度曲线，计算回归方程； 2. 利用所得曲线或回归方程，计算未知样品中苯酚的含量(用mol·L-1表示)； 3. 计算苯酚在碱性溶液(288nm附近)中的表观摩尔吸收系数。
表2 实验测定数据
七、思考题
1. 绘制苯酚在中性溶液、碱性溶液中的光谱和差值光谱时，应如何选择参比溶液?
2. 在苯酚的差值光谱上有两个吸收峰，本实验采用288nm测定波长，是否可以用235nm波长作测定波长?为什么?
3. 试说明差值吸收光谱法与示差分光光度法有何不同?
实验六 气相色谱分析—内标法测定邻二甲苯中杂质
一、实验目的
（1）熟悉气相色谱仪的操作，进一步了解仪器的性能。 （2）掌握内标法定量的基本原理。
（3）学习应用内标法测定试样中杂质含量的方法。 二、实验原理
对于试样中少量杂质的测定，或只需测定试样中某些组分时，可采用内标法定量。用内标法测定时需在试样中加入一种物质作为内标物，而内标物质应符合下列条件：
（1） 应是试样中不存在的物质；
（2） 内标物的色谱峰位置，应位于被测组分色谱峰的附近； （3） 其物理性质及物化性质应与被测组分相近。 （4） 加入的量应与被测组分含量接近。
设在重量为W的试样中加入内标物重量为Ws，被测组分的重量为Wi，被测组分与内标物的色谱峰面积分别为Ai，As,则
Ci%=
WiW∙WsW∙Aifi
⨯100=i⨯100=s⨯100WW∙WsW∙Asfs
若以内标物作标准，则可设fs=1,那么：
Ci%=
Ws∙Aifi
⨯100
W∙As
Ai/As 在不知道fi的情况下，可用内标标准曲
线法。即准确配制一系列标准溶液（内标物重量恒定），分别注入色谱仪中，测得相应的Ai/As，绘制Ai/As-Wi/Ws内标标准曲线，如图所示。然后准确称取一定量的试样，加入与标准溶液同样量的内标物，混匀后进样，即可得到试样中该组分与内标物的峰面积之比Ai/As，根据此峰面积比，就可从标准曲线上查得相应的重量比Wi/Ws，则
C
i%=
Ws∙Wi
⨯100
W∙Ws
图 内标标准曲线
Wi/Ws
内标法定量结果准确，对于进样量及操作条件不需严格控制，内标标准曲线法更适用于工厂的控制分析。
本实验以苯作内标物，以内标标准曲线法测定邻二甲苯中杂质环己烷的含量，出峰顺序为环己烷，苯，邻二甲苯。 三、仪器与试剂
实验仪器：GC112A型气相色谱仪、氢气发生器、色谱柱（PEG-20M不锈钢填充柱）、皂膜流量计、微量液体进样器（5µL）
实验试剂：环己烷（分析纯）、苯（分析纯）、邻二甲苯（分析纯） 四、实验步骤:
（一）标准溶液的配制：
按下表准确配制一系列标准溶液，分别置于具塞试剂瓶中混匀备用。
（二）实验条件：
1、流速：60mL/min左右；
2、柱温：100℃、汽化室温度：150℃ 3、检测器：TCD，检测器温度为150℃ 4、进样量：5µL
（三）未知样品的配制：
称取未知样品40.0 g (称至0.0001 g) 于具塞试剂瓶中，准确加入0.8780 g苯混匀备用。 （四）色谱分析：
1. 分别吸取上述各标准溶液及未知溶液5μL注入色谱仪中，记录下色谱图。 2. 计算出各溶液相应的环己烷与苯的重量比Wi/Ws和峰面积比Ai/As。 3. 绘制Ai/As－Wi
/Ws内标标准曲线。
4. 根据未知样品的Ai/As值，于标准曲线上查出相应的Wi/Ws。 5. 计算未知样品中苯的百分含量。 五、实验数据处理:
