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【知识分享】气相色谱温度怎么设定,你get到了吗?

2021.1.13

  柱温的重要性

   柱箱和色谱柱是气相色谱柱系统的重要组成部分。柱温,即色谱柱温度(或柱温箱温度),是气相色谱的三个重要温度(气化室温度、柱温箱温度和检测器温度)之一,也是最重要的一个温度。

   色谱柱温度,不仅影响色谱过程的热力学因素,也影响传质过程的动力学因素。柱温变化,不仅影响柱前端压力、载气流速等,更重要的是对物质的分离、分析结果带来以下影响:

  ①色谱柱固定液的寿命。若柱温高于固定液的最高使用温度,则会造成固定液随载气流失,不但影响柱的寿命,而且固定液随载气进入检测器,将污染检测器,影响分析结果。

  ②分离效能和分析时间。若柱温过高了,会使各组分的分配系数K值变小,分离度减小;但柱温过低,传质速率显著降低,柱效能下降,而且会延长分析时间。

  ③化合物保留时间。柱温越高,出峰越快,保留时间变小。柱温变化会造成保留时间的重现性不好,从而影响样品组分的定性结果。一般柱温变化1℃,组分的保留时间变化5%;如果柱温度变化5%,则组分的保留时间变化20%;

  ④色谱峰峰形。柱温升高,正常情况下会导致半峰宽变窄,峰高变高,峰面积不变。但是组分峰高变高,以峰高进行定量时时分析结果可能产生变化;反之柱温降低,则相反。

  恒温or程序升温

  气相色谱方法根据柱温又分为恒温方法和程序升温方法。

  在恒温方法中,色谱柱的温度保持不变。它对于沸点差异不大,保留性质差不多的化合物组比较有效。但是,当要分析的物质保留性质差异较大时。较晚出的色谱峰就会出现峰展宽、峰型变差、灵敏度降低等各种问题。而较早出的色谱峰又很难达到满意的分离度。这时候我们就必须用程序升温方法了。

  在程序升温的方法中,柱温起始温度较低,让较早出的色谱峰实现比较好的分离。接下来温度上升,并在较高温度下保持一段时间,可以让后出的色谱峰整体前移,缩短分析时间。这样保留较强的化合物出峰提前,实现更窄的峰宽和更高的灵敏度。缺点是没有恒温稳定,还有就是一针样品运行完毕,还要等待降温。

  初始温度尽量低,比室温高15度就可以了;

  升温速率以每分钟10度的速度升温;

  最高温度设置在色谱柱最高耐受温度以下20度左右,并在此温度下停留10分钟;

  观察所有进样的化合物全部通过色谱柱。根据得到的色谱图对温度条件作进一步的优化。

  如果所有化合物出峰总时间小于程序升温时间1/4,那这个应用可以考虑采用恒温方法。恒温温度建议比最后一个峰的出峰温度低45度。然后在10度左右上下调整,直到得到最满意的分离度。

  如果所有化合物出峰总时间大于程序升温时间1/4,或者恒温分析无法获得满意的分离度,那就必须采用程序升温方法。

   程序升温初始温度的设定

  不分流进样时,初始柱温一般设定的比溶剂沸点低10到20度,保持1分钟。在不分流情况下,衬管中的载气流速很小,样品需要较长的时间才能走到色谱柱里,因此使用较低的初始柱温,利用溶剂聚焦来获取更窄的峰宽。

  分流进样时,衬管里的载气流速很快,样品短时间内就会从衬管转移到色谱柱。所以从样品聚焦的角度,对初始温度没有特别的要求。有时候可以稍微降低初始温度和延长保持时间,来改善靠前峰的分离度。

  程序升温升温速率的设定

  升温速率的设定对靠中间出的峰的分离度有巨大的影响。一般来说,升温速率越快,出峰越快,分析时间越短,但是会降低峰的分离度。所以必须找到效率和效果的平衡点,最短的分析时间,达到满意的分离度。

  升温速率推荐用下面的公式来计算:

  升温速率(℃/min)=10℃/T0

  当T0=2min,升温速率=5℃/min

  这里的T0为死时间,就是不保留的化合物在色谱柱上的出峰时间。

  程序升温恒温平台的设定

  对于复杂的样品,如果用同一个升温速率,中间有些峰仍然无法实现很好的分离,可以在这些峰出峰温度以下45度左右,设置一个恒温平台,保持2到5分钟后继续升温,这样能够实现更好的分离。

  程序升温结束温度的设定

  升温最高的温度一定注意不能超过色谱柱的最高耐受温度。一般设置为最后一个色谱峰出峰温度以上20度左右。对于一些复杂基质的化合物分析,可以把程序升温的结束温度设定的更高一些,对色谱柱进行一段时间的烘烤,防止有些高沸点的化合物在色谱柱中残留,影响后续的检测。


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