GC-分流进样与不分流进样的差别
分流进样和不分流进样在操作参数的设置,对样品的要求以及衬管结构方面也有很大区别,下面分别讨论之.
分流进样
(一)载气流路和衬管选择
分流进样时载气流路如图4-2a所示.进入进样口的载气总流量由一个总流量阀控制,而后载气分成两部分:一是隔垫吹扫气(1～3mL/min),二是进入汽化室的载气.进入汽化室的载气与样品气体混合后又分为两部分:大部分经分流出口放空,小部分进样色谱柱.以总流量为104 m1/min为例,如果隔垫吹扫气流设置为3m1/min,则另101mL/min进入汽化室.当分流流量为100mL/min时.柱内流量为lml/min,这时分流比为100:1.注意.此仪器设计将柱前压调节阀置于分流气路上,这就可在总流量不变的情况下,改变柱前压.柱前压越高,柱流速越大,分析速度越快.而要在柱前压不变(柱流速不变)的条件下改变分流比,则必须调节总流最.总流量越大,分流比越大.
分流进样口可采用多种衬管,用于分流进样的衬管大都不是直通的,管内有缩径处或者烧结板,或者有玻瑞珠,或者填充有玻璃毛.这主要是为了增大.与样品接触的比表面,保证样品完全汽化.减小分流歧视〔见下面关于分流歧视问题的讨论).同时也是为了防止固体颗粒和不挥发的样品组分进入色谱柱.注意,填充物应位于衬管的中间,即温度最高的地方,也是注射器针尖所到达的地方,这样对提高汽化效率,减少注射器针尖对样品的歧视更为有效.另外,玻璃毛活性较大,不适合于分析极性化合物.此时可用经硅烷化处理的石英玻璃毛.
衬管的上端常用"O"形硅橡胶环密封.用一段时间后该环会老化而造成漏气.故要及时更换.当进样口温度超过400℃时,最好采用石墨密封环.
(二)样品的适用性
分流进样适合于大部分可挥发样品,包括液体和气体样品,特别是对一些化学试剂(如将剂)的分折.因为其中一些组分会在主峰前流出.而且样品不能稀释,故分流进样住往是理想的选择.此外,在毛细管GC的方法开发过程中,如果对样品的组成不很清楚.也应首先采用分流进样口对于一些相对"脏"的样品,更应采用分流进样,因为分流进样时大部分样品被放空,只有一小部分样品进入色谱柱,这在很大程度上防止了柱污染.只是在分流进样不能满足分析要求时(灵敏度太低),才考虑其他进样方式,如不分流进样和柱上进_样等.
总之,分流进样的适用范围宽,灵话性很大.分流比可调范围广,故成为毛细管GC的首选进样方式.
不分流进样
(一) 载气流路和衬管选择
不分流进样与分流进样采用同一个进样口,顾名思义,不分流进样就是将分流气路的电磁阀关闭[图4-2(b)],让样品全部进入色潜柱.这样做的好处是显而易见的,既可提高分析灵敏度,又能消除分流歧视的影响.然而,在实际工作中,不分流进样的应用远没有分流进样普遍,只是在分流进样不能满足分析要求时(主要是灵敏度要求),才考虑使用不分流进样.这是因为不分流进样的操作条件优化较为复杂.对操作技术的要求高.其中一个最突出的问题是样品初始谱带较宽(样品汽化后的体积相对于柱内载气流量太大).汽化的样品中溶剂是大量的,不可能瞬间进入色谱柱,结果溶剂峰就会严重拖尾,使早流出组分的峰被掩盖在溶剂拖尾峰中[如图4-3(a)所示],从而使分析变得困难,甚至不可能.有人也将这一现象叫做溶剂效应.
消除这种溶剂效应可从几个方面考虑,但就载气的流路来说,主要是采用所谓瞬间不分流技术.即进样开始时关闭分流电磁阀,使系统处于不分流状态[图4-2(b)].待大部分汽化的样品进入色醉柱后,开启分流阀,使系统处于分流状态[图4-2(a)].这样,汽化室内残留的溶剂气体(当然包括一小部分样品组分)就很快从分流出口放空,从而在很大程度上消除了溶剂拖尾[如图4-2(b)所示].分流状态一直持续到分析结束,注射下一个样品时再关闭分流阀.所以我们说,不分流进样并不是绝对不分流,而是分流与不分流的结合.这里,确定一个瞬间不分流时间(从进样到开启分流阀的时间)往往是分析成败的关键.原则上讲,这一时间应足够长.以保证绝大部分样品进人色谱柱,避免分流歧视的影响;同时又要尽可能短,以最大限度地消除溶剂抢尾,使早流出峰的分析更为准确.这显然是有矛盾的.在实际工作中,常常是根据样品的具体情况(如溶剂沸点,待测组分沸点和浓度等)或操作条件来确定一个优化的折衷点.研究结果表明,这一时间值一般在30～80S之间.文献报道多采用0.75min,即从进样到开启分流阀的时问为0.75min,通常能保证95%以上的样品进入色谱柱,本节后而将介绍如何用实验方法确定优化的不分流时间.
衬管的尺寸是影响不分流进样性能的另一个重要因素.为了使样品在汽化室尽可能少地稀释,从而减小初始谱带宽度,衬管的容积小一些有利,一般为0.25～1mL,且最好使用直通式衬管.当用自动进样器进样时,因进样速度快,样品挥发快,故建议采用容积稍大一些的直通式衬管.对于干净样品,衬管内可不填充玻璃毛,对于相对脏的样品,则需要填充玻瑞或石英毛,以保证分析的重现性并保护色谱柱不被污染.但要注意,由于不分流进样时样品在汽化室滞留的时间比分流进样时长,热不稳定化合物的分解可能性也大,故衬管和其中填充的石英毛都必须经硅烷化处理,且要及时清洗,更换和重新硅烷化.
(二)样品的适用性
不分流进样具有明显高于分流进样的灵敏度,它通常用于环境分析(如水和大气中痕量污染物的检测),食品中的农药残留监测,以及临床和药物分析等.这些药品往往都比较脏,所以样品的预处理是保护色谱柱所必须注意的问题.此外,待测痕量组分如果在溶剂拖尾处出蜂,还可采用溶剂聚焦的方法来提高分析灵敏度.
不分流进样对样品溶剂有较严格的要求.因为进样口温度,色谱柱初始温度,瞬间不分流的时间和进样体积都与溶剂沸点有关.一般地讲,使用高沸点溶剂比低沸点溶剂有利,因为溶剂沸点高时,容易实现溶剂聚焦,且可使用较高的色谱柱初始温度,还可降低注射器针尖歧视以及汽化室的压力突变.表4-2列出了常见的溶剂及其沸点和实现溶剂聚焦宜采用的色谱柱初始温度.
另一方面,洛剂的极性一定要与样品的极性相匹配,且要保证溶剂在所有被测样品组分之前出峰,否则早流出的峰就会被溶剂的大峰掩盖.同时,溶剂还要与固定相匹配,才能实现有效的溶剂聚焦.必要时可采用保留间隙管来达到聚焦的目的.
对于高沸点痕量组分的分析,不分流进样就容易多了.此时可以不考虑溶剂的沸点,因为有周定相聚焦就完全能保证窄的初始谱带,采用高的初始柱温还可缩短分析时间.事实上,不分流进样应是分析高沸点痕最组分的首选方法.