计算公式：
Ci%=
Ws∙Wi
⨯100
W∙Ws
六、思考题:
1. 内标法定量有何优点？对内标物有何要求？
2. 实验中是否要严格控制进样量？实验条件改变是否会影响测定结果？为什么？
环境分析实验教案
任课教师：赵艳琴
河北联合大学 化学工程学院
实验五. 差值紫外吸收光谱法测定废水中微量苯酚
一、实验目的及要求
1. 学会使用紫外－可见分光光度计；
2. 掌握差值吸收光谱法测定废水中微量苯酚的方法。
二、实验原理
酚类化合物在酸、碱溶液中发生不同的离解，其吸收光谱也发生变化。例如，苯酚在紫外光区有两个吸收峰，在酸性或中性溶液中，λmax为210nm和272nm，在碱性溶液中，λmax位移至235nm和288nm：
图1为苯酚在两种溶液中的吸收光谱。在紫外分析中，有时利用不同的酸、
碱条件下光谱变化的规律直接对有机化合物进行测定。
图1 苯酚的紫外吸收光谱
曲线A:在0.1mol/L KOH溶液中苯酚的吸收光谱；
曲线B: 在中性溶液中苯酚的吸收光谱；
曲线A－B：苯酚的差值光谱
废水中含有多种有机杂质，干扰苯酚在紫外区的直接测定。如果将苯酚的中性溶液作为参比溶液，测定苯酚碱性溶液的吸收光谱，利用两种光谱的差值光谱，就有可能消除杂质的干扰，实现废水中苯酚含量的直接测定。这种利用两种溶液中吸收光谱的差异进行测定的方法，称为差值吸收光谱法。
三、仪器与试剂
仪器：紫外—可见分光光度计；容量瓶（50mL 10个）；吸量管(10mL,5mL)。 试剂：苯酚标准溶液：称取苯酚0.004 mol·L-1；KOH溶液：0.1mol·L-1。
四、实验步骤
1. 配制苯酚的标准系列溶液
将10个50 mL容量瓶分成两组，各自编号。按表1所示加入各种溶液，再用水稀释至刻度，摇匀，作为苯酚的标准系列溶液。
表1 配制溶液数据表
2. 绘制苯酚的吸收光谱
取上述第3号的一对溶液，用1cm吸收池，以水作参比溶液，分别绘制苯酚在中性溶液和碱性溶液中的吸收光谱(250nm-320nm)。然后用苯酚的中性溶液作参比溶液，绘制苯酚在碱性溶液中的差值光谱，将数据填入表2，找差值光谱中的最大吸收波长。
3. 测定苯酚两种溶液的光谱差值
从上述绘制的差值光谱中，选择288nm附近最大吸收波长作为测定波长λmax，在紫外可见分光光度计上固定测定波长为λmax， 然后以中性溶液为参比，测定碱性溶液的吸光度，即苯酚溶液两种光谱的吸光度差值。以苯酚浓度为横坐标，以苯酚溶液两种光谱的吸光度差值为纵坐标，绘制标准曲线（表3）。
4. 未知试样中苯酚含量的测定
将4个50 mL容量瓶分成两组，每组2个。分别加入未知样4ml。将其中2个用去离子水稀释，其余2个加入5.0 mL KOH溶液，再用去离子水稀释至刻度、分别摇匀。分成2对，用1cm吸收池测定光度差值。
五、注意事项
1. 熟悉仪器使用及注意事项；
2. 利用差值光谱进行定量测定，两种溶液中被测物的浓度必须相等。
六、数据处理
1. 将表中测得的光谱差值，绘制成吸光度—浓度曲线，计算回归方程； 2. 利用所得曲线或回归方程，计算未知样品中苯酚的含量(用mol·L-1表示)； 3. 计算苯酚在碱性溶液(288nm附近)中的表观摩尔吸收系数。
表2 实验测定数据
七、思考题
1. 绘制苯酚在中性溶液、碱性溶液中的光谱和差值光谱时，应如何选择参比溶液?
