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气相毛细管柱色谱仪分流进样系统(二)

2019.12.23

二、特点:

1、优点:

1)可用于浓缩样品。

2)样品不需要溶剂稀释,不存在溶剂的有害影响。

3)可注入较大体积的样品。

4)不会引起色谱柱超载,能有效防止柱污染。

5)分流比调节容易,进样量可大可小。

6)色谱峰窄而尖锐。

7)分析结果重现性好。

8)结构和操作简单,有利于自动化。

2、缺点:

1)不适合浓度和沸点范围宽的混合样品。

2)不适合痕量分析。

3)操作不当会产生分流歧视。

4)由于进样口工作时温度较高或结构限制,对强极性样品会产生吸附、降解或按分子重量重排反应,不适合定量分析。

5)对于挥发性和极性相近的样品,为满足分析重复性和定量精度要求,选取的实验参数多,建立较佳分析方法费时费力。

6)非EPC控制,载气浪费较大。

7)对于数量有限的贵重样品,选用应谨慎。

三、分流歧视:

分流歧视是指气相毛细管柱色谱仪分析中,在一定分流比条件下,不同样品组分的实际分流比不同,造成进入色谱柱的样品组成与原样品组成不同,从而影响定量分析准确度。

1、造成分流歧视的原因:

分流进样对某些样品适应性差的主要原因是样品气化时失真。造成样品气化失真的原因是多方面的,随着对样品进样的实践和深入研究,人们终于认识到样品的蒸发步骤、隔垫和注射器手动进样等才是造成样品气化失真的根本原因。因此,为了获得满意的重复性和定量精度,除了在设计分流进样结构时尽量减小样品失真,更主要的是实现非失真进样。

1)注射方式影响,如热针进样和溶剂消除进样等。

2)进样速度太慢、太快和进样本身不重复等。

3)不均匀气化。由于样品中各组分的极性不同,沸点各异,因而气化速度各不相同。这些导致沸点不同的组分到达分流点时,气化状态可能不完全相同。气化不完全的组分比完全气化的组分可能多分流一些样品。

4)不同样品组分在载气中的扩散速度不同,扩散速度与温度成正比。尽量使样品快速气化是消除分流歧视的重要措施。

5)强极性、不稳定样品在衬管和隔垫表面的吸附和分解等。

6)分流比的大小影响分流歧视。一般来说,分流比越大,越有可能造成分流歧视。在样品浓度和柱容量允许的条件下,分流比小些有利。

7)柱入口处气体粘度的变化和溶剂重新冷凝使柱阻力变化,造成分流比改变。

2、消除分流歧视的措施:

1)尽量使样品快速气化,包括采用较高的气化温度和合适的衬管(添加经硅烷化处理的石英玻璃棉)。

2)初始柱温尽可能高些。气化温度和柱温差别小,样品在气化室经历的温度梯度小,可避免气化后的样品发生部分冷凝。

3)安装色谱柱时,保证柱入口端超过分流点,保证柱入口端处于气化室衬管的中央(气化室内色谱柱与衬管同轴)。

尽管分流进样有歧视问题,但仍然是GC中zui常用的进样方式。实际工作中,分流歧视很难完全消除,只要操作重现,一定程度的歧视是重现的,可通过标准样品的校准来消除歧视效应对定量准确度的影响。

四、操作参数:

气相毛细管柱分析以分流进样作为进样方式,主要是由于它的简易性而不是它的可靠性,因此,在常规分析时被广泛应用。实验表明,对于挥发性或极性相近和沸点低于正二十烷沸点的样品,通过主要操作参数的优化选择,可得到比较满意的定量精度。

1、气化温度:

气化温度一般选择在接近或等于zui高沸点组分的温度,以保证所有组分能气化。气化温度高可能有利于减小初始谱带宽度,但温度太高可能使样品某些组分分解和降解,反而产生样品歧视。更合理的方法不是提高气化温度而是选用合适的衬管,以增加热容量和样品与衬管接触的表面积。对于未知新样品建立分析方法时,气化温度可从300℃开始试验选择。

2、分流比:

分流比大小要根据样品浓度和进样量调整,一般范围为1201200。分流比小时,分流歧视可能小些,但初始谱带会变宽。但分流比小,适合程序升温技术。分流大时,有利于峰形,但分流歧视可能比较严重。在分析要求不高时,选择分流比大些比较有利。实际工作中,要视样品浓度选用合适的分流比后再确定进样量。

随着柱温升高、柱流量变化和气化温度变化等,分流比对针型阀的流量特性有影响,计算分流比和重新调整分流阀时,一定要在色谱柱和分流进样器温度恒定后进行。

3、载气流量:

载气总流量是载气流量、分流流量和隔垫吹扫气流量的总和。对于配EPC控制的气路,各流量可在较大范围内自动设定调整,但用稳压阀调节柱前压供气时,要注意稳压阀的压力和流量特性。原则上讲,在分析要求允许的情况下,柱前压高些或分流比大些,有利于各流量的稳定和分析重复性。

在柱前压较高时,隔垫吹扫气流量可能超过5mL/min,此时它的分流作用不能忽略。尤其当隔垫密封性能欠佳时,对进样失真的影响会更大。在分析要求允许的情况,可以把吹扫气路关闭操作。

4、分流点:

分流点是指色谱柱进口、衬管填充物和注射针尖的相对位置。分流点不同对进样歧视程度不同。

为了减小进样歧视,色谱柱入口在气化室中的较佳位置可通过多次试验确定。安装色谱柱时,保证柱入口端超过分流点,保证柱入口端处于气化室衬管的中央(气化室内色谱柱与衬管同轴)。每次重复安装时,一定要严格按相同尺寸安装。

5、进样量:

进样量一般不超过2μL,zui好控制在1μL以下。因为衬管容积有限,液体气化时体积要膨胀数百倍。

进样量还和分流比相关,分流比大时,进样量可大些。

6、进样速度:

进样速度越快越好,以防样品不均匀气化,保持窄的初始谱带宽度。快速自动进样往往比手动进样的效果好。

7、柱温:

如果程序升温,初始柱温应高于溶剂沸点,进样后应快速升温。

五、应用:

1、适用于不能稀释后进行分析的样品(如溶剂)和浓度较高的样品。

2、适用于绝大部分化学性稳定、可挥发的气体和液体样品(浓度在0.001%10%,沸点低于正二十烷沸点),特别是一些化学试剂的分析。

3、在溶剂峰之前有很重要的小峰流出。样品中一些组分在主峰前流出,而且样品不能稀释,分流进样往往是理想的选择(如白酒中甲醇和香味成分的分析)。

4、进样时间长(如阀进样)的样品分析。

5、在色谱方法开发过程中,如果对样品组成不是很清楚,应首先采用分流进样。

6、对于样品应采用分流进样。因为分流进样时大部分样品被放空,只有小部分样品进入色谱柱,在很大程度上防止了色谱柱污染。


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