您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
氣相色譜應(yīng)用方法
結(jié)構(gòu)
分流/不分流進樣口是毛細(xì)管GCzui常用的進樣口，它既可用作分流進樣，也可用作不分流進樣口圖4-2是典型的分流/不分流進樣口示意圖。從結(jié)構(gòu)上看，分流 /不分流進樣口與填充柱進樣有明顯的不同，一是前者有分流氣出口及其控制裝置，二是除了進樣口前有一個控制閥外，在分流氣路上還有一個柱前壓調(diào)節(jié)閥，二是 二者使用的襯管結(jié)構(gòu)不同。而分流進樣和不分流進樣在操作參數(shù)的設(shè)置，對樣品的要求以及襯管結(jié)構(gòu)方面也有很大區(qū)別，下面分別討論之。
不分流進樣
(一) 載氣流路和襯管選擇
不 分流進樣與分流進樣采用同一個進樣口，顧名思義，不分流進樣就是將分流氣路的電磁閥關(guān)閉[圖4-2(b)]，讓樣品全部進入色潛柱。這樣做的好處是顯而易 見的，既可提高分析靈敏度，又能消除分流歧視的影響。然而，在實際工作中、不分流進樣的應(yīng)用遠(yuǎn)沒有分流進樣普遍，只是在分流進樣不能滿足分析要求時(主要 是靈敏度要求)，才考慮使用不分流進樣。這是因為不消 除這種溶劑效應(yīng)可從幾個方面考慮，但就載氣的流路來說，使系統(tǒng)處于不分流狀態(tài)[圖4-2(b)]。待大部分汽化的樣品進入色醉柱后，開啟分流閥，使系統(tǒng)處 于分流狀態(tài)[圖4-2(a)]。這樣，汽化室內(nèi)殘留的溶劑氣體(當(dāng)然包括一小部分樣品組分)就很快從分流出口放空，從而在很大程度上消除了溶劑拖尾[如圖 4-2(b)所示]。分流狀態(tài)一直持續(xù)到分析結(jié)束，注射下一個樣品時再關(guān)閉分流閥。所以我們說，不分流進樣并不是不分流，而是分流與不分流的結(jié)合。這 里，確定一個瞬間不分流時間(從進樣到開啟分流閥的時間)往往是分析成敗的關(guān)鍵。原則上講，這一時間應(yīng)足夠長。以保證絕大部分樣品進人色譜柱，避免分流歧 視的影響；同時又要盡可能短，以zui大限度地消除溶劑搶尾、使早流出峰的分析更為準(zhǔn)確。這顯然是有矛盾的。在實際工作中，常常是根據(jù)樣品的具體情況(如溶劑 沸點、待測組分沸點和濃度等)或操作條件來確定一個優(yōu)化的折衷點。研究結(jié)果表明，這一時間值一般在30～80S之間。文獻(xiàn)報道多采用0.75min，即從 進樣到開啟分流閥的時問為0.75min，通常能保證95%以上的樣品進入色譜柱，本節(jié)后而將介紹如何用實驗方法確定優(yōu)化的不分流時間。
襯管的尺 寸是影響不分流進樣性能的另一個重要因素。為了使樣品在汽化室盡可能少地稀釋，從而減小初始譜帶寬度，襯管的容積小一些有利，一般為0.25～1mL，且 使用直通式襯管。對于干凈樣品，襯管內(nèi)可不填充玻璃毛，對于相對臟的樣品，則需要填充玻瑞或石英毛，以保證分析的重現(xiàn)性并保護色譜柱不被污染。但要注 意，由于不分流進樣時樣品在汽化室滯留的時間比分流進樣時長，熱不穩(wěn)定化合物的分解可能性也大，故襯管和其中填充的石英毛都必須經(jīng)硅烷化處理，且要及時清 洗，更換和重新硅烷化。
(二)樣品的適用性