2. 在苯酚的差值光谱上有两个吸收峰，本实验采用288nm测定波长，是否可以用235nm波长作测定波长?为什么?
3. 试说明差值吸收光谱法与示差分光光度法有何不同?
实验六 气相色谱分析—内标法测定邻二甲苯中杂质
一、实验目的
（1）熟悉气相色谱仪的操作，进一步了解仪器的性能。 （2）掌握内标法定量的基本原理。
（3）学习应用内标法测定试样中杂质含量的方法。 二、实验原理
对于试样中少量杂质的测定，或只需测定试样中某些组分时，可采用内标法定量。用内标法测定时需在试样中加入一种物质作为内标物，而内标物质应符合下列条件：
（1） 应是试样中不存在的物质；
（2） 内标物的色谱峰位置，应位于被测组分色谱峰的附近； （3） 其物理性质及物化性质应与被测组分相近。 （4） 加入的量应与被测组分含量接近。
设在重量为W的试样中加入内标物重量为Ws，被测组分的重量为Wi，被测组分与内标物的色谱峰面积分别为Ai，As,则
Ci%=
WiW∙WsW∙Aifi
⨯100=i⨯100=s⨯100WW∙WsW∙Asfs
若以内标物作标准，则可设fs=1,那么：
Ci%=
Ws∙Aifi
⨯100
W∙As
Ai/As 在不知道fi的情况下，可用内标标准曲
线法。即准确配制一系列标准溶液（内标物重量恒定），分别注入色谱仪中，测得相应的Ai/As，绘制Ai/As-Wi/Ws内标标准曲线，如图所示。然后准确称取一定量的试样，加入与标准溶液同样量的内标物，混匀后进样，即可得到试样中该组分与内标物的峰面积之比Ai/As，根据此峰面积比，就可从标准曲线上查得相应的重量比Wi/Ws，则
C
i%=
Ws∙Wi
⨯100
W∙Ws
图 内标标准曲线
Wi/Ws
内标法定量结果准确，对于进样量及操作条件不需严格控制，内标标准曲线法更适用于工厂的控制分析。
本实验以苯作内标物，以内标标准曲线法测定邻二甲苯中杂质环己烷的含量，出峰顺序为环己烷，苯，邻二甲苯。 三、仪器与试剂
实验仪器：GC112A型气相色谱仪、氢气发生器、色谱柱（PEG-20M不锈钢填充柱）、皂膜流量计、微量液体进样器（5µL）
实验试剂：环己烷（分析纯）、苯（分析纯）、邻二甲苯（分析纯） 四、实验步骤:
（一）标准溶液的配制：
按下表准确配制一系列标准溶液，分别置于具塞试剂瓶中混匀备用。
（二）实验条件：
1、流速：60mL/min左右；
2、柱温：100℃、汽化室温度：150℃ 3、检测器：TCD，检测器温度为150℃ 4、进样量：5µL
（三）未知样品的配制：
称取未知样品40.0 g (称至0.0001 g) 于具塞试剂瓶中，准确加入0.8780 g苯混匀备用。 （四）色谱分析：
1. 分别吸取上述各标准溶液及未知溶液5μL注入色谱仪中，记录下色谱图。 2. 计算出各溶液相应的环己烷与苯的重量比Wi/Ws和峰面积比Ai/As。 3. 绘制Ai/As－Wi
/Ws内标标准曲线。
4. 根据未知样品的Ai/As值，于标准曲线上查出相应的Wi/Ws。 5. 计算未知样品中苯的百分含量。 五、实验数据处理:
计算公式：
Ci%=
Ws∙Wi
⨯100
W∙Ws
六、思考题:
1. 内标法定量有何优点？对内标物有何要求？
2. 实验中是否要严格控制进样量？实验条件改变是否会影响测定结果？为什么？