不 分流進樣具有明顯高于分流進樣的靈敏度，它通常用于環(huán)境分析(如水和大氣中痕量污染物的檢測)、食品中的農(nóng)藥殘留監(jiān)測，以及臨床和藥物分析等。這些藥品往 往都比較臟，所以樣品的預(yù)處理是保護色譜柱所必須注意的問題。此外，待測痕量組分如果在溶劑拖尾處出蜂，還可采用溶劑聚焦的方法來提高分析靈敏度。
不分流進樣對樣品溶劑有較嚴(yán)格的要求。因為進樣口溫度、色譜柱初始溫度、瞬間不分流的時間和進樣體積都與溶劑沸點有關(guān)。一般地講，使用高沸點溶劑比低沸點溶 劑有利，因為溶劑沸點高時，容易實現(xiàn)溶劑聚焦，且可使用較高的色譜柱初始溫度，還可降低注射器針尖歧視以及汽化室的壓力突變。表4-2列出了常見的溶劑及 其沸點和實現(xiàn)溶劑聚焦宜采用的色譜柱初始溫度。
另一方面，洛劑的極性一定要與樣品的極性相匹配，且要保證溶劑在所有被測樣品組分之前出峰，否則早流出的峰就會被溶劑的大峰掩蓋。同時，溶劑還要與固定相匹配，才能實現(xiàn)有效的溶劑聚焦。必要時可采用保留間隙管來達(dá)到聚焦的目的。
對于高沸點痕量組分的分析，不分流進樣就容易多了。此時可以不考慮溶劑的沸點，因為有周定相聚焦就完保證窄的初始譜帶，采用高的初始柱溫還可縮短分析時間。事實上，不分流進樣應(yīng)是分析高沸點痕zui組分的方法。
分流進樣
(一)載氣流路和襯管選擇
分 流進樣時載氣流路如圖4-2a所示。進入進樣口的載氣總流量由一個總流量閥控制，而后載氣分成兩部分:一是隔墊吹掃氣(1～3mL/min)，二是進入汽 化室的載氣。進入汽化室的載氣與樣品氣體混合后又分為兩部分：大部分經(jīng)分流出口放空，小部分進樣色譜柱。以總流量為104 m1/min為例，如果隔墊吹 掃氣流設(shè)置為3m1/min，則另101mL/min進入汽化室。當(dāng)分流流量為100mL/min時。柱內(nèi)流量為lml/min，這時分流比為 100:1。注意。此儀器設(shè)計將柱前壓調(diào)節(jié)閥置于分流氣路上，這就可在總流量不變的情況下，改變柱前壓。柱前壓越高，柱流速越大，分析速度越快。而要在柱 前壓(柱流速不變)的條件下改變分流比，則必須調(diào)節(jié)總流zui?？偭髁吭酱?，分流比越大。
分流進樣口可采用多種襯管，用于分流進樣的襯管大都不是直通的，管內(nèi)有縮徑處或者燒結(jié)板，或者有玻瑞珠，或者填充有玻璃毛。
襯管的上端常用“O"形硅橡膠環(huán)密封。用一段時間后該環(huán)會老化而造成漏氣。故要及時更換。當(dāng)進樣口溫度超過400℃時，采用石墨密封環(huán)。
(二)樣品的適用性
分 流進樣適合于大部分可揮發(fā)樣品，包括液體和氣體樣品，特別是對一些化學(xué)試劑(如將劑)的分折。因為其中一些組分會在主峰前流出。而且樣品不能稀釋、故分流 進樣住往是理想的選擇。此外，在毛細(xì)管GC的方法開發(fā)過程中，如果對樣品的組成不很清楚。也應(yīng)首先采用分流進樣口對于一些相對“臟"的樣品，更應(yīng)采用分流 進樣，因為分流進樣時大部分樣品被放空，只有一小部分樣品進入色譜柱，這在很大程度上防止了柱污染。只是在分流進樣不能滿足分析要求時（靈敏度太低），才 考慮其他進樣方式，如不分流進樣和柱上進_樣等。
總之，分流進樣的適用范圍寬，靈話性很大。分流比可調(diào)范圍廣，故成為毛細(xì)管GC的進樣方式。
(三)操作參數(shù)設(shè)置
1.溫度
進樣口溫度應(yīng)接近于或等于樣品中zui重組分沸的點，以保證樣品快速汽化，減小初始譜帶寬度。但溢度太高有使樣品組分分解的可能性。對于個未知的新樣品。可將進樣口溫度設(shè)置為300度進行試驗。
2.載氣流速
常 用毛細(xì)管GC所用柱內(nèi)載氣線流速為：氦氣30～50cm/s，氮氣20～40cm/s，氫氣40～60cm/s。實際流速可通過測定死時間來計算，通過調(diào) 節(jié)柱前從來控制。對于分流進樣，還要測定隔墊吹掃氣流量和分流流量，前者一般為2～3mL/min，后者則要依據(jù)樣品情況(如待側(cè)組分濃度等)、進樣量大 小和分析要求來改變。常用分流比范圍為20:1～200:1，樣品濃度大或進樣量大時，分流比可相應(yīng)增大，反之則減小。用大口徑柱時分流比小一些(或采用 不分流進樣)。用微徑柱作快速GC分析時，分流比要求很大(如1000:1或更高)。另一方面，分流比小時，分流歧視(見下面關(guān)于分流歧視問題的討論)效 應(yīng)可能小一些，但初始譜帶(主要是溶劑譜帶)寬度要大一些。必要時可采用聚焦技術(shù)。而分流比大時，初始譜帶寬度小，但分流歧視效應(yīng)可能會增大。所以，在實 際工作中應(yīng)據(jù)樣品情況和分析要求選擇一個合適的折衷點。
3.進樣量和進樣速度
(四)分流歧視問題。因此，采用分流進樣時必須注意這個問題。那么，是什么因素造成分流歧視的呢？
即 由于樣品中各組分的極性不同，沸點各異，因而汽化速度各不相同。理論上講，只要汽化溫度足夠高，就能使樣品的全部組分迅速汽化。只要汽化室內(nèi)樣品處于均相 氣體狀態(tài)，分流歧視就是可以忽略的。然而，實際上樣品在汽化室是處于一種運動狀態(tài)，即必須隨載氣流動。從汽化室汽化到進入色譜柱的時間很短(以秒計)，沸 點不同的組分到達(dá)分流點時，汽化狀態(tài)可能不*相同。這樣，由于分流流量遠(yuǎn)大于柱內(nèi)流量，至于分流比的測定定是很簡單的，只要在分流出口用皂膜流量計測定 分流流量，再測定柱內(nèi)流量(因為柱內(nèi)流量很小，用皂膜流量計測定時誤差較大，故常用測定死時間的辦法進行流量計算)。二者之比即為分流比。嚴(yán)格地講，兩個 流量值應(yīng)校正到相同的溫度和壓力條件下，才能獲得準(zhǔn)確的分流比。實際工作中人們更關(guān)心的是分流比的重現(xiàn)性，分流比則常用整數(shù)之比表示，故一般不需要很準(zhǔn)確 地測定。
具體分析中要消除分流歧視，還應(yīng)注意色譜柱的初始溫度盡可能高一些。這樣，汽化溫度和柱箱溫度之差就會小一些，因而樣品在汽化室經(jīng)歷的溫 度梯度就會小一些，可避免汽化后的樣品發(fā)生部分冷凝。zui后一個問題是色譜柱的安裝，一是要保證柱入口端超過了分流點。二是保證柱入口端處于汽化室襯管的中 央，即汽化室內(nèi)色譜柱與襯管是同軸的(參看上一章有關(guān)色譜柱安裝的內(nèi)容)。
盡管分流進樣有歧視間題，但它仍然是毛細(xì)管GC中zui常用的進樣方式。在實際工作中。分流歧視是很難*消除的，但只要操作是重現(xiàn)的，一定程度的歧視是重現(xiàn)的。就可以通過標(biāo)準(zhǔn)樣品的校準(zhǔn)來消除歧視效應(yīng)對定量精度的影響
另 一方面。由于分流進樣給檢測靈敏度提出了更高的要求，而當(dāng)樣品濃度太低時。分流進樣并不總是合適的選擇。除了進行樣品預(yù)處理(如濃縮)外。讀者很容易想到 不分流進樣。既然分流進樣是因為柱容量小、樣品濃度高而不得不采用的方法。那么低濃度樣品采用不分流進樣，以提高檢測靈敏度就是理所當(dāng)然的選擇了。